JP6999906B2

JP6999906B2 - 管内検査装置

Info

Publication number: JP6999906B2
Application number: JP2019009367A
Authority: JP
Inventors: 雄大芝; 昇史坂上
Original assignee: University Public Corporation Osaka
Current assignee: University Public Corporation Osaka
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-01-19
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JP2020118539A

Description

本発明は、管内検査装置に関し、より詳しくは、超音波により管内を検査する管内検査装置に関する。

熱交換器チューブ等の管内の肉厚や損傷などを検査する従来の管内検査装置として、例えば、特許文献１に開示された超音波探傷装置が知られている。図５に示すように、超音波探傷装置５０は、円筒状のケーシング５１と、ケーシング５１の後端部に設けられ中央に超音波探触子５２を備える水切り治具５３と、超音波探触子５２から発信された超音波パルスを前方に導くようにケーシング５１内に回転可能に支持された中空軸５４と、中空軸５４の後端に固定された水タービン５５と、中空軸５４内の前部に設けられた音響ミラー５６とを備えている。

この超音波探傷装置５０は、ケーシング５１を被検管６０の軸方向に移動させながら水Ｗを流すと、超音波探触子５２から発射された超音波Ｕが、音響ミラー５６で反射して被検管６０に伝播された後、その反射波が超音波探触子５２で検出されると共に、ケーシング５１を流れる水Ｗが、水切り冶具５３による断面減少効果によって流速が増加して水タービン５５に当たり、水タービン５５が回転する。検出された情報は、不図示の厚さ測定器に送信されて、被検管６０の全周の厚さ情報を取得することができる。

実開平４－１２７５６７号公報

上記従来の超音波探傷装置５０は、水タービン５５が、外周面に螺旋溝を有しており、水Ｗが、水タービン５５を通過した後に、水抜き孔５７から中空軸５４内に導入されるように構成されているため、水タービン５５を高速回転させると、水タービン５５の周辺でキャビテーションが発生するおそれがあった。

このため、水タービン５５の高速回転に限界が生じ、検査時間の短縮が困難なだけでなく、発生した気泡が中空軸５４内に導入されることで、超音波探触子５２による検査精度を低下させるおそれがあった。

そこで、本発明は、超音波による管内の検査を短時間で精度良く行うことができる管内検査装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、円筒状のケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に支持された回転体と、前記回転体に向けて基端側から超音波パルスを照射する超音波探触子とを備え、前記回転体は、中空筒状の本体部と、前記本体部の先端側に設けられた反射体とを備えており、前記ケーシングを被検査管の内部に挿入して前記超音波探触子から超音波パルスを発することにより、超音波パルスを前記反射体で反射させて前記被検査管の検査を行うことができる管内検査装置であって、前記ケーシングの内部には、基端側から供給される水を螺旋状に旋回させる静翼部が設けられ、前記回転体は、前記本体部の基端側に固定されて前記静翼部が生成する旋回流により前記本体部を回転させる動翼部を備えており、前記動翼部は、前記本体部の周方向に間隔をあけて環状に配置された複数の動翼羽根を備え、前記各動翼羽根の間に形成される複数の動翼流路により旋回流を外周側から内周側に案内して前記本体部の内部に導入する管内検査装置により達成される。

この管内検査装置において、前記動翼流路は、基端側から見た外周側の入口部の長さが内周側の出口部の長さよりも長くなるように形成されていることが好ましい。

また、前記動翼流路は、基端側から見た案内方向両側部が円弧状となるように形成されていることが好ましい。

本発明によれば、超音波による管内の検査を短時間で精度良く行うことができる管内検査装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る管内検査装置の縦断面図である。図１に示す管内検査装置の要部平面図である。図２のＡ－Ａ断面図である。本発明の他の実施形態に係る管内検査装置の要部断面図である。従来の管内検査装置の縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、発明の一実施形態に係る管内検査装置の縦断面図である。図１に示すように、管内検査装置１は、ケーシング１０と、ケーシング１０内の先端側に配置された回転体２０と、ケーシング１０内の基端側に配置された超音波探触子３０とを備えている。超音波探触子３０は、超音波パルスの送受信を行う装置であり、回転体２０に向けて基端側から超音波パルスを照射する。

ケーシング１０は円筒状に形成されており、内周面に静翼部１１を備えている。静翼部１１は、内周面に螺旋溝１１ａが形成されており、ケーシング１０の基端側から供給される水Ｗを、螺旋溝１１ａに沿って螺旋状に旋回させる。静翼部１１は、螺旋状の旋回流を形成する構成であればよく、例えば、ケーシング１０の内周面や超音波探触子３０の外周面などに設けた螺旋状のリブであってもよい。

回転体２０は、本体部２１と、本体部２１内の先端側に設けられた反射体２２と、本体部２１の基端側に固定された動翼部２３とを備えている。本体部２１は、中空筒状に形成されており、ベアリング１２，１３によりケーシング１０と同軸状に回転自在に支持されている。反射体２２は、本体２１の軸線に対して傾斜配置された音響ミラーからなり、超音波探触子３０から本体部２１内に照射された超音波パルスを反射させて、ケーシング１０の周壁に形成された窓部２４を介して出力する。

図２は、動翼部２３を拡大して示す平面図である。また、図３は、図２に示す動翼部２３をケーシング１０の基端側から見たＡ－Ａ断面図である。図１から図３に示すように、動翼部２３は、外径が本体部２１の外径よりも大きく、内径が本体部２１の内径に等しい円環状に形成されており、基端側の複数個所を切欠状に形成することで、本体部２１の周方向に間隔をあけて環状に配置された複数の動翼羽根２３ａを備えている。各動翼羽根２３ａの間には、外周側の入口部２３ｃから内周側の出口部２３ｄに向けて水Ｗを案内する動翼流路２３ｂが形成されており、出口部２３ｄが本体部２１の内部と連通している。

図３に示すように、動翼羽根２３aは、動翼流路２３ｂを通過する水Ｗの案内方向両側部２３１ｂ，２３２ｂが円弧状となるように形成されている。案内方向両側部２３１ｂ，２３２ｂは、出口部２３ｄ側が内周円の接線に沿うように先細に形成されており、出口部２３ｄから排出された水Ｗを、静翼部１１により生じる旋回流の旋回方向（矢示Ａ方向）とは逆方向の矢示Ｃ方向に旋回させる。

上記の構成を備える管内検査装置１は、従来の管内検査装置と同様に、ケーシング１０を被検査管の内部に挿入し、超音波探触子３０から超音波パルスを発することにより、超音波パルスを反射体２２で反射させて被検査管の検査を行うことができる。ケーシング１０内には、基端側から水Ｗを供給することで、静翼部１１により螺旋状の旋回流が発生し、この旋回流が動翼２３に作用することで、回転体２０が回転する。これにより、被検査管の減肉状況等を周方向に検査することができ、ケーシング１０を被検査管内で移動させることにより、被検査管の全体を検査することができる。回転体２０の回転数は、窓部２４の近傍に設けられたターゲットピンやホール素子等の回転数検出器１４により検出することができる。

本実施形態の管内検査装置１は、図３に示すように、動翼部２３の外周に沿って流れる矢示Ａ方向の旋回流を、各動翼流路２３ｂの外周側から内周側に案内することで、動翼部２３を矢示Ｂ方向に回転させるように構成されており、動翼部２３を通過後の水Ｗは、本体部２１に押し込まれる。この結果、動翼流路２３ｂを通過する水Ｗの流速を高めつつ、動翼部２３の周辺における圧力低下を防止してキャビテーションの発生を抑制することができるので、回転体２０を高速回転させて検査効率を高めることができる。

また、動翼流路２３ｂは、図３に示すように、外周側の入口部２３ｃの長さ（外周面に沿った円弧長さ）Ｌ１が、内周側の出口部２３ｄの長さ（内周面に沿った円弧長さ）Ｌ２よりも長くなるように形成されており、これによってもキャビテーションの発生を抑制して、回転体２０の高速回転を可能にしている。Ｌ１のＬ２に対する比（Ｌ１/Ｌ２）は、大きすぎると、動翼流路２３ｂ内の流速を高めることが困難になる一方、小さすぎると、出口部２３ｄでの流れ抵抗が大きくなり、いずれの場合も回転体２０の高速回転が困難になり易いことから、１．５～２．５の範囲に設定することが好ましい。

動翼流路２３ｂを通過する水Ｗは、円弧状の案内方向両側部２３１ｂ，２３２ｂにより案内されて、出口部２３ｄから内周に沿って排出されるため、本体部２１内での乱流の発生が抑制されて、キャビテーションの発生が抑えられる。

また、動翼流路２３ｂの入口部２３ｃの長さ（外周面に沿った円弧長さ）Ｌ１は、動翼羽根２３ａの外周長さ（円弧長さ）Ｌ３以下であることが好ましく、これによって動翼流路２３ｂ内の流速を高めて、回転体２０の高速回転を図ることができる。動翼部２３の外周面における開口比率（Ｌ１／（Ｌ１＋Ｌ３））は、大きすぎると、動翼流路２３ｂ内の流速を高めることが困難になる一方、小さすぎると、動翼流路２３ｂ内の流れ抵抗が大きくなり、いずれの場合も回転体２０の高速回転が困難になり易いことから、１／２～１／４の範囲に設定することが好ましい。

以上、本発明の一実施形態について詳述したが、動翼羽根２３ａの配置や形状等は、特に限定されるものではなく、各動翼羽根２３ａの間に形成される複数の動翼流路２３ｂにより旋回流を外周側から内周側に案内して本体部２１に導入する構成であればよい。例えば、図４に示すように、各動翼羽根２３ａの間に形成される動翼流路２３ｂの案内方向両側部の一方側が、円環状の動翼２３における内周の接線と一致するように、直線状に延びる構成であってもよい。動翼羽根２３ａの枚数は、多くなるほど回転体２０の高速回転が容易になる傾向にあるが、特に限定されるものではない。

１管内検査装置
１０ケーシング
１１静翼部
１１ａ螺旋溝
２０回転体
２１本体部
２２反射体
２３動翼部
２３ａ動翼羽根
２３ｂ動翼流路
２３１ｂ，２３２ｂ案内方向両側部
２３ｃ入口部
２３ｄ出口部
３０超音波探触子

Claims

円筒状のケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に支持された回転体と、前記回転体に向けて基端側から超音波パルスを照射する超音波探触子とを備え、
前記回転体は、中空筒状の本体部と、前記本体部の先端側に設けられた反射体とを備えており、
前記ケーシングを被検査管の内部に挿入して前記超音波探触子から超音波パルスを発することにより、超音波パルスを前記反射体で反射させて前記被検査管の検査を行うことができる管内検査装置であって、
前記ケーシングの内部には、基端側から供給される水を螺旋状に旋回させる静翼部が設けられ、
前記回転体は、前記本体部の基端側に固定されて前記静翼部が生成する旋回流により前記本体部を回転させる動翼部を備えており、
前記動翼部は、前記本体部の周方向に間隔をあけて環状に配置された複数の動翼羽根を備え、前記各動翼羽根の間に形成される複数の動翼流路により旋回流を外周側から内周側に案内して前記本体部の内部に導入する管内検査装置。
前記動翼流路は、基端側から見た外周側の入口部の長さが内周側の出口部の長さよりも長くなるように形成されている請求項１に記載の管内検査装置。
前記動翼流路は、基端側から見た案内方向両側部が円弧状となるように形成されている請求項１または２に記載の管内検査装置。