JPH10153582A - 管内挿型超音波探触子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、検査速度及び検査の信頼性を
夫々向上できる管内挿型超音波探触子を得ることにあ
る。 【解決手段】超音波センサ21a 〜21c を有して被検管２
内に挿入された探触部７を、回転駆動部５で前記管２の
周方向に回転させながら前記管２の軸方向に移動させ
て、前記管２をその内側から前記センサ21a 〜21c で超
音波探傷による検査をする探触子Ａを前提とする。回転
駆動部５に空気圧によって動作されるエアーモータを用
いる。それにより、探触部７の回転を高速化するととも
に、前記センサ21a 〜21c の信号を導く信号線３に影響
するモータノイズをなくしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラチューブ等
の被検管内に挿入して、この被検管をその内側から超音
波探傷の水浸法を利用して検査する管内挿型超音波探触
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラチューブ等の熱交換用配管（被検
管）は、１ループの長さが２０ｍ〜３０ｍ程で、その内
径は比較的小さく、そして、内径が５０％〜１００％も
変化する異径管で形成されるものが多い。しかも、１ル
ープの中に数箇所から十数箇所もの屈曲部を有する等、
ループの形状も様々である。

【０００３】こうした熱交換用配管について、その母材
部の減肉量や付着金物の溶接部などにおける亀裂の有無
等を検査するには、一般に超音波探傷の水浸法を用い
て、管の内側から検査することが行われている。

【０００４】この検査は、流水で満たされる被検管内に
超音波センサを内蔵した探触子ホルダを挿入して、この
ホルダをその軸線が被検管の管軸上に位置されるように
調芯具により保持させ、かつ、探触子ホルダを管軸方向
に移動させながら、回転駆動部により探触子ホルダを管
軸回り、言い換えれば管周方向に回転させて行われてい
る。

【０００５】このような検査に使用される従来の管内挿
型超音波探触子は、回転駆動部、スリップリング部、探
触部、先端ホルダ等の主要部を備え、これらを可撓性の
シャフトにより連結して構成されている。こうしたシャ
フトにより各部を連結する構成は、探触子を被検管の狭
窄かつ屈曲部分を通過させるために必要な措置である。

【０００６】次に、図４を参照して詳しく説明する。従
来の探触子は、熱交換用配管等の被検管ａ内に挿入可能
な搬送ケーブルｂの先端部に回転駆動部ｆを連結してい
る。この駆動部ｆには、モータケースｃ内に電磁気モー
タ部ｄおよびこのモータ部ｄの回転を減速する減速機部
ｅを収容してなる減速機付きの電磁気モータが使用され
ている。この回転駆動部ｆは探触部ｋを管周方向に回転
させる動力を発生するために設けられる。

【０００７】回転駆動部ｆの前方に配置されるスリップ
リング部ｊは、スリップリングケースｈ内にスリップリ
ングｉを収容してなる。スリップリング部ｊは回転駆動
部ｆに可撓性の回転駆動シャフトｇを介して連結されて
いる。このスリップリング部ｊは、回転駆動部ｆと探触
部ｋとを接続して設けられる信号線の捩じれを防止する
ために設けられる。

【０００８】スリップリング部ｉの前方に配置される探
触部ｋは、複数の超音波センサｍが装着された探触子ホ
ルダｌの前後両側に調芯具ｏ、ｐを配設してなる。超音
波センサｍは超音波探傷を行うために用いられ、かつ、
前後の調芯具ｏ、ｐは超音波探傷に当たり探触部ｋの軸
線を被検管ａの軸線上に保持させるために用いられる。
探触部ｋはその後方調芯具ｐを挿通した可撓性のホルダ
回転シャフトｑを介してスリップリング部ｊに連結され
ている。このシャフトｑの外周に後方調芯具ｐが装着さ
れている。

【０００９】超音波センサｍに接続された探触部側信号
線r1は、ホルダ回転シャフトｑの中心を通ってスリップ
リングｉに接続され、また、搬送ケーブルｂ内に通って
導かれるモータ側信号線r2は、モータケースｃより回転
駆動シャフトｇと平行に引き出されてスリップリングｉ
に接続されている。なお、図４中ｓはホルダ回転シャフ
トｑを覆い隠す可撓性の保護カバー、ｔは回転駆動シャ
フトｇとを覆い隠す可撓性の保護カバー、ｕは保護カバ
ーｔおよびモータ側信号線r2とを覆い隠す可撓性の保護
カバーである。

【００１０】探触部ｋの前方に先端ガイドｖが配置さ
れ、これはフレキシブルシャフトｗを介して探触部ｋに
連結されている。このシャフトｗの外周に前方調芯具ｏ
が装着されている。なお、図４においてｘは被検管ａ内
に満ちる流水を示している。

【００１１】前記構成の管内挿型超音波探触子は、流水
ｘで満たされる被検管ａ内に挿入された状態で、前後両
側の調芯具ｏ、ｐにより探触部ｋをその軸線が被検管ａ
の管軸上に位置されるように保持させた後、電磁気モー
タからなる回転駆動部ｆの動作で探触子ホルダｌを管周
方向に回転させながら、流水ｘおよび搬送ケーブルｂに
よる搬送力で、被検管ａの管軸方向に移動させることに
より、被検管ａの内面を超音波センサｍで超音波探傷検
査するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】前記構成の管内挿型超
音波探触子の検査速度を向上させるためには、探触部ｋ
の回転を高速化すればよい。しかし、従来の探触子はそ
の回転駆動部ｆに電磁気モータを用いているから、探触
部ｋの回転を高速化するには不利である。

【００１３】すなわち、回転駆動部ｆが備える電磁気モ
ータ部ｄの高速回転化は、そのステータ等の巻線の巻き
量を増やすか、太い巻線を用いて、高入力化することで
可能であるが、そうすると、電磁気モータ部ｄが大形と
ならざるを得ない。しかし、実際には被検管ａの管径に
よる制約から、電磁気モータ製の回転駆動部ｆには、限
られた寸法のものしか採用できない。そのため、ボイラ
チューブ等の被検管ａの内面検査に使用するものとして
現状では、せいぜい秒速２回転程度で探触部ｋを回転さ
せることができるに過ぎないものであり、したがって、
検査速度の向上は望めなかった。

【００１４】その上、回転駆動部ｆに電磁気モータを用
いた構成では、このモータの動力線等から周囲に放出さ
れるモータノイズが、モータケースｃを経由して搬送ケ
ーブルｂ内を通るモータ側信号線r2に重畳して影響を及
ぼし、検査精度の信頼性を損ねている。また、このノイ
ズは、既述のように電磁気モータの回転速度を高めるた
めに高入力化する程、強力にモータの動力線等から放出
されるので、その意味においても検査速度の向上を妨げ
るものである。したがって、本発明が解決しようとする
課題は、検査速度および検査の信頼性を夫々向上できる
管内挿型超音波探触子を得ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、超音波センサを有して被検
管内に挿入された探触部を、前記管の周方向に回転させ
る回転駆動部に、空気圧によって動作されるエアーモー
タを用いたものである。

【００１６】この請求項１記載の発明において、エアー
モータはそれを流通する空気の圧力の大きさに応じた速
度で作動するから、回転駆動部自体の大形化を伴うこと
なく、空気圧の設定によって回転出力を高めることがで
きる。したがって、従来と同じ大きさの回転駆動部であ
っても、その高い回転出力によって被検管内に挿入され
た探触部を高速回転させて、この探触部の超音波センサ
で被検管を内側から超音波探傷できる。

【００１７】その上、エアーモータは、電磁気モータと
異なりモータノイズを周囲に放出することがないので、
超音波センサの信号を導く信号線へのノイズの重畳原因
となることがない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の第１の実施の形態に係る管内挿型超音波探触子を説
明する。図１および図２中１は管内挿型超音波探触子Ａ
の搬送ケーブルである。搬送ケーブル１は、中空でかつ
可撓性を有したものであって、被検管、例えばボイラチ
ューブ等の熱交換用配管２内に挿入可能である。このケ
ーブル１の内部には図１に示すようにモータ側信号線３
および送気チューブ４等が挿通されていて、これらは搬
送ケーブル１の円滑な可撓性を妨げないように自在に変
形できるものである。なお、送気チューブ４は代表して
１本だけ図示したが、これには吸気用と排気用とがあ
り、また、信号線３も１本のみ図示したが後述の超音波
センサの使用数に応じて複数本用いられる。

【００１９】この搬送ケーブル１の先端部に取付けられ
る管内挿型超音波探触子Ａは、回転駆動部５、スリップ
リング部６、探触部７、および先端ガイド８等を備えて
いる。次に、これらの主要部について説明する。

【００２０】探触部７を熱交換用配管２の管周方向に回
転させるために用いられる回転駆動部５には、空気圧に
よって動作される例えばベーン型のエアーモータが使用
されている。この駆動部５は防水性のモータケース５ａ
内にモータユニット５ｂを内蔵してなり、そのユニット
５ｂの構成の一例が図３に示されている。

【００２１】図３中９は複数の部品を組合わせて段付き
円筒状をなしたモータ本体であり、これには、多数枚の
可動羽根１０ａが放射方向に移動可能に取付けられたロ
ータ１０が回転自在に支持されて内蔵されているととも
に、このロータ１０が収められたロータ収容室に連通す
る吸気ポート１１と排気ポート１２とが設けられてい
る。ロータ１０はその中心部から前方に突出するロータ
軸１０ｂを有している。

【００２２】こうした構成のエアーモータ部は、その吸
気ポート１１に送気チューブ４かららから導かれる圧縮
空気を、前記ロータ収容室を経由させて排気ポート１２
から排出させることにより、ロータ１０を回転させるこ
とができるようになっている。

【００２３】さらに、モータ本体９の前方にはギアケー
ス１３が連結され、このケース１３の前壁から突出する
回転出力軸１４とロータ軸１０ｂとは歯車減速機構１５
により連結されている。したがって、回転駆動部５のモ
ータユニット５ｂは減速機付きのベーン型エアーモータ
で形成されている。

【００２４】この回転駆動部５は、吸気ポート１１等が
設けられた後端部を前記搬送ケーブル１の先端部に連結
して設けられ、その吸気ポート１１には前記吸気用の送
気チューブ４が接続されるとともに、排気ポート１２に
は前記排気用の送気チューブ４が連通されている。

【００２５】信号線の捩じれを防止するために設けられ
るスリップリング部６は、防水性のスリップリングケー
ス６ａ内に、スリップリング本体６ａと、この本体６ａ
から前方に突出する前方回転軸１６と、前記本体６ａか
ら後方に突出する後方回転軸１７とを収容してなる。こ
のスリップリング部６は回転駆動部５の前方に配置さ
れ、その後方回転軸１７は回転駆動部５の回転出力軸１
４に可撓性の回転駆動シャフト１８を介して連結されて
いる。

【００２６】このシャフト１８は、回転駆動部５とスリ
ップリング部６とに渡って設けたコイルばね等からなる
可撓性の中空軸１９で覆われている。また、前記モータ
側信号線３は、回転駆動部５の内部または外部を経由す
るとともに、中空軸１９の外側に沿って配されスリップ
リング部６の本体６ａに接続されている。そして、これ
らモータ側信号線３および中空軸１９は、回転駆動部５
とスリップリング部６とに渡って設けた保護カバー２０
で覆われている。このカバー２０はコイルばね等の可撓
性を有する中空部材で形成される。

【００２７】探触部７は、超音波探傷を行うために用い
られる複数の超音波センサ２１ａ〜２１ｃが装着された
探触子ホルダ２１の前後両側に、このホルダ２１を挟む
ように調芯具２２、２３を配置してなる。超音波センサ
２１ａは熱交換用配管２の肉厚探傷用、超音波センサ２
１ｂ、２１ｃは熱交換用配管２の亀裂探傷用である。こ
の探触部７はスリップリング部６の前方に配置されて、
その探触子ホルダ２１の後端部とスリップリング部６の
前方回転軸１６とはこれらに渡って設けられた可撓性の
ホルダ回転シャフト２４を介して連結されている。

【００２８】ホルダ回転シャフト２４は中空軸であっ
て、この内部には超音波センサ２１ａ〜２１ｃからスリ
ップリング部６に渡って配線される探触部側信号線２５
が挿通されている。超音波センサ２１ａ〜２１ｃの探傷
信号を取出す信号線２５は図２に１本のみ図示したが超
音波センサの使用数に応じて複数本用いられる。ホルダ
回転シャフト２４は探触部７とスリップリング部６とに
渡って設けた保護カバー２６で覆われている。このカバ
ー２６はコイルばね等の可撓性を有する中空部材で形成
される。

【００２９】先端ガイド８は、球状部を有して、探触部
７の前方に配置され、その後端部と探触部７とはこれら
に渡って設けられたフレキシブルシャフト２７を介して
連結されている。このシャフト２７はコイルばね等の可
撓性を有する中空部材で形成される。

【００３０】そして、探触子ホルダ２１の前後に連結さ
れたフレキシブルシャフト２７およびホルダ回転シャフ
ト２４の外周部には、前記前方調芯具２２および後方調
芯具２３が夫々装着されている。これら前後の調芯具２
２、２３は、熱交換用配管２内において探触子ホルダ２
１を熱交換用配管２の管軸中心上に保持させる役目と、
管内挿形超音波探触子Ａを熱交換用配管２内に通される
流水Ｗにより前記管軸方向へ搬送する際の水受板の役目
をするようになっている。

【００３１】前記構成の管内挿型超音波探触子Ａを用い
て、被検管である熱交換用配管２の母材部の減肉量や付
着金物の溶接部における亀裂の有無などを水浸法で検査
するときには、先端部に探触子Ａが取付けられた搬送ケ
ーブル１を、熱交換用配管２内に挿入する。挿入された
状態は図１、図２に示され、熱交換用配管２内において
探触部７の探触子ホルダ２１は、その前後両側の調芯具
２２、２３により、熱交換用配管２の管軸中心に探触子
ホルダ２１の軸中心を一致させて前記管軸中心上に保持
されている。

【００３２】そして、管外からの操作による回転駆動部
５に対する圧縮空気の給排気でこの回転駆動部５を動作
させるとともに、熱交換用配管２内に流水Ｗを満たし
て、この流水Ｗにより推進力を受けた搬送ケーブル１に
より熱交換用配管２の管軸方向に移動させる。

【００３３】回転駆動部５が動作されると、これは回転
駆動力を発生し、その動力は回転駆動シャフト１８を介
してスリップリング部６に伝えられ、さらに、ここから
ホルダ回転シャフト２４を介して探触部７に伝えられる
とともに、この探触部７からフレキシブルシャフト２７
を介して先端ガイド８に伝えられる。

【００３４】このようにして超音波センサ２１ａ〜２１
ｃを有した探触部７を、回転駆動部５が発生する回転動
力で熱交換用配管２の管周方向に回転させながら、流水
Ｗ等による推進力で熱交換用配管２内をその管軸方向に
移動させることにより、熱交換用配管２の内面から、こ
の配管２の母材部の減肉量、付着金物の溶接部などに発
生した亀裂の有無などを、超音波探傷により検査でき
る。

【００３５】前記のように使用される管内挿型超音波探
触子Ａは、その探触部７を管周方向に回転させるための
回転駆動部５に、エアーモータを用いている。ところ
で、エアーモータはそれを流通する圧縮空気の圧力の大
きさに応じた速度で作動するものである。そのため、回
転駆動部５自体の大形化を伴うことなく、空気圧の設定
によって回転出力を高めることができ、それに応じた回
転駆動部５の高い回転出力によって、熱交換用配管２内
に挿入された探触部７を高速回転させることができる。

【００３６】ちなみに、従来の電磁気モータからなる回
転駆動部と同じ大きさのエアーモータ製回転駆動部に比
較して、約１０倍の回転速度、つまり、秒速２０回転程
度の高速度で探触部７を回転させ得ることが分かった。
したがって、前記構成の管内挿形超音波探触子Ａを用い
る超音波探傷においては、その回転駆動部５の大形化を
伴うことなく、検査速度を向上させることができる。

【００３７】そして、回転駆動部５をなしたエアーモー
タは電磁気モータと異なり、モータノイズを周囲に放出
することがない。このように放出されるモータノイズが
ないから、仮に、回転駆動部５を大形化することがあっ
ても、電磁気モータを大形化した場合のように放出され
るモータノイズのレベルが大きくなって信号線３を通る
探傷信号に悪影響を及ぼすこともない。

【００３８】したがって、回転駆動部５等が超音波セン
サ２１ａ〜２１ｃの探傷信号を導く信号線３に対するノ
イズの重畳原因となることがないので、安定した探傷信
号を得ることができ、超音波探傷の検査精度を向上する
ことができる。

【００３９】なお、前記第１の実施の形態では、熱交換
用配管を超音波探傷する例を説明したが、これに限ら
ず、他の管内側からでないと検査が行えない管部材の超
音波探傷にも適用できる。

【００４０】

【発明の効果】以上詳記したように請求項１記載の発明
によれば、超音波センサを有して被検管内に挿入された
探触部を、前記管の周方向に回転させる回転駆動部に、
空気圧によって動作されるエアーモータを用いたから、
探触部の回転を高速化し検査速度を向上できるととも
に、前記センサの信号を導く信号線に影響するモータノ
イズがなく、検査の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る管内挿型超音
波探触子の構成を被検管とともに示す図。

【図２】第１の実施の形態に係る管内挿型超音波探触子
で被検管の検査を実施している状況を示す斜視図。

【図３】第１の実施の形態に係る管内挿型超音波探触子
が備える回転駆動部のモータユニットの構成を一部切り
欠いて示す斜視図。

【図４】従来例に係る管内挿型超音波探触子の構成を被
検管とともに示す図。

【符号の説明】

Ａ…管内挿形超音波探触子、 １…搬送ケーブル、 ２…熱交換用配管（被検管）、 ３…信号線、 ４…送気チューブ、 ５…エアーモータ製の回転駆動部、 ６…スリップリング部、 ７…探触部、 ８…先端ガイド、 １８…回転駆動シャフト、 ２１ａ〜２１ｃ…超音波センサ、 ２１…探触子ホルダ、 ２２…前方調芯具、 ２３…後方調芯具、 ２４…ホルダ回転シャフト、 ２７…フレキシブルホース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検管内に挿入可能な可撓性搬送ケーブル
   の先端部に回転駆動部を連結し、この回転駆動部の前方
   に配置されるスリップリング部を可撓性の回転駆動シャ
   フトを介して前記回転駆動部に連結し、超音波センサを
   有した探触子ホルダの前後両側に前方および後方の両調
   芯具を配してなる探触部を、前記スリップリング部の前
   方に配置して、前記探触部と前記スリップリング部とを
   可撓性のホルダ回転シャフトを介して連結し、前記探触
   部の前方に配置される先端ガイドと前記探触部とをフレ
   キシブルシャフトを介して連結した管内挿型超音波探触
   子において、 前記回転駆動部に空気圧によって動作されるエアーモー
   タを用いたことを特徴とする管内挿型超音波探触子。