JPS6222797Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は主管より分岐される分岐管の開口部を
閉塞するプラグ部材に係り、特に熱交換器などに
設けられた直線状の主管からこれより分岐される
伝熱管たる分岐管の開口部に遠隔操作によりプラ
グ部材を挿入するに際してこのプラグ部材の脱落
を防止することができると共にこれを遠隔操作に
より溶接するに際して開先加工及び溶接作業が簡
単になし得るプラグ部材に関する。

〔従来の技術〕

最近、原子炉で発生する熱をヘリウム、炭酸ガ
スなどの不活性ガスの熱媒体でとり出し、これを
中間熱交換器にて２次不活性ガスと熱交換させて
得られる原子炉熱で発電は勿論、淡水生産、製鉄
などを行う多目的高温ガス炉が提案されている。

ところで、上記原子炉にて使用される中間熱交
換器はこの中にほぼ1000℃前後に加熱された不活
性ガスが多量に流通されていることから非常に大
型化され且つ耐熱性に優れた構造となつている。

ここで、この熱交換器の構造を添付図面に基づ
いて説明すると、まず第１図に示す如くこの熱交
換器１の本体胴２は高さほぼ17ｍ程に中空円筒体
状に形成されており、最下端部に形成された１次
ヘリウム入口３から導入される高温ヘリウムは多
数の伝熱管たる分岐管４……が設けられた本体胴
２内を上昇し、そして最上部まで到達したヘリウ
ムは本体胴内壁２ａと区画壁５との間に形成され
た通路６を下降して行き、最終的に本体胴２の下
方側部に設けられた１次ヘリウム出口７から排出
されて再び原子炉の炉心部（図示せず）に移送さ
れることになる。

一方、上記多数の分岐管４は本体胴２の中心部
軸方向に沿つて設けられた管径ほぼ40cmの集合管
としての主管８を中心として螺旋状に形成され
て、その一端は本体胴２の上方側部に管寄により
取付けられて２次ヘリウム入口９を形成すると共
に他端はこの主管８の下端部に集合されて管寄に
よつて取付けられている。従つて、２次ヘリウム
入口９から導入された低温２次ヘリウムは螺旋状
に形成された分岐管４……内を流下しつつ前記１
次ヘリウムと熱交換され、そして、加熱された２
次ヘリウムが主管８内に流れ込み、この中を上昇
して主管８の上端部すなわち２次ヘリウム出口１
０から他の装置へ移送されることになる。

ところで、上記熱交換器の伝熱管たる分岐管４
の一部に万一破損が生じた場合、この破損した分
岐管を補修する必要がある。

しかしながら、原子炉運転後にあつてはこの熱
交換器内に放射性物質が付着および浮遊している
ことから、この中に人間が入つて補修することは
好ましくないし、また、分岐管が複雑に入り込ん
でいることから破損分岐管のみを補修してこれを
回復させることは不可能である。

そこで、熱交換器全体の機能を回復するため
に、破損した分岐管の２次ヘリウム入口９側開口
部を溶接プラグすると共に主管８の下端部にて管
寄により取付けられた破損分岐管４ａの管寄側開
口部４ｂを溶接プラグしてこの分岐管に流体を流
さないようにすることが考えられる。

この溶接を行うに際して、破損分岐管の２次ヘ
リウム入口９側開口部は、ここに人間が容易に接
近することができることから簡単に溶接プラグす
ることができるが、しかし、主管内の管寄側開口
部４ｂまでは前記した如く人間が接近できないた
めに、これに代り開口部４ｂの開先加工を行う切
削加工装置、プラグ部材を開口部へ挿入するプラ
グ挿入装置及びこれを溶接する小型溶接機などを
全て搭載した補修装置１１を主管８内に降下させ
て遠隔操作により溶接プラグを行うことが考えら
れる。

ところで、この補修作業を行うためには第２図
拡大図に示す如く開先加工された直径ほぼ２cmの
開口部４ｂに、主管８側から挿入棒１２の係止さ
れたプラグ部材１３を延出させて挿入し、そして
プラグ部材１３の周縁部に形成されたＶ型開先１
４にトーチ１５を当接させてこれを溶接固定する
ことが考えられる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記した如き方法には次のよう
な問題点がある。

(1) 挿入棒１２はプラグ部材１３から引き抜く必
要性があることからこれらの間には若干の隙間
ｌが設けられているが、このためプラグ部材１
３が装入棒１２に確実に固定されていないので
挿入時、振動等により開口部４ｂ手前にてプラ
グ部材１３が脱落する危険性がある。

(2) 挿入方向が下向きの場合にはプラグ部材１３
が脱落してしまい、これを開口部４ｂに挿入で
きない。

(3) 開先部をテーパさせてＶ型形状とすることか
ら、これを加工するための切削加工装置が非常
に複雑化する。

(4) また、開先形状がＶ型であることから、プラ
グ部材１３を挿入設置したときに、これが不安
定である。

(5) Ｖ型開先１４の溶接部を溶接する場合、多量
の溶材が必要であり、これを遠隔操作による溶
接装置で行うには、溶材の自動送り機構が必要
となり溶接装置機能が複雑になるとともに装置
自体も大型化する。

(6) また、この開先溶接は多層盛になることが多
く、図示する如くトーチ１５の位置及び角度を
仮想線で示す如く適宜変化させねばならず、こ
のトーチ１５の制御が複雑になると共に、また
溶接欠陥も生じ易くなる。

本考案は以上のような問題点に着目し、これを
有効に解決すべく創案されたものであり、その目
的とするころは熱交換器などに設けられた直線状
の主管からこれより分岐される伝熱管たる分岐管
の開口部に遠隔操作によりプラグ部材を挿入する
に際してこのプラグ部材の脱落を防止することが
できると共にこれを遠隔操作により溶接するに際
して開先加工及び溶接作業が簡単になし得るプラ
グ部材を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本考案は、比較的軸
方向の延出された主管より分岐される分岐管の開
口部に、上記主管側からこの開口部に延出される
延出ロツドに係合支持されつつ挿入されてこの開
口部を閉塞すべく溶接接合されるプラグ部材にお
いて、上記開口部の周縁部にＩ型開先の溶接部を
形成すべく、上記プラグ部材を円筒体状に成型す
ると共に上記開口部の内周部と上記プラグ部材の
外周部とに、主管側から開口部内に挿入されるプ
ラグ部材を位置決めするための互いに係合する段
部を形成し、このプラグ部材に上記延出ロツドを
係合させるべく上記プラグ部材の主管側に臨ませ
て開放されその奥行きが拡径された係合溝を有す
る挿入孔を形成したものである。

〔作 用〕

プラグ部材の挿入孔に延出ロツドを挿入し、そ
の係合溝に延出ロツドの先端部を拡径させて係合
させる。この状態でプラグ部材を分岐管の開口部
に挿入すると、段部が互いに係合してプラグ部材
の位置決めがなされる。

〔実施例〕

以下に本考案の好適一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。

まず、第３図は主管８内の底部に吊り下げられ
た補修装置１１を示す平面図である。この補修装
置１１は上下に所定の間隔を隔てて設けられた基
台１６ａ，１６ｂを有しており、これら基台１６
ａ，１６ｂ間には案内レール１７が掛け渡されて
いる。この案内レール１７上には、プラグ部材１
８を挿入すべき破損分岐管４ａの開口部４ｂの中
心板を確定するための光学機器１９、開先加工を
行う切削加工装置２０、本考案に係るプラグ部材
１８を開口部４ｂへ挿入するためのプラグ挿入装
置２１及び小型溶接機２２などが一体として主管
８の軸方向へ移動自在に設けられている。

そして、この補修装置１１には上記プラグ挿入
装置２１や小型溶接機２２などを遠隔操作により
移動させてこれらを所定の場所に位置させるため
の補正移動手段２３ａ，２３ｂが設けられてい
る。具体的には、この補正移動手段は基台１６ａ
に設けられた回転盤２４を介して案内レール１７
自体を主管８の周方向へ回転させることにより上
記プラグ挿入装置２１などをその周方向へ適宜回
転させてその位置決めを行う第１の補正移動手段
２３ａと、上記案内レール１７に沿つて形成され
たラツク２５に噛合されるピニオン２６を回転さ
せることによりプラグ挿入装置２１などを主管８
の軸方向へ移動させて主管の軸方向への位置決め
を行う第２の補正移動手段２３ｂとよりなつてい
る。

また、上記基台１６ａ，１６ｂにはその周方向
へ回転駆動自在とされた水平ローラ２７……が基
台１６ａ，１６ｂの径方向へ出没自在に設けられ
ており、このローラ２７を停止させた状態で主管
内壁８ａに押圧接触させておくことにより基台１
６ａ，１６ｂを主管８内に固定し得るようになつ
ている。

そして、上記プラグ挿入装置２１には第４図及
び第５図に示す如く本考案に係るプラグ部材１８
が予め装備されており、プラグ挿入装置２１内に
これより開口部４ｂ側へ延出自在に設けられた延
出ロツド２８により図示する如開口部４ｂへ挿入
されることになる。

具体的には、このプラグ部材１８はその側部の
ほぼ円筒体状に成型されており、前工程で切削加
工装置２０により開口部４ｂの周縁部に切削拡径
した開先段部２９にこのプラグ部材１８を嵌装さ
せることによりこの円形開口部４ｂの周縁部にＩ
型開先の溶接部３０を形成し得るようになつてい
る。

また、このプラグ部材１８にはこれを上記プラ
グ挿入装置２１の延出ロツド２８に係合させるべ
く主管８側に臨ませて開放された断面円形の挿入
孔３１が形成されているとともに、この挿入孔３
１の内部には拡径された係合溝３２が形成されて
いる。そして、このプラグ部材１８を係合するた
めのプラグ挿入装置２１の延出ロツド２８はその
直径が上記挿入孔４ｂの直径より小さく形成され
ると共にその先端部には加圧管２８ａからの圧搾
空気の給排により膨張縮径する例えば合成ゴムよ
りなる風船状の係止部材３３が設けられており、
上記延出ロツド２８を挿入孔３１内へ挿入させた
状態でこの風船状の係止部材３３を拡径すること
によりこの係止部材３３を係合溝３２へ係合させ
て延出ロツド２８とプラグ部材１８との係合を確
実にし得るようになつている。また、この延出ロ
ツド２８の係止部材３３を第４図仮想線で示す如
く縮径させることによりこれと係合溝３２との係
合を解き、延出ロツド２８をプラグ部材１８から
容易に離脱させ得るようになつている。また、上
記開口部４ｂの内周部と上記プラグ部材１８の外
周部とには、主管８側から分岐管４ａ側開口部４
ｂに挿入されるプラグ部材１８を位置決めするた
めの互いに係合する端部４０，４１が形成されて
いる。

そして、開口部４ｂに挿入されたプラグ部材１
８と開口部４ｂの周縁部との間に形成されたＩ形
開先の溶接部３０は第６図に示す如き小型溶接機
２２により溶接係合されることになる。この溶接
機２２は主管８側から分岐管４ａ側へ延出自在と
されたプラグ押え棒３４と、この押え棒３４とと
もに分岐管４ａ側へ延出されて溶接部３０を密閉
し、この中を不活性ガス雰囲気にするためのシー
ルボツクス３５とが設けられており、この中に不
活性ガスを供給しつつ駆動装置３６によりトーチ
３７をＩ型開先の溶接部３０に沿つて単に矢印に
示す如く回転させるだけでプラグ部材１８を溶接
固定し得るようになつている。

尚、上記実施例において延出ロツド２８を挿入
する挿入孔３１の底部に拡径された係合溝３２を
設けたが、これを挿入孔３１の奥行きに従つて拡
径させた係合溝として形成してもよい。

次に本考案の作用について説明する。

まず、第１図に示す如く熱交換器１の主管８内
へ吊り下げワイヤ３８にて吊り下げつつ補修装置
１１を降下させて、これを破損分岐管４ａの開口
部４ｂの近傍へ位置させる。この際、この開口部
４ｂの位置は熱交換器の図面寸法より算出されて
ある程度確定することができるので吊り下げワイ
ヤ３８の繰り出し量を調節することによりこの補
修装置１１をほぼ上記開口部４ｂに位置させるこ
とができる（第３図参照）。そして、この状態で
補修装置の基台１６ａ，１６ｂに設けられた水平
ローラ２７を延出させて、このローラ２７を停止
させた状態で主管内壁８ａに押圧接触させること
により基台１６ａ，１６ｂを主管８内に固定す
る。

以上のように補修装置１１を固定したら光学器
械１９により開口部４ｂを計測しつつ補正移動手
段２３ａ，２３ｂを適宜作動させて破損分岐管４
ａの開口部４ｂの中心位置を確定する。以後の切
削加工装置２０による開先加工や、プラグ挿入装
置２１によるプラグ挿入作業などの一連の作業は
この中心位置を基準として行われることになる。

まず、開先加工を行うべく第１及び第２の補正
移動手段２３ａ，２３ｂを作動させることにより
切削加工装置２０を開口部４ｂの中心位置に設置
し、この開口部４ｂに拡径された開先段部２９を
切削形成する。この開先手段２９は主管８側から
分岐管４ａ側へ直角方向に切削することから図示
しない切削盤の角度を変化させる必要がなくこれ
をそのまま分岐管４ａ側へ水平に延出させるので
複雑な機構を必要とせず切削加工装置２０が簡単
化できると共に切削加工が容易化できる。

開先加工を終了したら、次にプラグ挿入装置２
１を開口部４ｂの中心位置に設置し、延出ロツド
２８を開口部４ｂ側へ延出させてプラグ部材１８
を第４図に示す如く挿入する。このプラグ部材１
８はその挿入孔３１へ予め延出ロツド２８を挿入
させてロツド先端の膨脹拡径した風船状係止部材
３３を係合溝３２に係合させておくことにより確
実に延出ロツド２８に保持されており、従つて、
挿入時にプラグ挿入装置２１などが振動してもプ
ラグ部材１８がロツド２８から脱落することを確
実に防止することができ、また挿入方向の制約も
無くなり、全方向への挿入が可能となる。

そして、延出ロツド２８をプラグ部材１８から
離脱させるには風船状係止部材３３から圧搾空気
を排出させてこれを第４図仮想線で示す如く縮径
することにより、この係止部材３３とプラグ部材
１８の係合溝３２との係合を断ち、延出ロツド２
８を主管８側へ引き抜くことによりこれを離脱さ
せる。尚、この際、プラグ部材１８の周縁部を分
岐管４ａ側へ押圧するための押圧手段をプラグ挿
入装置に設けておくことにより、延出ロツド２８
の引き抜き時の摩擦等によりプラグ部材１８が開
口部４ｂから脱落することを確実に防止すること
ができる。

このようにして、第５図に示す如く円筒体状の
プラグ部材１８は開口部４ｂの開先段部２９へ挿
入され、この開口部４ｂの周縁部にＩ型開先の溶
接部３０が形成されることになる。

次に、第６図に示す如く小型溶接機２２を開口
部４ｂの中心板に設置し、プラグ押え棒３４によ
りプラグ部材１８を押圧しつつトーチ３７を上記
Ｉ型開先の溶接部３０に沿つて矢印に示す如く回
転させることによりプラグ部材１８を溶接固定す
る。この際、溶接部３０がＩ型形状となつている
ことからトーチ３７の角度を変化させる必要がな
く動きが単純であることから溶接位置のコントロ
ールが容易にでき、しかも溶材が不要なことから
溶接機２２に溶材送り機構などの複雑な機構を設
ける必要性がなく、装置自身を簡素化できる。

以上のような一連の操作を行うことによりプラ
グ部材１８を破損分岐管４ａの開口部４ｂに確実
に溶接固定することができる。

尚、上記実施例にあつては熱交換器について説
明したがこれに限定されないのは勿論である。

〔考案の効果〕

以上要するに本考案によれば次のような優れた
効果を発揮することができる。

(1) プラグ部材の挿入孔に延出ロツドとの係合を
確実にするための拡径された係合溝を形成した
ので、プラグ部材挿入時の脱落を防止できるば
かりでなく、挿入方向の制約を無くし、全方向
への挿入が可能となる。

(2) 分岐管の開口部の内周部とプラグ部材の外周
部とに、主管側から開口部内に挿入されるプラ
グ部材を位置決めするための互いに係合する段
部を形成したので、プラグ部材を正確に取付け
ることができる。

(3) プラグ部材を円筒体状にし、Ｉ型開先の溶接
部としたので、開先の切削加工が容易に行え、
切削加工装置を簡単化できる。

(4) また、プラグ部材を開口部に設置した時に、
これが円筒面をもつことから位置ずれがせず、
プラグ部材を安定させることができる。

(5) 溶接部がＩ型形状をしていることから溶材を
不要にすることができ、従つて溶材送り機構が
不要となり溶接機の構造を簡単化できる。ま
た、トーチの角度を変化させる必要がなく動き
が単純なので溶接位置のコントロールが容易に
行える。

(6) 溶接部に欠陥が発生した場合にあつても再度
同じ溶接動作のみを行えばよく、再切削を必要
としない。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱交換器を示す縦断面図、第２図は従
来提案されていたプラグ部材の形状及び溶接方法
を説明するための縦断面図、第３図は分岐管の開
口部をプラグ部材で閉塞するために管内（主管
内）に挿入された補修装置を示す縦断面図、第４
図はプラグ挿入装置により分岐管の開口部へ本考
案に係るプラグ部材を挿入する状態を示す縦断面
図、第５図は分岐管の開口部へプラグ部材を挿入
した状態を示す縦断面図、第６図は溶接機により
プラグ部材を溶接している状態を示す縦断面図で
ある。 尚、図中４は分岐管、４ａは破損分岐管、４ｂ
は開口部、８は主管、１１は補修装置、１８はプ
ラグ部材、２８は延出ロツド、３０は溶接部、３
１は挿入孔、３２は係合溝、４０，４１は段部で
ある。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 比較的軸方向に延出された主管より分岐される
   分岐管の開口部に、上記主管側からこの開口部に
   延出される延出ロツドに係合支持されつつ挿入さ
   れてこの開口部を閉塞すべく溶接接合されるプラ
   グ部材において、上記開口部の周縁部にＩ型開先
   の溶接部を形成すべく、上記プラグ部材を円筒体
   状に成型すると共に、上記開口部の内周部と上記
   プラグ部材の外周部とに、主管側から開口部内に
   挿入されるプラグ部材を位置決めするための互い
   に係合する段部を形成し、このプラグ部材に上記
   延出ロツドを係合させるべく上記プラグ部材の主
   管側に臨ませて開放されその奥行きが拡径された
   係合溝を有する挿入孔を形成したことを特徴とす
   る主管より分岐される分岐管の開口部を閉塞する
   プラグ部材。