JPH08233702A - 熱交換器のｕ字形伝熱管試料採取装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器のＵ字形伝熱管のＵ字形部から他の
伝熱管を傷付けないで試料を容易に採取する。 【構成】 試料採取装置３０は、伝熱管５内に挿入され
る放電加工ヘッド４０と、管板３の水室側面に固定され
る駆動装置７０とを有し、両者は電極操作系とメッセン
ジャワイヤとによって連結されている。駆動装置７０
は、放電加工ヘッド４０の放電電極を電極操作系を介し
て操作する電極駆動機構１００と、放電加工ヘッド４０
をメッセンジャワイヤを介して動かす放電加工ヘッド移
動機構８０とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器の細い伝熱
管、特にＵ字形伝熱管の材質調査用試料を採取する装置
及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シェルアンドチューブ型熱交換器では、
例えば、細い伝熱管内を高温熱媒体が流れ、伝熱管外を
低温熱媒体が流れるので、伝熱管は厳しい熱応力を受け
る。特にこの種熱交換器を蒸気発生器として用いると、
伝熱管外の低温熱媒体が沸騰蒸発を繰り返すので、伝熱
管は化学的にも厳しい状態に晒される。これを代表的な
竪型蒸気発生器について説明する。

【０００３】図１３において、蒸気発生器１の胴２と一
体的に形成された管板３には、複数のＵ字形伝熱管５の
脚部が挿着されている。伝熱管５は、隔壁で隔てられた
高温側水室９と低温側水室１１に開口し、ノズル１３か
ら水室９に流入した高温一次水は、伝熱管５の中を貫流
し、低温一次水となって水室１１に至り、ノズル１５か
ら流出する。一方、胴２のノズル７から流入した低温の
二次水である給水は、胴２の内面に沿って環状下降部を
流下し、方向転換して伝熱管５に沿って流れのぼり、こ
の際高温一次水によって加熱され、沸騰、蒸発して蒸気
になり、天井部のノズル１７から流出して適宜な設備に
供給される。伝熱管５は、Ｕ字形部１９において２カ所
の曲げ部を有し、中間部に直管部２１を有する。

【０００４】このような伝熱管５から材質調査用の試料
を採取する場合、脚部の直管部の試料は、水室９，１１
から伝熱管５の内部に切断工具を挿入し、目標部位の管
壁を内側から切断して得られる。しかしながら、Ｕ字形
部１９の直管部２１の試料採取には、両側に曲げ部があ
るため通常の切断工具を挿入できないので、前述のよう
な水室側からの試料採取方法は適用できなかった。従っ
てＵ字形部１９の直管部２１の試料採取は次のような方
法に依らざるを得なかった。即ち、図１４において、多
数の伝熱管５の直管部２１は、管群乃至管束を形成して
いるが、これを支持する伝熱管支持金物２３に垂直放電
加工工具２５を固定し、直管部２１の目標部位を適当な
大きさ、形状の管壁片として切除し、試料とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、伝熱管
の直管部が形成する管群に外側から接近し、試料を切断
採取する方法では、次のような問題がある。即ち試料採
取目標の伝熱管直管部が最外側にあれば、その伝熱管を
直ちに切断すれば良いが、試料採取目標の伝熱管が管群
の内部にある場合には、その外側にある別の（試料採取
を必要としない）伝熱管を除去しないと目標の伝熱管に
接近できない。このため、その別の伝熱管を部分的に切
除し、熱交換器の使用再開に際しては、その脚部を閉栓
して供用から除外する。このため、伝熱管のＵ字形部か
らの試料採取は、一般に時間及び手数が掛かり過ぎ、さ
らにこれを繰り返すと熱交換器の熱交換能力が低下する
という問題があった。従って、本発明の目的は、別の伝
熱管を切除して熱交換能力を低下することなく、且つ簡
単に熱交換器のＵ字形伝熱管のＵ字形部の試料を採取す
る装置及び方法を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
め、本発明の熱交換器のＵ字形伝熱管試料採取装置は、
Ｕ字形伝熱管の脚部が挿着された熱交換器の管板に取り
外し自在に取着される駆動装置と、その駆動装置に基端
が固定され前記Ｕ字形伝熱管の内部に挿入されて延びる
駆動ワイヤと、同駆動ワイヤの先端に固定された連結部
材と、同連結部材に自在継手を介して屈曲自在に連結さ
れ外側面に放電電極が出没する放電加工ヘッドと、同放
電加工ヘッドから前記駆動装置に延びた電極操作系とを
有することを特徴とする。電極操作系は、好ましくは並
行して延びる２本の可撓線状体例えばピアノ線からな
り、駆動装置は、放電加工ヘッド移動機構と前記電極操
作系に連絡した電極駆動機構とを有し、更に管板に固定
するためのクランプ機構を含んでいる。更に放電加工ヘ
ッドは、互いに交換可能な軸方向加工ヘッドと円周方向
加工ヘッドとからなることが、種々の大きさの試料を採
取する上で好ましい。また、前述の目的を達成するため
の本発明による熱交換器のＵ字形伝熱管試料採取方法
は、外側面に放電電極が出没する放電加工ヘッドをＵ字
形伝熱管の脚部開口から内部に挿入し、該放電加工ヘッ
ドをＵ字形伝熱管のＵ字形部の内部に位置決めし、前記
放電電極を前記伝熱管の内面に接触させ、放電現象によ
り伝熱管の内面から切れ目を入れて試料を作成し、しか
る後該試料を吸引回収することを特徴とする。

【０００７】

【作用】前述の構成の本発明では、試料採取装置は、駆
動装置によって熱交換器の管板の水室側に固定され、駆
動ワイヤの先端部に取り付けた放電加工ヘッドを駆動装
置の放電加工ヘッド移動機構により伝熱管内で移動さ
せ、目標部位に位置決めする。しかる後、駆動装置の電
極駆動機構により電極操作系を介して放電加工ヘッドの
外側面から放電電極を突出させ、放電加工により伝熱管
の内面に切れ目を入れる。目標部位の全周に切れ目を入
れれば、試料が得られる。

【０００８】

【実施例】以下添付の図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、各図において同一の符号は、同一また
は対応する部分を示している。まず図１は、本発明によ
るＵ字形伝熱管試料採取装置３０の全体構造を概念的に
示している。図において、放電加工ヘッド４０は、伝熱
管５のＵ字形部１９の直管部２１に挿入され、他方駆動
装置７０は、管板３の水室側面即ち下面に固定されてい
る。駆動装置７０は、後述するような放電加工ヘッド移
動機構８０及び電極駆動機構１００を含んでいる。

【０００９】放電加工ヘッド４０の詳細構造が一部切欠
斜視図である図２及び断面図である図３に示されてい
る。図２及び図３において、放電加工ヘッド４０は、窓
の明いた外筒４１とその内側にある内筒４３を有し、外
筒４１の基端側に自在継手３１が取着されている。内筒
４３の空所内には、取付板４５にボルト締めされた放電
電極４７が設けられ、電極４７の背面側に位置して押え
ばね４９が内筒４３に設けられている。図示するように
押さえばね４９の中央部が外筒４１から張り出し、放電
加工ヘッド４０を伝熱管５の内面に押し付けている。外
筒４１の基端内部には、軸５１を介してスライドレバー
５３が回動自在に装着され、スライドレバー５３の先端
がピン５５を介して取付板４５に緩く係合している。板
ばね５７により外筒４１の内面に偏倚された取付板４５
は、スライドレバー５３の回動により半径方向に動かさ
れ、電極４７は、外筒４１の窓を通して外側面に出没す
る。電極４７は、外筒４１即ち放電加工ヘッド４０の軸
方向に長く、従って軸方向の切れ目が得られる。電極４
７の外面は、一条の突起を形成するが、間隔をおいて２
条の突起を形成しても良い。

【００１０】自在継手３１は、対の自在継手３３を介し
て連結部材３５に連結され、その連結部材３５には位置
検出コイル３７が卷装されている。連結部材３５は、中
空状であり、内部を通る可撓線条体即ちピアノ線３９
ａ，３９ｂの一端がスライドレバー５３の両脚に繋着さ
れ、更にピアノ線３９ａ，３９ｂの殆どの部分が可撓保
護管３２により覆われている。更に、連結部材３５の後
端部には、駆動ワイヤ即ちメッセンジャワイヤ３４の先
端継手がねじ止めされていて、可撓保護管３２で覆われ
たピアノ線３９ａ，３９ｂとメッセンジャワイヤ３４と
は熱収縮チューブ３６により一緒に束ねられている。

【００１１】前述の放電加工ヘッド４０は、放電現象に
より主として軸方向の切れ目を形成するもの（軸方向加
工ヘッド）であるが、円周方向の切れ目を形成するには
図４及び図５に示すような別の放電加工ヘッド１４０
（円周方向加工ヘッド）を使用すれば良い。図４及び図
５において、外筒１４１は、外筒４１に対し窓の形状が
異なるだけである。半月形の放電電極１４７の外面は、
円周方向に延びた条突起を形成し、取付板４５にねじ止
めされている。

【００１２】次に試料採取装置３０の他部を形成する駆
動装置７０の構造を図６及び図７を参照して説明する。
駆動装置７０は、全体の骨格となる基板７１を有し、そ
の上面に少なくとも３本のストップピン７３が植設され
ている。ストップピン７３は、図１にも示されている
が、駆動装置７０の取付け時管板３の下面に当接して姿
勢を保持する。駆動装置７０は、クランプシリンダ７５
を含むコッタ式クランプ機構７７を備えている。このク
ランプ機構７７は、クランプシリンダ７５によりコッタ
を管板３の穴に挿入し、さらにクランプシリンダ７５に
よりコッタを半径方向に拡大して固定するものである。

【００１３】一方、放電加工ヘッド移動機構８０は、基
板７１の下面に取り付けられている。取付台８１，ボー
ルねじ８３，モータ減速機８５，歯車系８７、エンコー
ダ８９，ボールねじ装置９１及びスライドテーブル９３
は、図示のように組み立てられて放電加工ヘッド移動機
構８０を構成している。この作用を説明すると、まずモ
ータ減速機８５を駆動する。この回転は、歯車系８７を
介してボールねじ８３に伝えられる。ボールねじ８３が
回転すると、これに螺合して軸方向の動きのみが許容さ
れるボールねじ装置９１が上下方向に動き、従ってこれ
に連結されたスライドテーブル９３が上下方向に動く。
スライドテーブル９３は、後述するような電極駆動機構
１００の案内筒９７内を摺動するシリンダ９５に連結
し、且つその取付フランジ９９の取付金物９９ａにメッ
センジャワイヤ３４が連結されているから（図８参
照）、スライドテーブル９３が上下すると、メッセンジ
ャワイヤ３４ひいては放電加工ヘッド４０が伝熱管３の
内部で長手方向に移動する。エンコーダ８９は、ボール
ねじ８３の回転角又は回転数を検出し、これに基づいて
放電加工ヘッド４０の移動距離を計測する。

【００１４】次に電極駆動機構１００を図６、図８及び
図９を参照して説明する。図６及び図９において、基板
７１の下面に固定された案内筒９７の中に、シリンダ９
５が移動自在に設けられ、シリンダ９５の下面にフラン
ジ９９が固定されている。取り付けフランジ９９の下面
にモータ台１０１が締結され、これにモータ減速機１０
３が取り付けられている。モータ減速機１０３の出力軸
には、スプロケット１０５が嵌着され、更にこれにチェ
ーン１０７が卷装されている。チェーン１０７の両端に
は、ピアノ線３９ａ，３９ｂが連結され、ピアノ線３９
ａ，３９ｂはテンションローラ１０９及びガイドローラ
１１１によって適当な張力をもって案内されている。ピ
アノ線３９ａ，３９ｂを案内する可撓保護管３２の基端
は、図８に示すように取り付けフランジ９９のプロテク
トコネクタ９９ｂに連結されているから、スプロケット
１０５が時計方向又は反時計方向に所定角度回動すれ
ば、ピアノ線３９ａ，３９ｂの一方を引っ張り後述する
ように電極を駆動する。

【００１５】次に駆動装置７０の電極駆動機構１００に
より放電加工ヘッド４０，１４０の電極４７，１４７を
駆動する態様を説明する。電極駆動機構１００のモータ
減速機１０３によりピアノ線３９ａを引っ張るようにス
プロケット１０５を駆動すると、放電加工ヘッド４０の
電極４７は、図１０に示すように外筒４１の窓から突出
する。図１０は、その状態を強調するため、電極４７が
既に伝熱管５に切れ目を形成し終わった状態を示してい
るが、前述のようにピアノ線３９ａが引かれると、スラ
イドレバー５３が軸５１を中心にして反時計方向に回動
する。取付板４５は、板ばね５７によって偏倚されてい
るから、電極４７を平行に移動し伝熱管５の内面に接触
させる。電極４７が伝熱管５に近接もしくは接触する
と、放電現象により管壁を侵食する。電極駆動機構１０
０によりピアノ線３９ａ，３９ｂを交互に引いて放電加
工を繰り返すと侵食が進行し、最後には図示するように
電極４７が伝熱管５の管壁を貫通し、その外面に出る。
即ち伝熱管５に軸方向の切れ目が形成される。必要な切
れ目が電極４７の長さより長い場合は、放電加工ヘッド
移動機構８０により放電加工ヘッド４０を軸方向にずら
して同様の操作を繰り返せば良い。押さえばね４９は、
常に放電加工ヘッド４０を伝熱管５の内面に押し付けて
いる。なお、放電加工に必要な冷却水の排水は、伝熱管
５を流れた後、図１に示すドレーンチューブ１２１を通
して行われる。

【００１６】放電加工ヘッド４０を円周方向に移動する
には、駆動装置７０を管板３から解放し、放電加工ヘッ
ド４０を伝熱管５から引き出す。そして、連結部材３５
の止めねじ３８を緩め、連結部材３５とメッセンジャワ
イヤ３４との取り付け角を所望量ずらし、しかる後止め
ねじ３８を再締め付けする。伝熱管５に円周方向の切れ
目を形成するには、円周方向加工ヘッドである放電加工
ヘッド１４０を使用するが、図１０に対応する使用状況
説明図を図１１に示す。放電加工ヘッド４０，１４０
は、基本的には電極４７，１４７の形状が異なるだけで
あり、図１０についての説明中電極４７を電極１４７と
読み替えれは図１１の放電加工ヘッド１４０の説明とな
るので、独立した説明は割愛する。このようにすると図
１２に示すような伝熱管試料５ａが得られ、最終的に真
空吸引により回収される。なお、図示するような伝熱管
試料５ａを得るには、当業者であれば容易に予測できる
ように放電加工ヘッド１４０を長手方向にずらして計２
回放電加工操作を行えば良い。勿論、試料の形状は、図
１２に示すものに限られる訳ではなく、電極の形状を適
宜変更すれば所望の形状のものが得られる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、放電電極を接触するだけで切れ目を形成できる
放電加工ヘッドを使用するので、放電加工ヘッドを小型
化でき、これをＵ字形伝熱管のＵ字形部に挿入し、周囲
の別の伝熱管に何の操作も施すことなく試料を採取する
ことができる。請求項２の発明によれば、放電加工ヘッ
ドとして軸方向加工ヘッドと円周方向加工ヘッドを交換
して使用するので、適宜な大きさ形状の試料を採取する
ことができる。請求項３の発明によれば、電極操作系は
可撓線条体から形成されているので伝熱管の曲り部を容
易に挿通でき、電極操作系に連絡した電極駆動機構と放
電加工ヘッド移動機構が駆動装置に設けられているの
で、伝熱管のＵ字形部の試料を遠隔的に容易に採取する
ことができる。請求項４の発明によれば、外側面に放電
電極が出没する放電加工ヘッドをＵ字形伝熱管の脚部開
口から内部に挿入し、該放電加工ヘッドをＵ字形伝熱管
のＵ字形部の内部に位置決めし、前記放電電極を前記伝
熱管の内面に接触させ、放電現象により該伝熱管の内面
から切れ目を入れて試料を作成し、しかる後該試料を吸
引回収するので、周囲の別の伝熱管をそのままにして目
標伝熱管のＵ字形部の試料をその伝熱管の内部を通して
採取することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構造を示す一部切欠斜
視図である。

【図２】前記実施例の要部を示す一部切欠斜視図であ
る。

【図３】前記実施例の要部を示す部分断面図である。

【図４】前記実施例の要部を示す一部切欠斜視図であ
る。

【図５】前記実施例の要部を示す部分断面図である。

【図６】前記実施例の別の要部を示す一部切欠部分立面
図である。

【図７】図６中のVII−VII線に沿う断面図である。

【図８】図６中の部分拡大断面図である。

【図９】図６中のIX−IX線に沿う断面図である。

【図１０】前記実施例の作用説明用断面図である。

【図１１】前記実施例の作用説明用断面である。

【図１２】前記実施例により採取された試料の説明図で
ある。

【図１３】本発明の装置により伝熱管の試料が採取され
る熱交換器の一例を示す概念図である。

【図１４】従来装置の使用説明図である。

【符号の説明】

３０ 試料採取装置 ３１ 自在継手 ３３ 自在継手 ３４ メッセンジャワイヤ ３５ 連結部材 ３９ａ ピアノ線 ３９ｂ ピアノ線 ４０ 放電加工ヘッド ４１ 外筒 ４３ 内筒 ４７ 放電電極 ５３ スライドレバー ７０ 駆動装置 ８０ 放電加工ヘッド移動機構 １００ 電極駆動機構 １４０ 放電加工ヘッド １４１ 外筒 １４３ 内筒 １４７ 放電電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器の管板に脚部が挿着されたＵ字
   形伝熱管のＵ字形部から試料を採取する装置であって、
   前記管板に取り外し自在に取着される駆動装置と、同駆
   動装置に基端が固定され前記Ｕ字形伝熱管の内部に挿入
   されて延びる駆動ワイヤと、同駆動ワイヤの先端に固定
   された連結部材と、同連結部材に自在継手を介して屈曲
   自在に連結され外側面に放電電極が出没する放電加工ヘ
   ッドと、同放電加工ヘッドから前記駆動装置に延びた電
   極操作系とを有することを特徴とする熱交換器のＵ字形
   伝熱管試料採取装置。
2. 【請求項２】 放電加工ヘッドは、互いに交換可能な軸
   方向加工ヘッドと、円周方向加工ヘッドとからなること
   を特徴とする請求項１記載の熱交換器のＵ字形伝熱管試
   料採取装置。
3. 【請求項３】 電極操作系は、並行して延びる２本の可
   撓線状体を有し、駆動装置は、放電加工ヘッド移動機構
   と前記電極操作系に連絡した電極駆動機構とを有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の熱交換器のＵ字形伝熱管
   試料採取装置。
4. 【請求項４】 外側面に放電電極が出没する放電加工ヘ
   ッドをＵ字形伝熱管の脚部開口から内部に挿入し、該放
   電加工ヘッドをＵ字形伝熱管のＵ字形部の内部に位置決
   めし、前記放電電極を前記伝熱管の内面に接触させ、放
   電現象により該伝熱管の内面から切れ目を入れて試料を
   作成し、しかる後該試料を吸引回収することを特徴とす
   る熱交換器のＵ字形伝熱管試料採取方法。