JPH0350596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は超音波振動を利用した洗浄技術の分野
にて利用され、特に管の内面を洗浄する装置に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention is utilized in the field of cleaning technology using ultrasonic vibration, and particularly relates to an apparatus for cleaning the inner surface of a tube.

（従来の技術及び問題点） 管の内面の洗浄は、従来いくつかの方法によつ
てなされてきたが、例えば次のごとくの方法が知
られている。(Prior Art and Problems) The inner surface of a pipe has been conventionally cleaned using several methods, and for example, the following method is known.

第一には、洗液を管の一方から他方に向けて管
内に流し、その流速（動圧）によつて洗浄を行な
う方法である。この方法は最も簡単ではあるが、
十分なる流速を得るには高圧力の洗液源が必要と
なること、局部的な洗浄力を高くできないので微
小凹凸部の洗浄が十分できないこと、多量の洗液
が必要となること、等の問題点がある。 The first method is to flow a washing liquid into the pipe from one side of the pipe to the other, and perform washing by the flow rate (dynamic pressure). This method is the simplest, but
In order to obtain a sufficient flow rate, a high-pressure cleaning solution source is required, the local cleaning power cannot be increased, so minute irregularities cannot be sufficiently cleaned, and a large amount of cleaning solution is required. There is a problem.

第二としては、ノズル管内に挿入してノズルか
らの洗液噴射による方法である。この場合、強い
噴射力が必要なので高圧力の洗液源が必要であ
り、また多量の洗液を要する。 The second method is to insert it into a nozzle pipe and spray the cleaning liquid from the nozzle. In this case, a strong jetting force is required, so a high-pressure washing liquid source is required, and a large amount of washing liquid is required.

さらに第三として、洗液が入れられた超音波洗
浄槽内に管を配して超音波振動によつて洗浄する
方法である。しかしながら、この方法でも、超音
波が管外壁で反射され管内にあまり進入せず洗浄
効果が低いこと、槽内の位置によつて音場のムラ
がありこれに伴つて洗浄ムラが出ること、超音波
が洗液全体に拡散し管内面へ到達する分が少なく
エネルギ損失が大きいこと、管は汚れた洗液に接
触しているので再汚染の虞れがあること、等の諸
問題をかかえている。 A third method is to place a pipe in an ultrasonic cleaning tank containing a cleaning solution and perform cleaning using ultrasonic vibrations. However, even with this method, the ultrasonic waves are reflected by the outer wall of the tube and do not penetrate into the tube much, resulting in a low cleaning effect.The sound field is uneven depending on the position in the tank, resulting in uneven cleaning. There are various problems such as the sound waves are diffused throughout the washing liquid and only a small amount reaches the inner surface of the pipe, resulting in large energy loss, and the pipes are in contact with dirty washing liquid, so there is a risk of re-contamination. There is.

（問題点を解決するための手段及び作用） 本発明は、上述の従来の問題点を解決し、極め
て洗浄効果の高い管内面洗浄装置を提供するもの
であり、 被洗浄管の内径よりも細くかつ長手方向に振動
する超音波マンドレルと、 上記超音波マンドレルを被洗浄管内との間に空
間を保ちつつ挿入しかつ両者を相対的に長手方向
に移動せしめる駆動手段と、 超音波マンドレルの挿入側にて被洗浄管との間
をシールするシール体とを備え、 上記超音波マンドレルは、振動腹の領域にテー
パ周面部を有し、 上記シール体は、上記空間内に洗液を供給せし
めるための供給口を有している、 ことにより構成される。(Means and effects for solving the problems) The present invention solves the above-mentioned conventional problems and provides a pipe inner surface cleaning device with extremely high cleaning effect. and an ultrasonic mandrel that vibrates in the longitudinal direction; a driving means for inserting the ultrasonic mandrel into the pipe to be cleaned while maintaining a space therebetween and moving the two relatively in the longitudinal direction; and an insertion side of the ultrasonic mandrel. the ultrasonic mandrel has a tapered peripheral surface in a region of the vibration antinode, and the seal body is configured to supply cleaning liquid into the space. It has a supply port.

かかる本発明装置にあつては、先ず、超音波マ
ンドレルを被洗浄管内に挿入し、かつ挿入側にて
両者間をシール体によつてシールする。超音波マ
ンドレルは被洗浄管内にあつて該管の内壁と一定
の間隔をもつ空間を形成する。 In the apparatus of the present invention, first, the ultrasonic mandrel is inserted into the pipe to be cleaned, and the space between the two is sealed by a sealing body on the insertion side. The ultrasonic mandrel is located within the tube to be cleaned and forms a space having a constant distance from the inner wall of the tube.

次に、シール体の供給口から洗液を供給して上
記管と超音波マンドレルとの間の空間を該洗液で
充満かつ流れを生じせしめ、しかる後に超音波マ
ンドレルに超音波振動させながら上記管内を移動
させる。超音波マンドレルの振動腹にあたるテー
パ周面部からは超音波が放射され管内壁に斜めに
当たつてここで反射し再び管内壁の異なる位置で
反射を繰り返しりながら進行する。そして、超音
波マンドレルは移動するので、管内壁全域に均等
に超音波を与えることもできる。あるいは汚れの
ひどい特定箇所では超音波マンドレルを停止させ
ればそこだけ十分な洗浄を行なうこともできる。 Next, the cleaning liquid is supplied from the supply port of the seal body to fill the space between the tube and the ultrasonic mandrel with the cleaning liquid and create a flow, and then the ultrasonic mandrel is caused to vibrate ultrasonically while Move within the pipe. Ultrasonic waves are emitted from the tapered peripheral surface of the ultrasonic mandrel, which corresponds to the vibration antinode, impinge obliquely on the inner wall of the tube, are reflected there, and then proceed while repeating reflections at different positions on the inner wall of the tube. Since the ultrasonic mandrel moves, it is also possible to apply ultrasonic waves evenly to the entire inner wall of the tube. Alternatively, if the ultrasonic mandrel is stopped at a specific location that is heavily contaminated, sufficient cleaning can be performed only at that location.

また、洗液は、管の先方から流出するので、常
に新しいものを供給できる。これに加え、洗液
は、管内の体積よりも超音波マンドレルの体積の
挿入分だけ少ないので、挿入が進行しているとき
にはその消費量も少ない。 Moreover, since the washing liquid flows out from the tip of the pipe, fresh liquid can always be supplied. In addition, the amount of washing liquid consumed is low when insertion is in progress, since the volume within the tube is less than the volume of the ultrasonic mandrel inserted.

上記のごとくの本発明装置のエネルギ効率を向
上させるには、テーパ周面部を超音波マンドレル
の先端周縁に設け、かつ該超音波マンドレルの先
端面に空気室を設けるのがよい。かかる場合、洗
浄に効果の少ないマンドレル先端からの、長手方
向の超音波の放射が減少し、マンドレル先端でそ
の殆どが反射される。また、テーパ周面部は洗液
と直接接しており、超音波は主として上記テーパ
周面部から放射されることとなり、殆どの超音波
エネルギが管内壁面に作用し、洗浄に有効な超音
波のエネルギ効率が向上する。 In order to improve the energy efficiency of the apparatus of the present invention as described above, it is preferable to provide a tapered peripheral surface portion around the tip of the ultrasonic mandrel and to provide an air chamber in the tip surface of the ultrasonic mandrel. In such a case, the longitudinal ultrasound radiation from the mandrel tip, which is less effective for cleaning, is reduced and most of it is reflected at the mandrel tip. In addition, since the taper peripheral surface is in direct contact with the cleaning liquid, the ultrasonic waves are mainly emitted from the taper peripheral surface, and most of the ultrasonic energy acts on the inner wall surface of the pipe, reducing the energy efficiency of ultrasonic waves that are effective for cleaning. will improve.

さらに、超音波マンドレルを被洗浄管と同心的
に配すには、超音波マンドレルの周囲の数箇所に
管内壁面に摺接もしくは近接する案内用の突部を
設ければよい。そうすることにより、洗浄効果が
周方向にてより均一となる。 Furthermore, in order to arrange the ultrasonic mandrel concentrically with the tube to be cleaned, it is sufficient to provide guide protrusions that slide into or come close to the inner wall surface of the tube at several locations around the ultrasonic mandrel. By doing so, the cleaning effect becomes more uniform in the circumferential direction.

（実施例） 以下添付図面にもとづいて本発明の実施例を説
明する。(Example) Examples of the present invention will be described below based on the accompanying drawings.

第１図は本発明の実施例装置を示している。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

図中Ｐは内面を洗浄すべき被洗浄管であり、図
示しない手段によつて一定位置で支持されてい
る。該被洗浄管Ｐの一方からは丸棒状の長い超音
波マンドレル１が挿入されている。該超音波マン
ドレル１の後部は、径が後方に向けて拡がる振動
拡大ホーン部１Ａが形成せられ、その後部に振動
子２が取りつけられている。拡大ホーン部１Ａの
下部には、駆動手段としてのロツドが取りつけら
れ、超音波マンドレル１を図示の矢印４方向すな
わち長手方向に移動せしめるようになつている。 P in the figure is a pipe to be cleaned whose inner surface is to be cleaned, and is supported at a fixed position by means not shown. A long round bar-shaped ultrasonic mandrel 1 is inserted into one side of the pipe P to be cleaned. The rear part of the ultrasonic mandrel 1 is formed with a vibration amplifying horn part 1A whose diameter expands toward the rear, and a vibrator 2 is attached to the rear part of the horn part 1A. A rod serving as a driving means is attached to the lower part of the enlarged horn portion 1A, and is adapted to move the ultrasonic mandrel 1 in the direction of arrow 4 shown in the figure, that is, in the longitudinal direction.

超音波マンドレル１は、被洗浄管Ｐの内径より
も小径となつていて管内にて周面に隙間を形成す
る。また、長手方向の異なる位置には、周囲に複
数の案内用突部５，６が設けられている。これに
よつて、上記隙間が周方向に均一となると共に、
超音波マンドレル１を管Ｐに接触することを阻止
しつつ長手方向に案内している。 The ultrasonic mandrel 1 has a smaller diameter than the inner diameter of the pipe P to be cleaned, and forms a gap on the circumferential surface inside the pipe. Further, a plurality of guide protrusions 5 and 6 are provided around the circumference at different positions in the longitudinal direction. This makes the gap uniform in the circumferential direction, and
The ultrasonic mandrel 1 is guided in the longitudinal direction while being prevented from coming into contact with the tube P.

超音波マンドレル１の先端部は、振動腹の領域
となつて、先端周縁がテーパ周面部７を形成して
おり、第２図にもみられるように、超音波は上記
テーパ周面部７から放射されて管１の内壁面に向
い該内壁面で反射され、この反射を繰り返しなが
ら先方に進行する。 The tip of the ultrasonic mandrel 1 is a vibration antinode region, and the tip periphery forms a tapered circumferential surface 7. As can be seen in FIG. 2, ultrasonic waves are radiated from the tapered circumferential surface 7. The light is directed toward the inner wall surface of the tube 1, is reflected by the inner wall surface, and travels forward while repeating this reflection.

超音波マンドレル１の先端面には、比較的薄い
空気室８が形成されている。該空気室８は、超音
波マンドレル１の先端面から該超音波マンドレル
１の長手方向に放射されようとする超音波を反射
するためのもので、その空間寸法は超音波マンド
レル１及び空気室８の周囲壁の材質や洗液との関
連で最大反射率となるように定められている。か
くして、超音波はマンドレル先端面で反射せられ
る。振動子２、拡大ホーン１Ａ、マンドレル１は
共振系を構成しており、超音波は主としてテーパ
周面部７から放射されることとなる。 A relatively thin air chamber 8 is formed at the tip of the ultrasonic mandrel 1 . The air chamber 8 is for reflecting ultrasonic waves that are about to be emitted from the tip surface of the ultrasonic mandrel 1 in the longitudinal direction of the ultrasonic mandrel 1, and its spatial dimensions are the same as those of the ultrasonic mandrel 1 and the air chamber 8. The maximum reflectance is determined in relation to the material of the surrounding wall and the cleaning liquid. Thus, the ultrasonic waves are reflected at the tip of the mandrel. The vibrator 2, the enlarged horn 1A, and the mandrel 1 constitute a resonant system, and the ultrasonic waves are mainly radiated from the tapered peripheral surface portion 7.

被洗浄管Ｐの後端部には、シール体９が取りつ
けられている。該シール体の両端には、リング体
９Ａ，９Ｂがあり、リング体９Ａにて管Ｐに固定
され、一方のリング体９Ｂにて超音波マンドレル
１に摺接している。シール体９の中間部分には、
洗液の供給口１０が設けられている。 A seal body 9 is attached to the rear end of the pipe P to be cleaned. There are ring bodies 9A and 9B at both ends of the seal body, and the ring body 9A is fixed to the tube P, and one ring body 9B is in sliding contact with the ultrasonic mandrel 1. In the middle part of the seal body 9,
A washing liquid supply port 10 is provided.

一方被洗浄管Ｐの先端側には、可撓性あるガイ
ドチユーブ１１を介して配管１２が接続されてい
る。該配管１２にはバルブ１３が取りつけられて
おり、その排液量を調整することが可能となつて
いる。 On the other hand, a pipe 12 is connected to the distal end side of the pipe to be cleaned P via a flexible guide tube 11. A valve 13 is attached to the pipe 12, making it possible to adjust the amount of liquid drained therefrom.

かかる本実施例装置にあつて管内壁の洗浄は次
の要領で行なう。 In the apparatus of this embodiment, the inner wall of the pipe is cleaned in the following manner.

先ず、超音波マンドレル１をシール体９のリ
ング体９Ｂを介して被洗浄管Ｐ内に挿入する。
すると超音波マンドレル１は突部５，６に案内
され、管内壁との間に一定の間隙を保ちつつ移
動可能となる。 First, the ultrasonic mandrel 1 is inserted into the pipe P to be cleaned via the ring body 9B of the seal body 9.
Then, the ultrasonic mandrel 1 is guided by the protrusions 5 and 6, and becomes movable while maintaining a constant gap between it and the inner wall of the tube.

次に、供給口１０より洗液を管内に供給す
る。洗液は上記間隙を通つた後、排管１２より
排出せられる。このとき、バルブの開度は管の
空間が液で充満される程度に調整しておく。 Next, the washing liquid is supplied into the pipe from the supply port 10. After the washing liquid passes through the gap, it is discharged from the drain pipe 12. At this time, the opening degree of the valve is adjusted to such an extent that the space in the tube is filled with liquid.

かかる状態で、振動子２を作動させかつロツ
ド３によつて超音波マンドレルを次第に移動さ
せる。超音波マンドレル１の先端部のテーパ周
面部７からは、超音波が第２図のごとく管内壁
に向けて放射され、また先端面から管の先方に
向けて放射されようとする超音波は空気室８に
接するマンドレル端面で反射される。超音波は
主として上記テーパ周面部７から放射されるこ
ととなる。 In this state, the transducer 2 is activated and the rod 3 gradually moves the ultrasonic mandrel. From the tapered peripheral surface 7 at the tip of the ultrasonic mandrel 1, ultrasonic waves are emitted toward the inner wall of the tube as shown in Figure 2, and the ultrasonic waves that are about to be emitted from the tip surface toward the tip of the tube are radiated from the air. It is reflected by the end face of the mandrel in contact with the chamber 8. Ultrasonic waves are mainly emitted from the tapered peripheral surface portion 7.

かくして、上記テーパ周面部７から放射され
た超音波は管内壁に達した後反射をくり返して
前進する。そして管内壁に当たるごとに洗浄を
行なう。かかる状況にあつて、洗液は常に供給
されているので、超音波の強い衝撃作用で管内
壁から遊離した不純物粒子は、たえず新たな洗
液にて洗浄され、外部へ排出される。 In this way, the ultrasonic waves emitted from the tapered peripheral surface 7 reach the inner wall of the tube, are repeatedly reflected, and then advance. Cleaning is then performed every time it hits the inner wall of the pipe. In such a situation, since the washing liquid is constantly supplied, the impurity particles released from the inner wall of the tube due to the strong impact of the ultrasonic waves are constantly washed with new washing liquid and discharged to the outside.

本発明は上述の実施例を変形することも可能で
ある。例えば、テーパ周面部を超音波マンドレル
の先端周縁のみならず、第３図で７Ａとして示さ
れるように、その近傍にも設けられて、放射効果
をあげることができる。 The present invention can also be modified from the embodiments described above. For example, the tapered peripheral surface can be provided not only at the periphery of the tip of the ultrasonic mandrel, but also in the vicinity thereof, as shown at 7A in FIG. 3, to provide a radiation effect.

さらに、第４図のごとく、振動子を２Ａのみな
らず振動集束ブロツク１５を介して他の振動子２
Ｂ，２Ｃをも取りつけてそのパワーを強化するこ
とができる。 Furthermore, as shown in FIG.
You can also attach B and 2C to strengthen its power.

複数の管Ｐ１，Ｐ２を同時に洗浄するときに
は、第５図のごとく、複数の振動子２Ａ〜Ｄが取
りつけられている振動集束ブロツク１５Ａに複数
の超音波マンドレル１Ａ，１Ｂを平行に設けるこ
とも可能である。かかる場合には、超音波マンド
レルの移動駆動のための装置の簡略化そして作業
の能率化という点で効果がある。 When cleaning a plurality of tubes P1 and P2 at the same time, it is also possible to provide a plurality of ultrasonic mandrels 1A and 1B in parallel to a vibration focusing block 15A to which a plurality of transducers 2A to D are attached, as shown in FIG. It is. In such a case, it is effective in terms of simplifying the device for moving and driving the ultrasonic mandrel and increasing the efficiency of the work.

以上図示の例では、直状管の場合のみについて
説明してきたが、曲管の場合にはこれと同一曲率
で曲げられた超音波マンドレルを用意しこれを曲
率中心まわりに回転するようにすれば、既述の例
と同様の要領で洗浄が可能である。 In the example shown above, only the case of a straight pipe has been explained, but in the case of a curved pipe, an ultrasonic mandrel bent with the same curvature as this can be prepared and rotated around the center of curvature. , cleaning can be performed in the same manner as in the example described above.

（発明の効果） 本発明は以上のごとくであり、次のような効果
を得る。(Effects of the Invention) The present invention is as described above, and obtains the following effects.

被洗浄管内に超音波マンドレルを挿入するの
で、洗浄力が強大となり従来の場合にくらべ洗
浄効果が一段と向上する。しかも、任意の局部
の洗浄も可能となる。 Since the ultrasonic mandrel is inserted into the pipe to be cleaned, the cleaning power is strong and the cleaning effect is further improved compared to the conventional method. Furthermore, it becomes possible to clean any private part.

超音波が管外に放散しないので、パワーが効
果的に発揮でき、装置の小型化、電力の節減等
に貢献する。 Since the ultrasonic waves do not dissipate outside the tube, the power can be effectively exerted, contributing to the miniaturization of the device and the saving of electric power.

超音波マンドレルの存在により、洗液の流れ
る空間が狭められるので、洗液の使用量は少な
くてすみ、費用の節減に有効である。また、洗
浄、排出のための流速を高くでき洗浄効果を高
める効果がある。 The presence of the ultrasonic mandrel narrows the space through which the washing liquid flows, so the amount of washing liquid used can be reduced, which is effective in reducing costs. In addition, the flow rate for cleaning and discharging can be increased, which has the effect of enhancing the cleaning effect.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例装置を示す部分破断
斜視図、第２図は第１図装置の超音波マンドレル
のテーパ周面部を示す断面図、第３図は他の実施
例としてテーパ周面図の変形を示す断面図、第４
図はさらに他の実施例として複数の振動子をもつ
場合の超音波マンドレルの概要図、第５図はまた
さらに他の実施例としての複数の超音波マンドレ
ルをもつ場合の概要平面図である。 １；１Ａ，１Ｂ……超音波マンドレル、３……
駆動手段（ロツド）、５，６……突部、７；７Ａ
……テーパ周面部、８……空気室、９……シール
体、１０……供給口。 FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the tapered peripheral surface of the ultrasonic mandrel of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. Sectional view showing a modification of the front view, No. 4
The figure is a schematic diagram of an ultrasonic mandrel having a plurality of transducers as yet another embodiment, and FIG. 5 is a schematic plan view of the ultrasonic mandrel having a plurality of transducers as yet another embodiment. 1; 1A, 1B... Ultrasonic mandrel, 3...
Drive means (rod), 5, 6...protrusion, 7; 7A
... Tapered peripheral surface portion, 8 ... Air chamber, 9 ... Seal body, 10 ... Supply port.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 被洗浄管の内径よりも細くかつ長手方向に振
動する超音波マンドレルと、 上記超音波マンドレルを被洗浄管内との間に空
間を保ちつつ挿入しかつ両者を相対的に長手方向
に移動せしめる駆動手段と、 超音波マンドレルの挿入側にて被洗浄管との間
をシールするシール体とを備え、 上記超音波マンドレルは、振動腹の領域にテー
パ周面部を有し、 上記シール体は、上記空間内に洗液を供給せし
めるための供給口を有している、 こととする管内面洗浄装置。 ２ テーパ周面部は超音波マンドレルの先端周面
に設けられ、かつ超音波マンドレルの先端面には
超音波反射のための空気室が設けられていること
を特徴とする特許請求の範囲第１記載の管内面洗
浄装置。 ３ 超音波マンドレルの周面には、該超音波マン
ドレルを被洗浄管に対して同心に案内する突部が
設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項または第２項記載の管内面洗浄装置。[Scope of Claims] 1. An ultrasonic mandrel that is thinner than the inner diameter of the pipe to be cleaned and vibrates in the longitudinal direction, and the ultrasonic mandrel is inserted into the pipe to be cleaned while maintaining a space between them, and the two are placed relative to each other. The ultrasonic mandrel includes a drive means for moving in the longitudinal direction, and a seal body that seals between the ultrasonic mandrel and the pipe to be cleaned on the insertion side, the ultrasonic mandrel having a tapered peripheral surface in the region of the vibration antinode, The seal body has a supply port for supplying a cleaning liquid into the space. A pipe inner surface cleaning device. 2. Claim 1, characterized in that the tapered peripheral surface portion is provided on the peripheral surface of the tip of the ultrasonic mandrel, and the tip surface of the ultrasonic mandrel is provided with an air chamber for reflecting ultrasonic waves. pipe inner surface cleaning device. 3. The ultrasonic mandrel according to claim 1 or 2, wherein a protrusion is provided on the circumferential surface of the ultrasonic mandrel to guide the ultrasonic mandrel concentrically with respect to the pipe to be cleaned. Pipe inner surface cleaning device.