JPH0633979B2 - 管束清掃設備から摩耗した弾力性ボールを取り出す装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大容量蒸気タービンの復水器や原子炉の熱交
換器などにおける管束清掃設備、すなわち、管束の管の
中で、管の直径よりも少しく大きい直径をもった弾力性
材料でできた弾力性ボール（以下、ボールと記す）を、
それら管を通して循環される、例えば河川から取入れら
れた水のような液の力によって、強制的に流動させる管
束清掃設備に関する。

本発明は、なお特定的に言うならば上記のような管束清
掃設備の中でも、管束の入口と出口の間において下記の
ようなボールリサイクルシステムを含むものに関する。
そのボールリサイクルシステムとは、本質上、管束から
排出されたボールを回収するように管束の出口管を横切
って伸びているグリッドと、ここで回収されたボールを
含んだ上記の液の流れを受入れてこの流れを管束の入口
管の中へと再投入させるようなリサイクル管路系とを含
んでいて、そのリサイクル管路系は輸送用ポンプとボー
ルコレクターを順次に経由しており、このボールコレク
ターは、切離され、開放され得るような受入容器(recep
tacle)で構成されている。

［従来の装置］ 摩耗したボール、すなわち、直径が管の効果的清掃のた
めには不十分な大きさになってボールを上記設備から取
り出すために従来提案されているのは、この設備にセパ
レータつまり選別チャンバーを設けることであるが、そ
の選別チャンバーは、ボールコレクターの中においてス
クリーンによって限界されていて、１つの管路によって
ボールコレクターよりも下流のリサイクル管路上の１点
と接続されており、その管路の途中には、選別チャンバ
ーで取入れられた摩耗したボールを集めて取り出すため
のバスケットがある。

この場合スクリーンは、円形の孔が多数ある金属板であ
って、その孔の直径は、取り出されるべき摩耗したボー
ルの直径と実質上等しい大きさ、したがって健全な（摩
耗していない）ボールの直径より小さい。

ボールを構成する材料の弾力性の故に、取り出されるべ
き摩耗したボールよりもわずかに直径が大きいボール
が、スクリーンの孔の中に半ば入り込んでそこで動かな
くなる傾向があるので、スクリーンが急速に閉塞し、し
たがって用をなさなくなるというリスクがある。

この重大な欠点を克服するために、スクリーンの直前の
上流においてボールを運ぶ液に撹乱を起させることが試
みられた。しかし実際上、上記の欠点は完全に克服され
ていない。

摩耗したボールを健全なボールから分離するために遠心
力を利用する装置が、例えば特開昭５７−１４１９４号
公報に記載されている。この装置は、円錐コイル選別器
を備え、ボールと水はこの選別器中をら旋運動をしなが
ら落下するように構成されている。円錐コイルのピッチ
は、選別する摩耗ボールの直径の最大値に合わせて定め
られている。ボールは、水よりも大きな比重をもつ材料
を用いて作られている。したがって、ボールと水がら旋
運動をしながら落下するとき、円錐コイルのピッチ以下
の直径をもつ摩耗ボールは、遠心力によって、コイルの
ピッチ間隙を通って円錐コイルの外側に分離される。こ
のとき、ピッチよりも大きな直径をもつ健全なボール
は、円錐コイルに沿って落下し、循環管路中を再び巡回
する。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来のボール選別装置においては、円錐コイルの
ピッチ間隙（選別間隙）を通って摩耗ボールを強制的に
健全ボールから分離するために遠心力が用いられてい
る。しかし、液中にボールを懸垂させて回転させると、
遠心分離作用によって、ボールと液のうちの密度（また
は比重）の高い方が外側へ分離される。したがって、も
しボールの比重が液の比重に比べて大きい場合には、摩
耗ボールを健全ボールから分離することができるけれ
ど、摩耗ボールと液の比重がほぼ等しい場合には、摩耗
ボールの選別が困難になる。

このように遠心力を用いる方法の根本的な欠点は、ボー
ル選別器が、本来、摩耗ボーと健全ボールとを選別する
ことを目的とする装置であるにもかかわらず、その動作
過程において、ボールと液との間の遠心分離作用が介入
するために、液に対するボールの比重が１に近い場合に
は、摩耗ボールと健全ボールとの選別が困難になるとい
う点にある。

この欠点は、復水器の冷却管束のように、水平方向に向
く多数の管が、上下に並んで分布している管束の清浄に
ボール選別装置を用いる場合に問題になる。

復水器の、上下に分布して設けられている冷却管束の内
壁を、ボールを用いて洗浄するとき、ボールの比重が液
の比重より大きい場合には、ボールが復水器の管束に入
る際に、復水器の下方に設けられている冷却管にボール
が集中して導入され、逆の場合には、復水器の上方に設
けられている冷却管にボールが集中して導入される。し
たがって冷却管の設置位置の上下を問わず、同様な洗浄
が行われるためには、ボールの比重と液の比重が同一で
あることが要求される。

このように、ボール選別装置を実際に用いるときに、用
途によって、液に対するボールの比重が大切な要素にな
る。

本発明の目的は、ボールによって閉塞されることがな
く、かつ、ボールの比重に関係なく摩耗ボールを選別す
ることができる弾力性ボールの取り出し装置を提供する
ことにある。

［課題を解決するための手段］ したがって本発明による摩耗したボールを取り出す装置
は、摩耗したボールを選別するための静止のセパレータ
を含み、このセパレータは、リサイクル管路系をバイパ
スするように接続されていて、選別された摩耗したボー
ルを集めるバスケットが設けられている管路に接続され
ている。そしてこの装置が本質的に特徴としているとこ
ろは、バスケットは、液を透過させるけれど摩耗した弾
力性ボールを通過させない壁部を有し、該壁部の外面
は、前記バイパスするように接続されている管路中に水
力学的吸引力を生成するために、セパレータの下流側に
あるリサイクル管路に接続されていることと、セパレー
タがリサイクル管系の一部になっていることと、そこで
の摩耗したボールを選別するための開口が、リサイクル
管路系における液の流れに平行に伸びている相互に平行
なレールの頂部（クレスト）によって形成されていて、
これらクレスト間の距離が取り出されるべき摩耗したボ
ールの直径よりもわずかに小さくされており、これらレ
ールの下流側の端は、これらレール間の通過し得ずにレ
ール間に半ば入り込んでレールに沿って滑って運ばれた
ボールが自動的にレールから離れるように、不連続の形
で終っていることにある。

望ましい実施態様としてなお、下記のうちの１つまたは
より多くの特徴を有するものがある。それら特徴とは、 セパレータを構成するレールが直線的であり、 上記レールのクレストが、セパレータの前後に接続され
ているリサイクル管路系の部分と同軸の円筒形のかご(c
age)の長手方向のバー(bar) の形をなしており、 上記のかごの内径が、セパレータの前後に接続されてい
るリサイクル管路系の部分の内径よりも少しく小さく、 かごの内径が、セパレータの前後に接続されているリサ
イクル管路系の部分の内径と等しく、 互いに平行なレールが、円筒形ケーシングの軸線方向に
向かって、該円筒形ケーシングから半径方向に環状に伸
びている一定の厚さをもった小さい板で構成されてお
り、 セパレータが、リサイクル管路系のボールコレクターよ
りも上流に取付けられており、また、摩耗したボールを
集めるためのバスケットがバイパスの管路の中流部に位
置しており、 バイパスの管路に、特に言えばそれらの下流端に、ダイ
ヤフラムが取付けられ、ダイヤフラムは、摩耗した弾力
性ボールの直径の最大値を調節するために前記バイパス
して接続された管路中における液の流れを調節すること
ができることである。

本発明は、上記した主な特徴のほか、同時に用いられて
いることが望ましい特徴を包含するものであるが、それ
ら特徴については以下の説明においてわかることとす
る。

［実施例］ 以下においては、本発明の望ましい実施例を図面を用い
て説明するが、この実施例が本発明を限定するものでな
いのはもちろんである。

周知のように、清掃されるべき管束１は、河川水のよう
な液がそこを貫流するように設計されていて、この液は
入口管２を経て上記管束に入り、管束から出口管３を経
て取り出される。

管の清掃は、当初は直径が管１の内径より僅かに大きい
弾力性材料で作られたボール４が液によって運ばれるこ
とによって行われる。

出口管３には、管１から排出されたボール４を回収し、
回収されたボール４をリサイクル管路系６を通って入口
管２の中へと再投入して該ボールをリサイクルするよう
に設計されたグリッド５が設けられている。

このリサイクル管路系は輸送用ポンプ７とボールコレク
ター（以下、コレクターと記す）８とを順次に経てい
る。このコレクター８は、液は通すがボールは通さない
バスケット９を内蔵している。リサイクル管路系６の上
流側と下流側に、それぞれ参照番号10と11で示されてい
る２つのバルブがあるので、コレクター８はこのリサイ
クル管路系の他の部分から切離されうる。そこでコレク
ターは、カバー12を外すことで開放となり、バスケット
９の中に集まったボールが取出され得る。

このバスケット９の下端部にはバルブ13があって、これ
により、コレクター８に到来したボールのすべてをバス
ケット９内に留めおくことも、また、これらボールを入
口管２の中へ再投入させるためにリサイクル管路系６の
下流端14の方へと逃すこともできる。

前述したように、本発明が提案しているのは、摩耗によ
って直径が減少し、効力を失ったボールを自動的に選別
し清掃設備から取り出すことである。

実際上この直径は、清掃されるべき管１の内径より僅か
に大きくなければならない。そうでないとボールは管の
内面を掻くことなく管を通過することになる。

そのため、リサイクル管路系６においては、上流側バル
ブ10とコレクター８の間に、摩耗したボールを選別する
セパレーター15があって、このセパレーター自体は管路
16を経て、ボールを集めて取出すためのバスケット17に
接続されており、このバスケット17は、液は通すがボー
ルは通さないものであってコレクター８の中に位置して
いる。

セパレーター15自体は、静止型であってボールによる閉
塞がないものである。それは、リサイクル管路系６を循
環する液の流れに平行で相互に平行なレール18があるこ
とによる。

選別のためのメシュ（開口）は、互いに平行なレール18
のクレスト19によって限界されていて、それらクレスト
19の相互間距離ｄ（第３図）は、取り出されるべき摩耗
したボールの直径よりも僅かに小さくしてある。例えば
この距離ｄは、取り出されるべき摩耗したボールの直径
が22〜24mmの間にあるときならば18mmとされる。

直径がやや大きくてメシュ（レール）の間を通過し得ず
にレール間に半ば入り込んでレールのクレスト19に沿っ
て液の力で運ばれるボールによってメッシュが閉塞する
ことを防止するために、各レール18の下流端には、半径
方向に不連続の箇所（不連続部）が第２図で20に示した
ように設けられている。

直径が大きいためにレールの間を通過し得ずにレール間
に半ば入り込んだボールは、これらレールに沿って滑
り、不連続部20のレベルまで来たならば自動的にレール
から離れるが、この不連続部は対応するレールのクレス
ト19と鋭い角度をなして接しているのが望ましく、その
角度は直角であるのが望ましい。

レール18は、円筒形ケーシング21の軸線方向に向って、
該ケーシングから半径方向の環状に伸びている平なフィ
ンで構成されているのが有利である。この場合、レール
のクレスト19は、リサイクル管路系６の部分に接続さ
れ、該部分に同軸な一種の円筒形のかごのバーに沿って
伸びている。

第２図に見られるように、このかごの内径は、このかご
へ伸びているリサイクル管路系６の部分の内径より小さ
くなっていてよく、この場合は、このかごは、それより
上流側のリサイクル管路系部分とは台形円錐形の入口22
によって接しており、下流側の部分とは、上記の不連続
部20によって接続している。

別の１つの有利な変形態様においては、上記のかごの内
径は、このかごへ延びているリサイクル管路系６の部分
の内径と等しくされていて、この場合には、上流側の台
形円錐形の入口22は除去されて、その代り台形円錐形は
セパレータの出口側に設けられる。すなわち、レール18
の下流側端部に軸方向に隣接して直径がより大きい環状
部分を、リサイクル管路系６の下流部分へと案内するよ
うに台形円錐形箇所が設けられる。

レール18の上記のようにした構造では、摩耗したボール
が２つの隣接したクレスト19で限定されたメッシュを通
過すると直ちに各々のボールに、より大きいスペース23
（第３図）が与えられるという利点がある。このように
して、ボールが当該メッシュを通過すると、直ちにそれ
らのボールは管路16へと送られる。

メッシュと管路16との間には、次のものが順を経て接続
されている。すなわち、ケーシング21の軸方向下流端
（ここで下流とは矢印Ｆで示されている液の流れ方向で
の下流）においてレール18の下流端部の周りに設けられ
ている環状の開口部24と、ケーシング21と環状開口部24
を包囲している環状のチャンバー25である。

スペース24と25における周方向のボールの流れをよくす
るために、レール18を構成しているフィンの下流側にお
いて、それらの外側が参照番号26で示すように斜めに削
り取られて、それによりスペース24が拡大されている。

バスケット17にはそれ自体のカバー27が設けられてい
て、このカバー27はコレクター８のカバー12に着脱可能
に取付けられている。それにより、上記バスケット17が
交換されることができ、バスケット17の中のもの（ボー
ル）を、カバー12を開ける必要なしに取り出すことがで
きる。しかし、もちろん、それは、２つのバルブ10を11
を閉路してからのことである。

管路16の下流端、つまりバスケット17と接している端に
おいて、取外し可能のダイヤフラム28が設けられている
のが有利である。

このダイヤフラムを設けることによって、管路16におけ
る相対的吸引力を所望のように調整できる。つまり、セ
パレータ15を通過する液とボールに、この管路16から及
ぼされる水力学的吸引力を調整できる。

この調整によって、セパレータ15によって選別される摩
耗した弾力性ボールの直径の最大値が、極めて容易に変
更され得る。

つまり、単にダイヤフラム28を調節するだけで、この直
径の最大値が、例えば選別用メッシュの開口ｄが前述の
ように18mmである場合ならば22〜24mmの間で調整され得
る。

もちろん、この直径の最大値は、他の条件がすべて同じ
であるとしても、ボールの弾力性が上記の例の場合より
も小さければ、上記の例の値よりは小さくなるし、弾力
性が大きければ上記例より大きくなる。

第１図ではなお次のものが見られる。すなわち、 リサイクル管路系６においてセパレータ15とコレクター
８の間に取付けられているボール計数器29と、 カバー12上に設けられている管状ノズル31を着脱可能に
閉じ、装置内に新しいボールを装入することを可能にし
ている蓋30である。

上記の摩耗ボール選別装置の動作は次のとおりである。

管１のための清掃設備が、ボール４のリサイクルを伴っ
て正常運転されている間には、これらボールは各サイク
ルの間にセパレーター15に入る。

これらのボールのうち、まだ清掃のための機能をもつも
の、すなわち直径が距離ｄより画然と大きいものは、セ
パレータ15を軸方向に一端から他端へと通過する。

上記のボールのうちの幾らかのものが、直径が減少して
いるがまだ清掃に役立つものは、２つの隣接したレール
の間に半ば入り込むかもしれないが、その後、液の流れ
によって駆動されてそれらレールに沿って滑り、レール
の下流端に到達したならば、そこに不連続部20があるの
でレールから離れ、リサイクル回路へと入って行く。

ボールのうちのいくらかのもので、摩耗したと見られる
もの、つまり直径が距離ｄに等しいか、それより小さい
か、または距離ｄより僅かしか大きくないものは、僅か
の弾性的圧縮変形を受けて、レール18のクレスト19に形
成されているメッシュを通過し、通過したら直ちに管路
16を経てバスケット17へと運ばれる。

摩耗したボールのすべてが１回目にセパレータを通過し
たときに上記のように選別されるのではない。何故なら
ば、それらのボールの幾らかのものがその際、レールの
クレストから離れて存在していることがあろうし、循環
している液の流れの中央部に存在していることさえもあ
ろうからである。

しかし、各々のボールの寿命を考えるならば、その寿命
の間にボールがセパレータを通る回数は極めて大きい数
字になることを知ることができる。

つまり、ボールのセパレータ通過は一般には１分間に２
回繰返されるのに対し、ボールの機能が接続する期間は
一般に１週間を超える。

したがって、あるボールが、当然取り出されるべきであ
る程度の摩耗した時点に引続く最初のセパレータ通過の
際に取り出されなかったとしても、それ以後短時間内
に、すなわち数回セパレータ通過を繰返すうちに取り出
されることの確率は極めて高いので、装置が連続運転さ
れているときに保証される自動選別の効率は優秀なもの
となる。

バスケットに入っている摩耗したボールの量は、特には
ボール計数器29によって設備のリサイクル回路に残って
いるボールを計数することで、自動的に確かめられる
が、バスケットが摩耗したボールで十分に満たされたと
きには、一時的にバルブ10と11を閉じたうえで、そのバ
スケットは、カバー27を通って取出され得る。

それに続いては、取出されたボールの分を埋め合わすた
めに、新しいボールの追加導入が、蓋30を取外したうえ
でノズル31を通して行われる。

バスケット17に入った摩耗したボールの量の程度を自動
的に確かめるためには、直接に管路16にボール計数器を
取付けることもありうる。

以上のいずれを他の何と用いたものであろうと、終局的
に得られる管束清掃設備のための摩耗したボール取り出
し装置の実施態様の構造や作動については、以上の説明
で十分に足りるであろう。

［発明の効果］ この装置は従来装置と比べて数々の利点を有するが、そ
の主な利点は次のようになる。

１．この装置におけるセパレータは、可動部分を全然含
まないので極めて頑丈であり、また、取出されるべき
（設計上意図された）ボールよりも、僅かに直径が大き
いボールによって閉鎖されることがない。

２．液とボールを循環させるためにリサイクル管路系の
下流側からリサイクル管路系に印加される吸引力を、バ
イパス管路に導入し、その吸引力によって、セパレータ
経由で摩耗ボールを分離するので、摩耗ボールを選別す
るために遠心力のような特別な力を発生する必要はな
く、かつ、ボールの比重に関係なく摩耗ボールの分離を
行うことができる。したがって、比重１のボールを水と
共に、管束清掃設備に用いることができる。

３．ダイヤフラムによって液流の状態を調節することに
よってバイパス管路中における吸引力を調節し、分離さ
れる摩耗ボールの直径の最大値を正確に調節することが
できる。

自明であり、また以上の説明からも知られるように、本
発明は、特定の場合を考えた以上の説明での実施例やそ
れの適用のされ方に限定されるものでなく、すべての変
形をも包含するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、管束と、それを弾力性材料でできたボールに
よって清掃するための設備、ただし、摩耗したボールを
取出すための本発明による装置を備えた設備の該略図、 第２図はこのボール取出し装置におけるセパレータの軸
方向断面図、 第３図は第２図のIII−III線に沿う部分的断面図であ
る。 １……管束、２……入口管、 ３……出口管、４……ボール、 ５……グリッド、７……ポンプ、 ８……ボールコレクター、 ９……バスケット、15……セパレータ、 16……管路、、18……レール、 19……クレスト（頂部）、 20……不連続部、28……ダイヤフラム。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主要部分として、液が通る管束から排出さ
   れる弾力性ボールを回収するように、管束の出口管を横
   切って伸びているグリッドと、このようにして回収され
   たボールを含んだ前記の液の流れを受入れてこの流れを
   管束の入口管の中へと再投入するように構成され、輸送
   用ポンプとボールコレクターとを順次に経由するリサイ
   クル管路系とを含む、弾力性ボールのリサイクル巡回路
   を前記管束の入口と出口の間に含んでいる管束清掃設備
   から、摩耗した弾力性ボールを取り出す装置であって、 前記リサイクル管路系をバイパスして接続され、選別さ
   れた摩耗した弾力性ボールを集めるためのバスケットを
   備えたバイパス管路に接続された、摩耗した弾力性ボー
   ルのための静止型のセパレータを含み、 前記バスケットは、前記液を透過させるけれど前記摩耗
   した弾力性ボールを通過させない壁部を有し、該壁部の
   外面は、前記バイパスして接続されたバイパス管路中に
   水力学的吸引力を生成するために、前記セパレータの下
   流側にあるリサイクル管路に接続され、 前記セパレータは、前記リサイクル管路系の一部を形成
   し、このセパレータが備えている摩耗した弾力性ボール
   を選別するための開口は、前記リサイクル管路系におけ
   る液の流れに平行に伸びている相互に平行なレールの頂
   部によって限界されていて、これら頂部間の距離は、取
   出されるべき摩耗した弾力性ボールの直径よりもわずか
   に小さくされており、前記レールの下流側の端は、これ
   らレールの間を通過し得ずにレール間に半ば入り込んで
   レールに沿って滑って引張られている弾力性ボールを自
   動的にレールから離すための不連続部で終っている、管
   束清掃設備から摩耗した弾力性ボールを取り出す装置。
2. 【請求項２】前記セパレータを構成するレールが直線的
   である、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】前記セパレータを構成するレールの頂部
   は、そのセパレータの前後に接続されている、前記リサ
   イクル管路系の部分と同軸の円筒形のかごの長手方向の
   バーの形をなしている、請求項２に記載の装置。
4. 【請求項４】前記かごの内径が、セパレータの前後に接
   続されているリサイクル管路系の部分の内径よりも少し
   小さい、請求項３に記載の装置。
5. 【請求項５】前記かごの内径が、セパレータの前後に接
   続されているリサイクル管路系の部分の内径と等しい、
   請求項３に記載の装置。
6. 【請求項６】前記の相互に平行なレールが、円筒形ケー
   シングの軸線方向に向かって該円筒形ケーシングから半
   径方向に環状に伸びている一定の厚さをもった小さい板
   で構成されている、請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】前記セパレータの前記リサイクル管路系へ
   の接続が前記ボールコレクターの上流で行われており、
   また、摩耗した弾力性ボールを集めるためのバスケット
   が、前記バイパス管路の中流部に接続されている、請求
   項１に記載の装置。
8. 【請求項８】ダイヤフラムが前記バイパス管路に、特に
   言えばそれの下流端に取付けられ、前記ダイヤフラム
   は、摩耗した弾力性ボールの直径の最大値を調節するた
   めに前記バイパス管路中における液の流れの状態を調節
   することができる、請求項１に記載の装置。