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JP2009115632A - Ultrasonic flowmeter sensor head, ultrasonic flowmeter sensor head device equipped with the same, and its positioning method - Google Patents

Ultrasonic flowmeter sensor head, ultrasonic flowmeter sensor head device equipped with the same, and its positioning method Download PDF

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JP2009115632A
JP2009115632A JP2007289345A JP2007289345A JP2009115632A JP 2009115632 A JP2009115632 A JP 2009115632A JP 2007289345 A JP2007289345 A JP 2007289345A JP 2007289345 A JP2007289345 A JP 2007289345A JP 2009115632 A JP2009115632 A JP 2009115632A
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JP
Japan
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sensor head
ultrasonic flowmeter
flowmeter sensor
peripheral surface
outer peripheral
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2007289345A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Uzawa
将行 鵜澤
Koichi Nakai
公一 中井
Junji Nakayama
淳二 中山
Yoshimi Yamanishi
美実 山西
Tadakatsu Kimura
忠功 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi FBR Systems Inc
Original Assignee
Mitsubishi FBR Systems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi FBR Systems Inc filed Critical Mitsubishi FBR Systems Inc
Priority to JP2007289345A priority Critical patent/JP2009115632A/en
Publication of JP2009115632A publication Critical patent/JP2009115632A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic flowmeter sensor head or the like having a structure capable of stabilizing pressing force of the ultrasonic flowmeter sensor head, and so on. <P>SOLUTION: The ultrasonic flowmeter sensor head 11 is so structured that, when a bellows cylinder 54 is not extended, a solid couplant 53 is pressed to the external peripheral surface of an inner pipe by a spring force due to extension of a coned disc spring device 42, together with a sensor bracket 43 and a sensor unit 45, and a reactive force of this pressing force is supported by a support frame 31 via the sensor head body 40, and that, when a pressurized gas is supplied to the bellows cylinder 54 and the bellows cylinder 54 is extended in a direction perpendicular to the pressing direction, the pressing of the sensor unit 45 to the external peripheral surface of the inner pipe by the spring device 42 is released, since the sensor bracket 43 moves together with a wedge roller 48 in a direction to the opposite side to the external peripheral surface of the inner pipe to contract the spring device 42, as a wedge plate 46 moves in the perpendicular direction and the wedge roller 48 is pressed to the wedge plane 46f. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は配管内を流れる流体の流量を計測するために前記配管の外周面に設置される超音波流量計センサヘッド、これを備えた超音波流量計センサヘッド装置及びその位置決め方法に関する。   The present invention relates to an ultrasonic flowmeter sensor head installed on the outer peripheral surface of the pipe in order to measure the flow rate of a fluid flowing in the pipe, an ultrasonic flowmeter sensor head apparatus including the ultrasonic flowmeter sensor head, and a positioning method thereof.

従来、液体ナトリウムを冷却材として用いる高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)では、安全保護系流量計測システムの流量計として電磁流量計が採用されており、この電磁流量計によって一次冷却系配管内を流れる冷却材(ナトリウム)の流量を計測していた。   Conventionally, in a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) that uses liquid sodium as a coolant, an electromagnetic flow meter has been adopted as a flow meter for a safety protection flow measurement system, and this electromagnetic flow meter flows through the primary cooling system piping. The flow rate of the coolant (sodium) was measured.

特開2006−53082号公報(この特許文献には、ダインカマ上流側の流れ場の乱れの影響を低減しながら超音波信号により炉心流量を計測する炉心流量計測装置が開示されている)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-53082 (This patent document discloses a core flow rate measuring device that measures the core flow rate by an ultrasonic signal while reducing the influence of the disturbance of the flow field upstream of the Dynekama)

しかしながら、現在、実用炉として検討されている高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)では、一次冷却系配管に高クロム鋼が採用されることになっており、この高クロム鋼は磁性体であるため、一次冷却系配管の流量計測に従来のような電磁流量計を用いることができない。しかも、この一次冷却系配管は、直管部が短く且つ2重管構造の大口径配管である。   However, in fast breeder reactors (sodium-cooled reactors) that are currently being considered as practical reactors, high-chromium steel is to be adopted for the primary cooling system piping, and since this high-chromium steel is a magnetic material, A conventional electromagnetic flow meter cannot be used for measuring the flow rate of the primary cooling system piping. Moreover, the primary cooling system pipe is a large-diameter pipe having a short straight pipe portion and a double pipe structure.

そこで、現在、このような高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の実用化概念で検討されている直管部が短く高クロム鋼の2重管構造の大口径配管に適用する安全保護系流量計測システムに適合する流量計システムとして、超音波伝播時間差・多側線方式流量計システムの採用が検討されている。また、一次冷却系配管の付近は、原子炉停止時であっても、一次冷却系配管内の液体ナトリウムが200℃程度あるため高温雰囲気であり、且つ、放射能も高いため、人が近づくことはできない。このため、遠隔操作で超音波流量計センサヘッド装置の交換作業を行なうことが可能な機構の開発も行なわれている。   Therefore, a safety protection flow measurement system that is currently applied to large-diameter pipes with a short straight pipe section and a high-chromium steel double pipe structure, which is currently being studied with the concept of practical application of such a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor). The adoption of an ultrasonic propagation time difference / multi-sided flow meter system is being considered as a flow meter system suitable for the above. Also, the vicinity of the primary cooling system piping is a high temperature atmosphere because the liquid sodium in the primary cooling system piping is about 200 ° C. even when the reactor is shut down, and because the radioactivity is high, people approach. I can't. For this reason, a mechanism capable of exchanging the ultrasonic flowmeter sensor head device by remote control has been developed.

そして、この超音波伝播時間差・多側線方式流量計測システムや遠隔交換機構の開発に関連して、これに適用する超音波流量計センサヘッドについて次のような幾つかの解決すべき課題があった。   And, in relation to the development of this ultrasonic propagation time difference / multi-sideline flow measurement system and remote exchange mechanism, there were several problems to be solved regarding the ultrasonic flowmeter sensor head applied to this system. .

(1) 超音波流量計センサヘッドの押付力の安定化構造
(2) 限られたスペースへの超音波流量計センサヘッドの配置(有限スペースへの超音波流量計センサヘッドの挿入配列)
(3) 遠隔操作による超音波流量計センサヘッドの押付位置の繰り返し精度(円周上均等配置のズレ補正構造と挿入手順)
(4) 温度変化に伴う超音波流量計センサヘッドの熱伸びの吸収構造
(5) 超音波流量計センサヘッドの押付角度の垂直化(対象配管法線方向押付)
(1) Structure for stabilizing the pressing force of the ultrasonic flowmeter sensor head (2) Arrangement of the ultrasonic flowmeter sensor head in a limited space (insertion arrangement of the ultrasonic flowmeter sensor head in a finite space)
(3) Repeatability of pressing position of ultrasonic flowmeter sensor head by remote control (deviation correction structure and insertion procedure of uniform arrangement on the circumference)
(4) Absorption structure of thermal expansion of ultrasonic flowmeter sensor head with temperature change (5) Verticalization of pressing angle of ultrasonic flowmeter sensor head (target pipe normal direction pressing)

従って本発明は上記の課題を解決することができる超音波流量計センサヘッド、これを備えた超音波流量計センサヘッド装置及びその位置決め方法を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic flowmeter sensor head, an ultrasonic flowmeter sensor head apparatus including the ultrasonic flowmeter sensor head, and a positioning method thereof.

上記目的を達成する第1発明の超音波流量計センサヘッドは、配管内を流れる流体の流量を計測するために前記配管の外周面に設置される超音波流量計センサヘッドであって、
前記配管外周面に固定された支持枠と前記配管外周面との間に配設され、
前記支持枠側に位置するセンサヘッド本体と、
前記配管外周面側に位置するセンサブラケットと、
前記センサブラケットに固定されたセンサ部と、
前記センサ部に貼り付けられた固体カプラントと、
前記センサヘッド本体と前記センサブラケットとの間に介設された弾性部材と、
前記センサヘッド本体の端面に対向する端面と、前記センサヘッド本体の側面に対向する側面とを有し、この側面に、前記配管外周面側で且つ前記端面とは反対側寄りの内面が、前記端面と反対側の方向に向かうにしたがって前記配管外周面と反対側の方向に傾斜したくさび面となっているくさび穴が設けられているくさびプレートと、
前記センサブラケットに取り付けられ、且つ、前記くさび穴内に位置しているくさびローラと、
前記センサヘッド本体の端面と、前記くさびプレートとの端面との間に介設されたベローズシリンダとを有し、
前記ベローズシリンダが伸長していないときには、前記弾性部材が伸長することによるばね力によって、前記センサブラケット及び前記センサ部とともに前記固体カプラントを、前記配管外周面に押し付け、この押付力の反力が前記センサヘッド本体を介して前記支持枠に支持される一方、
前記ベローズシリンダに加圧ガスが供給されて前記ベローズシリンダが前記押し付けの方向と直交する方向に伸長したときには、前記くさびプレートが前記直交方向に移動して前記くさびローラが前記くさび面に押されることにより、前記くさびローラとともに前記センサブラケットが前記配管外周面と反対側の方向に移動して前記弾性部材が収縮するため、前記弾性部材による前記配管外周面への前記センサ部の押し付けが解除される構成としたことを特徴とする。
The ultrasonic flowmeter sensor head of the first invention that achieves the above object is an ultrasonic flowmeter sensor head installed on the outer peripheral surface of the pipe in order to measure the flow rate of the fluid flowing in the pipe,
Disposed between a support frame fixed to the pipe outer peripheral surface and the pipe outer peripheral surface;
A sensor head body located on the support frame side;
A sensor bracket located on the outer peripheral surface of the pipe;
A sensor unit fixed to the sensor bracket;
A solid plant affixed to the sensor unit;
An elastic member interposed between the sensor head body and the sensor bracket;
It has an end face that faces the end face of the sensor head main body, and a side face that faces the side face of the sensor head main body, and on this side face, the inner surface on the pipe outer peripheral surface side and closer to the side opposite to the end face, A wedge plate provided with a wedge hole that is a wedge surface inclined in a direction opposite to the pipe outer peripheral surface as it goes in the direction opposite to the end surface;
A wedge roller attached to the sensor bracket and located in the wedge hole;
A bellows cylinder interposed between an end surface of the sensor head body and an end surface of the wedge plate;
When the bellows cylinder is not extended, the solid force plant is pressed against the outer peripheral surface of the pipe together with the sensor bracket and the sensor portion by a spring force generated by the extension of the elastic member, and a reaction force of the pressing force is While supported by the support frame via the sensor head body,
When pressurized gas is supplied to the bellows cylinder and the bellows cylinder extends in a direction perpendicular to the pressing direction, the wedge plate moves in the orthogonal direction and the wedge roller is pushed against the wedge surface. As a result, the sensor bracket moves together with the wedge roller in a direction opposite to the outer peripheral surface of the pipe, and the elastic member contracts, so that the pressing of the sensor portion to the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member is released. It is characterized by having a configuration.

また、第2発明の超音波流量計センサヘッドは、第1発明の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記弾性部材は、複数の皿ばねを重ねて成る皿ばね装置であることを特徴とする。
Further, the ultrasonic flowmeter sensor head of the second invention is the ultrasonic flowmeter sensor head of the first invention,
The elastic member is a disc spring device in which a plurality of disc springs are stacked.

また、第3発明の超音波流量計センサヘッドによれば、第1又は第2発明の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記くさびプレートの前記側面には水平ガイド穴が設けられ、
前記センサヘッド本体に取り付けられ、且つ、前記水平ガイド穴内に位置している複数の水平ガイドローラを有し、
前記水平ガイド穴と前記水平ガイドローラとによって、前記くさびプレートが前記直交方向に移動するように前記くさびプレートを案内する構成としたことを特徴とする。
Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head of the third invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head of the first or second invention,
A horizontal guide hole is provided on the side surface of the wedge plate,
A plurality of horizontal guide rollers attached to the sensor head body and positioned in the horizontal guide hole;
The wedge plate is guided by the horizontal guide hole and the horizontal guide roller so that the wedge plate moves in the orthogonal direction.

また、第4発明の超音波流量計センサヘッドは、第1〜第3発明の何れかの超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記センサヘッド本体と前記センサブラケットの間、及び、前記センサブラケットと前記弾性部材の間には隙間を設けたことを特徴とする。
The ultrasonic flowmeter sensor head of the fourth invention is the ultrasonic flowmeter sensor head of any of the first to third inventions,
A gap is provided between the sensor head main body and the sensor bracket and between the sensor bracket and the elastic member.

また、第5発明の超音波流量計センサヘッドは、第1〜第4発明の何れかの超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記センサヘッド本体に設けられたガイドローラが、前記配管外周面の周方向に沿って前記配管外周面に固定したガイドレールに係合して転動することにより、前記ガイドレールに沿って移動することができる構成としたことを特徴とする。
The ultrasonic flowmeter sensor head of the fifth invention is the ultrasonic flowmeter sensor head of any of the first to fourth inventions,
The guide roller provided in the sensor head body moves along the guide rail by rolling by engaging with the guide rail fixed to the pipe outer peripheral surface along the circumferential direction of the pipe outer peripheral surface. It is characterized by having a configuration capable of.

また、第6発明の超音波流量計センサヘッド装置は、第5発明の超音波流量計センサヘッドを、複数、連結ロッドで連結してなることを特徴とする。   The ultrasonic flowmeter sensor head device of the sixth invention is characterized in that a plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads of the fifth invention are connected by a connecting rod.

また、第7発明の超音波流量計センサヘッド装置は、第6発明の超音波流量計センサヘッド装置において、
前記センサヘッド本体のヘッド側連結部と、前記連結ロッドのロッド側連結部は、前記ヘッド側連結部に固定された連結軸が、前記ロッド側連結部に形成した前記連結ロッドの軸方向に長い長穴に挿通されることによって、連結されていることを特徴とする。
The ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention is the ultrasonic flowmeter sensor head device of the sixth invention,
The head side connecting portion of the sensor head body and the rod side connecting portion of the connecting rod have a connecting shaft fixed to the head side connecting portion that is long in the axial direction of the connecting rod formed in the rod side connecting portion. It is connected by being inserted through the long hole.

また、第8発明の超音波流量計センサヘッド装置は、第7発明の超音波流量計センサヘッド装置において、
前記連結軸が、センサ押付時に前記長穴内の外側に位置していることを特徴とする。
Moreover, the ultrasonic flowmeter sensor head device of the eighth invention is the ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention,
The connecting shaft is located outside the elongated hole when the sensor is pressed.

また、第9発明の超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法は、第7発明の超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法であって、
前記複数の超音波流量計センサヘッドを前記ガイドレールに沿って移動させ、前記複数の超音波流量計センサヘッドのうちの先頭の超音波流量計センサヘッドの当接部を、前記配管外周面に固定したストッパに当接させて、前記連結軸を前記長穴内の内側に接触させる第1の手順と、
前記先頭の超音波流量計センサヘッドの前記ベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記先頭の超音波流量計センサヘッドのみを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第2の手順と、
前記先頭の超音波流量計センサヘッドの後ろに連結された他の超音波流量計センサヘッドを、前記第1の手順における前記超音波流量計センサヘッドの移動方向とは逆方向に引張って、前記長穴の長さ分戻すことにより、前記連結軸を前記長穴内の外側に接触させる第3の手順と、
前記他の超音波流量計センサヘッドのベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記他の超音波流量計センサヘッドを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第4の手順と、
を有することを特徴とする。
The ultrasonic flowmeter sensor head device positioning method of the ninth invention is a positioning method of the ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention,
The plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads are moved along the guide rail, and a contact portion of a head ultrasonic flowmeter sensor head among the plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads is disposed on the outer peripheral surface of the pipe. A first procedure in which the connecting shaft is brought into contact with the inside of the elongated hole by contacting the fixed stopper;
A second procedure in which pressurized gas is discharged from the bellows cylinder of the head ultrasonic flowmeter sensor head, and only the head ultrasonic flowmeter sensor head is pressed against the pipe outer peripheral surface by the elastic member;
Pulling another ultrasonic flowmeter sensor head connected behind the head ultrasonic flowmeter sensor head in a direction opposite to the moving direction of the ultrasonic flowmeter sensor head in the first procedure, A third procedure for bringing the connecting shaft into contact with the outside of the slot by returning the length of the slot;
A fourth procedure in which pressurized gas is discharged from the bellows cylinder of the other ultrasonic flowmeter sensor head, and the other ultrasonic flowmeter sensor head is pressed against the pipe outer peripheral surface by the elastic member;
It is characterized by having.

第1発明の超音波流量計センサヘッドによれば、配管内を流れる流体の流量を計測するために前記配管の外周面に設置される超音波流量計センサヘッドであって、前記配管外周面に固定された支持枠と前記配管外周面との間に配設され、前記支持枠側に位置するセンサヘッド本体と、前記配管外周面側に位置するセンサブラケットと、前記センサブラケットに固定されたセンサ部と、前記センサ部に貼り付けられた固体カプラントと、前記センサヘッド本体と前記センサブラケットとの間に介設された弾性部材と、前記センサヘッド本体の端面に対向する端面と、前記センサヘッド本体の側面に対向する側面とを有し、この側面に、前記配管外周面側で且つ前記端面とは反対側寄りの内面が、前記端面と反対側の方向に向かうにしたがって前記配管外周面と反対側の方向に傾斜したくさび面となっているくさび穴が設けられているくさびプレートと、前記センサブラケットに取り付けられ、且つ、前記くさび穴内に位置しているくさびローラと、前記センサヘッド本体の端面と、前記くさびプレートとの端面との間に介設されたベローズシリンダとを有し、前記ベローズシリンダが伸長していないときには、前記弾性部材が伸長することによるばね力によって、前記センサブラケット及び前記センサ部とともに前記固体カプラントを、前記配管外周面に押し付け、この押付力の反力が前記センサヘッド本体を介して前記支持枠に支持される一方、前記ベローズシリンダに加圧ガスが供給されて前記ベローズシリンダが前記押し付けの方向と直交する方向に伸長したときには、前記くさびプレートが前記直交方向に移動して前記くさびローラが前記くさび面に押されることにより、前記くさびローラとともに前記センサブラケットが前記配管外周面と反対側の方向に移動して前記弾性部材が収縮するため、前記弾性部材による前記配管外周面への前記センサ部の押し付けが解除される構成としたことを特徴としているため、弾性部材による配管外周面へのセンサ部の押し付けと、押し付けの解除とを、容易且つ安定して行うことができ、超音波流量計センサヘッドの押付力の安定化構造を実現することができる。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head of the first invention, an ultrasonic flowmeter sensor head installed on the outer peripheral surface of the pipe in order to measure the flow rate of the fluid flowing in the pipe, A sensor head body disposed between the fixed support frame and the pipe outer peripheral surface and positioned on the support frame side, a sensor bracket positioned on the pipe outer peripheral surface side, and a sensor fixed to the sensor bracket Part, a solid coplanar affixed to the sensor part, an elastic member interposed between the sensor head body and the sensor bracket, an end face facing the end face of the sensor head body, and the sensor head A side surface facing the side surface of the main body, and on this side surface, the inner surface on the pipe outer peripheral surface side and closer to the side opposite to the end surface is moved forward as it goes in the direction opposite to the end surface. A wedge plate provided with a wedge hole which is a wedge surface inclined in a direction opposite to the outer peripheral surface of the pipe, a wedge roller attached to the sensor bracket and positioned in the wedge hole, A bellows cylinder interposed between the end surface of the sensor head main body and the end surface of the wedge plate, and when the bellows cylinder is not extended, by the spring force due to the elastic member extending, The solid bracket is pressed against the outer peripheral surface of the pipe together with the sensor bracket and the sensor portion, and a reaction force of the pressing force is supported by the support frame via the sensor head body, while a pressurized gas is applied to the bellows cylinder. When the bellows cylinder extends in a direction perpendicular to the pressing direction, When the wedge plate moves in the orthogonal direction and the wedge roller is pushed by the wedge surface, the sensor bracket moves in the direction opposite to the outer peripheral surface of the pipe together with the wedge roller, and the elastic member contracts. Therefore, since the pressing of the sensor unit to the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member is released, the pressing of the sensor unit to the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member and the release of the pressing are performed. Therefore, it is possible to realize a structure for stabilizing the pressing force of the ultrasonic flowmeter sensor head.

第2発明の超音波流量計センサヘッドによれば、第1発明の超音波流量計センサヘッドにおいて、前記弾性部材は、複数の皿ばねを重ねて成る皿ばね装置であることを特徴としているため、コイルばねなどに比べて小型でも十分なばね力を得ることができる。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head of the second invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head of the first invention, the elastic member is a disc spring device in which a plurality of disc springs are stacked. A sufficient spring force can be obtained even in a small size compared to a coil spring or the like.

第3発明の超音波流量計センサヘッドによれば、第1又は第2発明の超音波流量計センサヘッドにおいて、前記くさびプレートの前記側面には水平ガイド穴が設けられ、前記センサヘッド本体に取り付けられ、且つ、前記水平ガイド穴内に位置している複数の水平ガイドローラを有し、前記水平ガイド穴と前記水平ガイドローラとによって、前記くさびプレートが前記直交方向に移動するように前記くさびプレートを案内する構成としたことを特徴としているため、水平ガイド穴と前記水平ガイドローラの案内により、くさびプレートを前記直交方向へ確実に移動させて、弾性部材を確実に収縮させることができる。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head of the third invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head of the first or second invention, a horizontal guide hole is provided in the side surface of the wedge plate and attached to the sensor head body. And a plurality of horizontal guide rollers positioned in the horizontal guide hole, and the wedge plate is moved by the horizontal guide hole and the horizontal guide roller so that the wedge plate moves in the orthogonal direction. Since the structure is such that it is guided, the elastic member can be reliably contracted by reliably moving the wedge plate in the orthogonal direction by the guide of the horizontal guide hole and the horizontal guide roller.

また、第4発明の超音波流量計センサヘッドによれば、第1〜第3発明の何れかの超音波流量計センサヘッドにおいて、前記センサヘッド本体と前記センサブラケットの間、及び、前記センサブラケットと前記弾性部材の間には隙間を設けたことを特徴とするため、弾性部材によってセンサ部を配管外周面に押し付けるときに自重によって超音波流量計センサヘッドが傾いたとしても、センサ部を、配管とセンサ部の接触点の接線方向に対して垂直に押し付けることができる(図10参照:詳細後述)。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head of the fourth invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head of any of the first to third inventions, between the sensor head body and the sensor bracket, and the sensor bracket When the ultrasonic flowmeter sensor head is tilted by its own weight when pressing the sensor portion against the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member, the sensor portion is It can be pressed perpendicularly to the tangential direction of the contact point between the pipe and the sensor part (see FIG. 10: details will be described later).

第5発明の超音波流量計センサヘッドによれば、第1〜第4発明の何れかの超音波流量計センサヘッドにおいて、前記センサヘッド本体に設けられたガイドローラが、前記配管外周面の周方向に沿って前記配管外周面に固定したガイドレールに係合して転動することにより、前記ガイドレールに沿って移動することができる構成としたことを特徴としているため、超音波流量計センサヘッドを、ガイドローラでガイドレールに沿って移動させることにより、配管外周面の周方向の任意の位置に容易に配設することができる。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head of the fifth invention, in any one of the ultrasonic flowmeter sensor heads of the first to fourth inventions, the guide roller provided in the sensor head main body has a circumference on the outer peripheral surface of the pipe. The ultrasonic flowmeter sensor is characterized in that it can move along the guide rail by engaging and rolling with the guide rail fixed to the outer peripheral surface of the pipe along the direction. By moving the head along the guide rail with a guide roller, the head can be easily disposed at any position in the circumferential direction of the pipe outer peripheral surface.

第6発明の超音波流量計センサヘッド装置によれば、第5発明の超音波流量計センサヘッドを、複数、連結ロッドで連結してなることを特徴としているため、限られたスペースへの超音波流量計センサヘッドの配置(有限スペースへの超音波流量計センサヘッドの挿入配列)が可能であり、特に、高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の一次冷却系配管における内管と外管の間の空間に挿入して内管外周面に設置することが可能である。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head device of the sixth invention, a plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads of the fifth invention are connected by connecting rods. Sonic flowmeter sensor heads can be arranged (insertion arrangement of ultrasonic flowmeter sensor heads in a finite space), especially between the inner and outer pipes in the primary cooling system piping of a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) It is possible to install it in the space of the inner pipe and install it on the outer peripheral surface of the inner tube.

第7発明の超音波流量計センサヘッド装置によれば、第6発明の超音波流量計センサヘッド装置において、前記センサヘッド本体のヘッド側連結部と、前記連結ロッドのロッド側連結部は、前記ヘッド側連結部に固定された連結軸が、前記ロッド側連結部に形成した前記連結ロッドの軸方向に長い長穴に挿通されることによって、連結されていることを特徴としているため、超音波流量計センサヘッドなどの各部の熱変位を長穴によって吸収することが可能である。   According to the ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head device of the sixth invention, the head side connecting portion of the sensor head body and the rod side connecting portion of the connecting rod are Since the connecting shaft fixed to the head side connecting portion is connected by being inserted into a long hole extending in the axial direction of the connecting rod formed in the rod side connecting portion. It is possible to absorb the thermal displacement of each part such as the flowmeter sensor head through the long hole.

特に、第8発明の超音波流量計センサヘッド装置によれば、第7発明の超音波流量計センサヘッド装置において、前記連結軸が、前記長穴内の外側に位置していることを特徴としており、流体の温度上昇などによって、連結ロッドやセンサヘッド本体が熱伸びをしても、連結軸が長穴内を内側に向かって移動することにより、前記熱伸びを長穴で吸収することができるため、圧縮荷重や超音波流量計センサヘッドの位置ずれの発生を防止することができる。   Particularly, according to the ultrasonic flowmeter sensor head device of the eighth invention, in the ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention, the connecting shaft is located outside the elongated hole. Even if the connecting rod and the sensor head main body are thermally expanded due to the temperature rise of the fluid, etc., the connecting shaft moves inward in the elongated hole, so that the thermal elongation can be absorbed by the elongated hole. In addition, it is possible to prevent occurrence of displacement of the compressive load and the ultrasonic flowmeter sensor head.

また、第9発明の超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法によれば、第7発明の超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法であって、前記複数の超音波流量計センサヘッドを前記ガイドレールに沿って移動させ、前記複数の超音波流量計センサヘッドのうちの先頭の超音波流量計センサヘッドの当接部を、前記配管外周面に固定したストッパに当接させて、前記連結軸を前記長穴内の内側に接触させる第1の手順と、前記先頭の超音波流量計センサヘッドの前記ベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記先頭の超音波流量計センサヘッドのみを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第2の手順と、前記先頭の超音波流量計センサヘッドの後ろに連結された他の超音波流量計センサヘッドを、前記第1の手順における前記超音波流量計センサヘッドの移動方向とは逆方向に引張って、前記長穴の長さ分戻すことにより、前記連結軸を前記長穴内の外側に接触させる第3の手順と、前記他の超音波流量計センサヘッドのベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記他の超音波流量計センサヘッドを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第4の手順とを有することを特徴としているため、容易且つ確実に連結軸を長穴内の外側に位置させることができる。このため、上記第7発明と同様の効果、即ち、流体の温度上昇などによって、連結ロッドやセンサヘッド本体が熱伸びをしても、連結軸が長穴内を内側に向かって移動することにより、前記熱伸びを長穴で吸収することができるため、圧縮荷重や超音波流量計センサヘッドの位置ずれの発生を防止することができる、という効果を確実に得ることができる。   Further, according to the positioning method of the ultrasonic flowmeter sensor head device of the ninth invention, the positioning method of the ultrasonic flowmeter sensor head device of the seventh invention, wherein the plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads are guided by the guide. The connecting shaft is moved along the rail, and a contact portion of a head ultrasonic flowmeter sensor head of the plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads is brought into contact with a stopper fixed to the outer peripheral surface of the pipe. A first step of contacting the inside of the elongated hole and the bellows cylinder of the head ultrasonic flowmeter sensor head to discharge pressurized gas, and only the head ultrasonic flowmeter sensor head A second procedure of pressing the outer peripheral surface of the pipe with an elastic member, and another ultrasonic flowmeter sensor head connected behind the head ultrasonic flowmeter sensor head in the first procedure. A third step of bringing the connecting shaft into contact with the outside of the elongated hole by pulling in the direction opposite to the moving direction of the ultrasonic flowmeter sensor head and returning the length of the elongated hole; A pressure gas is discharged from the bellows cylinder of the ultrasonic flowmeter sensor head, and the other ultrasonic flowmeter sensor head is pressed against the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member. Therefore, the connecting shaft can be easily and reliably positioned outside the elongated hole. For this reason, even if the connecting rod and the sensor head main body are thermally expanded due to the same effect as the seventh invention, that is, due to the temperature rise of the fluid, the connecting shaft moves inwardly in the elongated hole, Since the thermal elongation can be absorbed by the long hole, it is possible to surely obtain the effect that the occurrence of the compressive load and the displacement of the ultrasonic flowmeter sensor head can be prevented.

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

<構成>
まず、図1〜図3に基づき、本発明の実施の形態例に係る超音波流量計センサヘッド装置の概要と、この超音波流量計センサヘッド装置が適用される高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の概要について説明する。
<Configuration>
First, based on FIGS. 1 to 3, an outline of an ultrasonic flowmeter sensor head device according to an embodiment of the present invention, and a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) to which the ultrasonic flowmeter sensor head device is applied. The outline of will be described.

図1は本発明の実施の形態に係る超音波流量計センサヘッド装置が適用される高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の横断面図、図2は前記高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の縦断面図である。また、図3は前記超音波流量計センサヘッド装置の概要図である。   FIG. 1 is a transverse sectional view of a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) to which an ultrasonic flowmeter sensor head device according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a longitudinal section of the fast breeder reactor (sodium-cooled reactor). FIG. FIG. 3 is a schematic view of the ultrasonic flowmeter sensor head device.

図1及び図2に示す高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)は、現在、実用炉として検討されているものであり、一次冷却系が原子炉容器1の左右両側に2系統設けられている。何れの一次冷却系においても、一次冷却系配管としての2本の低温側配管3と1本の高温側配管4とが、原子炉容器1と中間熱交換器2との間にそれぞれ介設されている。   The fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) shown in FIGS. 1 and 2 is currently being studied as a practical reactor, and two primary cooling systems are provided on the left and right sides of the reactor vessel 1. In any primary cooling system, two low temperature side pipes 3 and one high temperature side pipe 4 as primary cooling system pipes are interposed between the reactor vessel 1 and the intermediate heat exchanger 2, respectively. ing.

中間熱交換器2から流出し、低温側配管3を介して原子炉容器1内に流入した液体ナトリウムは、炉心5を冷却して高温となった後、高温側配管4を介して再び中間熱交換器2へ流入する。このような液体ナトリウムの循環は中間熱交換器2に内蔵された一次冷却系ポンプ6によって行われる。なお、図示は省略するが、中間熱交換器2では一次冷却系の液体ナトリウムと二次冷却系の液体ナトリウムとの熱交換を行い、更に二次冷却系の蒸気発生器では二次冷却系の液体ナトリウムと水との熱交換を行って水蒸気を生成し、この水蒸気によって蒸気タービンとともに発電機を回転駆動することにより、発電するようになっている。   The liquid sodium flowing out from the intermediate heat exchanger 2 and flowing into the reactor vessel 1 through the low temperature side pipe 3 cools the core 5 and becomes high temperature, and then becomes intermediate heat again through the high temperature side pipe 4. It flows into the exchanger 2. Such circulation of liquid sodium is performed by a primary cooling system pump 6 incorporated in the intermediate heat exchanger 2. Although not shown, the intermediate heat exchanger 2 performs heat exchange between the primary cooling system liquid sodium and the secondary cooling system liquid sodium, and the secondary cooling system steam generator further converts the secondary cooling system. Heat is exchanged between liquid sodium and water to generate steam, and the steam is driven together with the steam turbine by this steam to generate power.

そして、かかる高速増殖炉の各低温側配管3の直管部3Aには、各低温側配管3(内管3B)内を流れる液体ナトリウムの流量を計測するため、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド装置7が設けられている。低温側配管3は、直管部3Aが短い高クロム鋼の2重管構造(内管3B,外管3C)の大口径配管である。なお、高温側配管4も、高クロム鋼の2重管構造の大口径配管である。   And in order to measure the flow volume of the liquid sodium which flows through each low temperature side piping 3 (inner tube 3B) in the straight pipe part 3A of each low temperature side piping 3 of this fast breeder reactor, the ultrasonic wave of this embodiment example A flow meter sensor head device 7 is provided. The low temperature side pipe 3 is a large-diameter pipe having a high chromium steel double pipe structure (inner pipe 3B, outer pipe 3C) with a short straight pipe portion 3A. The high temperature side pipe 4 is also a large diameter pipe having a high chromium steel double pipe structure.

図3に示すように、超音波伝播時間差・多側線方式流量計測システムを構成するため、各低温側配管3の直管部3Aには、超音波流量計センサヘッド装置7が、IchとIIchの2チャンネルずつ設置されている。各チャンネルの超音波流量計センサヘッド装置7は、低温側配管3の軸方向の一方側と他方側とにそれぞれ最大で8つずつの超音波流量計センサヘッド11を有している。   As shown in FIG. 3, in order to constitute an ultrasonic propagation time difference / multi-side line type flow rate measurement system, an ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is connected to Ich and IIch in the straight pipe portion 3A of each low temperature side pipe 3. Two channels are installed. The ultrasonic flowmeter sensor head device 7 of each channel has a maximum of eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 on one side and the other side in the axial direction of the low temperature side pipe 3.

Ichの一方側の超音波流量計センサヘッド装置7では、8つの超音波流量計センサヘッド11が低温側配管3(直管部3A)の内管3Bの外周面(以下、単に「内管外周面」とも称する)に周方向に等間隔に配置(即ち円周上均等配置)され、これに対応してIchの他方側の超音波流量計センサヘッド装置7でも、8つの超音波流量計センサヘッド11が低温側配管3(直管部3A)の内管外周面に周方向に等間隔に配置(即ち円周上均等配置)されることにより、X法の配置(図示の如く、配管軸心を通る1つの平面内で2つの超音波測線がX型となる配置)となっている。同様に、IIchの一方側の超音波流量計センサヘッド装置7では、8つの超音波流量計センサヘッド11が低温側配管3(直管部3A)の内管外周面に周方向に等間隔に配置(即ち円周上均等配置)され、これに対応してIIchの他方側の超音波流量計センサヘッド装置7でも、8つの超音波流量計センサヘッド11が低温側配管3(直管部3A)の内管外周面に周方向に等間隔に配置(即ち円周上均等配置)されることにより、X法の配置となっている。   In the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 on one side of the Ich, the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are arranged on the outer peripheral surface (hereinafter simply referred to as “inner pipe outer periphery”) of the inner pipe 3B of the low temperature side pipe 3 (straight pipe portion 3A). Are also arranged at equal intervals in the circumferential direction (that is, evenly arranged on the circumference), and the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 on the other side of the Ich also has eight ultrasonic flowmeter sensors corresponding thereto. The head 11 is arranged on the outer peripheral surface of the inner pipe of the low temperature side pipe 3 (straight pipe portion 3A) at equal intervals in the circumferential direction (that is, evenly arranged on the circumference), so that the arrangement of the X method (as shown in the drawing) The arrangement is such that two ultrasonic survey lines are X-shaped in one plane passing through the heart). Similarly, in the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 on one side of the IIch, eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are equally spaced in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the inner pipe of the low temperature side pipe 3 (straight pipe portion 3A). Corresponding to this, in the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 on the other side of IIch, eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are connected to the low temperature side pipe 3 (straight pipe portion 3A). ) Is arranged on the outer peripheral surface of the inner tube at equal intervals in the circumferential direction (that is, evenly arranged on the circumference), so that the X method is arranged.

なお、すくなとも超音波流量計センサヘッド装置7を1チャンネル分設置すれば流量計測は可能であるが、上記の如く超音波流量計センサヘッド装置7を複数チャンネル分設置するのは、安全保護系流量計測システムの要求条件である。   In addition, although it is possible to measure the flow rate by installing the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 for one channel, it is safe to install the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 for a plurality of channels as described above. This is a requirement of the flow measurement system.

次に、図4に基づき、超音波流量計センサヘッド装置7の構成について詳述する。図4は1つの超音波流量計センサヘッド装置(1つのチャンネルの片側分)の構成を示す側面図である。   Next, the configuration of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 is a side view showing a configuration of one ultrasonic flowmeter sensor head device (one side of one channel).

図4に示すように、超音波流量計センサヘッド装置7は8つの超音波流量計センサヘッド11を連結ロッド12で連結した構成となっている。そして、これらの超音波流量計センサヘッド11が、内管3Bの外周面に固定されたガイドレール13(図4では一点鎖線で表している)に沿って矢印Aの如く内管3Bの外周面上を周方向に移動することにより、低温側配管3の内管3Bと外管3Cとの間の空間に挿入されて、内管3Bの外周面に固定される。   As shown in FIG. 4, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 has a configuration in which eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are connected by a connecting rod 12. These ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are arranged on the outer peripheral surface of the inner tube 3B as indicated by an arrow A along a guide rail 13 (represented by an alternate long and short dash line in FIG. 4) fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3B. By moving upward in the circumferential direction, it is inserted into the space between the inner tube 3B and the outer tube 3C of the low temperature side pipe 3, and is fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3B.

詳細は後述するが、8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの先頭の超音波流量計センサヘッド11は、その前端に設けられた当接部14が内管3Bの外周面に固定されたストッパ15に当接した状態で内管3Bの外周面に押し付けられている。その他の超音波流量計センサヘッド装置11も、先頭の超音波流量計センサヘッド11を含めた8つの超音波流量計センサヘッド11が等間隔(円周上均等配置)となるように位置決めされた状態で内管3Bの外周面に押し付けられている。かかる状態で超音波流量計センサヘッド装置7は、内管3B内を流れる液体ナトリウムの流量を計測する。   Although details will be described later, the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 among the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 has a contact portion 14 provided at the front end thereof fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3B. It is pressed against the outer peripheral surface of the inner tube 3 </ b> B while being in contact with the stopper 15. The other ultrasonic flowmeter sensor head devices 11 were also positioned so that the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 including the leading ultrasonic flowmeter sensor head 11 were equally spaced (equally arranged on the circumference). In this state, it is pressed against the outer peripheral surface of the inner tube 3B. In this state, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 measures the flow rate of liquid sodium flowing in the inner tube 3B.

外管3Cには案内管17が結合されている。案内管17は上方へと延びており、低温側配管3の上方に位置する原子炉建屋内の床18を貫通している。内管3Bに固定されたガイドレール13の後端には第1延長ガイドレール19が結合され、更にこの第1延長ガイドレール19には第2延長ガイドレール20が結合されている。第1延長ガイドレール19は案内管17の下端部まで延びており、第2延長ガイドレール20は案内管17内に固定されて上方へと延びている。   A guide tube 17 is coupled to the outer tube 3C. The guide tube 17 extends upward and penetrates the floor 18 in the reactor building located above the low temperature side pipe 3. A first extension guide rail 19 is coupled to the rear end of the guide rail 13 fixed to the inner tube 3B, and a second extension guide rail 20 is coupled to the first extension guide rail 19. The first extension guide rail 19 extends to the lower end of the guide tube 17, and the second extension guide rail 20 is fixed in the guide tube 17 and extends upward.

また、8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの最後尾の超音波流量計センサヘッド11の後端部には、第1延長ロッド16が連結され、更にこの第1延長ロッド16には、第2延長ロッド27が連結されている。第1延長ロッド16は案内管17の下端部まで延びており、第2延長ロッド27は案内管17内において上方へと延びている。第2延長ロッド27の上端には蓋部材21が取り付けられており、通常はこの蓋部材21によって案内管17の上端部を塞ぐことにより、内管3Bと外管3Cの間の空間に封入された窒素が案内管17から漏れるのを防止している。   In addition, a first extension rod 16 is connected to the rear end portion of the last ultrasonic flow meter sensor head 11 among the eight ultrasonic flow meter sensor heads 11. The second extension rod 27 is connected. The first extension rod 16 extends to the lower end of the guide tube 17, and the second extension rod 27 extends upward in the guide tube 17. A lid member 21 is attached to the upper end of the second extension rod 27. Normally, the lid member 21 closes the upper end portion of the guide tube 17 with the lid member 21 so as to be enclosed in a space between the inner tube 3B and the outer tube 3C. Nitrogen is prevented from leaking from the guide tube 17.

約2年周期でメンテナンスを行なう際には、図示の如く、床18上に超音波流量計センサヘッド装置7の挿入・引抜手段として、仮設の挿入・引抜装置22が設置される。挿入・引抜装置22は架台23の上端部に設けたモータ駆動の巻取り装置24と、巻取り装置24に結合されたブッシュチェーン25と、ブッシュチェーン25に取り付けられたフック(吊り具)26とを有するものである。従って、フック26を蓋部材21に引っ掛けた後、巻取り装置24によってブッシュチェーン25が巻き取られると、蓋部材21とともに超音波流量計センサヘッド装置7が上方へと引き上げられて、図4中に一点鎖線で示す如く床18の上方に吊り下げられた状態となる。このとき超音波流量計センサヘッド装置7の各超音波流量計センサヘッド11は、ガイドレール13,19,20に沿って移動する。   When performing maintenance at a cycle of about two years, a temporary insertion / extraction device 22 is installed on the floor 18 as an insertion / extraction means of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 as shown in the figure. The insertion / extraction device 22 includes a motor-driven winding device 24 provided at the upper end of the pedestal 23, a bush chain 25 coupled to the winding device 24, and a hook (hanging tool) 26 attached to the bush chain 25. It is what has. Therefore, when the bush 26 is wound up by the winding device 24 after the hook 26 is hooked on the lid member 21, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is lifted upward together with the lid member 21. As shown by the alternate long and short dash line in FIG. At this time, each ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 moves along the guide rails 13, 19, and 20.

一方、例えば新たな超音波流量計センサヘッド装置7を交換する際には、図4中に一点鎖線で示すように蓋部材21をフック26に引っ掛けて超音波流量計センサヘッド装置7を吊り下げた後、巻取り装置24によってブッシュチェーン25が繰り出されると、超音波流量計センサヘッド装置7は、図4中に実線で示す如く低温側配管3の内管3Bと外管3Cとの間の空間に挿入されて、内管3Bの外周面に固定される。このときにも超音波流量計センサヘッド装置7の各超音波流量計センサヘッド11は、ガイドレール13,19,20に沿って移動する。なお、図4中に一点鎖線で示すように第2延長ガイドレール20に更に第3延長ガイドレール28を結合し、床18上ではこの第3延長ガイドレール28に沿って超音波流量計センサヘッド11が移動するようにすれば、更に超音波流量計センサヘッド11の移動が安定する。   On the other hand, for example, when a new ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is replaced, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is suspended by hooking the lid member 21 on the hook 26 as shown by a one-dot chain line in FIG. After that, when the bush chain 25 is unwound by the winding device 24, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 moves between the inner tube 3B and the outer tube 3C of the low temperature side pipe 3 as shown by the solid line in FIG. It is inserted into the space and fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3B. Also at this time, each ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 moves along the guide rails 13, 19, and 20. 4, a third extension guide rail 28 is further coupled to the second extension guide rail 20 as indicated by a one-dot chain line, and the ultrasonic flowmeter sensor head along the third extension guide rail 28 on the floor 18. If 11 is moved, the movement of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is further stabilized.

なお、超音波流量計センサヘッド装置7の挿入・引抜手段としては、必ずしも挿入・引抜装置22のような構成のものに限らず、超音波流量計センサヘッド装置7(超音波流量計センサヘッド11)の挿入・引抜が可能なものであればよい。   The insertion / extraction means of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is not necessarily limited to the configuration of the insertion / extraction device 22, but the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 (ultrasonic flowmeter sensor head 11). ) As long as it can be inserted and pulled out.

次に、図5〜図9に基づき、超音波流量計センサヘッド11の構成と、超音波流量計センサヘッド装置7の挿入手順(位置決め手順)について詳述する。図5は1つの超音波流量計センサヘッドの側面図、図6は前記超音波流量計センサヘッドを一部破断して示す斜視図、図7は前記超音波流量計センサヘッドの縦断面図、図8は前記超音波流量計センサヘッドを一部破断し且つ分解して示す斜視図である。また、図9は超音波流量計センサヘッド装置の挿入(位置決め)手順を示す説明図である。   Next, the configuration of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 and the insertion procedure (positioning procedure) of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5 is a side view of one ultrasonic flowmeter sensor head, FIG. 6 is a perspective view showing a part of the ultrasonic flowmeter sensor head, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the ultrasonic flowmeter sensor head. FIG. 8 is a perspective view showing the ultrasonic flowmeter sensor head partly broken and disassembled. FIG. 9 is an explanatory diagram showing an insertion (positioning) procedure of the ultrasonic flowmeter sensor head device.

図5〜図8に示すように、ガイドレール13は1つの超音波流量計センサヘッド装置7に対して2本平行に設けられて、内管3Bの外周面に固定されている。また、内管3Bの外周面には支持枠31が固定されている。支持枠31は、超音波流量計センサヘッド装置7の8つの超音波流量計センサヘッド11に対応して8つが、内管3Bの外周面に周方向に等間隔配置(円周上均等配置)されている。各支持枠31は反力受け部31aと、この反力受け部31aの両側の脚部31bとを有してなる門形状の部材であり、2本のガイドレール13を跨いだ状態で内管3Bの外周面に固定されている。そして、超音波流量計センサヘッド11は支持枠31の内側に挿入され、この支持枠31に支持されて内管3Bの外周面に押し付けられている。   As shown in FIGS. 5 to 8, two guide rails 13 are provided in parallel to one ultrasonic flowmeter sensor head device 7 and are fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3 </ b> B. A support frame 31 is fixed to the outer peripheral surface of the inner tube 3B. Eight support frames 31 corresponding to the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 of the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the inner tube 3B (equal arrangement on the circumference). Has been. Each support frame 31 is a gate-shaped member having a reaction force receiving portion 31 a and leg portions 31 b on both sides of the reaction force receiving portion 31 a, and the inner pipe in a state of straddling the two guide rails 13. It is fixed to the outer peripheral surface of 3B. The ultrasonic flowmeter sensor head 11 is inserted inside the support frame 31, supported by the support frame 31, and pressed against the outer peripheral surface of the inner tube 3 </ b> B.

詳述すると、超音波流量計センサヘッド11はセンサヘッド本体40、反力パッド41、皿ばね装置42、センサブラケット43、本体ガイド44、センサ部(超音波センサ探触子)45、くさびプレート46、水平ガイドローラ47、くさびローラ48、ガイドローラ49、ガイド軸50、固体カプラント53、ベローズシリンダ54などを有している。   More specifically, the ultrasonic flowmeter sensor head 11 includes a sensor head main body 40, a reaction force pad 41, a disc spring device 42, a sensor bracket 43, a main body guide 44, a sensor unit (ultrasonic sensor probe) 45, and a wedge plate 46. A horizontal guide roller 47, a wedge roller 48, a guide roller 49, a guide shaft 50, a solid coplant 53, a bellows cylinder 54, and the like.

センサヘッド本体40は支持枠31(反力受け部31a)側に位置し、センサブラケット43は内管外周面側に位置している。センサヘッド本体40は内部が空洞になっており、内管外周面側が開口している。反力パッド41はセンサヘッド本体40の端面40a(内管外周面と反対側の面)に固定されている。なお、反力パッド41はセンサヘッド本体40と一体でもよく、特に設けなくてもよい。本体ガイド44は円環状のものであり、センサヘッド本体40の内側に設けられてセンサヘッド本体40に固定されている。センサブラケット43は内部が円柱状の空洞になっており、内管外周面と反対側が開口している。そして、このセンサブラケット43はセンサヘッド本体40の内側に設けられ、且つ、内管外周面と反対側に形成された円筒状の端部43aが、本体ガイド44の内側に位置している。   The sensor head main body 40 is located on the support frame 31 (reaction force receiving portion 31a) side, and the sensor bracket 43 is located on the outer peripheral surface side of the inner tube. The sensor head main body 40 is hollow inside, and the outer peripheral surface side of the inner tube is open. The reaction force pad 41 is fixed to the end surface 40a of the sensor head body 40 (the surface opposite to the outer peripheral surface of the inner tube). The reaction force pad 41 may be integrated with the sensor head main body 40 or may not be provided. The main body guide 44 has an annular shape, is provided inside the sensor head main body 40, and is fixed to the sensor head main body 40. The sensor bracket 43 has a cylindrical hollow inside, and the side opposite to the outer peripheral surface of the inner tube is open. The sensor bracket 43 is provided inside the sensor head main body 40, and a cylindrical end 43 a formed on the side opposite to the outer peripheral surface of the inner tube is located inside the main body guide 44.

センサ部45は、センサブラケット43の内管外周面側の端面に固定されており、超音波を発振又は受信するための圧電素子51と、シュー52とが内部に設けられている。シュー52は圧電素子51で発生した超音波を計測対象に適合する入射角度に導く、又は、計測対象から伝播してきた超音波を圧電素子51へ導くものである。圧電素子51への電気信号の供給や圧電素子51からの電気信号の出力は、電気ケーブル56を介して行われる。   The sensor unit 45 is fixed to an end surface of the sensor bracket 43 on the outer peripheral surface side of the inner tube, and a piezoelectric element 51 for oscillating or receiving ultrasonic waves and a shoe 52 are provided inside. The shoe 52 guides the ultrasonic wave generated by the piezoelectric element 51 to an incident angle suitable for the measurement target, or guides the ultrasonic wave propagated from the measurement target to the piezoelectric element 51. The supply of the electrical signal to the piezoelectric element 51 and the output of the electrical signal from the piezoelectric element 51 are performed via the electrical cable 56.

固体カプラント53は、センサ部45(シュー52)の内管外周面側の端面に貼り付けられている。固体カプラント53としては、比較的やわらかい金属を用いた金属カプラントを用いる。固体カプラント53はセンサ部45と内管3Bとの間の超音波伝播効率を高めるものである。   The solid coplant 53 is affixed to the end surface of the sensor unit 45 (shoe 52) on the outer peripheral surface side of the inner tube. As the solid co-plant 53, a metal co-plant using a relatively soft metal is used. The solid coplant 53 increases the ultrasonic wave propagation efficiency between the sensor unit 45 and the inner tube 3B.

ガイド軸50は皿ばね装置42の中心の貫通穴42aに挿通されており、内管外周面と反対側の端部がセンサヘッド本体40に固定される一方、内管外周面側の端部が、センサブラケット43の内管外周面側の端部の穴43bに固定された円環状のシャフトガイド59に挿入されている。   The guide shaft 50 is inserted through a central through hole 42 a of the disc spring device 42, and an end portion on the opposite side to the outer peripheral surface of the inner tube is fixed to the sensor head body 40, while an end portion on the outer peripheral surface side of the inner tube is fixed. The sensor bracket 43 is inserted into an annular shaft guide 59 fixed to the hole 43b at the end of the inner pipe outer peripheral surface.

皿ばね装置42は複数の皿ばねを重ねてその伸縮方向に所定のストロークが得られるようにした円柱状のものであり、センサヘッド本体40とセンサブラケット43との間に介設されている。詳述すると、皿ばね装置42はセンサヘッド本体40の内側に設けられて本体ガイド44に挿通されており、内管外周面側の部分がセンサブラケット43の内側に嵌合される一方、内管外周面と反対側の部分が、センサヘッド本体40の嵌合穴40bに嵌合されている。また、皿ばね装置42の内管外周面側の端部はセンサブラケット43に固定される一方、皿ばね装置42の内管外周面と反対側の端部はセンサヘッド本体40に固定されている。   The disc spring device 42 has a cylindrical shape in which a plurality of disc springs are stacked to obtain a predetermined stroke in the extending and contracting direction, and is interposed between the sensor head main body 40 and the sensor bracket 43. Specifically, the disc spring device 42 is provided inside the sensor head main body 40 and is inserted through the main body guide 44, and a portion on the outer peripheral surface side of the inner pipe is fitted inside the sensor bracket 43, while the inner pipe The part opposite to the outer peripheral surface is fitted in the fitting hole 40 b of the sensor head main body 40. The end of the disc spring device 42 on the outer peripheral surface side of the inner tube is fixed to the sensor bracket 43, while the end of the disc spring device 42 opposite to the outer peripheral surface of the inner tube is fixed to the sensor head body 40. .

従って、皿ばね装置42bが伸長することによるばね力により、センサブラケット43及びセンサ部45とともに固体カプラント53が、内管外周面側に押されて、内管外周面に押し付けられ、この押付力の反力がセンサヘッド本体40(反力パッド41)を介して支持枠31に支持されている。このため、前記押付力によって内管外周面に押し付けられた固体カプラント53は、内管外周面の形状(例えば内管外周面の僅かな凹凸など)に倣って変形することにより、内管外周面に密着する。なお、このときガイド軸50は皿ばね装置42が左右に撓むのを防止して真直ぐに伸長するように皿ばね装置42を案内している。   Accordingly, due to the spring force generated by the extension of the disc spring device 42b, the solid bracket 53 and the sensor bracket 45 are pushed toward the outer peripheral surface of the inner tube and pressed against the outer peripheral surface of the inner tube. The reaction force is supported by the support frame 31 via the sensor head body 40 (reaction force pad 41). For this reason, the solid capsule 53 pressed against the outer peripheral surface of the inner tube by the pressing force is deformed following the shape of the inner peripheral surface of the inner tube (for example, slight irregularities on the outer peripheral surface of the inner tube), thereby Close contact with. At this time, the guide shaft 50 guides the disc spring device 42 so as to prevent the disc spring device 42 from bending left and right and to extend straight.

なお、詳細は後述するが、センサ部45の押付角度の垂直化を実現するため、皿ばね装置42とセンサブラケット43との間には隙間57が確保され、センサブラケット43(端部43a)とセンサヘッド本体40(図示例では本体ガイド44)との間にも隙間58が確保されている。   Although details will be described later, a gap 57 is secured between the disc spring device 42 and the sensor bracket 43 in order to realize the vertical pressing angle of the sensor unit 45, and the sensor bracket 43 (end portion 43a) and A gap 58 is also secured between the sensor head main body 40 (main body guide 44 in the illustrated example).

くさびプレート46は矩形状に形成された枠体であり、センサヘッド本体40の周囲を取り囲むように設けられている。ベローズシリンダ54はセンサヘッド本体40とくさびプレート46との間に介設されている。詳述すると、ベローズシリンダ54はセンサヘッド本体4の端面40cと、これに対向するくさびプレート46の端面46aとの間に介設され、その伸縮方向が、センサ部45(固体カプラント53)との接触点における接線方向(以下、これを単に「内管接線方向」とも称する)に沿うように配置されており、両端部が前記端面40cと前記端面46aとにそれぞれ固定されている。即ち、ベローズシリンダ54の伸縮方向は、皿ばね装置42によるセンサ部45の押し付け方向と直交する方向になっている。ベローズシリンダ54への加圧ガス(例えば加圧された窒素ガス)の供給やベローズシリンダ54からの加圧ガスの排出は、加圧ガス供給管55を介して行われる。   The wedge plate 46 is a frame formed in a rectangular shape, and is provided so as to surround the sensor head main body 40. The bellows cylinder 54 is interposed between the sensor head main body 40 and the wedge plate 46. More specifically, the bellows cylinder 54 is interposed between the end surface 40c of the sensor head main body 4 and the end surface 46a of the wedge plate 46 opposite to the end surface 40c. They are arranged along the tangential direction at the contact point (hereinafter also referred to simply as “inner tube tangential direction”), and both ends are fixed to the end face 40c and the end face 46a, respectively. That is, the expansion / contraction direction of the bellows cylinder 54 is a direction orthogonal to the pressing direction of the sensor unit 45 by the disc spring device 42. Supply of pressurized gas (for example, pressurized nitrogen gas) to the bellows cylinder 54 and discharge of the pressurized gas from the bellows cylinder 54 are performed via a pressurized gas supply pipe 55.

水平ガイドローラ47は、センサヘッド本体40の両側面40d(内管3Bの軸方向(以下、単に「管軸方向」とも称する)の面)にそれぞれ複数個(図示例では2つ)ずつ取り付けられている。何れの側面40dにおいても、2つの水平ガイドローラ47は内管接線方向に沿って配置されている。また、くさびローラ48はセンサブラケット43の両側面43cにそれぞれ1つずつ取り付けられている。何れの側面43cにおいても、くさびローラ48は水平ガイドローラ47よりも内管外周面寄りに位置している。   A plurality (two in the illustrated example) of horizontal guide rollers 47 are attached to both side surfaces 40d of the sensor head body 40 (surfaces in the axial direction of the inner tube 3B (hereinafter also simply referred to as “tube axis direction”)). ing. In any side surface 40d, the two horizontal guide rollers 47 are disposed along the inner tube tangential direction. One wedge roller 48 is attached to each side surface 43 c of the sensor bracket 43. In any side surface 43 c, the wedge roller 48 is located closer to the outer peripheral surface of the inner tube than the horizontal guide roller 47.

一方、くさびプレート46の両側面46c(管軸方向の面)にはそれぞれ、2つの水平ガイドローラ47と1つのくさびローラ48とに対応して、2つの水平ガイドローラ用の水平ガイド穴46dと、1つのくさびローラ用のくさび穴46eとが形成されている。水平ガイドローラ47は水平ガイド穴46d内に位置し、くさびローラ48はくさび穴46e内に位置している。各水平ガイド穴46dは内管接線方向に長い長穴となっている。なお、水平ガイド穴46dは各水平ガイドローラ47ごとに個別に形成するのではなく、一体のものであってもよい。くさび穴46eは内管外周面側で且つ端面46aと反対側寄りの内面が、くさび面46fとなっている。このくさび面46fは、端面46aと反対側の方向に向かうにしたがって内管外周面と反対側の方向に傾斜した傾斜面となっている。   On the other hand, on both side surfaces 46c (surfaces in the tube axis direction) of the wedge plate 46, horizontal guide holes 46d for two horizontal guide rollers corresponding to two horizontal guide rollers 47 and one wedge roller 48, respectively. A wedge hole 46e for one wedge roller is formed. The horizontal guide roller 47 is located in the horizontal guide hole 46d, and the wedge roller 48 is located in the wedge hole 46e. Each horizontal guide hole 46d is a long hole that is long in the inner pipe tangential direction. The horizontal guide hole 46d is not individually formed for each horizontal guide roller 47, but may be integrated. In the wedge hole 46e, the inner surface on the outer peripheral surface side of the inner tube and on the side opposite to the end surface 46a is a wedge surface 46f. The wedge surface 46f is an inclined surface that is inclined in the direction opposite to the outer peripheral surface of the inner tube as it goes in the direction opposite to the end surface 46a.

従って、外部の加圧ガス供給装置から図示しないガス供給管を介して送られてきた加圧ガスが、加圧ガス供給管55からベローズシリンダ54に供給されてベローズシリンダ54が伸長すると、このベローズシリンダ54に押されたくさびプレート46が、水平ガイドローラ47と水平ガイド穴46dとに案内されて内管接線方向に移動する。そして、このときにくさびローラ48が、くさび穴46eのくさび面46fに当接して、このくさび面46fに押される。その結果、くさびローラ48とともにセンサブラケット43が、内管外周面と反対側の方向に移動して、皿ばね装置42を収縮させるため、皿ばね装置42による内管外周面へのセンサ部45(固体カプラント53)の押し付けが解除される。   Accordingly, when the pressurized gas sent from an external pressurized gas supply device through a gas supply pipe (not shown) is supplied from the pressurized gas supply pipe 55 to the bellows cylinder 54 and the bellows cylinder 54 is extended, this bellows. The wedge plate 46 pushed by the cylinder 54 is guided by the horizontal guide roller 47 and the horizontal guide hole 46d and moves in the tangential direction of the inner pipe. At this time, the wedge roller 48 comes into contact with the wedge surface 46f of the wedge hole 46e and is pushed by the wedge surface 46f. As a result, the sensor bracket 43 together with the wedge roller 48 moves in the direction opposite to the outer peripheral surface of the inner tube and contracts the disc spring device 42, so that the sensor unit 45 ( The pressing of the solid coplant 53) is released.

なお、ベローズシリンダ54は、伸長時に塑性変形して自力では元の状態に戻りにくくなったとしても、ベローズシリンダ54から加圧ガスが排出されたときには皿ばね装置42のばね力が、センサブラケット43、くさびローラ48及びくさびプレート46を介してベローズシリンダ54に作用することにより、確実に元の状態に戻ることができる。   Even if the bellows cylinder 54 is plastically deformed at the time of extension and it is difficult for the bellows cylinder 54 to return to its original state by itself, when the pressurized gas is discharged from the bellows cylinder 54, the spring force of the disc spring device 42 is changed to the sensor bracket 43. By acting on the bellows cylinder 54 via the wedge roller 48 and the wedge plate 46, the original state can be reliably restored.

ガイドローラ49はセンサヘッド本体40の前後左右に4つ取り付けられている。これらのガイドローラ49は、ガイドレール13の内面側に形成された凹部13a内に位置している。従って、超音波流量計センサヘッド11は、ガイドローラ49がガイドレール13に係合して転動することにより、このガイドレール13に沿って移動することができる。なお、ガイドローラ49とガイドレール13(凹部13a)との間には多少の隙間を有しており、皿ばね装置42による内管外周面への超音波流量計センサヘッド11(センサ部45)の押し付けを妨げることがないようになっている。   Four guide rollers 49 are attached to the front, rear, left and right of the sensor head body 40. These guide rollers 49 are located in a recess 13 a formed on the inner surface side of the guide rail 13. Therefore, the ultrasonic flowmeter sensor head 11 can move along the guide rail 13 when the guide roller 49 engages with the guide rail 13 and rolls. Note that there is a slight gap between the guide roller 49 and the guide rail 13 (recess 13a), and the ultrasonic flowmeter sensor head 11 (sensor unit 45) to the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42 is provided. It will not interfere with the pressing.

また、図示は省略するが、その他のガイドレール19,20,28も、ガイドレール13と同様に構成され、内面側の凹部内にガイドローラ49が位置するようになっている。このため、超音波流量計センサヘッド11は、ガイドローラ49がガイドレール19,20,28に係合して転動することにより、これらのガイドレール19,20,28に沿って移動することもできる。   Although not shown, the other guide rails 19, 20, and 28 are also configured in the same manner as the guide rail 13, and the guide roller 49 is positioned in the concave portion on the inner surface side. For this reason, the ultrasonic flowmeter sensor head 11 may move along the guide rails 19, 20, 28 when the guide roller 49 is engaged with the guide rails 19, 20, 28 and rolls. it can.

また、センサヘッド本体40の前側と後側には、ヘッド側連結部60がそれぞれ設けられており、これらのヘッド側連結部60には連結軸穴60aが形成されている。一方、連結ロッド12の軸方向両側のロッド側連結部12aには、連結ロッド12の軸方向に長い長穴12bが、連結軸穴として形成されている。そして、連結軸穴60aと長穴12aには連結軸61を挿通されている。従って、連結軸61は連結軸穴60aに固定される一方、長穴12aに対しては、その長さ分だけ連結ロッド12の軸方向に移動することができる。   Further, head-side connecting portions 60 are provided on the front side and the rear side of the sensor head main body 40, respectively, and connecting shaft holes 60a are formed in these head-side connecting portions 60. On the other hand, elongated rod holes 12b in the axial direction of the connecting rod 12 are formed in the rod side connecting portions 12a on both axial sides of the connecting rod 12 as connecting shaft holes. The connecting shaft 61 is inserted through the connecting shaft hole 60a and the elongated hole 12a. Accordingly, the connecting shaft 61 is fixed to the connecting shaft hole 60a, while the long hole 12a can move in the axial direction of the connecting rod 12 by the length.

かくして、前述の如く8つの超音波流量計センサヘッド11が、連結ロッド11によって連結されている(図4参照)。但し、先も述べたとおり、8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの先頭の超音波流量計センサヘッド11の前側には、連結部はなく、当接部14が設けられている。また、8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの最後尾の超音波流量計センサヘッド11のヘッド側連結部60には、連結ロッド12ではなく、第1延長ロッド16が連結されている。   Thus, as described above, the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are connected by the connecting rod 11 (see FIG. 4). However, as described above, on the front side of the leading ultrasonic flowmeter sensor head 11 among the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11, there is no connecting portion, and a contact portion 14 is provided. The first extension rod 16, not the connection rod 12, is connected to the head side connection portion 60 of the last ultrasonic flow meter sensor head 11 among the eight ultrasonic flow meter sensor heads 11.

長穴12aを用いて超音波流量計センサヘッド11と連結ロッド12を連結するのは、連結ロッド12やセンサヘッド本体40の熱膨張(熱伸び)による圧縮荷重や超音波流量計センサヘッド11の位置ずれの発生を防止するためである。しかし、単に超音波流量計センサヘッド装置7(超音波流量計センサヘッド11)を挿入するだけでは連結軸61が長穴12bの内側に偏ることになってしまう。熱伸びによる圧縮荷重などの発生を防止するには、超音波流量計センサヘッド装置7を挿入(内管外周面に設置)したとき、連結軸61が長穴12bの外側に位置している必要がある。このため、図9に示すような挿入手順(位置決め手順)によって、超音波流量計センサヘッド装置7の挿入(位置決め)を行なう必要がある。この手順について以下に説明する。なお、以下の手順1〜4は作業員が一次冷却系配管から離れた位置で挿入・引抜装置22や加圧ガス供給装置などを操作することによって行なう。   The ultrasonic flowmeter sensor head 11 and the connecting rod 12 are connected using the long hole 12 a because the compression load due to thermal expansion (thermal expansion) of the connecting rod 12 and the sensor head main body 40 or the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is connected. This is to prevent the occurrence of displacement. However, simply inserting the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 (ultrasonic flowmeter sensor head 11) will cause the connecting shaft 61 to be biased inside the elongated hole 12b. In order to prevent the occurrence of a compressive load due to thermal expansion, when the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is inserted (installed on the outer peripheral surface of the inner tube), the connecting shaft 61 needs to be positioned outside the elongated hole 12b. There is. For this reason, it is necessary to insert (position) the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 by an insertion procedure (positioning procedure) as shown in FIG. This procedure will be described below. The following procedures 1 to 4 are performed by operating the insertion / extraction device 22 and the pressurized gas supply device at a position away from the primary cooling system pipe by the worker.

手順1: まず、図9(a)に示すように、超音波流量計センサヘッド装置11の8つの超音波流量計センサヘッド11をガイドレール13に沿って移動させ、これら8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの先頭の超音波流量計センサヘッド11の当接部14を、ストッパ15に当接させる。即ち、ベローズシリンダ54に加圧ガスを供給して、皿ばね装置42を収縮させた状態で、先頭の超音波流量計センサヘッド11がストッパ15に当接するまで押し込む。なお、このときに当接部14がストッパ15に当接したことを作業員が確実に判断するため、当接部14には通電スイッチ(接点)71が取り付けられている(ストッパ15に取り付けてもよい)。当接部14がストッパ15に当接して通電スイッチ(接点)71が通電したとき、作業員は確実に当接部14がストッパ15に当接したと判断する。このとき、図9(b)に示すように、各連結ロッド12のロッド側連結部12aでは、連結軸61が長穴12b内の内側に接触した状態となる。なお、当接部14の当接は、上記の通電スイッチ71を用いて確認する方法の他に、図4に示すように蓋部材21が確実に挿入(装着)されたことを確認することによっても、確認することができる。   Procedure 1: First, as shown in FIG. 9A, the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 of the ultrasonic flowmeter sensor head device 11 are moved along the guide rail 13, and these eight ultrasonic flowmeters are moved. The contact portion 14 of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 in the sensor head 11 is brought into contact with the stopper 15. That is, pressurized gas is supplied to the bellows cylinder 54 and the disk spring device 42 is contracted, and the head is pushed in until the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 contacts the stopper 15. At this time, an energization switch (contact point) 71 is attached to the contact portion 14 (attached to the stopper 15 so that the worker can reliably determine that the contact portion 14 has contacted the stopper 15. Also good). When the contact portion 14 contacts the stopper 15 and the energization switch (contact point) 71 is energized, the worker determines that the contact portion 14 has contacted the stopper 15 with certainty. At this time, as shown in FIG. 9B, in the rod side connecting portion 12a of each connecting rod 12, the connecting shaft 61 is in contact with the inside of the elongated hole 12b. In addition to the method of confirming the contact of the contact portion 14 using the energization switch 71, it is confirmed by confirming that the lid member 21 is securely inserted (attached) as shown in FIG. Can also be confirmed.

手順2: この状態で、先頭の超音波流量計センサヘッド11のベローズシリンダ54から加圧ガスを排出して、先頭の超音波流量計センサヘッド11のみを皿ばね装置42によって内管外周面に押し付ける。
手順3: 次に、先頭の超音波流量計センサヘッド11の後ろ連結された7つの超音波流量計センサヘッド11を、引き抜き方向(手順1における超音波流量計センサヘッド11の移動方向と逆方向)へ引張ることにより、長穴12bの長さ分戻す(前記逆方向に移動させる)。かくして全ての超音波流量計センサヘッド11が位置決めされる。即ち、図9(c)に示すように、各連結ロッド12のロッド側連結部12aでは、連結軸61が長穴12b内の外側に接触した状態となる。
手順4: この状態で、先頭の超音波流量計センサヘッド11の後ろ連結された7つの超音波流量計センサヘッド11も、ベローズシリンダ54の加圧ガスを排出し、皿ばね装置42によって内管外周面に押し付ける。
Step 2: In this state, the pressurized gas is discharged from the bellows cylinder 54 of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11, and only the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 is placed on the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42. Press.
Procedure 3: Next, the seven ultrasonic flowmeter sensor heads 11 connected to the rear of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 are pulled out (the direction opposite to the moving direction of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 in step 1). ) To return the length of the long hole 12b (move in the reverse direction). Thus, all ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are positioned. That is, as shown in FIG. 9C, in the rod side connecting portion 12a of each connecting rod 12, the connecting shaft 61 is in contact with the outside in the long hole 12b.
Procedure 4: In this state, the seven ultrasonic flowmeter sensor heads 11 connected to the rear of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 also discharge the pressurized gas of the bellows cylinder 54, and the inner spring is operated by the disc spring device 42. Press against the outer surface.

従って、その後に原子炉の運転を開始して低温側配管3を流れる液体ナトリウムの温度が上昇することにより(例えば最大で530℃まで上昇する)、結ロッド12やセンサヘッド本体40が熱伸びしても、図9(d)に示すように、各連結ロッド12のロッド側連結部12aでは、連結軸61が長穴12bの外側から内側に向かって移動することにより、当該熱伸びが吸収される。   Accordingly, when the temperature of the liquid sodium flowing through the low temperature side pipe 3 is subsequently increased and the temperature of the liquid sodium is increased (for example, increased to 530 ° C. at the maximum), the connecting rod 12 and the sensor head body 40 are thermally expanded. However, as shown in FIG. 9 (d), in the rod side connecting portion 12a of each connecting rod 12, the connecting shaft 61 moves from the outside to the inside of the long hole 12b, so that the thermal elongation is absorbed. The

<作用効果>
以上のように、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド11によれば、内管外周面に固定された支持枠31と内管外周面との間に配設され、支持枠31側に位置するセンサヘッド本体40と、内管外周面側に位置するセンサブラケット43と、センサブラケット43に固定されたセンサ部45と、センサ部45に貼り付けられた固体カプラント53と、センサヘッド本体40とセンサブラケット43との間に介設された皿ばね装置42と、センサヘッド本体40の端面40cに対向する端面46aと、センサヘッド本体40の側面40dに対向する側面46cとを有し、この側面46cに、内管外周面側で且つ端面46aとは反対側寄りの内面が、端面46aと反対側の方向に向かうにしたがって内管外周面と反対側の方向に傾斜したくさび面46fとなっているくさび穴46eが設けられているくさびプレート46と、センサブラケット43に取り付けられ、且つ、くさび穴46e内に位置しているくさびローラ48と、センサヘッド本体40の端面40cと、くさびプレート46との端面46aとの間に介設されたベローズシリンダ54とを有し、ベローズシリンダ54が伸長していないときには、皿ばね装置42が伸長することによるばね力によって、センサブラケット43及びセンサ部45とともに固体カプラント53を、内管外周面に押し付け、この押付力の反力がセンサヘッド本体40(反力パッド41)を介して支持枠31に支持される一方、ベローズシリンダ54に加圧ガスが供給されてベローズシリンダ54が前記押し付けの方向と直交する方向に伸長したときには、くさびプレート46が前記直交方向に移動してくさびローラ48がくさび面46fに押されることにより、くさびローラ48とともにセンサブラケット43が内管外周面と反対側の方向に移動して皿ばね装置42が収縮するため、皿ばね装置42による内管外周面へのセンサ部45(固体カプラント53)の押し付けが解除される構成としたことを特徴としているため、皿ばね装置42による内管外周面へのセンサ部45(固体カプラント53)の押し付けと、押し付けの解除とを、容易且つ安定して行うことができ、超音波流量計センサヘッド11の押付力の安定化構造を実現することができる。
<Effect>
As described above, according to the ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the present embodiment, the support frame 31 is disposed between the support frame 31 fixed to the outer peripheral surface of the inner tube and the outer peripheral surface of the inner tube. A sensor head body 40 positioned at the inner pipe, a sensor bracket 43 positioned on the outer peripheral surface side of the inner tube, a sensor portion 45 fixed to the sensor bracket 43, a solid coplanar 53 attached to the sensor portion 45, and a sensor head body. 40, a disc spring device 42 interposed between the sensor bracket 43, an end face 46a facing the end face 40c of the sensor head body 40, and a side face 46c facing the side face 40d of the sensor head body 40, On this side surface 46c, the inner surface on the outer peripheral surface side of the inner tube and closer to the side opposite to the end surface 46a is inclined in the direction opposite to the outer surface of the inner tube as it goes in the direction opposite to the end surface 46a. A wedge plate 46 provided with a wedge hole 46e serving as a wedge surface 46f, a wedge roller 48 attached to the sensor bracket 43 and positioned in the wedge hole 46e, and an end face 40c of the sensor head main body 40. And the bellows cylinder 54 interposed between the wedge plate 46 and the end face 46a. When the bellows cylinder 54 is not extended, the sensor bracket is caused by the spring force generated by the extension of the disc spring device 42. 43 and the sensor unit 45 are pressed against the outer peripheral surface of the inner tube, and the reaction force of this pressing force is supported by the support frame 31 via the sensor head body 40 (reaction force pad 41), while the bellows cylinder 54 The pressurized gas was supplied to the bellows cylinder 54 and extended in the direction perpendicular to the pressing direction. When the wedge plate 46 moves in the orthogonal direction and the wedge roller 48 is pushed by the wedge surface 46f, the sensor bracket 43 moves together with the wedge roller 48 in the direction opposite to the outer peripheral surface of the inner tube. Since the spring device 42 contracts, the structure is such that the pressing of the sensor portion 45 (solid coplant 53) to the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42 is released. The sensor unit 45 (solid coplant 53) can be pressed and released from the outer peripheral surface easily and stably, and a structure for stabilizing the pressing force of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 can be realized. Can do.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド11によれば、複数の皿ばねを重ねて成る皿ばね装置42を用いたことを特徴としているため、コイルばねなどに比べて小型でも十分なばね力を得ることができる。   Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the present embodiment, the use of the disc spring device 42 in which a plurality of disc springs are stacked is used. Spring force can be obtained.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド11によれば、くさびプレート46の側面46cには水平ガイド穴46dが設けられ、センサヘッド本体40に取り付けられ、且つ、水平ガイド穴46d内に位置している複数の水平ガイドローラ47を有し、水平ガイド穴46dと水平ガイドローラ47とによって、くさびプレート46が前記直交方向に移動するようにくさびプレート46を案内する構成としたことを特徴としているため、水平ガイド穴46dと水平ガイドローラ47の案内により、くさびプレート46を前記直交方向へ確実に移動させて、皿ばね装置42を確実に収縮させることができる。   In addition, according to the ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the present embodiment, the horizontal guide hole 46d is provided in the side surface 46c of the wedge plate 46, is attached to the sensor head main body 40, and is in the horizontal guide hole 46d. A plurality of horizontal guide rollers 47 positioned at the same position, and the wedge plate 46 is guided by the horizontal guide holes 46d and the horizontal guide rollers 47 so that the wedge plate 46 moves in the orthogonal direction. Due to the feature, the wedge plate 46 can be reliably moved in the orthogonal direction by the guide of the horizontal guide hole 46d and the horizontal guide roller 47, and the disc spring device 42 can be reliably contracted.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド11によれば、センサヘッド本体40とセンサブラケット43の間、及び、センサブラケット43と皿ばね装置42の間には隙間57,58を設けたことを特徴とするため、皿ばね装置42によってセンサ部45を内管外周面に押し付けるときに自重によって超音波流量計センサヘッド11が傾いたとしても、センサ部45を、内管3Bとセンサ部45(固体カプラント53)の接触点の接線方向に対して垂直に押し付けることができる。   Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the present embodiment, gaps 57 and 58 are provided between the sensor head body 40 and the sensor bracket 43 and between the sensor bracket 43 and the disc spring device 42. Even if the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is inclined by its own weight when the sensor unit 45 is pressed against the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42, the sensor unit 45 is connected to the inner tube 3B and the sensor. It can be pressed perpendicularly to the tangential direction of the contact point of the portion 45 (solid coplant 53).

このことを図10に基づいて詳述すると、前述の手順3において連結軸61が長穴12b内の外側に接触した状態となっても、超音波流量計センサヘッド11が自重により、図10(a)に示す垂直状態ではなく、図10(b)に示すように例えば右側に傾くことがある(傾斜角度θ1:例えば0.54度)。このとき片側のガイドローラ49はガイドレール13の上面(凹部13aの内管外周面側と反対側の面)に接触する。しかし、その後に図10(c)に示すように皿ばね装置42によってセンサ部45が内管外周面に押し付けられると、図10(d)に示すようにセンサ部45と内管外周面の接触点、及び、ガイドローラ49とガイドレール13の接触点を支点としてモーメントが発生し、超音波流量計センサヘッド11は左側に起き上がる。その結果、図10(e)に示すように最終的な超音波流量計センサヘッド11の傾斜角度θ2は、例えば0.19度となり、前記傾斜角度θ1に比べて非常に小さくなる。しかも、前述の隙間57,58を有しているため、センサ部45はセンサヘッド本体40側の傾きに影響されず、内管3Bとセンサ部45(固体カプラント53)の接触点の接線方向に対して垂直に押し付けられた状態となる。   This will be described in detail with reference to FIG. 10. Even when the connecting shaft 61 is in contact with the outside of the long hole 12b in the above-described procedure 3, the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is caused by its own weight, as shown in FIG. Instead of the vertical state shown in a), as shown in FIG. 10B, for example, it may be inclined to the right side (inclination angle θ1: for example, 0.54 degrees). At this time, the guide roller 49 on one side contacts the upper surface of the guide rail 13 (the surface on the opposite side of the inner tube outer peripheral surface side of the recess 13a). However, after that, when the sensor unit 45 is pressed against the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42 as shown in FIG. 10 (c), the contact between the sensor unit 45 and the outer peripheral surface of the inner tube as shown in FIG. 10 (d). A moment is generated with the point and the contact point between the guide roller 49 and the guide rail 13 as a fulcrum, and the ultrasonic flowmeter sensor head 11 rises to the left. As a result, as shown in FIG. 10E, the final inclination angle θ2 of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is, for example, 0.19 degrees, which is much smaller than the inclination angle θ1. In addition, since the gaps 57 and 58 are provided, the sensor unit 45 is not affected by the inclination on the sensor head body 40 side, and is tangential to the contact point between the inner tube 3B and the sensor unit 45 (solid coplant 53). On the other hand, it is pressed vertically.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド11によれば、センサヘッド本体40に設けられたガイドローラ49が、内管外周面の周方向に沿って内管外周面に固定したガイドレール13に係合して転動することにより、ガイドレール13に沿って移動することができる構成としたことを特徴としているため、超音波流量計センサヘッド11を、ガイドローラ49でガイドレール13に沿って移動させることにより、内管外周面の周方向の任意の位置に容易に配設することができる。   Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head 11 of the present embodiment, the guide roller 49 provided in the sensor head main body 40 is fixed to the outer peripheral surface of the inner tube along the circumferential direction of the outer peripheral surface of the inner tube. The ultrasonic flowmeter sensor head 11 is guided by the guide roller 49 with the guide roller 49 because the structure is such that it can move along the guide rail 13 by engaging and rolling with the rail 13. Can be easily disposed at any position in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the inner tube.

そして、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド装置7によれば、この超音波流量計センサヘッド11を、複数、連結ロッド12で連結してなることを特徴としているため、限られたスペースへの超音波流量計センサヘッドの配置(有限スペースへの超音波流量計センサヘッドの挿入配列)が可能である。即ち、内管3Bと外管3Cの間の空間に挿入して内管外周面に設置することが可能である。   And according to the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 of the present embodiment, the ultrasonic flowmeter sensor head 11 is connected by a plurality of connecting rods 12, which is limited. It is possible to arrange the ultrasonic flowmeter sensor head in the space (insertion arrangement of the ultrasonic flowmeter sensor head in a finite space). That is, it can be inserted into the space between the inner tube 3B and the outer tube 3C and installed on the outer peripheral surface of the inner tube.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド装置7によれば、センサヘッド本体40のヘッド側連結部60と、連結ロッド12のロッド側連結部12aは、ヘッド側連結部60に固定された連結軸61が、ロッド側連結部12aに形成した連結ロッド12の軸方向に長い長穴12bに挿通されることによって、連結されていることを特徴としているため、超音波流量計センサヘッド11などの各部の熱変位を長穴12bによって吸収することが可能である。   Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 of the present embodiment, the head side connecting portion 60 of the sensor head main body 40 and the rod side connecting portion 12 a of the connecting rod 12 are fixed to the head side connecting portion 60. Since the connected connecting shaft 61 is connected by being inserted into a long hole 12b that is long in the axial direction of the connecting rod 12 formed in the rod side connecting portion 12a, the ultrasonic flowmeter sensor head The thermal displacement of each part such as 11 can be absorbed by the long hole 12b.

特に、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド装置7では、連結軸が、前記長穴内の外側に位置していることを特徴としており、液体ナトリウムの温度上昇によって、連結ロッド12やセンサヘッド本体40が熱伸びをしても、連結軸61が長穴12b内を内側に向かって移動することにより、前記熱伸びを長穴12bで吸収することができるため、圧縮荷重や超音波流量計センサヘッド11の位置ずれの発生を防止することができる。   In particular, the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 according to the present embodiment is characterized in that the connecting shaft is located outside the elongated hole, and the connecting rod 12 and the sensor are increased by the temperature rise of liquid sodium. Even if the head main body 40 undergoes thermal elongation, the thermal expansion can be absorbed by the elongated hole 12b by moving the connecting shaft 61 inwardly through the elongated hole 12b. It is possible to prevent the displacement of the meter sensor head 11 from occurring.

また、本実施の形態例の超音波流量計センサヘッド装置7によれば、8つの超音波流量計センサヘッド11をガイドレール13に沿って移動させ、8つの超音波流量計センサヘッド11のうちの先頭の超音波流量計センサヘッド11の当接部14を、内管外周面に固定したストッパ15に当接させて、連結軸61を長穴12b内の内側に接触させる第1の手順と、先頭の超音波流量計センサヘッド11のベローズシリンダ54から加圧ガスを排出して、先頭の超音波流量計センサヘッド11のみを、皿ばね装置42によって内管外周面に押し付ける第2の手順と、先頭の超音波流量計センサヘッド11の後ろに連結された他(7つの)の超音波流量計センサヘッド11を、前記第1の手順における超音波流量計センサヘッド11の移動方向とは逆方向に引張って、長穴12bの長さ分戻すことにより、連結軸61を長穴12b内の外側に接触させる第3の手順と、他の超音波流量計センサヘッド11のベローズシリンダ54から加圧ガスを排出して、他の超音波流量計センサヘッド11を、皿ばね装置42によって内管外周面に押し付ける第4の手順とを有することを特徴としているため、容易且つ確実に連結軸61を長穴12b内の外側に位置させることができる。このため、上記の効果、即ち、液体ナトリウムの温度上昇によって、連結ロッド12やセンサヘッド本体40が熱伸びをしても、連結軸61が長穴12b内を内側に向かって移動することにより、前記熱伸びを長穴12bで吸収することができるため、圧縮荷重や超音波流量計センサヘッド11の位置ずれの発生を防止することができる、という効果を確実に得ることができる。   Further, according to the ultrasonic flowmeter sensor head device 7 of the present embodiment, eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11 are moved along the guide rail 13, and among the eight ultrasonic flowmeter sensor heads 11. A first procedure of bringing the contact portion 14 of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 into contact with the stopper 15 fixed to the outer peripheral surface of the inner tube and bringing the connecting shaft 61 into contact with the inside of the elongated hole 12b; Second procedure of discharging the pressurized gas from the bellows cylinder 54 of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 and pressing only the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 against the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42 And the other (seven) ultrasonic flowmeter sensor heads 11 connected to the rear of the head ultrasonic flowmeter sensor head 11 are defined as the moving direction of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 in the first procedure. By pulling in the reverse direction and returning the length of the long hole 12b, the third procedure for bringing the connecting shaft 61 into contact with the outside of the long hole 12b and the bellows cylinder 54 of the other ultrasonic flowmeter sensor head 11 are performed. It is characterized by having a fourth procedure for discharging the pressurized gas and pressing the other ultrasonic flowmeter sensor head 11 against the outer peripheral surface of the inner tube by the disc spring device 42. 61 can be located outside the elongated hole 12b. For this reason, even if the connecting rod 12 and the sensor head main body 40 are thermally expanded due to the above effect, that is, the temperature rise of liquid sodium, the connecting shaft 61 moves inwardly in the elongated hole 12b. Since the thermal elongation can be absorbed by the long holes 12b, it is possible to reliably obtain the effect that the occurrence of a compressive load and displacement of the ultrasonic flowmeter sensor head 11 can be prevented.

なお、上記では、各超音波流量計センサヘッド装置7に備える超音波流量計センサヘッド11の数を8つにしたが、これに限らず、例えば、所望の精度の関係によっては8つより少なくてもよい(6つ又は4つでもよい)。超音波流量計センサヘッド11の数を8つよりも少なくしたときには、超音波流量計センサヘッド11の間隔が広くなるため、その分、連結ロッドの長さを長くすればよい。   In the above description, the number of ultrasonic flowmeter sensor heads 11 provided in each ultrasonic flowmeter sensor head device 7 is eight. However, the number of the ultrasonic flowmeter sensor heads 11 is not limited to this. (6 or 4 may be sufficient). When the number of the ultrasonic flowmeter sensor heads 11 is less than eight, the interval between the ultrasonic flowmeter sensor heads 11 is widened. Therefore, the length of the connecting rod may be increased correspondingly.

本発明は超音波流量計センサヘッド、これを備えた超音波流量計センサヘッド装置及びその位置決め方法に関するものであり、各種の配管に適用可能であるが、特に高クロム鋼を用いた高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の一次冷却系配管に適用して有用なものである。   The present invention relates to an ultrasonic flowmeter sensor head, an ultrasonic flowmeter sensor head apparatus including the ultrasonic flowmeter sensor head, and a positioning method thereof, and is applicable to various types of piping. In particular, a fast breeder reactor using high chromium steel. It is useful when applied to the primary cooling system piping of (sodium cooling furnace).

本発明の実施の形態に係る超音波流量計センサヘッド装置が適用される高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の横断面図である。1 is a cross-sectional view of a fast breeder reactor (sodium-cooled reactor) to which an ultrasonic flowmeter sensor head device according to an embodiment of the present invention is applied. 前記高速増殖炉(ナトリウム冷却炉)の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the fast breeder reactor (sodium-cooled reactor). 前記超音波流量計センサヘッド装置の概要図である。It is a schematic diagram of the ultrasonic flowmeter sensor head device. 1つの超音波流量計センサヘッド装置(1つのチャンネルの片側分)の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of one ultrasonic flowmeter sensor head apparatus (for one side of one channel). 1つの超音波流量計センサヘッドの側面図である。It is a side view of one ultrasonic flowmeter sensor head. 前記超音波流量計センサヘッドを一部破断して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the ultrasonic flowmeter sensor head partly broken. 前記超音波流量計センサヘッドの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the ultrasonic flowmeter sensor head. 前記超音波流量計センサヘッドを一部破断し且つ分解して示す斜視図である。It is a perspective view which shows the ultrasonic flowmeter sensor head partly broken and disassembled. 超音波流量計センサヘッド装置の挿入(位置決め)手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the insertion (positioning) procedure of an ultrasonic flowmeter sensor head apparatus. 超音波流量計センサヘッド(センサ部)の押付角度の垂直化の説明図である。It is explanatory drawing of perpendicularization of the pressing angle of an ultrasonic flowmeter sensor head (sensor part).

符号の説明Explanation of symbols

1 原子炉容器
2 中間熱交換器
3 低温側配管
3A 直管部
3B 内管
3C 外管
4 高温側配管
5 炉心
6 一次冷却系ポンプ
7 超音波流量計センサヘッド装置
11 超音波流量計センサヘッド
12 連結ロッド
12a ロッド側連結部
12b 長穴
13 ガイドレール
13a 凹部
14 当接部
15 ストッパ
16 第1延長ロッド
17 案内管
18 床
19 第1延長ガイドレール
20 第2延長ガイドレール
21 蓋部材
22 挿入・引抜装置
23 架台
24 巻取り装置
25 ブッシュチェーン
26 フック
27 第2延長ガイドレール
28 第3延長ガイドレール
31 支持枠
31a 反力受け部
31b 脚部
40 センサヘッド本体
40a 端面
40b 嵌合穴
40c 後端面
40d 側面
41 反力パッド
42 皿ばね装置
42a 貫通穴
43 センサブラケット
43a 端部
43b 穴
43c 側面
44 本体ガイド
45 センサ部
46 くさびプレート
46a 端面
46c 側面
46d 水平ガイド穴
46e くさび穴
46f くさび面
47 水平ガイドローラ
48 くさびローラ
49 ガイドローラ
50 ガイド軸
51 圧電素子
52 シュー
53 固体カプラント
54 ベローズシリンダ
55 加圧ガス供給管
56 電気ケーブル
57,58 隙間
59 シャフトガイド
60 ヘッド側連結部
60a 連結軸穴
61 連結軸
71 通電スイッチ(接点)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor vessel 2 Intermediate heat exchanger 3 Low temperature side piping 3A Straight pipe part 3B Inner tube 3C Outer tube 4 High temperature side piping 5 Core 6 Primary cooling system pump 7 Ultrasonic flow meter sensor head device 11 Ultrasonic flow meter sensor head 12 Connecting rod 12a Rod side connecting portion 12b Elongated hole 13 Guide rail 13a Recessed portion 14 Contact portion 15 Stopper 16 First extension rod 17 Guide tube 18 Floor 19 First extension guide rail 20 Second extension guide rail 21 Lid member 22 Insertion / extraction Device 23 Base 24 Winding device 25 Bush chain 26 Hook 27 Second extension guide rail 28 Third extension guide rail 31 Support frame 31a Reaction force receiving portion 31b Leg portion 40 Sensor head main body 40a End surface 40b Fitting hole 40c Rear end surface 40d Side surface 41 Reaction Force Pad 42 Belleville Spring Device 42a Through Hole 43 Sensor Bracket 43a End 43b Hole 43c Side 44 Main body guide 45 Sensor part 46 Wedge plate 46a End face 46c Side 46d Horizontal guide hole 46e Wedge hole 46f Wedge surface 47 Horizontal guide roller 48 Wedge roller 49 Guide roller 50 Guide shaft 51 Piezoelectric element 52 Shoe 53 Solid coplant 54 Bellows cylinder 55 Pressurized gas supply pipe 56 Electric cable 57, 58 Clearance 59 Shaft guide 60 Head side connection 60a Connection shaft hole 61 Connection shaft 71 Power switch (contact)

Claims (9)

配管内を流れる流体の流量を計測するために前記配管の外周面に設置される超音波流量計センサヘッドであって、
前記配管外周面に固定された支持枠と前記配管外周面との間に配設され、
前記支持枠側に位置するセンサヘッド本体と、
前記配管外周面側に位置するセンサブラケットと、
前記センサブラケットに固定されたセンサ部と、
前記センサ部に貼り付けられた固体カプラントと、
前記センサヘッド本体と前記センサブラケットとの間に介設された弾性部材と、
前記センサヘッド本体の端面に対向する端面と、前記センサヘッド本体の側面に対向する側面とを有し、この側面に、前記配管外周面側で且つ前記端面とは反対側寄りの内面が、前記端面と反対側の方向に向かうにしたがって前記配管外周面と反対側の方向に傾斜したくさび面となっているくさび穴が設けられているくさびプレートと、
前記センサブラケットに取り付けられ、且つ、前記くさび穴内に位置しているくさびローラと、
前記センサヘッド本体の端面と、前記くさびプレートとの端面との間に介設されたベローズシリンダとを有し、
前記ベローズシリンダが伸長していないときには、前記弾性部材が伸長することによるばね力によって、前記センサブラケット及び前記センサ部とともに前記固体カプラントを、前記配管外周面に押し付け、この押付力の反力が前記センサヘッド本体を介して前記支持枠に支持される一方、
前記ベローズシリンダに加圧ガスが供給されて前記ベローズシリンダが前記押し付けの方向と直交する方向に伸長したときには、前記くさびプレートが前記直交方向に移動して前記くさびローラが前記くさび面に押されることにより、前記くさびローラとともに前記センサブラケットが前記配管外周面と反対側の方向に移動して前記弾性部材が収縮するため、前記弾性部材による前記配管外周面への前記センサ部の押し付けが解除される構成としたことを特徴とする超音波流量計センサヘッド。
An ultrasonic flowmeter sensor head installed on the outer peripheral surface of the pipe for measuring the flow rate of the fluid flowing in the pipe,
Disposed between a support frame fixed to the pipe outer peripheral surface and the pipe outer peripheral surface;
A sensor head body located on the support frame side;
A sensor bracket located on the outer peripheral surface of the pipe;
A sensor unit fixed to the sensor bracket;
A solid plant affixed to the sensor unit;
An elastic member interposed between the sensor head body and the sensor bracket;
It has an end face that faces the end face of the sensor head main body, and a side face that faces the side face of the sensor head main body, and on this side face, the inner surface on the pipe outer peripheral surface side and closer to the side opposite to the end face, A wedge plate provided with a wedge hole that is a wedge surface inclined in a direction opposite to the pipe outer peripheral surface as it goes in the direction opposite to the end surface;
A wedge roller attached to the sensor bracket and located in the wedge hole;
A bellows cylinder interposed between an end surface of the sensor head body and an end surface of the wedge plate;
When the bellows cylinder is not extended, the solid force plant is pressed against the pipe outer peripheral surface together with the sensor bracket and the sensor portion by the spring force generated by the elastic member extending, and the reaction force of the pressing force is While supported by the support frame via the sensor head body,
When the pressurized gas is supplied to the bellows cylinder and the bellows cylinder extends in a direction orthogonal to the pressing direction, the wedge plate moves in the orthogonal direction and the wedge roller is pressed against the wedge surface. As a result, the sensor bracket moves together with the wedge roller in the direction opposite to the outer peripheral surface of the pipe, and the elastic member contracts, so that the pressing of the sensor portion on the outer peripheral surface of the pipe by the elastic member is released. An ultrasonic flowmeter sensor head characterized by having a configuration.
請求項1に記載の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記弾性部材は、複数の皿ばねを重ねて成る皿ばね装置であることを特徴とする超音波流量計センサヘッド。
The ultrasonic flowmeter sensor head according to claim 1,
The ultrasonic flowmeter sensor head according to claim 1, wherein the elastic member is a disc spring device in which a plurality of disc springs are stacked.
請求項1又は2に記載の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記くさびプレートの前記側面には水平ガイド穴が設けられ、
前記センサヘッド本体に取り付けられ、且つ、前記水平ガイド穴内に位置している複数の水平ガイドローラを有し、
前記水平ガイド穴と前記水平ガイドローラとによって、前記くさびプレートが前記直交方向に移動するように前記くさびプレートを案内する構成としたことを特徴とする超音波流量計センサヘッド。
In the ultrasonic flowmeter sensor head according to claim 1 or 2,
A horizontal guide hole is provided on the side surface of the wedge plate,
A plurality of horizontal guide rollers attached to the sensor head body and positioned in the horizontal guide hole;
An ultrasonic flowmeter sensor head characterized in that the wedge plate is guided by the horizontal guide hole and the horizontal guide roller so that the wedge plate moves in the orthogonal direction.
請求項1〜3の何れか1項に記載の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記センサヘッド本体と前記センサブラケットの間、及び、前記センサブラケットと前記弾性部材の間には隙間を設けたことを特徴とする超音波流量計センサヘッド。
In the ultrasonic flowmeter sensor head according to any one of claims 1 to 3,
An ultrasonic flowmeter sensor head, wherein gaps are provided between the sensor head body and the sensor bracket and between the sensor bracket and the elastic member.
請求項1〜4の何れか1項に記載の超音波流量計センサヘッドにおいて、
前記センサヘッド本体に設けられたガイドローラが、前記配管外周面の周方向に沿って前記配管外周面に固定したガイドレールに係合して転動することにより、前記ガイドレールに沿って移動することができる構成としたことを特徴とする超音波流量計センサヘッド。
In the ultrasonic flowmeter sensor head according to any one of claims 1 to 4,
The guide roller provided in the sensor head body moves along the guide rail by rolling by engaging with the guide rail fixed to the pipe outer peripheral surface along the circumferential direction of the pipe outer peripheral surface. An ultrasonic flowmeter sensor head, characterized in that it is configured to be able to perform.
請求項5に記載の超音波流量計センサヘッドを、複数、連結ロッドで連結してなることを特徴とする超音波流量計センサヘッド装置。   An ultrasonic flowmeter sensor head device comprising a plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads according to claim 5 connected by connecting rods. 請求項6に記載の超音波流量計センサヘッド装置において、
前記センサヘッド本体のセンサヘッド側連結部と、前記連結ロッドのロッド側連結部は、前記センサヘッド側連結部に固定された連結軸が、前記ロッド側連結部に形成した前記連結ロッドの軸方向に長い長穴に挿通されることによって、連結されていることを特徴とする超音波流量計センサヘッド装置。
In the ultrasonic flowmeter sensor head device according to claim 6,
The sensor head side connecting portion of the sensor head main body and the rod side connecting portion of the connecting rod have a connecting shaft fixed to the sensor head side connecting portion, and an axial direction of the connecting rod formed in the rod side connecting portion. An ultrasonic flowmeter sensor head device, wherein the ultrasonic flowmeter sensor head device is connected by being inserted into a long long hole.
請求項7に記載の超音波流量計センサヘッド装置において、
前記連結軸が、センサ押付時に前記長穴内の外側に位置していることを特徴とする超音波流量計センサヘッド装置。
In the ultrasonic flowmeter sensor head device according to claim 7,
The ultrasonic flowmeter sensor head device, wherein the connecting shaft is located outside the elongated hole when the sensor is pressed.
請求項7に記載の超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法であって、
前記複数の超音波流量計センサヘッドを前記ガイドレールに沿って移動させ、前記複数の超音波流量計センサヘッドのうちの先頭の超音波流量計センサヘッドの当接部を、前記配管外周面に固定したストッパに当接させて、前記連結軸を前記長穴内の内側に接触させる第1の手順と、
前記先頭の超音波流量計センサヘッドの前記ベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記先頭の超音波流量計センサヘッドのみを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第2の手順と、
前記先頭の超音波流量計センサヘッドの後ろに連結された他の超音波流量計センサヘッドを、前記第1の手順における前記超音波流量計センサヘッドの移動方向とは逆方向に引張って、前記長穴の長さ分戻すことにより、前記連結軸を前記長穴内の外側に接触させる第3の手順と、
前記他の超音波流量計センサヘッドのベローズシリンダから加圧ガスを排出して、前記他の超音波流量計センサヘッドを、前記弾性部材によって前記配管外周面に押し付ける第4の手順と、
を有することを特徴とする超音波流量計センサヘッド装置の位置決め方法。

A method for positioning an ultrasonic flowmeter sensor head device according to claim 7,
The plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads are moved along the guide rail, and a contact portion of a head ultrasonic flowmeter sensor head among the plurality of ultrasonic flowmeter sensor heads is disposed on the outer peripheral surface of the pipe. A first procedure in which the connecting shaft is brought into contact with the inside of the elongated hole by contacting the fixed stopper;
A second procedure in which pressurized gas is discharged from the bellows cylinder of the head ultrasonic flowmeter sensor head, and only the head ultrasonic flowmeter sensor head is pressed against the pipe outer peripheral surface by the elastic member;
Pulling another ultrasonic flowmeter sensor head connected behind the head ultrasonic flowmeter sensor head in a direction opposite to the moving direction of the ultrasonic flowmeter sensor head in the first procedure, A third procedure for bringing the connecting shaft into contact with the outside of the slot by returning the length of the slot;
A fourth procedure in which pressurized gas is discharged from the bellows cylinder of the other ultrasonic flowmeter sensor head, and the other ultrasonic flowmeter sensor head is pressed against the pipe outer peripheral surface by the elastic member;
A method for positioning an ultrasonic flowmeter sensor head device, comprising:

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012189325A (en) * 2011-03-08 2012-10-04 Tokyo Electric Power Co Inc:The Ultrasonic transceiver fixing tool, pipeline flow monitoring apparatus employing ultrasonic transceiver fixing tool and pipeline flow monitoring method
KR101270176B1 (en) 2012-12-27 2013-05-31 한국가스공사 Sensor device for non-destructive inspection having auto interval adjusting hall sensor
CN110077023A (en) * 2019-05-29 2019-08-02 浙江通超工贸有限公司 A kind of packet tire machine
JP7475047B2 (en) 2020-11-09 2024-04-26 株式会社アイシーティー Ultrasonic Flow Meter

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