(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート弁の弁体内の環状弁座を機械加工する装置であって、
弁体には、弁体の横方向開口部を通って接近可能で、横方向開口部とほぼ整列する一対の対向した軌道が弁室の両側に対向して設けられ、
横方向開口部を通って挿入されるクレードル手段と、
クレードル手段に設けられていて、環状弁座を機械加工する手段とより成り、
クレードル手段は、
一対の対向した軌道上を摺動する手段と、
摺動する手段を楔作用により一対の対向した軌道に押圧するウェッジとを含むことを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
クレードル手段は、弁体内の弁室の底部に係合して軌道に沿うクレードル手段の高さを調節自在に設定する水平調節手段を更に有することを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
水平調節手段は、互いに間隔を置いた状態でクレードル手段に取り付けられ、クレードル手段と螺合する一対の棒から成ることを特徴とする請求項２の装置。
【請求項４】
環状弁座を機械加工する手段は、全体として環状弁座の軸線と整列している第１の軸線の周りに回転する第１の手段と、環状弁座に対して軸方向に可動の第２の手段と、全体的に環状弁座に対して半径方向に可動の第３の手段とから成ることを特徴とする請求項１乃至のうち任意の一項の装置。
【請求項５】
第１の手段は、第１の軸線の周りに回転自在にクレードル手段に取り付けられた回転自在な部材及び回転自在な部材を第１の軸線の周りに回転させる第１の作動手段を含み、第２の手段は、回転自在な部材の周囲に隣接して軸方向に延びる案内部材、案内部材に取り付けられたキャリジ及びキャリジを案内部材上で軸方向に移動させる第２の作動手段を含み、第３の手段は、キャリジに設けられていて、第１の軸線に対して半径方向に延びるスライド部材、スライド部材上を摺動できる工具キャリヤ及び工具キャリヤをスライド部材上で半径方向に摺動させる第３の作動手段を含むことを特徴とする請求項４の装置。
【請求項６】
回転自在な部材は、周囲歯を備えた歯車を含み、第１の作動手段は、クレードル手段に取り付けられた第１のモータ及び第１のモータによって駆動され、前記歯車の周囲歯に係合する歯車手段を含むことを特徴とする請求項５の装置。
【請求項７】
ゲート弁の弁体内の対向した環状弁座を機械加工する方法であって、
弁体には、弁体の横方向開口部を通って接近可能で、横方向開口部とほぼ整列する一対の対向した軌道が弁室の両側に対向して設けられ、
クレードル手段を横方向開口部を通って挿入し、
クレードル手段を一対の対向した軌道上に摺動自在に取り付け、
クレードル手段を摺動させて一方の環状弁座を機械加工する位置に位置決めし、
クレードル手段を該位置で楔作用により一対の対向した軌道に固定し、
クレードル手段に取り付けられた機械加工器具を作動させて環状弁座の一方を機械加工する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
一方の環状弁座の機械加工が完了すると、クレードル手段を一対の対向した軌道から取り外し、
クレードル手段を１８０°回転させて機械加工器具が他方の環状弁座に向くようにし、
機械加工器具が他方の環状弁座に向いた状態でクレードル手段を一対の対向した軌道上に摺動自在に取り付け、
クレードル手段を摺動させて他方の環状弁座を機械加工する位置に位置決めし、
クレードル手段を該位置で楔作用により一対の対向した軌道に固定し、
機械加工器具を作動させて他方の環状弁座を機械加工する工程とをさらに含むことを特徴とする請求項７の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ゲート弁の環状弁座を機械加工する装置及び方法に関し、特に、固定のために弁室内部にゲート案内軌道を利用する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ゲート弁は、２つの互いに向かい合った環状弁座と、環状弁座間の中央の弁室の両側に鋳造又は溶接により設けられた一対の案内上を摺動するゲートとを有する。開放位置と、ゲートに設けられたディスクが２つの環状弁座に着座する閉鎖位置との間でのゲートの操作を手動操作で又はアクチュエータにより行う。環状弁座及びゲートディスクは、弁を通る軸線から僅かな同一の角度をなして傾斜して弁座に対するディスクの着座を容易にしている。
【０００３】
ゲート弁が使用されている技術分野は多い。かかる一分野は原子力発電所である。原子力発電所におけるかかるゲート弁の多くは弁座上にサテライト（satellite)表面硬化材を用いている。サテライトは弁を通る放射性冷却材により放射化状態になるコバルトを含む。サテライト表面硬化材を現場で除去するのは困難且つ時間のかかる手順であり、これにより作業者は放射線にさらされる。現在の方法では、ゲート弁を切除してこれらを他の場所に移し、ここでサテライト表面硬化材を除去し、ステンレス鋼オーバーレイで置き換える。ステンレス鋼オーバーレイを溶接により施すが、次にかかる溶接を機械加工する必要がある。
【０００４】
改修のために配管系からゲート弁を除去するのは、費用が嵩み、しかも時間がかかる。したがって、ゲート弁を取付け位置から動かさないで、ゲート弁の弁座を機械加工できる装置及び方法が要望されている。
【０００５】
さらに、放射線被ばくの減少のために作業者の関わりを最小限にする装置及び方法が要望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記要望及び他の要望を達成するために、本発明は、ゲート弁の弁体内の環状弁座を機械加工する装置であって、弁体には、弁体の横方向開口部を通って接近可能で、横方向開口部とほぼ整列する一対の対向した軌道が弁室の両側に対向して設けられ、横方向開口部を通って挿入されるクレードル手段と、クレードル手段に設けられていて、環状弁座を機械加工する手段とより成り、クレードル手段は、一対の対向した軌道上を摺動する手段と、摺動する手段を楔作用により一対の対向した軌道に押圧するウェッジとを含むことを有することを特徴とする装置を提供する。また、ゲート弁の弁体内の対向した環状弁座を機械加工する方法であって、弁体には、弁体の横方向開口部を通って接近可能で、横方向開口部とほぼ整列する一対の対向した軌道が弁室の両側に対向して設けられ、クレードル手段を横方向開口部を通って挿入し、クレードル手段を一対の対向した軌道上に摺動自在に取り付け、クレードル手段を摺動させて一方の環状弁座を機械加工する位置に位置決めし、クレードル手段を該位置で楔作用により一対の対向した軌道に固定し、クレードル手段に取り付けられた機械加工器具を作動させて環状弁座の一方を機械加工する工程とを含むことを特徴とする方法を提供する。
【０００７】
好ましくは一対の互いに離隔したネジ付き棒である水平調節手段が、クレードルから下方に延びて弁室の底部に接触し、クレードルの高さを調節して機械加工手段の軸線と弁座の軸線を互いに整列させる。
【０００８】
クレードルに取り付けられた弁座を機械加工する手段は、全体的に環状弁座の軸線と一致する第１の軸線の周りに回転自在にクレードルに取り付けられた第１の手段と、弁座に軸方向に近づいたりこれから遠ざかる第２の手段と、弁座の軸線に対して半径方向に可動第３の手段とを含む。
【０００９】
第１の手段は、第１の軸線の周りに回転自在にクレードル手段に取り付けられた回転自在な部材、好ましくは、歯車及び歯車を第１の軸線の周りに回転させる第１の作動手段を含む。第２の手段は、回転自在な部材の周囲に隣接して取り付けられた案内部材、案内部材上で可動のキャリジ及びキャリジを案内部材上で軸方向に移動させる第２の作動手段を含む。第３の手段は、キャリジに設けられていて、第１の軸線に対して半径方向に延びるスライド部材、スライド部材上を摺動できる工具キャリヤ及び工具キャリヤをスライド部材上で半径方向に摺動させる第３の作動手段を含む。
【００１０】
ゲートを取り外してクレードルをゲート案内軌道上で摺動させることにより本発明の装置を弁内に迅速且つ容易に取り付けることができる。整準ネジによりゲートの高さを設定し、次にウェッジを締めてクレードルを弁座間の定位置にしっかりとクランプする。本発明の機械加工装置は、このようにいったん取り付けると、遠隔操作できる。キャリジを軸方向に動かして工具を弁座に近づけ、工具キャリヤを弁座上に半径方向に位置決めする。次に、歯車を回転させ、キャリジの運動及び弁座の機械加工に必要な工具キャリヤの半径方向前進運動による軸方向の送りによって弁座を機械加工する。機械加工が完了すると、ウェッジを引き戻して解除し、機械加工装置全体を外へ持ち上げ、１８０°回転させ、他方の弁座の機械加工のため再び挿入する。歯車の第１の軸線は、弁座の軸線と整列するようずれている。
【００１１】
本発明を完全に理解するには、添付の図面を参照して好ましい実施例についての以下の説明を読むのが良い。
【００１２】
【実施例】
図１及び図２を参照すると、弁スロート又は喉部７を通って接近できる弁室５を備えた弁体３を有するゲート弁１が示されている。弁室５内には、一対の対向した環状弁座９，１１が設けられている。ゲート１３は、弁座９，１１間で弁室５の両側に設けられている対向した案内軌道又は案内レール１５，１７上を摺動できる。弁スロートは弁蓋１９で閉じられている。弁操作部２１がゲート１３を案内軌道１５，１７に沿って伸縮させてゲート弁１を開閉する。弁座９の軸線２３は弁座１１の軸線２５と一致していないことは注目されるべきである。これら軸線２３，２５は水平から約５°傾き、またゲート１３のディスク１４も同様に鉛直から傾斜していて、これらゲート１３を完全に挿入すると、ゲート１３は弁座９，１１上に均一に、即ちぴったりと着座するようになる。
【００１３】
図３〜図１０を参照すると、弁座９，１１のための機械加工装置２７が、弁スロート７を通して弁室５内へ挿入されるクレードル２９を含む。クレードルの各端部に設けられた一対の係止装置３１が案内軌道１５，１７に係合してこれに沿って摺動する。図４で最も良く分かるように、係止装置３１は、案内軌道１５又は１７に係合する凹部３７を形成するスライドブリッジ３３と取付けレール３５を含み、締結具４０により固定されたシム３８を利用することにより異なるサイズの案内軌道１５，１７に対応できる。ウェッジ３９が、取付けレール３５に設けられているほぞ穴４３内で摺動するダブテール４１を有する。スライドブリッジ３３にねじ込まれたウェッジ調節ネジ４５が、ウェッジ３９に係合していて、回転時にウェッジを外方へ押圧してクレードルを対向案内軌道１５，１７間にしっかりとくさび留めする。一対の細長い整準ネジ４７が、互いに間隔を置いた状態でクレードル２９に設けられたボア４９にねじ込まれている。整準ネジ４７の調節により機械加工装置と環状弁座９，１１を鉛直方向に整列させる。整準ネジの設定状態は止めネジ５０で維持される。
【００１４】
クレードル２９は、弁座９，１１を機械加工するための器具５３を支持する。機械加工器具５３を用いて一度に一つの弁座の機械加工を行う。次に、機械加工装置２７全体を持ち上げて弁室５から出し、垂直軸線の周りに１８０°回転させ、そして別の弁座の機械加工のため再び挿入する。したがって、機械加工装置２７を弁座９の機械加工との関連においてのみ詳細に説明するが、このことから弁座１１の機械加工法も同様であることが理解されよう。
【００１５】
機械加工器具５３は、弁座９の軸線２３と全体的に同心の軸線５７の周りに回転する第１の機構５５を含む。機械加工器具５３は更に、弁座の軸線２３に対して全体として軸方向に可動の第２の機構５９及び軸線２３に対して半径方向に可動の第３の機構を含む。
【００１６】
第１の機構５５は、歯車６３の形態の回転自在な部材を含む。歯車６３に固定されたハブ６５が、支持ナット７１によりハブ上に保持され、ボルト７５によりクレードル２９に固定された支持ハウジング７３内に支持された一対のころ軸受で支承されている。支持ハウジング７３は、歯車６３の第１の軸線５７が弁座９の軸線２３と全体的に一致するように水平に対して或る角度をなしてクレードル２９内に固定されている。
【００１７】
第１の機構５５は又、歯車６３を回転させる駆動組立体７７を含む。駆動組立体７７は、ボルト８０により支持ハウジング７３の頂部にボルト留めされた駆動ハウジング７９を含む。油圧モータ８１がハウジング７９の頂部に取り付けられており，この油圧モータは加圧油圧流体源（図示せず）に連結された弁８３により制御される。油圧モータ８１の出力軸８７に取り付けられた傘歯車８５が駆動軸９１に取り付けられた傘歯車８９と噛み合っており、駆動軸９１は駆動ハウジング７９内に設けられた一対の玉軸受９３により支持されている。駆動軸９１に取り付けられた小歯車又はピニオン９５が、歯車６３の周囲歯９７と噛み合っている。レゾルバ９９が駆動軸９１の回転、従って歯車６３の回転を追跡する。接続箱１０１が、油圧モータ８１の動作を司る制御装置を収納している。
【００１８】
第１の軸線５７に対して軸方向に動く第２の機構５９は、歯車６３の周囲近傍から側方へ延びる４本の間隔を置いて設けられた案内棒１０３の形態の案内部材を含む（図６〜図９を参照）。これら案内棒１０３は、ボルト１０７により歯車６３内に固定された下方折返し端部１０５を有する。案内棒１０３の自由端は、剛性を与えるＸ字形ブレース１０９により互いに結合されている。キャリジ１１１が案内棒１０３に取り付けられている。キャリジ１１１は４つの案内棒１０３上を摺動できる雌型スライド１１３を含む。キャリジ１１１の駆動組立体１１５はハウジング１１９により歯車６３の平面内に支持されたサーボモータ１１７を含み、ハウジング１１９は歯車６３に設けられた開口部１２３内にボルト１２１で固定されている（図９参照）。図５及び図６を参照すると、サーボモータ１１７の出力軸１２７に取り付けられている傘歯車１２５が、傘歯車１３１との噛み合いによりスクリュー軸１２９を回転させる。キャリジ１１１の位置を追跡するレゾルバ１３３が歯車１３１と噛み合う傘歯車１３５を介して駆動される。スクリュー軸１２９は支持ハウジング１４１内に支持された一対の軸受１３７，１３９で支承されており、支持ハウジング１４１は４つの案内棒１０３間において歯車６３の開口部１４３内にボルト１４５によって固定されている。
【００１９】
スクリュー軸１２９は、ボルト１４９によってキャリジ１１１の雌型スライド１１３に固定されたトラベリングナット１４７に係合していて、サーボモータ１１７の回転によりキャリジ１１１が案内棒１０３に沿って軸方向に駆動されるようになっている。
【００２０】
第１の軸線５７に対して半径方向に動く第３の機構６１は、工具キャリヤ１５１を有する。工具キャリヤ１５１は、図８で最も良く示されているように第１の軸線５７に対して半径方向に摺動する雄型スライド１５３を含み、この雄型スライドはクロスころ軸受１５５によって雌型スライド１１３に固定されている。
【００２１】
図７及び図８を参照すると、工具キャリヤ駆動組立体１５７は、ボルト１６１により雌型スライド１１３の頂部に固定された送りネジハウジング１５９を含む。送りネジモータ１６３がハウジング１５９の頂部にボルト留めされており、その駆動軸１６５は下方に延びてハウジング内に入っている。ブッシュ１６７により送りネジ１６９の端部と送りネジモータ１６３が相互に連結されている。送りネジ１６９は、ハウジング１５９内に設けられた一対のテーパ付きころ軸受１７１で支承されている。送りネジ１６９は、ボルト１７５により雄型スライド１５３に固定されたトラベリングナット１７３と螺合している。かくして、送りネジモータ１６３を作動させると、工具キャリヤ１５１が軸線５７に対して半径方向に動くことになる。送りネジ１６９と共に回転する傘歯車１７７が、レゾルバ１８１の軸を回転させるよう傘歯車１７９と噛み合っており、レゾルバ１８１は工具キャリヤ１５１の半径方向位置を追跡する。従来型切削工具又はバイト１８３が工具キャリヤ１５１に固定されている。
【００２２】
機械加工装置２７を案内軌道１５，１７間の定位置に押し込むと共に整準ネジ４７により鉛直方向に整列させた状態で、サーボモータ１１７を作動させると、キャリジ１１１を環状弁座９に向かって軸方向に前進させることができる。送りネジモータ１６３を動作させてバイト１８３を環状弁座９に対して半径方向に位置決めする。次に、油圧モータ８１を作動させて歯車６３を回転させ、それによりバイトを環状弁座９のフェース周りに進める。歯車６３の回転中、キャリジの軸方向前進運動と工具キャリヤ１５１の半径方向運動を調整して所望量の金属を除去する。モータ１１７，１６３の電力及び制御は、ハブ６５内のスリップリング１８７を通って外部ケーブル１８９に接続されているケーブル１８５を介して得られる。
【００２３】
弁座９の機械加工が完了すると、サーボモータ１１７を作動させてキャリジ１１１を引っ込め、従ってバイト１８３から弁座９から引き離すのが良く、かくしてウェッジ３９を解除でき、クレードルを案内軌道の上方へ持ち上げ、垂直軸線の周りに１８０°回転させ、機械加工器具５３を次の弁座１１に向けた状態で案内軌道上に再び下ろすのが良い。軸線５７が上述のように水平からずれているので、歯車６３のこの回転軸線と弁座１１の軸線２５が全体的に互いに整列するようになる。弁座が対称であること、及び回転軸線５７と軸線２５の整列が重要ではないことにより、恐らくは整準ネジ４７の設定状態を調節する必要がないであろう。環状弁座１１の機械加工を弁座９について実施したのと同様な方法で行う。上述のように、弁座をステンレス鋼で再び表面仕上げした後、機械加工装置２７を弁内へ再び挿入して再表面仕上げされた状態の弁座の機械加工を行う。
【００２４】
この時点において、本発明の機械加工装置２７を容易且つ迅速にゲート弁内に設置でき、それにより作業者の放射線被ばくを最小にできることは明らかである。機械加工装置２７をいったん取り付けると、作業は自動的に行われる。本発明の利点として、放射線の照射を受けたゲート弁をその場で機械加工でき、それによりゲート弁を交換したり、或いはゲート弁を切り取って別の場所に移して機械加工と再表面仕上げを行う方法と比べてコストが大幅に低減されることが挙げられる。
【００２５】
本発明の特定の実施例を詳細に説明したが、当業者であれば、開示内容に照らして細部に対する種々の設計変更及び変形を想到できることは理解されよう。したがって、開示した特定の構成は例示に過ぎず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及び均等範囲を限定するものではない。
【００２６】
【図面の簡単な説明】
【図１】ゲート弁の縦断面図である。
【図２】図１のゲート弁の縦断面図である。
【図３】図１及び図２のゲート弁内に設置された状態で示された本発明の機械加工装置の背面図である。
【図４】図３の４−４線における拡大部分平面図である。
【図５】本発明の機械加工装置の部分切欠き正面図である。
【図６】図５の６−６線における縦断面図である。
【図７】本発明の機械加工装置の部分切欠き正面図である。
【図８】図６に示す機械加工装置の一部の拡大平面図である。
【図９】図５の９−９線における部分横断面図である。
【符号の説明】
１  ゲート弁
３  弁体
５  弁室
７  弁スロート
９，１１  環状弁座
１３  ゲート
１５，１７  案内軌道
２７  機械加工装置
２９  クレードル
３１  係止装置
３９  ウェッジ
４７  整準ネジ
５３  機械加工器具
５５  第１の機構
５９  第２の機構
６１  第３の機構
７７  駆動組立体
８１  油圧モータ
９９  レゾルバ
１０３  案内棒
１１１  キャリジ
１１３，１５３  スライド
１５１  工具キャリヤ
【図１】
0003616674.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003616674.tif 000007
【図７】
0003616674.tif 000008
【図８】
0003616674.tif 000009
【図９】
0003616674.tif 000010