JPS59119210A - 管の自動内径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被測定管の内部に挿入されてその管の内径測
定を超音波を利用して行なう装置に関し、更に詳しくは
、較正機能を内蔵した連続回転式の自動内径測定装置に
関するものである。

特に限定されるものではないが、本発明は、圧力管型原
子炉の圧力管のように長尺かつ放射線環境で人間が接近
しがたいような管状体の内径測定を自動的に行なう場合
に好適な装置である。

以下、圧力管型原子炉の圧力管内径測定を行なう場合を
例にとって従来技術並びに本発明について説明する。他
の原子炉の場合と同様、圧力管型原子炉においても定期
的に供用期間中検査を実施する必要があるが、圧力管の
周辺は、。

放射線環境下であるので、検査時に人間が長時間接近し
ていることかできない。このため、現在、圧力管の内径
測定を行なう場合は、遠隔自動操作型の測定装置を用い
て圧力管の内部から行なっている。

この様な圧力管の内径測定において測定データの信頼性
を確保するためには、測定の前後に較正用ゲージを用い
て測定装置の較正を行なう必要がある。従来のこの種の
内径測定装置では、較正機構を内蔵しておらず、それ故
、較正のため長時間に亘り非常に手間のかかる作業が必
要であった。つまり、圧力管の中で使用した装置は、放
射性物質で汚染されるので、装置の取扱いは検査員がゴ
ム手袋やマスク等を着用して慎重に行なわなければなら
ないからである。また従来の装置では、測定の前に装置
の較正を行ない、数十分かかって装置を圧力管内に取付
けてから測定を行ない、更に才だ数十分かかって装置を
圧力管から取出すまで装置の次の較正が行なえないので
、較正は測定の前後だ１ノに限られ、較正を行なう時間
間隔が長くなるし、また、測定時と同じ放射線条件下で
の較正を行なえないので、測定データの信頼性が必ずし
も充分とは吉えないと言う欠点があった。

更に従来の自動内径測定装置では、測定装置本体を一方
向に連続回転させると、内径測定プローブに接続されて
いる内径測定信号を伝送づ′るためのケーブルがねじれ
て切断されてしまうので、やむを得ず反復回転を繰返し
て測定する構造となっていた。このため測定装置の駆動
速度は、ある一定の速酊以上には上げられず、圧力管の
ような長尺管（約５ｍ）の測定を行なう場合には長時間
を要Ｊ゛るという欠点もあった。

本発明の目的は、」：記のような従来技術の欠点を解消
し、較正作業が極めて容易であり、測定データの信頼性
が非常に高く、しがち測定に必要な時間を著しく短縮す
ることか出来るような管の自動内径測定装置を提供する
ことにある。

」：記のような目的を達成すべく案出された本発明は、
測定装置本体に較正用ゲージを内蔵し、超音波内径測定
プローブから発ｑ・１された超音波の向きを被測定管方
向もしくは較正用ゲージ方向に自由に切換えつる構造と
することによって、測定装置本体を被測定管内に装着し
た状態で、任意の時点で較正作業を行なうことができ、
且つ摺動接点を用いて測定信号や電力等の伝送を行なう
ことによって、測定装置本体を一方向に連続回転さけて
内径測定が行なえるＪ：うに工夫した管の自動内径測定
装置である。要約すると本発明は、較正ｉ構を内蔵して
いる点と、連続回転式に内径測定を行なえるようにした
点に特徴がある。

以下、図面に基づき本発明の一実施例について説明する
。第１図は、圧力管型原子炉の圧力管内に挿入した圧力
管の自動内径測定装置の概略構造を示す説明図である。

内径測定装置は、圧力管型原子炉において、圧力管１か
ら燃料集合体を引ぎ抜いた後、該圧力管１内に下方から
挿入して圧力管の内径測定を行なうもので、外筒６と、
その内側に位置し密閉構造をなす筒状部材５との二ｍ構
造をなし、シール材９を備えた固定機構１０によって圧
力管１の内部に固定されるようになっている。筒状部材
５は、それに組込まれているビニオン７と外筒６の内面
に取付けられているラック８との噛合いにより軸方向に
移動自在である。また、筒状部材５の上部にはそれと同
軸状に測定装置本体２が位置し、該測定装置本体２は筒
状部材５に対して回転自在に軸支され、口つ回転駆動機
構４によって周方向に回転可能となっている。結局、上
記機構の組合せにより、測定装置本体２は、圧ノ〕管１
の内部で軸方向に移動自在であると同時に周方向にも回
転自在である。これら測定装置の運動は、ケーブル１１
を介して接続された制御盤１２で遠隔的に操作できるよ
うになっており、それによって測定装置本体２の軸方向
位置や周方向の向きを自由に制御でき、圧力管１の内径
測定を行なうのである。尚、測定時には圧力管１の内部
には原子炉−次冷却水（軽水）が入っている。

さて、測定装置本体内部の構造は第２図に示す如くであ
る。この実施例は、超音波内径測定プローブ及びそれと
関連する部材がそれぞれ二組組込まれた例である。測定
装置本体２はその下端に固着されている回転駆動軸２９
によって回転自在に支承され、該回転駆動軸２９は減速
機３１を介してモータ３２に接続される。測定装置本体
２の内部には、中心軸に関し１８ｏ°対称的な位置に取
付けられ軸方向下向きに超音波を発射する内径測定プロ
ーブ１５ａ　、　１５１）と、その超音波を反射する反
射面をＩｆｆえた音響ミラー３ａ　、３ｂと、各音響ミ
ラー３ａ、３１）の近傍に設けられる較正用ゲージ１７
ａ　、　１７ｂと、前記音響ミラー３ａ　、３ｂの向き
を変える変向駆動機構とが取付けられている。これらの
内径測定プローブ１５ａ　、　１５ｂと音響ミラー３ａ
、３ｂとはそれぞれの中心軸が一致するように配置され
る。音響ミラー３ａ、３ｂは、内径測定プローブ１５ａ
　、　１５１１から軸方向下向きに発射される超音波が
、圧力管の内面に直角に大剣しうるようにその反射面は
４５°に傾斜させて仕−トられ、反射面の中心に内径測
定の際の基準位置とじて用いるエコー信号を得るための
反則源（より具体的には、第４図の１−ａ、ｌｂを測定
するのに必要なエコーを得るための反射源）として小さ
な人工欠陥１８ａ　、　１８ｂ　　（長さ５ｍｍｘ幅０
．１ｍｍｘ深さ０．１ｍｍ程度）を加工しておく。また
、較正用ゲージ１７ａ　、　１７ｂは、曲面を３段階に
わたって段違い状に扇形の平面を有するように加工した
構造をなし、ぞれぞれ対応する音響ミラー３ａ　、３ｂ
の方を向くように測定装置本体２に固定される。

音響ミラーの変向駆動機構は次の如くである。

各音響ミラー３ａ、３ｂは、それぞれ歯車１９ａ。

１９ｂに取付（プられ、それらの歯車１９ａ　、　１９
ｂは、中心に位置する大歯車２７と噛合して回転自在で
ある。該大歯車２７は、ミラー駆動軸２ｏ及び減速機２
５を介してモータ２４に接続されている。モータ２４は
測定装置本体２に取付けられているので、モータ２４を
駆動することによって、ミラー駆動軸２０、延いては音
響ミラー３ａ、３１）を回転駆動することができる。こ
の様な構造にしておくと、制御盤１２からの遠隔操作に
よってモータ２４を回転させるだけで、測定状態と較正
状態との切換えが即座に行なえるようになる。

超音波内径測定ブ０−ブ１５ａ　、　１５ｂの（５号伝
送用ケーブル１４ａ　、　１４ｂやモータ２４への電力
伝送用ケーブル１３は、ミラー駆動軸２０の内部を通っ
て回転駆動軸２９の外周部に形成されている回転側摺動
接点２３と接続される。該回転側摺動接点２３の外周に
はそれを取囲むよう配置された環状の摺動接点本体２１
が位置し、その内周面に形成した固定側摺動接点２２に
前記回転側摺動接点２３が接触する。これらの摺動接点
を介して多芯ケーブル３０により外部の装置と接続され
るこ／とになる。従って、測定装置本体２が回転しても
、各ケーブル１３、．１４ａ　。

１４１１はねじれることなく、固定側摺動接点２２と回
転側摺動接点２３との接触により、外部装量との電気的
接続が達成されることになる。なお、符号２６．２８は
、内部を気密に保つためのシールリングである。

次に、本装置の動作について説明づ′る。内径測定の原
理は、内径測定プローブから発射される超音波が被測定
管に当って反射し、再び内径測定プローブに戻ってくる
までの伝播に要した時間を計測し、この時間に、予め判
っている媒質中での超音波の音速を掛けて距離を測定す
るもので、一般的に利用されているものと同じである。

さて、第２図に実線で示ず状態は、音響ミラー３ａ　、
３ｂの反射面が圧力管１の内面に向けられ、圧力管１の
内径測定を行なっている状態を示したものである。

このとき、圧力管１の内径を正しく測るために、内径測
定プローブ１５ａ　、　１５ｂから発射される超音波の
進行方向の中心軸が圧力管１の直径方向に一致するよう
音響ミラー３ａ　、３ｂの向ぎを設定できるようにして
おく。

この状態から装置の較正を行なうには、制御盤１２から
の遠隔操作で、ミラー駆動軸２ｏをモータ２４で回転し
、仮想線で示ずように、音響ミラー３ａ、３１）の反射
面をそれぞれ較正用ゲージ１７ａ　、　１７ｂの段付面
に向ける。このとき、音響ミラー３ａ、３’ｂで反射し
た超音波の進行方向の中心軸が較正用ゲージ１７ａ　、
　１７ｂの中心に正確に一致したときにモータ２１が停
止するＪ：うにしておく。

これで較正準備が終り、較正を行なう。その様子を第３
図に模式的に示す。各音響ミラー３ａ、３ｂと各較正用
ゲージ１７ａ　、　１７１＋の段付面までの寸法および
両音響ミラー３ａ、３１１間の間隔りは予め正確に計測
しておく。従って、内径プローブ１５ａ　、　１５ｂか
ら発射される超音波のエコーをオシロスコープで観察す
ると、装置が正常であれば、第３図下半分に図示されて
いるように、時間軸−Ｌに、各段イ」面の位置に対応し
てそれぞれエコーが現われるはずである。もし、この位
置がずれていた場合は、装置の測定回路を調節して一致
させればよい。これで装置の較正が終了する。較正が終
了したならば、モータ２４を逆転して各音響ミラー３ａ
、３１）を元の測定状態に戻せば、すぐに圧力管１の内
径測定が行なえる。

内径測定を行なっている状況を第４図に示Ｊ゛。

各音りミラー３ａ、３ｂからのエコーを基準と−して、
それから圧力管内面で反０・１シたエコーが検知される
までの時間Ｔａ、ｌｂを測定し、それに予め判っている
Ｗ質中での超音波の音速を乗痺して２で割れば、各音響
ミラー３ａ、３ｂと圧力管１の内面との間隔１−ａ、１
−Ｉ）を求めることができる。両１　ｇミラー３ａ、３
シ間の間隔りは予め正確に判っているので、圧力管１の
内径は、 Ｄ＝Ｌ＋Ｌａ＋ｌ−ｂ によって求めることができることになる。

ｊメ」：、本発明の好ましい一実施例について訂述した
が、本発明は係る構造のみに限定されるものでなく、様
々な変更が可能である。この実施例では、３点較正がで
きるように較正用ゲージに３段階の段差を設けているが
、厳密な較正を必要としない場合には、較正用ゲージは
完全にフラットなもの、あるいは２段の段付構造のもの
でもよい。

本発明は、上記のように構成した管の自動内径測定装置
であるので、次のような優れた効果を奏し得るものであ
る。まず較正用ゲージを超音波内径測定プローブの近く
に内蔵し、必要に応じていつでも較正を行なうことがで
きる構造であるので、測定の直前或いは直後に較正が行
なえるだけでなく、必要に応じて測定の途中でも較正を
行なうことができ測定データの信頼性が著しく向上する
ぽか、較正作業が極めて簡略化され、放射性物質で装置
が汚染されてしまうような使用環境にあってはとりわけ
有効で、較正に要する時間を従来の装置を用いた場合の
十分の一以下に短縮でき、しかも放射線の影響で装置シ
ステムの特性が多少変化しても測定時と同じ条件下で較
正を行なうことができるので、測定データの信頼性は更
に二層向上することになる。また、測定装置本体を連続
回転させつつ測定を行なうことが可能であるので、従来
のような反復回転式の内径測定装置よりも測定速度を二
倍以上速くすることができる。以上のような種々の効果
を総合すると、従来の測定装置と比べて、測定データの
信頼性が著しく高Ｊ、ると同■Ｓに、測定所要時間が従
来の装置の１／２以下ですむ高性能の自動内径測定装置
が得られるので、極めて有効なものと言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示ず説明図、第２図は測定
装置本体及びその駆動部の詳細を示す説明図、第３図は
較正動作の説明図、第４図は使用時の動作を示す説明図
である。 １・・・圧力管、２・・・測定装置本体、３ａ、３ｂ・
・・音響ミラー、１５ａ　、　１５１３・・・内ｔ￥測
定プ１］−ブ、１７ａ　、　１７１１・・・較正用ゲー
ジ、２２・・・固定側摺動接点、２３・・・回転側摺動
接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定管の内部に挿入されてその軸方向に移動自在
   である筒状部材と、該筒状部材に同軸状に軸支され、該
   筒状部材中の回転駆動機構により被測定管の内部でその
   周方向に回転自在である測定装置本体とを右する超音波
   式の自動内径測定装置で必って、前記測定装置本体は、
   その内部に、超音波内径測定プローブと、該超音波内径
   測定プローブから発射される超音波が反則面に当るよう
   に位瞠ツ°る回転自在の音響ミラーと、較正用ゲージと
   、前記音響ミラーの向きを変える変向駆動機構とを備え
   、該変向駆動１幾構による音響ミラーの回動によって反
   Ｑ］超音波の向きを被測定管方向もしくは較正用ゲージ
   方向に自由に切換えうる（１１″Ｎ造をなし、かつ、前
   記筒状部材による測定装置本体の回転支承部分に、測定
   装置本体と外部との電気的接続のための摺動接点を設【
   プで、該測定装置本体が一方向に連続回転しつつ内径測
   定できるようにしたことを特徴とする管の自動内径測定
   装置。