JPH0639718A

JPH0639718A - 蒸気発生器の細管の連続ショットピーニング方法及び装置

Info

Publication number: JPH0639718A
Application number: JP5079069A
Authority: JP
Inventors: William H Blissell; ヘンリーブリッセルウイリアム; David J Fink; ジョセフフィンクデビッド
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1992-03-13
Filing date: 1993-03-12
Publication date: 1994-02-15
Also published as: US5797290A; EP0561573A1; ES2089721T3; EP0561573B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】安全性、信頼性及び効率を改善した蒸気発生
器の細管のショットピーニング方法及び装置を提供す
る。【構成】ロードタンク６１が、真空系統３９によって
回収されてクリーニングされたショットを加圧ピーニン
グタンク５７に再循環させるためのエアロックを形成
し、再循環したショットを、圧縮空気流と混合させる供
給弁５３に送り、ショット流を発生させる。ピーニング
タンク５７内でショットに働く圧力及び供給弁５３に供
給される圧縮空気の圧力を互いに独立に調節してショッ
ト流内のショットの濃度を調節する。パージライン９９
は、供給弁５３からパージされたショット及びデブリ
を、真空側のショットクリーニング装置８７に循環させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気発生器の管板内へ
固定された細管又は伝熱管（以下、単に「管」ともい
う）をショットピーニングする装置及び方法に関し、特
に、連続的に稼働する密閉式ショットピーニング装置及
び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】加圧式
型原子炉の蒸気発生器は、厚い鋼製管板に設けられたボ
アに両端が嵌め込まれた数千本のＵ字形細管を有する。
細管の両端部は、管の端から間隔をおいて位置した拡張
帯域中で管壁を内側から半径方向外方へ拡張させること
により管板内に固定される。拡張移行帯域が拡張帯域の
端に形成され、ここにおいて細管の内径は、公称内径か
ら拡張後の内径へ移る。

【０００３】蒸気発生器の細管の一次側の水による応力
腐食割れ（以下、頭文字をとって「ＰＷＳＣＣ」と称す
る場合がある）により、蒸気発生器のアベイラビリティ
が低下することがある。この応力腐食割れを起こしやす
い部分の一つは、管拡張移行帯域である。

【０００４】蒸気発生器を発電所内へ据え付けた後、管
拡張移行帯域のＰＷＳＣＣを最少限に抑えるのに最も有
効な方法の一つは、据付け中に管を拡張させたときに生
じる残留応力の減少又は修正を行うことである。蒸気発
生器の細管の内面をショットピーニングすることによ
り、この残留応力が修正され、かくしてＰＷＳＣＣが減
少する。

【０００５】米国特許第４，７１３，８８２号は、加圧
タンクからのショットを圧縮空気の流れの中に同伴させ
て、ピーニングされるべき蒸気発生器の管の各々の中に
次々に挿入されるノズルに供給するショットピーニング
システムを開示している。ノズルは、ショットを管壁に
向かって半径方向外方へ差し向けるデフレクタを有して
いる。ブラシが、ショットを閉じ込め、次いでショット
は真空系統又はシステムによって清浄にされる。ショッ
トはラインを通って真空系統から引き出される。回収さ
れたショットは、各細管のピーニングの実施後に秤量さ
れ、すべて回収されたかどうかが判定される。ノズルを
次の管に再位置決めするためにショットピーニング装置
の作動が停止される。約１０本〜１５本の細管のピーニ
ング後、供給タンクは減圧され、ショットを再びロード
し、次いで再び加圧する。かくして、これはバッチ処理
であり、一群の細管を完全にピーニングするためには十
分な量のショットをロードする必要がある。実際問題と
して、このシステムの適切な作動のためには、各バッチ
において１０〜１５本の細管のピーニングに必要なより
ももっと多いショットを必要とする。通常、約２００ポ
ンドのショットが用いられる。この２００ポンドのショ
ットを使用すると、蒸気発生器の細管の全てをピーニン
グすることができる。しかしながら、１ポンドにつき約
３００ドルのコストがかかるショットでは、約６０，０
００ドル（米国ドル）に値するショットが必要になる。
ショットはその使用中、放射能で汚染されるので、全細
管をピーニングしたら廃棄される。この米国特許のショ
ットピーニングシステムはオープン式なので、汚染状態
のショットに対する作業員の被曝（ばく）が増大する。
加うるに、この米国特許のシステムによって放出された
空気は、システムによってピックアップされる汚染状態
のダスト及びデブリを含有する。

【０００６】米国特許第４，７１３，８８２号のシステ
ムは、遠隔操作の工具ホルダーを有し、この工具ホルダ
ーは、ノズルを含む工具を蒸気発生器の細管の各々と整
列するよう次々に位置決めし、蒸気発生器内に存在する
汚染に対する作業員の被曝を軽減している。ノズルは、
供給導管に連結され、供給導管は外側シースを通って送
られてノズルを、処理されるべき細管の中に挿入する。
蒸気発生器の外部に管板から約３０フィート離れて位置
した機構が用いられて供給路間の送りを行なう。この構
成では、ノズルを蒸気発生器の細管内の所望の位置に配
置するのが非常に困難である。

【０００７】米国特許第４，７１３，８８２及び米国特
許第４，８９３，４９０号のバッチシステムは高価な多
量のショットが各サイクルについて必要なので高価であ
る。加うるに、このバッチシステムはオープンシステム
であり、ショットは大気にさらされながら回収されシス
テム内に戻される。これによりショットと共に収集され
た酸化物及び他の汚染状態のダストが放出されることに
なる。また、処理時間が長い。その理由は、ショットの
再循環のためにシステムの動作を停止させなければなら
ないことだけでなく、システムを再加圧し、再始動の際
リフレッシュされたショット流で供給導管を満たすのに
必要な時間が長いということも原因である。

【０００８】本発明の目的は、安全性、信頼性及び効率
を改善した蒸気発生器の細管の改良型ショットピーニン
グ方法及び装置を提供することにある。

【０００９】本発明のもう１つの目的は、より迅速な連
続ショットピーニング方法及び装置を提供することにあ
る。

【００１０】また本発明の目的は、大気に対してオープ
ンではなく、迅速且つ効率的に浄化することができる改
良型ショットピーニング方法及び装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて、本発
明の要旨は、蒸気発生器の複数の細管の各々をショット
ピーニングする連続ショットピーニング装置において、
圧縮ガス中に同伴されたショットのショット流を連続的
に発生させるショット流発生器と、細管内へ挿入可能で
あって、ショット流を細管の内壁に当てるようショット
流発生器に連結されているピーニングノズルと、細管の
各々に挿入できるようピーニングノズルを連続的に整列
させるポジショナとを有し、ピーニングノズルは細管内
への挿入の合間にポジショナ内に引っ込められ、また、
ピーニングノズルは別の細管内への挿入のため位置決め
されている間もポジショナ内へのショット流の放出をし
続けてショット流を連続的に放出するようになってお
り、前記ショットピーニング装置は、ピーニングノズル
により放出されたショットを細管とポジショナの両方の
中へ連続的に収集するための真空手段と、大気に対して
遮断されていて、真空手段により収集されたショットを
ショット流発生器に戻し、それによりピーニングノズル
が連続的に再循環されているショットを連続的に放出す
るようにするための手段とを更に有することを特徴とす
る連続ショットピーニング装置にある。

【００１２】さらに、上記目的に鑑みて、本発明の要旨
は、蒸気発生器の細管をショットピーニングする方法に
おいて、ショットを加圧ガスの流れの中に同伴させるこ
とによりショット流を連続的に発生させる段階と、ショ
ット流をノズルから連続的に放出する段階と、ノズルを
大気にさらすことなく、ピーニングされるべき蒸気発生
器の管に順次整列させて挿入する段階と、ノズルを管と
整列させている間に放出されたショットを含む、ショッ
ト流中の前記ノズルによって放出されたショットを連続
的に収集する段階と、ショット流を連続的に発生させる
前記段階のために収集されたショットを大気にさらすこ
となく再循環させる段階とを含むことを特徴とするショ
ットピーニング方法にある。

【００１３】本発明のショットピーニング装置は、密閉
式システムであってショット及び収集されたデブリが大
気に対してオープンではないので安全である。ショット
を連続閉鎖ループ内で再循環させることにより、従来型
システムで必要な２００ポンドと比べ、２０ポンドオー
ダーの少量のショットが必要になるに過ぎない。このシ
ョットは汚染され、蒸気発生器の細管のショットピーニ
ング実施後に廃棄しなければならないことに鑑みると、
本発明の新規なシステムのコストは安い。

【００１４】本発明のショットピーニング装置は、デブ
リを高効率粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ内でショット
から分離し、それにより真空系統によって利用される空
気から汚染状態のダストを除去するためのスクリーニン
グ手段を含む。

【００１５】本発明のもう１つの特徴は、ショット流内
のショット濃度を調節できることである。これは、ショ
ット流発生器に送られる圧縮ガス流の独立制御及びショ
ットをショット流発生器の供給弁に送るショットタンク
の加圧によって達成される。

【００１６】本発明の装置は、供給弁のオリフィスを浄
化するパージ装置を有し、パージガス及びパージされた
ショットを再循環させて真空系統内のスクリーニング手
段に戻す。より詳細には、供給弁はショット供給オリフ
ィスに通じるテーパ底壁及びパージガスをオリフィスを
横切って偏向させるオリフィスに向かって下方に伸びる
バッフルを有する。好ましくは、ショットは、オリフィ
スと整列しているが、その手前で終端しているバッフル
内の供給通路を通ってオリフィスに送られる。

【００１７】また好ましくは、供給弁は清掃及び修理の
ために分解及び再組立てが容易且つ迅速に行なうことが
できる弁体内のハウジングの組立体である。

【００１８】また、本発明によれば、ピーニングノズル
を次々に蒸気発生器の細管に整列させるよう位置決めす
るエンドエフェクタは、ショット流供給ホースを前進さ
せてノズルを蒸気発生器の細管内に送り込む駆動装置を
含む。これによりノズル駆動装置は管板の底部に隣接し
て位置決めされることになり、蒸気発生器の細管内にお
けるノズルの位置決めのトラッキングの信頼性が一層高
くなる。

【００１９】本発明の内容は、添付の図面を参照して好
ましい実施例の以下の説明を読むと完全に理解されよ
う。

【００２０】

【実施例】本発明の連続ショットピーニング装置及び方
法は、加圧水型原子力発電所の蒸気発生器を修理するた
めに用いられる。図１は、原子炉格納容器３内に収容さ
れた蒸気発生器１の一部を示している。蒸気発生器１は
その下端に隣接して管板を有し、管板５内には数千本の
伝熱管７の端部が固定されている。管板５の下側には、
入口側９と出口側１１に分割された半球形の室が設けら
れている。マンホール１３を通って伝熱管７に接近する
ことができる。

【００２１】本発明のショットピーニング装置１５は、
管７内の一次側の水による応力腐食割れ（ＰＷＳＣＣ）
を無くすのに用いられる。ショットピーニング装置１５
は、原子炉格納容器３の内側に配設されたショット流発
生器１７を有する。ショット流発生器１７のための圧縮
空気が、原子炉格納容器３の外側に設置された空気圧縮
機１９によって提供される。空気圧縮機１９によって生
じた圧縮空気は、乾燥器２１に通され、ホース２５を通
って原子炉格納容器３の内側に設置されている空気供給
レシーバータンク２３に送られる。レシーバータンク２
３（これは、アキュムレータとして役立つ）圧縮空気を
ホース２７を通ってショット流発生器に送る。

【００２２】ショット流発生器１７は、ショットを圧縮
空気流中に同拌させ、その結果得られたショット流をホ
ース２９を通して、エンドエフェクタ３３によってピー
ニングされるべき管７内に挿入されるノズル３１に送
る。ショット流は、ノズル３１によって差し向けられて
管７の内壁に当てられる。使用後のショットは真空ライ
ン３５を通ってショット流発生器１７に戻される。以下
に詳細に説明するように、ショット流発生器１７は戻っ
てきたショット流をクリーニングし、ショット流を完全
に閉鎖されたループ内で発生させるために再循環させ
る。

【００２３】ショット流発生器のための真空は、原子炉
格納容器３の内側に設置され真空ライン３９によってシ
ョット流発生器１７に連結された真空ポンプユニット３
７によって得られる。真空ライン３９内に設けられた高
効率粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタ４１が、真空ポンプ
によって引き出された空気から、管の内面のピーニング
によって脱落した酸化物及び放射性粒子を含むことがあ
るダストを除去する。

【００２４】ショットピーニング装置１５は、格納容器
３の内側に設置されていて、空気圧アンビリカル４５に
よりショット流発生器１７に連結されているコンソール
４３から制御される。安全性を一段と高めるために、オ
ペレータは原子炉格納容器の外側、例えばサービス・バ
ン４７内に位置して、遠隔制御ステーション４９からシ
ステムの遠隔操作を行なうのがよい。

【００２５】ショット流発生器１７は図２に概略的に示
されている。ホース２７を通って送り出される圧縮空気
の供給量は、系統圧力制御弁５１によって制御される。
圧縮空気の流れが、ピーニング空気弁５５を介して供給
弁５３に送られる。供給弁５３はショットを圧縮ガスの
流れの中に送り込んでショット流を発生させる。ショッ
トは、入口弁５９を通ってピーニングタンク５７から供
給弁５３に送られる。ピーニングタンク５７は、ショッ
トをロードタンク６１からピーニングタンク入口弁６３
を通って受け入れる。ピーニングタンクをピーニングタ
ンク制御弁６５を通して加圧するのがよい。同様に、ロ
ードタンクをロードタンク制御弁５７を介して加圧する
のがよい。ロードタンクは、ロードタンク入口弁６９を
備えている。

【００２６】真空ライン３５を通って蒸気発生器の細管
のピーニングから戻ったショットを幾つかのユニットに
通し、かかるユニットにより再循環のためのショットを
ショットクリーニング段階で脱落したデブリから分離す
る。第１に、ショットはスクリーニングユニット７３内
のデブリスクリーン７１を通る。デブリスクリーン７１
をバイブレータ７５によって振動させる。このユニット
は、ショットから最小約０．４００ｍｍのばらばらの状
態のデブリを除去する。次に、ショットはライン７９を
通って再生／空気洗浄ユニット７７に移動する。回収さ
れたショットは、ユニットの頂部近傍で再生／空気洗浄
ユニット７７に接線方向に流入する。真空が、再生／空
気洗浄ユニット内へ下方へ延びる円筒形導管８１を通っ
て引かれる。ショットは円錐形のバッフル８３上に落下
し、ショットはバッフル上で下方に転動し、ロードタン
ク入口弁６９に連結されている出口内へ移動すると、導
管８１の中に吸い込まれる空気によって洗浄される。導
管８１は、ホース８５によりサイクロンセパレータ８７
に連結されており、サイクロンセパレータ８７は、再生
／空気洗浄ユニット７７からのショットの重いダスト及
び少量のショットのキャリーオーバを除去する。

【００２７】サイクロンセパレータ８７は、真空ポンプ
３７に接続されている空気ライン３９に連結されてい
る。

【００２８】ピーニングタンク５７及びロードタンク６
１を、ピーニングタンクベント弁８９及びロードタンク
ベント弁９１によって、ベントライン９３を介して再生
／空気洗浄ユニット７７内へガス抜きするのがよい。以
下に詳細に説明するように、供給弁５３を、空気ジェッ
ト／エゼクタポンプ弁９５及びパージ弁９７によって制
御される空気ジェットによってパージするのがよく、弁
９５は空気ジェットを供給弁内に導入し、パージ弁９７
は供給弁からパージされたショット及びデブリをライン
９９を通してデブリスクリーニングユニット７３に差し
戻す。エゼクタポンプ１０１により、パージライン９９
に対する真空ブーストが得られる。

【００２９】ロードタンク９１は、ショット流の連続発
生を可能にしながら、連続ショットピーニング装置の真
空側と加圧側との間にエアロックを形成する。ピーニン
グタンク５７は、ショットを供給弁５３に送るために弁
６５を通って供給される圧縮空気により加圧される。他
方、真空が再生／空気洗浄ユニット７７内へ引かれる。
ロードタンク６１は、再生／空気洗浄ユニット７７によ
って空気流から分離されたショットを受け入れてこれを
必要に応じピーニングタンク５７に供給する。したがっ
て、ロードタンク６１は、ピーニングタンク５７と再生
／空気洗浄ユニット７７に対する選択的な隔離と連結を
交互に行なわなければならない。ロードタンク６１は、
ショットの量を測定できる目盛り容器を形成する下部円
筒形部分６１ａを有する。ショットは既知の量を表わす
所定レベルに達するとセンサ６２により信号が出され
る。ロードタンクが所定のレベルまで満たされるのに要
する時間を測定することにより、ショットの流量を計算
することができる。ロードタンクの上部内に位置した第
２のセンサ６４は、ロードタンクが実質的に一杯になっ
た時期を指示する。類似のセンサ５８は、ピーニングタ
ンク内のショットのレベルが所定のレベル、例えばピー
ニングタンクにショットを再び挿入する必要性を指示す
るレベルに達した時期を指示する。

【００３０】供給弁５３は図３に詳細に示されている。
供給弁は、底部から上方に延びる盲孔１０５を備えた円
筒形のハウジング１０３を有している。一対の直径方向
反対側の半径方向ボア１０７，１０９が、ピーニングガ
スの入口及び出口ポートをそれぞれ形成している。もう
１つの対をなす直径方向反対側の半径方向ボア１１１，
１１３が、ハウジング１０３内のパージガスの入口及び
出口ポートをそれぞれ形成している。想像線１１４の下
方で図３の供給弁５３の部分は、説明上９０°回転して
示されている。かくして実際には、ピーニングガスポー
トはパージガスポートに対して９０°の角度をなして位
置している。

【００３１】供給弁５３はさらに、ハウジングのボア１
０５内へ滑り込む円筒形弁体１１５を有する。弁体１１
５の上端部は、交換可能なインサート１２３内に設けら
れた面取りオリフィス１２１まで下方にテーパした円錐
形底壁１１９を備えた円筒形室１１７を形成しており、
交換可能なインサート１２３は、室１１７とピーニング
ガス入口及び出口ポート１０７，１０９と一線をなす横
方向ガス通路１２５の間に延びている。パージガス入口
１２７は、室１５７をパージガス入口ポート１１１に連
結し、弁体１１５内のパージガス出口１２９はこの室と
パージガス出口ポート１１３とを互いに接続している。

【００３２】ラベットが設けられた円筒形キャップ１３
１が、室１１７の頂部を包囲するよう弁体１１５の上端
部に嵌め込まれていて、ピン１３３によって定位置に保
持されている。一体の直径方向バッフル１３５が、キャ
ップ１３１から軸方向下方に延びているが、オリフィス
１２１の手前で終端している。オリフィス１２１と整列
した供給ボア１３７が、キャップ１３１及びバッフル１
３５を軸方向に通り、またキャップ１３１とボア１１５
の端部との間に設けられたシール１３９を通って延びて
いる。供給ボア１３７は、ハウジング１０３に設けられ
ている軸方向ボア１４１と整列しており、この軸方向ボ
ア１４１はネック１４３を通って上方に延び、この軸方
向ボア１４１を通ってショットがピーニングタンク５７
から受け入れられる。

【００３３】弁体１１５は、袋ナット１４５によってハ
ウジング１０３内のボア１０５内に固定されており、ピ
ン１４７によってハウジング１０３のポートと種々の入
口及び出口の整列のためにキー止めされている。弁体
は、一対のＯ（オー）リング１４９及びシール１３９に
よってハウジング１０３内に密封されている。弁体１１
５に設けられた軸方向ボア１５１は、弁を分解すること
なくクリーニングできるようオリフィスに容易に接近で
きるようにするためにオリフィス１２１と整列してい
る。ボア１５１は袋ナット１５３で塞がれているが、変
形例として、電磁操作のプローブまたは空気エゼクタを
ボア１５１内に固定してオリフィス１２１の自動遠隔ク
リーニングを行なってもよい。

【００３４】ピーニングタンク５７からのショットは、
ハウジング１０３のボア１３１及びボア１３７を通って
下方に送られて室１１７に送り込まれ、ここでショット
は円錐形底壁１１９を漏斗状に下方に移動してオリフィ
ス１２１内に送り込まれる。オリフィス１２１は、圧縮
機ユニット１９からホース２７によって入口ポート１０
７を通ってガス通路１２５に供給される圧縮空気の流れ
の中にショットを同伴させる。ショット流は、出口ボア
１０９を通ってホース２９内へ送り込まれ、ショットピ
ーニングのためにノズルに送られる。

【００３５】もしショットが室１１７内でケイク状にな
った場合には、供給弁５３を、空気ジェットパージ入口
１１１を通って導入することによりパージするのがよ
い。バッフル１３５はパージガス流をバッフルの下で下
方に差し向け円錐形底壁１１９に沿ってオリフィス１２
１に差し向ける。パージガスは、ショット及びデブリを
脱落させ、これらをパージ出口１２９を介してパージラ
イン９９に送り込む。ハウジング１０３に設けられたボ
ア内に取り付けられるセンサ１５５、例えば容量性セン
サが、ショットがボア１４１内にないことを検出するこ
とにより、供給弁内の閉塞状態がなくなった時期を指示
する。

【００３６】供給弁５３のユニークな構造は、連続ショ
ット流を発生させるための頑丈で信頼性の高い手段を構
成する。さらに、供給弁５３の構成により、交換または
修理の場合に容易且つ迅速に分解することができるよう
になる。供給弁５３はまた、弁全体を分解することなく
自動的なパージ作用及びオリフィスの洗浄を行なうこと
ができる。

【００３７】供給弁５３内のショット流発生器によって
生じたショット流は、ホース２９を通ってノズル３１に
送られる。上述のように、ノズル３１は、蒸気発生器の
管７と整列しており、エンドエフェクタ３３によって管
７内へ送り込まれる。図４は、ノズル３１及びエンドエ
フェクタ３３の関連部分を詳細に示している。エンドエ
フェクタ３３は、検査されるべき管に隣接して管７に係
合して管板５の下側にエンドエフェクタを支持する３つ
のカムロック１５７（１つしか図示せず）を備えてい
る。スタンドオフピン１１９（１つしか図示せず）が検
査されるべき管とノズルの軸方向の整列が可能なように
エンドエフェクタの水平をとると共にエンドエフェクタ
を管板から離隔させることができる。当該技術分野で公
知のように、エンドエフェクタを管板の下で遠隔操縦し
てノズル３１を検査されるべき管の各々に次々に整列さ
せることができる。エンドエフェクタに取り付けられて
いるテレビジョンカメラ１６１により、オペレータはこ
の整列状態を容易に監視できる。

【００３８】ショット流発生器からのホース２９は、ス
リーブ１６３を上方に通ってエンドエフェクタ真空室１
６５内に延びる。ホース２９の一端に取り付けられたノ
ズル３１は、管７のピーニングのために、ホース２９か
ら軸方向に送り出されたショット流を半径方向外方に偏
向させる末広がりの円筒形表面１６９を備えたデフレク
タ１６７を有する。デフレクタ１６７の上方に位置した
スペーサ１７１が、ショットを閉じ込めるよう管７内に
シールを形成すると共にノズルを引っ込める時に管７の
壁からショット、酸化物及び他のデブリを除去する環状
のブラシ１７３を支持する。ブラシ１７３の上方に位置
したフィン付きの心出しヘッド１７５が、ブラシ１７
３、スペーサ１７１及びデフレクタ１６７を貫通して、
ホース２９の自由端の内側で金属スリーブ１８１内に固
定されたスパイダ１７９にねじ込まれているステム１７
７を有する。

【００３９】エンドエフェクタ内の真空室１６５の上端
部にはピーニング停止部１８３が設けられており、この
停止部１８３は軸方向ボア１８５を有する。ピーニング
停止部の頂部に位置した面取りカウンタボア１８７が、
ボア１８５と共に肩１８９を形成する。ピーニング停止
部１８３の下端部に設けれたカラー１９１もまた、面取
りカウンタボア１９３を有する。ノズル３１はピーニン
グ停止部１８３を上方に貫通している。ボア１８５の直
径はデフレクタ１６７及びスペーサ１７１よりも大きい
が、ブラシ１７３の直径よりも小さく、したがってノズ
ルをエンドエフェクタ内に引き込めた状態では、ブラシ
１７３はカタ１８９に着座するようになっている。

【００４０】ノズル３１は、エンドエフェクタに設けら
れた一体型駆動ユニット１９５によって管７内に伸長さ
れたりピーニング停止部１８３内に引っ込められたりす
る。駆動ユニットは、一対の水平方向に間隔をおいて位
置した駆動ホイール１９７，１９９を含み、これら駆動
ホイールの間にはホース２９が通っている。第３の駆動
ホイール２０１がホース２９を、エンコーダ２０５を駆
動するアイドラホイール２０３に押し付けている。モー
タ２０７が第３の駆動ホイールを回転させてホース２９
を、したがってノズル３１を管７の中に送り込む。

【００４１】ホース２９は管７の下方へわずかな距離の
ところから直線状に直接に駆動されスリーブ１６３及び
ピーニング停止部１８３によって案内されるので、エン
コーダ２０５により、管７内へのプローブの正確な挿入
度が得られる。

【００４２】エンドエフェクタの真空室１６５はその下
端部２０７が真空ライン３５に連結されている。ピーニ
ング中、管７内に送り出されたショットは真空室１６５
内へ落下し、ショットはこの真空室１６５から、真空ラ
イン３５を介して真空によって引き出され、ショット流
発生器１７に送られて再循環される。エンドエフェクタ
に設けられたボア２０９を介して空気が真空系統又は真
空システムに供給される。このボア２０９は空気が開口
部２１３を通ってスリーブ１６３内へ分配される管状の
室２１１と連通している。空気を真空系統によってスリ
ーブ１６３とホース２９の間から吸引するので、デブリ
がこの隙間の中に入り込むことがなく、事実上、ホース
２９の空気軸受が構成される。修理中の管の周りでピー
ニング停止部１８３と管板の底部との間にはシール２１
５が設けられている。

【００４３】図４に示す構成によりショット流の連続発
生が可能になる。管７のピーニングを終えると、ノズル
を図示のように図４のショットピーニング停止部１８３
内に引っ込めて、ショットを連続的に放出させてショッ
トピーニング停止部に当たるようにすることができる。
ブラシ１７３を肩１８９に着座させた状態で、ショット
のすべてをショット室１６５内に閉じ込め、したがって
エンドエフェクタ３３をショット流の流れを中断させる
ことなく、ピーニングすべき次の管と整列させるよう位
置決めすることができる。

【００４４】図５及び図６は、本発明の連続ショットピ
ーニング装置の空気制御システムの略図を示している。
符号２１７は、空気ライン中のクイックディスコネクト
を表わしている。システムの空気弁は常開であり、電磁
弁によって制御される空気圧を与えると閉じる。特記し
なければ、電磁弁は常閉である。図５及び図６の想像線
の中に示す構成部品は、原子炉格納容器の内側に位置し
たコンソール４３内に配置されているが、図１に示すよ
うにショット流発生器１７からは省略されている。圧縮
機のオーバーライン２７から受け入れられた圧縮空気
は、電磁式系統圧力制御弁５１によってシステムに導入
される。系統圧力は調節器２２１によって維持され系統
圧力ゲージ２２３によって指示される。系統圧力スイッ
チ２２５は、もし系統圧力が所定限度を越えると作動す
る。

【００４５】圧力ゲージ２２９を備えた制御弁レギュレ
ータ２２７が圧縮空気を多数の制御弁ソレノイドに供給
する。ソレノイド２３１は、ロードタンク入口弁６９及
びベント弁９１を動作させるための空気圧を生じさせ
る。遅延手段２３３が、ベント弁９１の開放によりタン
クがガス抜きされた後までロードタンク入口弁の開放時
期を遅らせる。ソレノイド２３１を付勢すると、両方の
弁が同時に閉じる。

【００４６】ソレノイド２３７はピーニングタンク入口
弁６３の開放を制御し、ソレノイド２３９は供給弁入口
弁５９を制御し、ソレノイド２４１はピーニングタンク
ベント弁８９を動作させる。供給弁のためのパージ弁９
７はソレノイド２４３によって動作される。ソレノイド
２３９，２４３は常開である。ソレノイド２３１，２３
７，２４１を消勢すると共にソレノイド２３９，２４３
を付勢すると、制御圧力がライン２３５に与えられる。

【００４７】本発明のユニークな特徴は、ショットを供
給弁に送り込む圧力が、供給弁５１に対するガス流量の
圧力とは無関係に調節でき、ショット流内のショット濃
度を調節できるということである。したがって、別々の
レギュレータがピーニングタンク圧力及びピーニング空
気圧を調節する。ピーニングタンク圧力及びロードタン
ク圧力はピーニング及びロードタンクスレーブレギュレ
ータ２４５によって調節される。電磁式ピーニングタン
ク制御弁６５は逆止弁２４９を介してピーニングタンク
５７の加圧を制御し、電磁式ロードタンク制御弁６７は
逆止弁２５３によってロードタンク６１を加圧する。

【００４８】ショット流の発生のために供給弁５３に供
給されるガスの流れの圧力は、ピーニング空気スレーブ
レギュレータ２５５によって調節される。ピーニング空
気流は、逆止弁２５９を介して電磁式ピーニング空気弁
５５によって制御される。ピーニング空気圧力をゲージ
２６１を観察することによりショット流発生器のところ
で監視することができる。ピーニング及びロードタンク
スレーブレギュレータ２４５及びピーニング空気スレー
ブレギュレータ２５５は、それぞれピーニング及びロー
ドタンクパイロット式レギュレータ２６３及びピーニン
グ空気パイロット式レギュレータ２６５によってコンソ
ール５３から遠隔操作される。それぞれの圧力をゲージ
２６７，２６９によってコンソールのところで監視する
ことができる。

【００４９】供給弁５３のパージ操作は電磁式空気ジェ
ット／エゼクタポンプ弁９５によって制御される。空気
ジェットレギュレータ２７３が逆止弁２７５を介して供
給弁に与えられる空気ジェットの圧力を制御する。空気
ジェット圧力を圧力ゲージ２７７を用いて監視すること
ができる。エゼクタポンプレギュレータ２７９がエゼク
タポンプ１０１を動作させるよう供給される圧縮空気の
圧力を制御し、エゼクタポンプ１０１は、パージされた
ショットを供給弁からスクリーニングユニット７３に移
送するための真空ブースタを構成する。この圧力をゲー
ジ２８１によって監視することができる。スクリーニン
グユニット内のバイブレータ７５を、系統圧力状態にあ
るライン２８３を通して供給される圧縮空気で動作させ
る。ノズル３１へのショット流の流量は、供給弁５３の
下流側に万全を期して設けられた流量計２８５によって
監視される。上述のように、サイクロン８７が再生器７
７からの重いダスト粒子及びキャリーオーバショットを
除去する。一次側フィルタ２８７が約０．１００ｍｍ以
上の粒子を除去する。△Ｐスイッチ２８９がこのフィル
タの前後の圧力降下を監視し、もしこの圧力降下が大き
過ぎる場合にはフィルタのオーバーロードを指示するよ
う作動される。ゲージ２９１はこの圧力降下の指示を出
す。真空スイッチ２９３は、システム内の真空が最小値
以下に低下して真空圧力がゲージ２９５によって測定さ
れると作動される。

【００５０】ＨＥＰＡフィルタ４１は真空系統内のガス
流から最小０．０００３ｍｍの粒子を除去する。粒子を
さらに除去するために、第２のＨＥＰＡフィルタ２９７
が真空ポンプ３７に設けられている。

【００５１】空気圧系統又はシステムは上述のように空
気をボア２０９を通してエンドエフェクタのシールに供
給する。この圧力は、空気シール圧力レギュレータ２９
９によって調節され、空気シール圧力ゲージ３０１によ
って監視され、空気シール制御弁３０３によって調節さ
れる。ゲート圧力はまた、エンドエフェクタのカムロッ
ク１５７に印加される。この圧力は、カムロック圧力レ
ギュレータ３０５によって調節され、圧力ゲージ３０７
によって監視され、ソレノイドカムロック制御弁３０９
によって調節される。空気圧システム全体を、システム
パージ弁３１１，３１３を開放させることによってパー
ジすることができる。

【００５２】本発明の連続ショットピーニング装置の作
用を説明すると、ピーニングタンク制御弁６５を開放し
てピーニングタンク５７を加圧し、供給入口弁５９を開
放してショットをピーニングタンクから供給弁５３に送
り込む。ピーニング空気弁５５もまた開放して圧縮空気
の流れを供給弁５３に供給してショット流を発生させ
る。

【００５３】エンドエフェクタ３３を、ピーニングされ
るべき管７とノズル３１を整列させるよう位置決めす
る。次にモータ２０７を付勢してノズル３１を管７の内
側で上方に送り込む。ノズル３１はショット流を管壁に
当てて管の内周部をピーニングする。空気シール制御弁
３０３もまたこの時点では開いており、圧縮空気の流れ
をホース２９の回りでスリーブ１６３に送り込み、真空
系統のためのシール及び空気の流れを提供する。

【００５４】真空ポンプ３７を作動させながら、真空室
１６５内へ落下した使用済みのショットをホース３５を
通して引き出してスクリーニングユニット７３に送り、
スクリーニングユニット７３はショットがスクリーン７
１を通過する際にショットから大きなデブリを除去す
る。次に、スクリーニングされたショットは再生／空気
洗浄ユニット７７に通され、ここでショットはガス流か
ら分離され開放ロードタンク入口弁６９を通ってロード
タンク６１内へ落下する。この段階において、ピーニン
グタンク入口弁６３を閉じ、ロードタンクのベント弁９
１を開いている。再生／空気洗浄ユニット７７内のショ
ットから分離された空気及びデブリはサイクロン８７を
通り、このサイクロン８７は大きなデブリ及びショット
のキャリーオーバをもう一度除去する。次に、真空の流
れが一次側フィルタ２８７及び２つのＨＥＰＡフィルタ
４１，２９７を通る。

【００５５】再生／空気洗浄ユニット７７によりロード
タンク６１へ送られた回収後のショットがセンサ６２の
レベルに達するのに要する時間を測定して再循環ショッ
トの流量を計算する。ピーニングタンク内のショットの
レベルがセンサ５８に達すると、ソレノイド２３１を付
勢してロードタンク入口弁６９及びロードタンクベント
弁９１を閉じる。次に、ロードタンク制御弁２５１を作
動させてロードタンクを加圧する。この次にソレノイド
２３７を動作させてピーニングタンク入口弁６３を開放
してロードタンク６１からピーニングタンク５７へのシ
ョットの移送を可能にする。移送が完了すると、ソレノ
イド２３７を付勢してピーニングタンク入口弁６３を閉
じる。次に、ソレノイド２３１を消勢してピーニングタ
ンクベント弁９１を開き、ロードタンクの減圧を可能に
するのに十分な時間遅延の後、ロードタンク入口弁６９
を開いて、再循環したショットを再びロードタンク６１
内に収集する。このようにショットを連続的に再循環さ
せることにより、必要なショットの量は少なくなる。例
えば、適切な作動のために従来のオープンシステムにお
いてはショットが２００ポンド必要であったが、本発明
の例示の実施例では必要なショットの量は約２０ポンド
に過ぎない。パイロット式レギュレータ２６５によるピ
ーニング空気レギュレータ２５５とパイロット式レギュ
レータ２６３によるピーニング及びロードタンクスレー
ブレギュレータ２４５の独立制御により、供給弁５３へ
の圧縮ガス流の圧力と供給弁へのショットのプレッシャ
ーアシスト流量を互いに独立して調節してショット流中
のショット濃度を調節することができる。

【００５６】管７のピーニングが完了すると、エンドエ
フェクタ３３のモーターを作動させて図４に示すように
ノズル３１を真空室１６５のエンドエフェクタ内へ引っ
込める。これにより、ノズル３１は、中断させないでシ
ョット流を連続的に放出することができる。その理由
は、エンドエフェクタがピーニングされるべき次の管７
と整列するよう再位置決めされるからである。これによ
り、ショット流を管の相互間で移送するとき、システム
の全体にわたりショット流の送出しを再確立するのに必
要な時間遅延が不要になるので時間が節約される。

【００５７】もし、供給弁をパージすることが必要にな
れば、ソレノイド２３９を付勢して供給弁入口５９を閉
じる。次に、パージ弁９７をソレノイド２４３により開
放し、空気ジェット及びエゼクタポンプをソレノイド９
５により作動させる。この空気ジェットにより、圧縮空
気の流れが供給弁５３内の室１１７に導入され、室１１
７内において、圧縮空気はバッフル１３５によって円錐
形底面１１９に沿い、オリフィス１２１に向かって下方
へそれる。次に、このパージされた空気は、ショット及
びデブリを同伴し、エゼクタポンプ１０１の助けによっ
て上方に進み、パージライン９９からスクリーニングユ
ニット７７に到る。また、このシステムを用いると、シ
ョットをロードタンクからピーニングタンクに移送して
供給弁入口５９を開放することによりショットをシステ
ムからダウンロードさせることができる。これにより、
ショットを全てロードタンク及びピーニングタンクから
スクリーニングユニット７７に送り戻し、このスクリー
ニングユニット７７においてショットを弁３１５を通っ
てダウンロードさせることができる。

【００５８】本発明の特定の実施例を詳細に説明した
が、当業者であれば、開示内容全体に鑑みて種々の変形
例及び細部の設計変更例を案出できることは理解されよ
う。したがって、開示した特定の実施例は例示であって
限定的な例として解釈されるべきではなく、本発明の範
囲は、特許請求の範囲の記載及びその均等範囲に基づい
て定められるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるショットピーニング装置の略図で
ある。

【図２】図１のショットピーニング装置の要部をなすシ
ョット流発生器の略図である。

【図３】図２のショット流発生器の要部をなす供給弁の
縦断面図である。

【図４】図１のシステムの要部をなすエンドエフェクタ
及びショットピーニングノズルの縦断面図である。

【図５】図１のショットピーニング装置の空気圧システ
ムの略図であって、図６と対になる図である。

【図６】図１のショットピーニング装置の空気圧システ
ムの略図であって、図５と対になる図である。

【符号の説明】

１蒸気発生器３原子炉格納容器５管板７伝熱管又は細管１５ショットピーニング装置１７ショット流発生器１９空気圧縮機５３供給弁５７ピーニングタンク６１ロードタンク７３スクリーニングユニット７７再生／空気洗浄ユニット８７サイクロンセパレータ９９パージライン

フロントページの続き (72)発明者デビッドジョセフフィンクアメリカ合衆国ペンシルベニア州ピッツバーグスプレッディングオークドライブ 1324

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気発生器の複数の細管の各々をショッ
トピーニングする連続ショットピーニング装置におい
て、圧縮ガス中に同伴されたショットのショット流を連
続的に発生させるショット流発生器と、細管内へ挿入可
能であって、ショット流を細管の内壁に当てるようショ
ット流発生器に連結されているピーニングノズルと、細
管の各々に挿入できるようピーニングノズルを連続的に
整列させるポジショナとを有し、ピーニングノズルは細
管内への挿入の合間にポジショナ内に引っ込められ、ま
た、ピーニングノズルは別の細管内への挿入のため位置
決めされている間もポジショナ内へのショット流の放出
をし続けてショット流を連続的に放出するようになって
おり、前記ショットピーニング装置は、ピーニングノズ
ルにより放出されたショットを細管とポジショナの両方
の中へ連続的に収集するための真空手段と、大気に対し
て遮断されていて、真空手段により収集されたショット
をショット流発生器に戻し、それによりピーニングノズ
ルが連続的に再循環されているショットを連続的に放出
するようにするための手段とを更に有することを特徴と
する連続ショットピーニング装置。
【請求項２】真空手段は、真空によって引かれ大気中
に放出されるガスを濾過するフィルタを含むことを特徴
とする請求項１の連続ショットピーニング装置。
【請求項３】真空手段は、真空手段によって収集され
たショットがデブリの除去のため通されるスクリーンを
含むことを特徴とする請求項２の連続ショットピーニン
グ装置。
【請求項４】ショット流発生器は、圧縮ガスで加圧さ
れる第１のショットタンクと、第１のショットタンクに
連結されていて、圧縮ガスの流れを第１のショットタン
クに供給する供給ラインと、第１のショットタンクから
のショットが供給ラインからの圧縮ガスの流れ中に同伴
されるようにする供給弁とを備えることを特徴とする請
求項１の連続ショットピーニング装置。
【請求項５】大気に対して遮断された手段は、真空手
段により収集されたショットを第１のショットタンクへ
の移送のため保管する第１のショットタンクを含むこと
を特徴とする請求項４の連続ショットピーニング装置。
【請求項６】第２のショットタンクを第１のショット
タンクから選択的に隔離し、真空手段により収集された
ショットを第２のショットタンク内に収容させるために
第２のショットタンクを真空手段に連結する弁を更に有
し、該弁は、第２のショットタンクを真空手段から隔離
して第２のショットタンクを第１のショットタンクに連
結し、それによりショットを第２のショットタンクから
第１のショットタンクに移送し、その間ずっとショット
を第１のショットタンクから供給弁に送り続けてショッ
ト流を連続的に発生させることを特徴とする請求項５の
連続ショットピーニング装置。
【請求項７】ショット流中のショットの濃度を調節す
るための圧力制御器を更に有することを特徴とする請求
項１の連続ショットピーニング装置。
【請求項８】圧力制御器は、供給ライン内の圧力と第
１のショットタンク内の圧縮ガスの圧力の少なくとも一
方を他方とは無関係に調節してショット流中のショット
濃度を調節するレギュレータを含むことを特徴とする請
求項７の連続ショットピーニング装置。
【請求項９】圧力制御器は、供給ライン内の圧力と第
１のショットタンク内の圧縮ガスの圧力の少なくとも一
方を調節するパイロット式空気弁と、ショット流発生器
から遠く離れて位置し、パイロット式空気弁を動作させ
るようパイロット圧力を生じさせる遠隔マスタ空気弁と
を含むことを特徴とする請求項８の連続ショットピーニ
ング装置。
【請求項１０】パージガスの流れを供給弁を通って選
択的に差し向けてショット供給弁からショットをパージ
するパージャ及びショット及びパージガスを収集するス
カベンジャを含むことを特徴とする請求項９の連続ショ
ットピーニング装置。
【請求項１１】真空手段は、真空手段によって収集さ
れたショットを通過させるスクリーンを含み、スカベン
ジャは供給弁をスクリーンに連結して供給弁からパージ
されたショット及びパージガスをスクリーンに通すよう
になっていることを特徴とする請求項１０の連続ショッ
トピーニング装置。
【請求項１２】スカベンジャは、パージされたショッ
ト及び供給弁からのパージガスを引き込むブースタ真空
系統を含むことを特徴とする請求項１１の連続ショット
ピーニング装置。
【請求項１３】蒸気発生器の細管をショットピーニン
グする方法において、ショットを加圧ガスの流れの中に
同伴させることによりショット流を連続的に発生させる
段階と、ショット流をノズルから連続的に放出する段階
と、ノズルを大気にさらすことなく、ピーニングされる
べき蒸気発生器の管に順次整列させて挿入する段階と、
ノズルを管と整列させている間に放出されたショットを
含む、ショット流中の前記ノズルによって放出されたシ
ョットを連続的に収集する段階と、ショット流を連続的
に発生させる前記段階のために収集されたショットを大
気にさらすことなく再循環させる段階とを含むことを特
徴とするショットピーニング方法。
【請求項１４】再循環段階では、各管をショットピー
ニングするのにショットの多数の再循環が必要であるシ
ョット流の発生のためにある量のショットを再循環させ
ることを特徴とする請求項１３のショットピーニング方
法。
【請求項１５】ショット流を連続的に発生させる段階
は、ショットをオリフィスを通って加圧ガスの流れの中
に送り込む加圧室内でガス圧力をショットに及ぼす段階
を含み、ショットを連続的に収集する段階は、ショット
を真空で浄化する段階を含み、ショットを再循環させる
段階は、収集されたショットを、真空と加圧室の間のエ
アロック中へ通す段階を含むことを特徴とする請求項１
３のショットピーニング方法。
【請求項１６】ショット流を連続的に発生させる段階
は、ショットをオリフィスを通して加圧ガスの流れの中
に送り込むようガス圧力をショットに及ぼす段階と、シ
ョットに加えられたガス圧力と加圧ガスの流れのガス圧
力の少なくとも一方を調節してショット流中のショット
濃度を調節する段階を含むことを特徴とする請求項１３
のショットピーニング方法。