JP4457408B2

JP4457408B2 - 配管内ブラスト装置

Info

Publication number: JP4457408B2
Application number: JP2005225783A
Authority: JP
Inventors: 徳雄清水; 哲憲矢野; 猛大和田
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: JP2007038350A

Description

本発明は配管内ブラスト装置に係り、特に配管の内壁面にブラスト媒体を噴射し、内壁面を研削処理して素地調整する配管内ブラスト装置に関する。

例えば、原子力発電所の原子炉格納施設の一部である、サプレッションチェンバ内に配設されたベント管（配管）は、その外周面及び内周面が耐食性、除染性等に優れた複数の塗料を重ね塗りすることにより塗装されている。その再塗装工事は、運転開始後１０年前後を目安に実施されるが、再塗装工事の事前工事として、外周面及び内周面の放射線物質を含む塗膜を研削し、塗装面を粗面化して素地調整する研削・除染作業が行われる。

従来、ベント管の内周面を研削・除染する装置はなく、外周面のみサンドブラスト工法により実施していたが、ベント管の内周面においても同様に研削・除染作業を実施することが望まれていた。また、サンドブラスト工法とは、特許文献１にも示されているように、高速エアーで噴射したサンド（砂）ブラスト材を被加工物に衝突させ、その衝撃力で被加工物の表面を研削し粗面化する工法である。

ところで、特許文献２には、配管の内周面を洗浄する配管内洗浄装置が開示されている。この配管内洗浄装置は、配管の内部にブラストノズルを挿入し、ブラストノズルから氷粒を配管の内壁面に噴射して、内壁面に付着している汚れを剥離除去するものである。ブラストノズルは二股状に形成され、氷粒の圧送エアによるスプリンクラ効果によって旋回するように構成されている。
特開平９−１０９０２９号公報特開昭６３−１２７８７２号公報

しかしながら、前述したベント管では、後工程で再塗装作業を行う関係上、研削・除染作業による内壁面の素地の品質を均一に保証する必要があるが、特許文献２のような単なる汚れを除去する配管内洗浄装置では汚れの除去状況を、すなわち素地の品質を把握することができないため、研削後の内壁面の素地品質を保証することができないという欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ブラスト媒体により研削された内壁面の素地の品質を保証することができる配管内ブラスト装置を提供することを目的とする。

本発明の配管内ブラスト装置に係る発明は、前記目的を達成するために、鉛直方向に配設された鉛直配管内に移動可能に設けられた装置本体と、前記装置本体に設けられるとともに前記鉛直配管の軸を中心に回転自在に設けられた回転体と、前記回転体に設けられるとともに該回転体が回転されることにより、前記鉛直配管の内壁面に向けてブラスト媒体を噴射する噴射手段と、前記回転体に設けられ、前記鉛直配管の内壁面に噴射された前記ブラスト媒体を吸引して回収する回収手段と、前記回転体に設けられ、前記ブラスト媒体によって研削された前記内壁面の素地を照明する照明手段と、前記回転体に設けられ、前記照明手段によって照明された前記素地を撮像する撮像手段と、前記装置本体に設けられ、前記噴射手段、回収手段、照明手段、撮像手段を回転体と前記鉛直配管の内壁面との間で密閉するシール部材と、を有し、前記装置本体は前記鉛直配管に対して昇降移動され、装置本体を昇降移動させる昇降移動手段によって、装置本体の昇降位置が制御され、前記装置本体の上部及び下部の外周部には、鉛直配管の内壁面に押圧当接される車輪を備えた複数本の脚部が突設され、前記装置本体には、前記複数本の脚部を鉛直配管の内壁面に対して伸縮させるエアシリンダが設けられ、前記ブラスト媒体の前記噴射手段の配管、前記回収手段の配管、及び前記エアシリンダにエアを供給するチューブが挿通される配管が三重管構造に構成された回動管が、前記装置本体に回動自在に設けられるとともに前記鉛直配管の軸を中心に回動自在に設けられることを特徴としている。

本発明によれば、配管内に装置本体を配置し、装置本体の回転体に設けられた噴射手段から配管の内壁面にブラスト媒体を噴射して内壁面を研削するとともに、使用済みのブラスト媒体を回収手段によって回収する。噴射手段及び回収手段は、回転体によって回転されているので、配管の内壁面全面をブラスト媒体によって研削することができるとともに、使用済みのブラスト媒体を円滑に吸引回収することができる。また、噴射手段及び回収手段は、シール部材による密閉空間内に配置されているので、噴射したブラスト媒体が外部に漏出することなく、回収手段によって取り残しなく回収される。
また、本発明によれば、前記装置本体は前記配管に対して昇降移動され、装置本体を昇降移動させる昇降移動手段によって、装置本体の昇降位置が制御される。本発明は、鉛直方向に配設された配管を対象とし、昇降移動手段によって装置本体を配管内で昇降させる。
更に、本発明によれば、装置本体の上部及び下部の外周部に、配管の内壁面に押圧当接される車輪を備えた複数本の脚部を突設し、複数本の脚部を伸縮手段によって配管の内壁面に対して伸縮させる。これにより、伸縮手段によって複数の脚部が伸長されると、車輪が配管の内壁面に押圧当接される。よって、装置本体を、複数本の脚部を介して配管内に昇降移動可能に支持させることができる。また、エアシリンダによって配管の内壁面に対する車輪の押圧力を上げることにより、装置本体を配管の所望の高さ位置に保持させることができる。
更にまた、本発明によれば、前記ブラスト媒体の前記噴射手段の配管、前記回収手段の配管、及び前記エアシリンダにエアを供給するチューブが挿通される配管が三重管構造に構成された回動管が、前記装置本体に回動自在に設けられるとともに前記鉛直配管の軸を中心に回動自在に設けられている。

ところで、研削して露出した内壁面の素地は、同じく密閉空間に配設された照明手段により照明されて撮像手段により撮像される。この照明手段及び撮像手段は、回転体に設けられているので、回転体の回転により配管の内壁面全面を照明し撮影することができる。照明手段及び撮像手段による素地の照明及び撮影を、ブラスト媒体の研削作業中に実施することにより、内壁面の研削状況を確認しながら研削作業を実施できるので、素地の品質を保証することができる。

また、シール部材が内壁面との間でラビリンスシール（迷路状の非接触シール）となっているものは、前記差圧によって常に外気が密閉空間内に流れるため、同様に密閉空間からブラスト媒体が漏出するのを確実に防止することができる。

本発明に係る配管内ブラスト装置によれば、装置本体の回転体に設けられた照明手段及び撮像手段による素地の照明及び撮影を、同じく装置本体の回転体に設けられた噴射手段及び回収手段によるブラスト媒体の研削作業中に実施することにより、内壁面の研削状況を確認しながら研削作業を実施できるので、素地の品質を保証することができる。

以下添付図面に従って、本発明に係る配管内ブラスト装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態の配管内ブラスト装置に適用されるスポンジブラスト装置２０の基本構造を示した説明図である。

まず、スポンジブラスト装置２０を用いたスポンジブラスト工法について説明すると、この工法で使用するブラスト媒体２６は、図２に示すように塗装面３０の要求される粗さに応じて異なる材質（スチールグリット、アルミナ、スターライト、ユリア樹脂等）の研削材（ユニア樹脂の場合には研掃材ともいう）をスポンジ片（多孔質弾性体）２４に固着させたものであり、このブラスト媒体２６を高圧エアによって塗膜２８に噴射し、塗膜２８を研削するとともに塗装面３０を粗面化して素地調整を行う工法である。また、ベント管のように塗膜２８が放射線により汚染されている場合には、ブラスト媒体２６によって塗装面３０を除染することができる。

スポンジブラスト工法によれば、図２（Ａ）の如くブラスト媒体２６が塗膜２８に衝突すると、図２（Ｂ）の如くブラスト媒体２６が偏平になり、混入した研削材２２、２２…が塗膜２８に直接高速で衝突する。これにより、サンドブラスト工法と同様に、図２（Ｃ）の如く塗膜２８を研削することができる。また、通常では空中に漂うことになる粉塵３２、３２…がスポンジ片２４の中に取り込まれてそのまま落下するので、粉塵飛散も防止することができる。また、反発力もスポンジ片２４によって吸収されるため、ブラスト媒体２６の跳ね返りも抑制できる。

スポンジブラスト装置２０は図１の如く、スポンジブラスト供給装置３４、コンプレッサ３６、ノズル３８、吸引機４０、リサイクル分離機４２及びホッパ４４から構成されている。

スポンジブラスト供給装置３４には、コンプレッサ３６から高圧エアが供給されるとともに、ホッパ４４からブラスト媒体２６（図２参照）が供給される。このブラスト媒体２６は、コンプレッサ３６からの高圧エアによりホース４６を介してエア搬送されてノズル３８の先端から塗装面３０に向けて高速で噴射される。そして、使用済みのブラスト媒体２６は、粉塵３２、３２…（図２（Ｃ）参照）を取り込んだ状態でそのまま落下し、その落下位置近傍に設置された吸引口５０から吸引機４０に吸引され、リサイクル分離機４２に送り込まれる。

リサイクル分離機４２は、篩の目のサイズが大、中の２つの篩５２、５４が加振機５６上に積み重ねられて構成される。ブラスト媒体２６は、まず、目のサイズが大の篩５２に送り込まれ、加振機５６のバイブレータによって篩５２が加振されることにより、ここで大サイズのブラスト媒体２６が選別されて篩５２から取り出される。また、篩５２を通過したブラスト媒体２６は篩５４に落下し、同じくバイブレータによって加振されている篩５４によって中サイズのブラスト媒体２６が選別されて取り出される。篩５２、５４から取り去れた大、中サイズのブラスト媒体２６は、そのまま使用できるためホッパ４４に搬送される。また、篩５４を通過した細かいブラスト媒体２６は、再使用不能のため容器５８に溜められて廃棄される。なお、再使用可能なブラスト媒体２６は、全体の約９０％である。以上がスポンジブラスト装置２０の基本構造である。

図３は、原子炉格納施設のサプレッションチェンバ内に配設されたベント管１０の内周面１２をブラストする配管内ブラスト装置６０の構造図が示されている。

同図に示す配管内ブラスト装置６０は、図１に示したスポンジブラスト装置２０を基本構造としている。また、ベント管１０は、原子炉の規模にもよるが図３のダイヤフラムフロア１４からサプレッションチェンバ１６内に百数十本鉛直方向に垂設され、その大きさは直径約６０ｃｍ、長さ約１０ｍであり、隣接するベント管１０との間隔が約３０ｃｍに設定されている。このベント管１０の内周面１２は耐食性、除染性等に優れた複数の塗料を重ね塗りすることにより塗装されており、その再塗装工事の事前工事として、配管内ブラスト装置６０を使用した研削・除染作業が行われる。

配管内ブラスト装置６０は、図４に示すように装置本体６２、回転体６４、噴射ノズル（噴射手段）６６、吸引ノズル（回収手段）６８、ライト（照明手段）７０、ＣＣＤカメラ（撮像手段）７２、シール部材７４、７６を主として構成されている。

装置本体６２は図４の如く、断面略工字状に形成され、その上部及び下部の外周部には各々３本の脚部７８、７８、７８が等間隔で放射方向に突設されている。各脚部７８は、装置本体６２に固定されたエアシリンダ８０と車輪８２とから構成され、この車輪８２はエアシリンダ８０のピストン８４に軸８６を介して回転自在に設けられている。

また、各エアシリンダ８０にエアを供給するチューブ８８が、空洞の装置本体６２内に配設されている。これらのチューブ８８は、装置本体６２の上部に連結されたロープ１３０（後述）に添わされて配設され、図３のベント管１０の外部に設置されたエアポンプ９２に不図示の三方弁を介して連結されている。したがって、前記三方弁を駆動して、エアポンプ９２側を開に大気側を閉にすることにより、エアポンプ９２からの圧縮エアがチューブ８８を介してエアシリンダ８０、８０、８０にそれぞれ供給される。

これにより、図４のピストン８４が伸長されて車輪８２がベント管１０の内壁面１２に押圧当接される。よって、装置本体６２が、脚部７８、７８、７８を介してベント管１０内に昇降移動可能に支持される。なお、前記圧縮エアのエア圧を高めてベント管１０の内壁面１２に対する車輪８２の押圧力を上げ、車輪８２と軸８６との摩擦抵抗を上げることにより、装置本体６２をベント管１０の所望の高さ位置に保持させることができる。また、車輪８２をマグネット車輪として構成し、車輪８２を内壁面１２及び軸８６に磁着することにより、装置本体６２の保持力を更に高めることができる。更に、車輪８２を電磁石とすることにより、その保持力をＯＮ／ＯＦＦすることができるので、所望の高さ位置で装置本体６２を制動させることもできる。

回転体６４は筒状に構成され、上部に位置する装置本体６２にベアリング９４を介して回転自在に取り付けられるとともに、下部に位置する装置本体６２にベアリング９６を介して回転自在に取り付けられる。これにより、回転体６４は、装置本体６２がベント管１０に挿入された状態においてベント管１０の中心軸Ｐを中心として回転自在となる。

回転体６４の回転機構について説明すると、まず、上下に位置する装置本体６２、６２は、上下にベアリング９８、１００が取り付けられた回動管１０２を介して連結される。そして、ベアリング１００の非回転部には、回動管１０２と同軸上にギヤ１０４が取り付けられ、このギヤ１０４には、回転体６４の内壁に固定されたモータ１０６のピニオン１０８が噛合されている。したがって、モータ１０６によりピニオン１０８を回転させると、ピニオン１０８がギヤ１０４の回りを自転しながら公転することにより、モータ１０６が固定された回転体６４が回動管１０２の軸芯、すなわち、ベント管１０の中心軸Ｐを中心に回転される。

回動管１０２には、噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８が設けられている。噴射ノズル６６の配管１１０、吸引ノズル６８の配管１１２、及びチューブ８８等が挿通される配管１１４によって回動管１０２が構成されるとともに、これらの配管１１０、１１２、１１４は、図４のベアリング９８の上部及び下部において、図５の如く三重管構造に構成されている。また、これらの配管１１０、１１２、１１４は図６において、上部と下部が回動管１０２の軸芯（Ｐ）を中心とするベアリング１１６、１１８、１２０を介して回動自在に連結されている。これらのベアリング１１６、１１８、１２０によって図４のベアリング９８が構成されている。

噴射ノズル６６は、配管１１０から略９０度上方に湾曲形成され、その噴射口６７が図４の如く回転体６４に貫通されて内壁面１２に対向されている。吸引ノズル６８も同様に、配管１１２から略９０度上方に湾曲形成され、その噴射口６９が回転体６４に貫通されて内壁面１２に対向されている。したがって、モータ１０６によって回転体６４が回転されると、回転体６４に固定されている噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８が回転体６４とともに回転される。これにより、噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８は、ベント管１０の内壁面１２の周方向に移動される。

なお、図４において、噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８を回動管１０２の軸芯（Ｐ）を中心とする点対象位置に配置したが、この位置に限定されず双方を近接配置してもよい。これにより、噴射ノズル６６から噴射した使用済みのブラスト媒体２６を吸引ノズル６８によって直ちに吸引することができる。また、噴射ノズル６６の配管１１０は、図３の如くスポンジブラスト供給装置３４に連結され、吸引ノズル６８の配管１１２は吸引機４０に連結されている。更に、配管１１２、１１４は、ベント管１０内における配管内ブラスト装置６０の昇降移動に連動して伸縮するように、例えば蛇腹状の伸縮管によって構成されている。

一方、ライト７０及びＣＣＤカメラ７２は、回転体６４の外周面において近接して固定されている。ＣＣＤカメラ７２は、ライト７０によって照明された内壁面１２を撮像可能な光学系を有している。ライト７０に給電するケーブル及びＣＣＤカメラ７２から出力される映像信号を伝送する信号ケーブル１２２は、図６の配管１１４内に配設されて図３のモニタ付きコントローラ１２４に接続されている。このコントローラ１２４のライトスイッチを操作することによりライト７０が点灯し、また、カメラスイッチを操作することにより、ライト７０によって照明された内壁面１２の画像がＣＣＤカメラ７２によって撮像され、その画像がコントローラ１２４のモニタ１２６に表示される。なお、図４の如くモータ１０６の給電用ケーブル１２８も配管１１４を介してコントローラ１２４に接続され、コントローラ１２４からモータ１０６に電力が供給される。

装置本体６２の上部には、牽引用のロープ１３０の一端が連結されている。このロープ１３０は、図３の如くベント管１０の上方部で軸支されたプーリ１３２からウィンチの巻取リール１３４に回巻されている。巻取リール１３４はサーボモータ１３６によって回転され、これによって配管内ブラスト装置６０の装置本体６２が、ベント管１０内において昇降移動される。また、サーボモータ１３６からの出力信号、すなわちベント管１０の高さ位置に対する装置本体６２の位置を示す信号は、コントローラ１２４に出力され、コントローラ１２４はその信号に基づき、ベント管１０の高さ位置に対する装置本体６２の位置をモニタ１２６に文字表示する。したがって、モニタ１２６には、ベント管１０の内壁面の画像と、前記文字表示された装置本体６２の位置とが同時に表示される。コントローラ１２４にはＨＤＤ、ＤＶＤ等のレコーダ１３８が内蔵され、撮像した画像、ベント管１０の高さに対する装置本体６２の位置情報等が記録、再生可能となっている。なお、信号ケーブル１２２及び給電用ケーブル１２８は、配管１１４に挿通された後、ロープ１３０に添わせられて配設されている。

次に、前記の如く構成された配管内ブラスト装置６０の作用について説明する。

まず、装置本体６２をベント管１０内に挿入し、ベント管１０の最上部の位置で装置本体６２を保持する。この保持方法は、ウィンチのサーボモータ１３６をロックしたり、脚部７８のエアシリンダ８０に加えるエア圧を高くして車輪８２の押圧力を高くしたりすることにより行う。

次に、装置本体６２を下降移動させるとともに、モータ１０６によって回転体６４を回転させ、これと同時に噴射ノズル６６から内壁面１２に向けてブラスト媒体２６を噴射し、吸引ノズル６８から使用済みのブラスト媒体２６を回収することにより、内壁面１２の研削を開始する。

噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８は、回転体６４によって回転されているので、ベント管１０の内壁面１２全面をブラスト媒体２６によって研削することができるとともに、使用済みのブラスト媒体２６を円滑に吸引回収することができる。また、噴射ノズル６６及び吸引ノズル６８は、シール部材７４、７６による密閉空間１４０内に配置されているので、噴射したブラスト媒体２６が外部に漏出することなく、吸引ノズル６８によって取り残しなく回収される。

また、研削して露出した内壁面１２の素地は、同じく密閉空間１４０に配設されたライト７０により照明されてＣＣＤカメラ７２により撮像される。ライト７０及びＣＣＤカメラ７２は、回転体６４に設けられているので、回転体６４の回転によりベント管１０の内壁面１２全面を照明し撮影することができる。ライト７０及びＣＣＤカメラ７２による素地の照明及び撮影を、ブラスト媒体２６の研削作業中に実施することにより、内壁面１２の研削状況を確認しながら研削作業を実施できるので、素地の品質を保証することができる。

また、配管内ブラスト装置６０のコントローラ１２４には、ウィンチによる装置本体６２のベント管１０に対する高さ位置を記憶するレコーダ１３８を備えているので、このレコーダ１３８に装置本体６２のベント管１０に対する高さ位置を記憶させておくことにより、例えば、ブラスト作業を中段した後の再開位置を容易に把握することができる。したがって、作業効率が向上する。

更に、配管内ブラスト装置６０のコントローラ１２４は、回転体６４の回転数と装置本体６２の昇降移動速度とをパラメータとし、これらのパラメータと素地の仕上がりとの関係をデータ化し、このデータをレコーダ１３８に記録している。よって、前記データをレコーダ１３８から読み出し、要求される素地の仕上がりに基づいて、回転体６４の回転数及び／又は装置本体６２の昇降移動速度を制御することにより、効率のよい作業が実施可能となる。

更に、配管内ブラスト装置６０は、回転体６４の外周面に取り付けられた圧力計１４２によって計測される圧力、すなわちシール部材７４、７６によって密閉された密閉空間１４０の内圧Ｐ_Aと、下部の装置本体６２の外周面に取り付けられた圧力計１４４によって計測される圧力、すなわちベント管１０の内圧Ｐ_Bとが、Ｐ_A＜Ｐ_Bとなるように、噴射ノズル６６によるブラスト媒体２６の噴射圧、吸引ノズル６８による吸引圧をコントローラ（制御手段）１２４によって制御している。

これにより、シール部材７４、７６と内壁面１２との間に隙間が空いた場合、密閉空間１４０の外部から密閉空間１４０内に流れる気流が形成されるため、密閉空間１４０からブラスト媒体２６が漏出するのを確実に防止することができる。

また、シール部材７４、７６が内壁面１２との間でラビリンスシール（迷路状の非接触シール）となっているものは、前記差圧によって常に外気が密閉空間１４０内に流れるため、同様に密閉空間１４０からブラスト媒体２６が漏出するのを確実に防止することができる。

また、スポンジ状のブラスト媒体２６を使用したスポンジブラスト装置について説明したが、これに限定されるものではなく、一般的なサンドブラスト装置を適用することもできる。

スポンジブラスト装置の基本構造を示した説明図スポンジブラストのメカニズムを説明した図実施の形態の配管内ブラスト装置の全体構造を示した説明図図３に示した配管内ブラスト装置の拡大断面図三重構造の回動管の横断面図三重構造の回動管の縦断面図

符号の説明

１０…ベント管、１２…内周面、２０…スポンジブラスト装置、２２…研削材、２４…スポンジ片、２６…ブラスト媒体、３４…スポンジブラスト供給装置、４２…リサイクル分離機、６０…配管内ブラスト装置、６２…装置本体、６４…回転体、６６…噴射ノズル、６８…吸引ノズル、７０…ライト、７２…ＣＣＤカメラ、コントローラ…１２４

Claims

鉛直方向に配設された鉛直配管内に移動可能に設けられた装置本体と、
前記装置本体に設けられるとともに前記鉛直配管の軸を中心に回転自在に設けられた回転体と、
前記回転体に設けられるとともに該回転体が回転されることにより、前記鉛直配管の内壁面に向けてブラスト媒体を噴射する噴射手段と、
前記回転体に設けられ、前記鉛直配管の内壁面に噴射された前記ブラスト媒体を吸引して回収する回収手段と、
前記回転体に設けられ、前記ブラスト媒体によって研削された前記内壁面の素地を照明する照明手段と、
前記回転体に設けられ、前記照明手段によって照明された前記素地を撮像する撮像手段と、
前記装置本体に設けられ、前記噴射手段、回収手段、照明手段、撮像手段を回転体と前記鉛直配管の内壁面との間で密閉するシール部材と、を有し、
前記装置本体は前記鉛直配管に対して昇降移動され、装置本体を昇降移動させる昇降移動手段によって、装置本体の昇降位置が制御され、
前記装置本体の上部及び下部の外周部には、鉛直配管の内壁面に押圧当接される車輪を備えた複数本の脚部が突設され、
前記装置本体には、前記複数本の脚部を鉛直配管の内壁面に対して伸縮させるエアシリンダが設けられ、
前記ブラスト媒体の前記噴射手段の配管、前記回収手段の配管、及び前記エアシリンダにエアを供給するチューブが挿通される配管が三重管構造に構成された回動管が、前記装置本体に回動自在に設けられるとともに前記鉛直配管の軸を中心に回動自在に設けられることを特徴とする配管内ブラスト装置。