特許 7451694 管を洗浄するためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-08

(45)【発行日】2024-03-18

(54)【発明の名称】管を洗浄するためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   B08B 9/023 20060101AFI20240311BHJP

   B08B 7/00 20060101ALI20240311BHJP

   B23K 26/362 20140101ALI20240311BHJP

【ＦＩ】

B08B9/023

B08B7/00

B23K26/362

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022521724

(86)(22)【出願日】2020-10-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-10

(86)【国際出願番号】 US2020057698

(87)【国際公開番号】W WO2021091741

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2023-09-29

(31)【優先権主張番号】16/676,922

(32)【優先日】2019-11-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ゼネラル エレクトリック テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】フェリー、アラン

(72)【発明者】

【氏名】コノパッキ、ロナルド

【審査官】渡邉 洋

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２２４８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１１２６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５００２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３１３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３１３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第２６３４２４５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許第０５７８０８０６（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０８０６５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０８１３９３４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７２３４１０６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０８Ｂ ９／００－ ９／４６

Ｂ０８Ｂ ７／００

Ｂ２３Ｋ２６／００－２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

管（１２）を洗浄するためのシステム（１０）であって、
前記管（１２）を受け入れるためのエンクロージャ（２８）と、
前記エンクロージャ（２８）内に配置され、前記管（１２）の表面上に配置された物質（１８）をアブレーションするように動作するレーザ（１４）と、
前記レーザ（１４）に隣接して前記エンクロージャ（２８）内に配置されるプローブ（２０）であって、前記プローブ（２０）は、前記レーザ（１４）による前記管（１２）の切除後に前記管（１２）の１つまたは複数の材料を識別するように動作し、前記プローブ（２０）は、短いレーザーパルスを管の表面に向けて照射し、前記管（１２）の表面に接触するレーザーパルスによって生成されたプラズマから放出される、前記管（１２）を形成する材料を示す明確なスペクトルピークを持つ光を受け取るように構成されたレーザ誘起破壊分光装置である、前記プローブ（２０）と、
前記レーザ（１４）と前記プローブ（２０）に対して前記管（１２）を移動させるように動作するアクチュエータ（１６）と、
を含むシステム（１０）。

【請求項2】

前記管（１２）の壁厚（４８）を測定するように動作するセンサ（２２、２４）
をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項3】

前記センサ（２２、２４）は、
超音波センサと、
渦電流センサと、
放射線センサと、
光学カメラと、
のうちの少なくとも１つである、請求項２に記載のシステム（１０）。

【請求項4】

前記管（１２）の半径サイズと、
前記管（１２）の長さと、
のうちの少なくとも１つを測定するように動作するセンサ（２２、２４）
をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項5】

前記管（１２）が作られている材料と、
前記管（１２）の壁厚（４８）と、
前記管（１２）の半径サイズと、
前記管（１２）の長さと、
前記管（１２）の製造業者と、
前記管（１２）のロット番号と、
前記管（１２）の発熱数と、
前記管（１２）のトラッキング番号と、
前記管（１２）の使用目的と、
のうちの少なくとも１つに対応する１つまたは複数のマークを前記管（１２）上に作製するように動作するマーキング装置（２６）
をさらに含む、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項6】

前記物質（１８）は、ミルスケール、酸化、油、および防腐コーティングのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項7】

前記アクチュエータ（１６）は、
前記管（１２）の長手方向軸線（３８）の周りの前記管（１２）の回転をもたらすために前記管（１２）の外面（４６）に接触するように動作する少なくとも２つの駆動輪（５６、５８）
を含む、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項8】

前記表面は、前記管（１２）の外面（４６）である、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項9】

前記表面は、前記管（１２）の内面（４４）である、請求項１に記載のシステム（１０）。

【請求項10】

管（１２）を洗浄するための方法であって、
前記管（１２）をエンクロージャ（２８）で受け入れるステップであって、前記エンクロージャ（２８）は、プローブ（２０）と、前記エンクロージャ（２８）内に配置されたレーザ（１４）とを有し、前記レーザ（１４）は、前記管（１２）の表面に配置された物質を除去するように動作し、前記プローブ（２０）は、前記レーザ（１４）に隣接して前記エンクロージャ（２８）内に配置され、前記レーザ（１４）は、前記管（１２）が作られている１つまたは複数の材料を識別するように動作するレーザ誘起破壊分光装置が含まれる、前記ステップと、
アクチュエータ（１６）を介して前記レーザ（１４）に対して前記エンクロージャ（２８）内で前記管（１２）を移動させるステップと、
前記レーザ（１４）を介して前記管（１２）の表面に配置された物質（１８）をアブレーションするステップと、
前記管（１２）が前記エンクロージャ（２８）内で長手方向軸の周りを回転しながら、前記レーザ（１４）による前記管（１２）のアブレーション後、前記レーザ誘起破壊分光装置を用いて前記管（１２）が作られている１つまたは複数の材料を識別するステップと、
を含み、
前記レーザ誘起破壊分光装置は、短いレーザーパルスを前記管（１２）の表面に向けて照射し、前記管（１２）の表面に接触するレーザーパルスによって生成されたプラズマから放出される光を受け取り、前記光は、前記管（１２）を形成する材料を示す明確なスペクトルピークを持っている、方法。

【請求項11】

センサ（２２、２４）を介して前記管（１２）の壁厚（４８）を測定するステップ
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記センサ（２２、２４）は、
超音波センサと、
渦電流センサと、
放射線センサと、
光学カメラと、
のうちの少なくとも１つである、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記管（１２）が作られている材料と、
前記管（１２）の壁厚（４８）と、
前記管（１２）の半径サイズと、
前記管（１２）の長さと、
前記管（１２）の製造業者と、
前記管（１２）のロット番号と、
前記管（１２）の発熱数と、
前記管（１２）のトラッキング番号と、
前記管（１２）の使用目的と、
のうちの少なくとも１つに対応する１つまたは複数のマークを用いて前記管（１２）をマーキングするステップ
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。

【請求項14】

前記アクチュエータ（１６）は、前記レーザ（１４）が前記外面（４６）の大部分から前記物質（１８）を除去するように、前記レーザ（１４）に対して螺旋方向に前記外面（４６）上の点（６２）を移動させるように動作する少なくとも２つの駆動輪（５６、５８）を有するコンベヤ（１６）を含む、請求項８に記載のシステム（１０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般に、ボイラ構成要素の製造に関し、より具体的には、管を洗浄するためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラ製造、例えば、水冷壁、ジャンパ管、インサートおよび／またはヘッダニップルなどの加熱要素の製造に使用されるほとんどの管／配管は、１つまたは複数の製造プロセス、例えば、溶接、曲げ、スエージ加工、分岐などで使用する前に、管の外面を洗浄する必要がある。特に、ほとんどの管は、ボイラ製造場所および／またはその近くに位置する外側ロット／ヤードに保管される。そのような条件で貯蔵された多くの管は、錆、汚れ、および／またはボイラ製造プロセスに悪影響を及ぼし得る他の物質を蓄積する。管のいくつかの製造業者は、管の表面を保護物質、例えば油および／またはワックスで被覆するが、多くのそのような物質もボイラ製造プロセスに悪影響を及ぼし得る。

【0003】

ボイラ製造プロセスで使用する前に管を洗浄するための１つの一般的な手法はブラスト処理であり、これは一般に、圧縮空気または他の媒体を介して管の表面で金属、砂または他の硬質および／または研磨物質の小さな顆粒を前進させることを含む。しかしながら、ブラスト処理は、典型的には、顆粒が管セグメントの内部に入る可能性を軽減するために、エンドキャップを管のセグメントの開口端部に手動で設置し、そこから取り外す必要がある。しかしながら、手動でのエンドキャップの取り付けおよび取り外しは、時間のかかるプロセスである。さらに、ブラスト処理は、しばしば管からすべての材料識別情報を除去する。

【0004】

したがって、管を洗浄するための改良されたシステムおよび方法が必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】中国特許第１１０８１３９３４号明細書

【発明の概要】

【0006】

一実施形態では、管を洗浄するためのシステムが提供される。システムは、エンクロージャ、レーザ、およびアクチュエータを含む。エンクロージャは、管を受け入れる。レーザは、エンクロージャ内に配置され、管の表面上に配置された物質をアブレーションするように動作する。アクチュエータは、レーザに対して管を移動させるように動作する。

【0007】

別の実施形態では、管を洗浄するための方法が提供される。本方法は、管をエンクロージャで受け入れるステップと、アクチュエータを介してレーザに対してエンクロージャ内で管を移動させるステップと、レーザを介して管の表面に配置された物質をアブレーションするステップと、を含む。

【0008】

さらに別の実施形態では、管を洗浄するためのシステムが提供される。システムは、エンクロージャ内に配置され、管の外面に配置された物質をアブレーションするように動作するレーザと、レーザが外面の大部分から物質を除去するように、レーザに対して螺旋方向に外面上の点を移動させるように動作する少なくとも２つの駆動輪を有するコンベヤと、を含む。

【0009】

本発明は、添付図面を参照して非限定的な実施形態の以下の説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態による、管を洗浄するためのシステムの側面プロファイルを示す概略図である。

【図2】本発明の一実施形態による、図１のシステムの立面正面図を示す概略図である。

【図3】本発明の一実施形態による、図１のシステムで使用するための管の側面プロファイルビューを示す概略図である。

【図4】本発明の一実施形態による、図３の管の正面ビューを示す概略図である。

【図5】本発明の一実施形態による、図１のシステムのアクチュエータを示す概略図である。

【図6】本発明の一実施形態による、図５のアクチュエータによってもたらされる管の螺旋運動を示す概略図である。

【図7】本発明の一実施形態による、図１のシステムのレーザによる管上の物質のアブレーションを示す概略図である。

【図8】本発明の一実施形態による、図１のシステムの別の実施形態の側面プロファイルを示す概略図である。

【図9】本発明の一実施形態による、図８のシステムの側面プロファイルを示す別の概略図である。

【図10】本発明の一実施形態による、図８のシステムの立面正面ビューを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下では、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、それらの例は添付の図面に例示されている。可能な限り、図面全体を通して使用される同じ符号は、説明を繰り返さずに、同じまたは同様の部分を指す。

【0012】

本明細書で使用する場合、「実質的に」、「概して」および「約」という用語は、構成要素またはアセンブリの機能的目的を達成するのに適した理想的な所望の条件に対して、無理なく達成可能な製造および組立公差内の条件を示す。これも本明細書で用いられる、「上流」および「下流」という用語は、アセンブリライン／コンベヤシステムを通って移動する物体が、要素および／または段に出会う順序を規定する方向に対する、アセンブリライン／コンベヤシステムの要素、および／または段、の位置および／または順序を示す。また本明細書で使用する場合、「加熱接触」という用語は、参照される物体が、熱／熱エネルギーをこれらの物体の間で伝達することができるように、互いに近接していることを意味する。本明細書において使用されるとき、「電気的に結合」、「電気的に接続」、および「電気的連絡」は、そこで言及される要素が、一方の要素から他方の要素へと電流または他の連絡媒体を流すことができるように直接的または間接的に接続されることを意味する。接続として、直接的な導電性の接続、すなわち容量性、誘導性、または能動性要素が介在しない接続、誘導接続、容量接続、および／または任意の他の適切な電気接続を挙げることができる。介在する構成部品が存在してもよい。「リアルタイム」という用語は、本明細書において使用されるとき、ユーザが充分に即時であると感じ、あるいはプロセッサが外部のプロセスに遅れずに追随できる処理の応答性の水準を意味する。さらに、管および／またはパイプの表面上の物質に関して本明細書で使用される「洗浄する」という用語は、表面から物質を除去することを意味する。

【0013】

さらに、本明細書に開示する実施形態は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１５／３３５，８６７号に開示されているものと同様のボイラ製造プロセスで使用される洗浄管に関して主に説明されているが、本発明の実施形態は、管および／または物質の洗浄される他の対象物を必要とする任意の用途に適用可能であり得ることを理解されたい。

【0014】

ここで図１および図２を参照すると、本発明の一実施形態による管／パイプ１２を洗浄するためのシステム１０が示されている。実施形態では、システム１０は、レーザ１４（図２および図７に最もよく見られる）およびアクチュエータ１６を含む。以下により詳細に説明するように、レーザ１４は、管１２の表面上に配置された物質１８（図４および図７に最もよく見られる）をアブレーションするように動作し、アクチュエータ１６は、レーザ１４に対して管１２を移動させるように動作する。本明細書で使用する場合、管１２およびレーザ１４の移動に関する「に対して」という用語は、レーザ１４と管１２との間の相対運動を意味し、例えば、レーザ１４が静止したまま管１２が移動してもよく、または管１２が静止したままレーザ１４が移動してもよい。実施形態では、システム１０は、プローブ２０、１つまたは複数のセンサ２２、２４、マーキング装置２６、格納装置／エンクロージャ２８、通気口３０、ならびに／あるいは少なくとも１つのプロセッサ３４および／またはメモリ装置３６を有するコントローラ３２をさらに含むことができる。

【0015】

図３および図４を簡単に参照すると、実施形態では、管１２は、長手方向軸線３８と、長さＬを画定する１つまたは複数の開口部４０、４２と、を有する。図４に示すように、管１２は、内面４４および外面４６を有する。上述したように、システム１０によって処理される前に、管１２は、例えば酸化（例えば、錆）、ミルスケール、保護コーティングなどの物質１８を蓄積している場合がある。図４は、外面４６上に配置された物質１８を示しているが、物質１８は内面４４上に配置されてもよいことが理解されよう。図４にさらに示すように、管１２は、管１２の外半径５０と内半径５２との間の差によって画定される壁厚４８を有する。管１２はまた、直径／幅５４を有する。実施形態では、管１２は、鉄、銅、スズ、鉛、これらの合金、プラスチックおよび／または炭素繊維を含むがこれらに限定されない様々な物質で作られてもよい。

【0016】

図１および図２に戻ると、実施形態では、アクチュエータ１６は、支持構造体６０に取り付けることができる少なくとも２つの駆動輪５６、５８を有するコンベヤであってもよい。図５および図６を簡単に参照すると、そのような実施形態では、駆動輪５６、５８（図５）は、外面４６上に配置された点６２（図６）をレーザ１４（図１、図２および図６）に対して螺旋方向に移動させるように動作することができる。例えば、実施形態では、駆動輪５６、５８は、管１２の長手方向軸線３８を中心とした管１２の前方移動および／または回転をもたらすように、支持構造体６０に対して傾斜してもよく、および／または互いに同じ（または異なる）方向に回転してもよい。理解されるように、点６２は、図６に実線および破線の球として示されており、実線の球は、点６２が管１２の図面シートから外方を向く側にあることを示し、破線の球は、点６２が管１２の図面シート内方を向く側にあることを示す。さらに、管１２は、管１２がコンベヤ１６によって移動されるときの点６２の螺旋経路の境界を示すために破線の境界で図６に示されていることが理解されよう。言い換えれば、図６は、管１２に沿って移動する点６２を示しているように見えるが、点６２は管１２と共に移動し、点６２の図示した螺旋経路は、管１２がコンベヤ１６によってレーザ１４に向かって移動するときの管１２の長手方向軸線３８を中心とした回転の結果であることを理解されたい。言い換えれば、図６は、レーザ１４に対する点６２の移動を示している。

【0017】

図７を参照すると、実施形態では、レーザ１４は、ビーム／エネルギー６４を管１２の外面４６に向けて、ビーム６４のかなりの部分が物質１８によって吸収されるように導くことによって物質１８をアブレーションし、これにより、物質１８を気化させ、および／またはプラズマに変換することができる。理解されるように、物質１８の気化および／またはプラズマへの変換は、管１２の表面４６上の物質１８を亀裂および／または分解する衝撃波を生成することができる。さらに理解されるように、管１２が反射材料、例えば銅で作られている実施形態では、物質１８が管１２から洗浄されると、管１２の反射特性によりビーム６４が分散および／または反射されるので、ビーム６４が層状物質１８の下の管１２の部分をアブレーションすることが防止される。言い換えれば、実施形態では、レーザ１４は物質１８のみをアブレーションする。したがって、実施形態では、レーザ１４は、約４インチの幅および／または約３０秒／ｆｔ２の物質１８除去速度を有するビーム６４を生成することができる。したがって、いくつかの実施形態では、レーザ１４は、１０００ワットカテゴリおよび／または紫外線もしくは赤外線波長であってもよい。しかしながら、理解されるように、管１２が非反射材料で作られる実施形態では、他の制御を利用して、ビーム６４が管１２を損傷するのをいつ停止するかを決定することができ、例えば、材料検出器が、管１２の外側の物質１８を単にアブレーションするのとは対照的に、いつビーム６４が管１２（を形成する材料）の一部をアブレーションし始めたかを判定することができる。

【0018】

実施形態では、システム１０は、ビーム６４と管１２との間の接触点および／またはその近くに配置され、気化した物質１８および／またはプラズマを吸い上げるように動作する吸引装置６６をさらに含むことができる。

【0019】

前述の例は、レーザ１４に対する管１２の螺旋運動を開示しているが、他の実施形態は他の運動を利用してもよいことが理解されよう。例えば、実施形態では、アクチュエータ１６は、例えば、家の側面を塗装するために使用されるブラシストロークなど、レーザ１４に対して管１２を前後に移動させることができる。さらに、上記の例ではアクチュエータ１６が管１２を移動させたが、他の実施形態では、アクチュエータ１６がレーザ１４を移動させることができ、例えば、アクチュエータ１６が、レーザ１４、プローブ２０、センサ２２、２４および／またはマーキング装置２６が取り付けられている管１２のすべての部分にアクセスすることができる１つまたは複数の可動アームであってもよいことが理解されよう。

【0020】

図１および図２に戻ると、実施形態では、レーザ１４は、吸引装置６６によって捕捉されない気化および／またはアブレーションされた物質１８が周囲大気に入るのを防止する格納装置２８内に配置されてもよい。図１に示すように、通気口３０は、格納装置２８内に配置され、気化した物質１８をすぐ周囲からおよび／または気化した物質１８の処理および／または貯蔵のための処理装置に通気／誘導するように動作する。実施形態では、格納装置２８は、気密封止チャンバであってもよい。本発明の特定の態様では、単一の管１２セグメントを一度に格納装置２８に装填することができ、例えば、システム１０は一度に１つの管１２を処理する。しかしながら、他の実施形態では、システム１０は、複数の管１２セグメントを一緒に処理することができる。

【0021】

実施形態では、プローブ２０は、管１２が作られている１つまたは複数の材料を識別するように動作することができる。例えば、実施形態では、プローブ２０は、分析される材料からマイクロプラズマを生成するために短いレーザパルスを使用するレーザ誘起破壊分光法（「ＬＩＢＳ」）装置であってもよい。理解されるように、プラズマは、プラズマを形成する１つまたは複数の材料を識別するためにＩＣＣＤ／分光計検出器によって評価することができる別個のスペクトルピークを有する光を放出する。実施形態では、プローブ２０は、Ｘ線蛍光（「ＸＲＦ」）装置であってもよい。

【0022】

プローブ２０がレーザ誘起破壊分光装置である実施形態では、レーザ１４は、レーザ１４によって物質１８が最近洗浄された後にレーザ１４が表面４６の少量を気化させることができるように、レーザ１４の下流に配置されてもよい。実施形態では、プローブ２０はまた、格納装置２８内に配置されてもよい。

【0023】

実施形態では、センサ２２、２４の少なくとも一方は、壁厚４８（図４）、内半径５２および／または外半径５０、管１２の長さＬ、管１２の硬度（例えば、焼き戻しフェライト合金の検証）、および／または管１２の他の特性を測定するように動作することができる。そのような実施形態では、センサ２２、２４は、超音波センサ、渦電流センサ、放射線センサ、および／または光学カメラを含むことができる。実施形態では、センサ２２および／または２４は、例えばセンサ２２などの格納装置２８の内部に配置されてもよく、および／または例えばセンサ２４などの格納装置２８の外部に配置されてもよい。実施形態では、管１２を通る音波の伝達を改善するために、超音波センサと共に媒体、すなわち水浴および／またはゲルを使用することができる。そのような実施形態では、ディスペンサは、センサ２４を管１２の表面に結合するように、管１２の表面上にゲルおよび／または液体を分注することができる。

【0024】

図１にさらに示すように、マーキング装置２６は、レーザ１４によって洗浄された後に、特性情報、すなわち管１２の特性に関する情報、例えば管１２の材料、管１２の壁厚４８、管１２の内半径５２および／または外半径５０、管１２の長さＬ、管１２の硬度、管１２の販売業者／製造業者、ＰＯ番号、発熱数、ショップオーダー番号、ロット番号、管の使用目的の追跡番号、例えば水冷壁など、および／または他の特性に対応する１つまたは複数のマークで管１２をマーキングするように動作することができる。実施形態では、マーキング装置２６は、レーザインクジェット（および／または任意のタイプのインクジェット）、ドットピーンマーカ、熱転写オーバープリンタ（「ＴＴＯ」）、印刷塗布ラベリング、レーザマーカ、および／または管１２の特性に関する情報を管１２にインプリントすることができる他の装置を含むことができる。実施形態では、プロパティ情報は、１次元（１Ｄ）および／または２次元（２Ｄ）バーコード、シリアル番号、人間が読めるテキスト、および／または他の形式の符号化の形式であってもよい。実施形態では、マーキング装置２６は、管１２が切断された場合に少なくとも１つのマークが管１２の所与の部分に残る可能性を高めるために、長手方向軸線３８に沿って管１２上の所定の距離でマークを繰り返すことができる。実施形態では、マーキング装置２６は、図１に示すように可動アーム上に配置されてもよい。

【0025】

動作中、本発明の一実施形態によれば、管１２はアクチュエータ１６上に装填され、開口部４０、４２を覆う／塞ぐ任意のエンドキャップ（まだ取り外されていない）を取り外すことができる。次いで、アクチュエータ１６は、管１２を長手方向軸線３８の周りに回転させながら、レーザ１４に対して、例えばレーザ１４に向かって管１２を移動させる、すなわち、管１２は、（アメリカン）フットボールの前進パスのように、レーザ１４に向かって螺旋運動で移動する。管１２がレーザ１４を通過すると、レーザ１４によって生成されたレーザビーム６４は、物質１８のみを切除することによって管１２の外面４６を洗浄する。そして、気化した物質１８は、吸引装置６６および／または通気口３０によって吸い上げられる。管１２がアクチュエータ１６の下方に続くと、プローブ２０は、表面４６の最近洗浄された部分を試験して管１２の構成材料を決定するための、例えばレーザおよび／またはＸＲＦ装置などの装置を含む。次いで、センサ２２および／または２４は、管１２の壁厚、長さ、および／または上述の他の特性を判定／検証することができる。次いで、マーキング装置２６は、プローブ２０および／またはセンサ２２、２４によって収集／決定された管の特性情報を伝達するために、管１２にマークをインプリントすることができる。

【0026】

さらに、図１および図２は、管１２を格納装置２８内に嵌合するものとして示しているが、すなわち、格納装置２８は管１２よりも長いが、実施形態では、格納装置２８は管１２よりも短くてもよいことが理解されよう。言い換えれば、実施形態では、格納装置２８は、任意の特定の瞬間に管１２の一部のみを封止して処理するように動作することができ、例えば、格納装置２８は、管１２の部分長さを増分的に処理することができる。

【0027】

例えば、ここで図８～図１０を参照すると、エンクロージャ／格納装置２８が管１２の長手方向長さよりも短いシステム１０の実施形態が示されている。理解されるように、装置２８は、その内部１０４を見るために図９において破線で描かれており、管１２は、明瞭さを改善するために図１０から省略されている。そのような実施形態では、装置２８は、管１２が通過する開口部１０２の周りに配置された、例えばゴムおよび／またはプラスチックガードなどの、１つまたは複数の封止１００（図１０）を有することができる。理解されるように、封止１００は、エンクロージャ２８の内部１０４（図９に最もよく見られる）と外部環境との間に環境封止を形成するように管１２に接触することができる。理解されるように、実施形態では、封止１００は、装置２８の内部１０４と外部環境との間の空気流を制限することができる。いくつかの実施形態では、封止１００は、管１２の外面と開口部１０２の境界との間の空気流を制限することができる。実施形態では、封止１００は、矩形、湾曲、ならびに／あるいは開口部１０２および／または管１２の形状にほぼ適合する別の形状であってもよい。

【0028】

図８～図１０にさらに示すように、通気口３０は、レーザビーム６４が管１２と接触する点のほぼ反対側の管１２の側面に配置されてもよい。理解されるように、実施形態では、このような方法での通気口３０の位置決めは、ビーム６４が内部１０４から出るのを制限することができ、これにより、ビーム６４が装置２８の外部の人および／または物体に意図せず接触するリスクを低減することができる。

【0029】

図８～図１０にさらに示すように、実施形態では、装置は、周囲環境に対して装置２８の内部１０４内を加圧および／または真空にするために空気を導入および／または除去することができる圧力制御導管１０６を有することができる。理解されるように、圧力制御導管１０６は、装置２８の内部１０４の、および／または内部１０４からの気化した物質１８の流れおよび／または除去を制御するために、通気口３０および／または吸引装置６６と共に（またはなしで）使用することができる。したがって、実施形態では、通気口３０、吸引装置６６および／または圧力制御導管１０６は、気化した物質１８を濾別するように動作する１つまたは複数のフィルタ１０８を含むことができる。さらに、実施形態では、フィルタリングされた空気は、レーザ１４、管１２、および／または装置２８の内部１０４のその後の冷却に使用することができる。さらに、内部１０４内に真空が生成される実施形態では、封止１００は、外部環境からの空気が装置２８の内部１０４に流入することを可能にするように、管１２と開口部１０２との間の間隔よりもわずかに小さくてもよく、実施形態では、内部１０４から外部環境への気化した物質１８の流れを制限するように機能してもよい。言い換えれば、開口部１０２を通って装置２８の内部１０４に入る空気の流れは、気化した物質１８が制御されないおよび／または望ましくない方法で装置２８から出ることを防止／制限する。

【0030】

さらに、図９に最もよく見られるように、実施形態では、装置２８の内面１１０は、反射レーザエネルギーが装置２８の内部１０４から出るのを制限するように、レーザビーム６４を吸収、捕捉、および／または散逸する材料を含むことができる。例えば、実施形態では、材料は、暗色または黒色のつや消し塗料、表面１１０の暗色または黒色の陽極酸化部分、反射をトラップするためのテクスチャ、例えばワッフルを提供する正方形、六角形および／または他の形状のバッフル、ならびに／あるいはレーザエネルギーを吸収しながら意図的に気化される液体、固体および／またはゲル物質であってもよい。

【0031】

さらに、前述の実施形態は、管１２の外面４６からの物質１８の除去を示したが、他の実施形態では、システム１０は、管１２の内面４４から物質を除去するように動作することができることを理解されたい。そのような実施形態では、レーザ１４は、管１２の内側に配置されたポール／アーム上に配置されてもよく、アクチュエータ１６は、レーザ１４または管１２のいずれかを移動させるように動作することができる。

【0032】

最後に、システム１０は、本明細書で説明する機能を実行するために、かつ／または本明細書で説明する結果を達成するために、必要な電子機器、ソフトウェア、メモリ、記憶装置、データベース、ファームウェア、論理／状態マシン、マイクロプロセッサ、通信リンク、表示装置または他の視覚的もしくは聴覚的ユーザインターフェース、印刷装置、および任意の他の入力／出力インターフェースを含んでもよいことも理解されたい。例えば、システム１０は、少なくとも１つのプロセッサと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができるシステムメモリ／データ記憶構造と、を含んでもよい。システム１０の少なくとも１つのプロセッサは、１つまたは複数の従来からのマイクロプロセッサと、数値演算コプロセッサなどの１つまたは複数の補助コプロセッサと、を含んでもよい。本明細書で説明するデータ記憶構造は、磁気、光学および／または半導体メモリの適切な組合せを含んでもよく、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュドライブ、コンパクトディスクなどの光学ディスク、および／またはハードディスクもしくはハードドライブを含んでもよい。

【0033】

さらに、本明細書に開示の方法を実行するようにコントローラ、すなわち、少なくとも１つのプロセッサを適合させるソフトウェアアプリケーションが、コンピュータ可読媒体から少なくとも１つのプロセッサのメインメモリに読み込まれてもよい。「コンピュータ可読媒体」という用語は、本明細書で使用する場合、システム１０の少なくとも１つのプロセッサ（または本明細書で説明する装置の任意の他のプロセッサ）に実施するための命令を出す、または命令を出すことに関与する、任意の媒体を指す。このような媒体は、多くの形態をとってもよく、限定はしないが、不揮発性媒体および揮発性媒体を含む。不揮発性媒体として、例えば、メモリなどの光学、磁気、または光磁気ディスクが挙げられる。揮発性媒体として、ダイナミックランダムアクセスメモリ（「ＤＲＡＭ」）が挙げられ、これが、典型的には、メインメモリを構成する。コンピュータ可読媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピーディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光学媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ（電子的に消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ）、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリチップもしくはカートリッジ、またはコンピュータが読み出すことができる任意の他の媒体を含む。

【0034】

実施形態において、ソフトウェアアプリケーション内の命令のシーケンスの実行が、少なくとも１つのプロセッサに本明細書に記載の方法／プロセスを実行させるが、本発明の方法／プロセスの実装のために、ソフトウェア命令に代え、あるいはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用することが可能である。したがって、本発明の実施形態は、ハードウェアおよび／またはソフトウェアのいかなる特定の組合せにも限定されない。

【0035】

さらに、上記の説明が、限定ではなく例示を意図していることを理解されたい。例えば、上述の実施形態（および／または、それらの態様）は、互いに組み合わせて使用されてもよい。さらに、本発明の技術的範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対して、特定の状況または材料への適合のための多数の修正を施すことができる。

【0036】

例えば、一実施形態では、管を洗浄するためのシステムが提供される。システムは、エンクロージャ、レーザ、およびアクチュエータを含む。エンクロージャは、管を受け入れる。レーザは、エンクロージャ内に配置され、管の表面上に配置された物質をアブレーションするように動作する。アクチュエータは、レーザに対して管を移動させるように動作する。特定の実施形態では、システムは、管が作られている１つまたは複数の材料を識別するように動作するプローブをさらに含む。特定の実施形態では、プローブは、レーザ誘起破壊分光装置およびＸ線蛍光装置のうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、システムは、管の壁厚を測定するように動作するセンサをさらに含む。特定の実施形態では、センサは、超音波センサ、渦電流センサ、放射線センサ、および光学カメラのうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、システムは、管の半径サイズおよび管の長さのうちの少なくとも１つを測定するように動作するセンサをさらに含む。特定の実施形態では、システムは、管が作られている材料と、管の壁厚と、管の半径サイズと、管の長さと、管の製造業者と、管のロット番号と、管の発熱数と、管のトラッキング番号と、管の使用目的のうちの少なくとも１つに対応する１つまたは複数のマークを管上に作製するように動作するマーキング装置をさらに含む。特定の実施形態では、物質は、ミルスケール、酸化、油、および防腐コーティングのうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、レーザに対する管の移動は、管の長手方向軸線の周りの回転である。特定の実施形態では、アクチュエータは、長手方向軸線の周りの管の回転をもたらすために管の外面に接触するように動作する少なくとも２つの駆動輪を含む。特定の実施形態では、表面は管の外面である。特定の実施形態では、表面は管の内面である。

【0037】

さらに別の実施形態は、管を洗浄するための方法を提供する。本方法は、管をエンクロージャで受け入れるステップと、アクチュエータを介してレーザに対してエンクロージャ内で管を移動させるステップと、レーザを介して管の表面に配置された物質をアブレーションするステップと、を含む。特定の実施形態では、本方法は、プローブを介して管が作られている１つまたは複数の材料を識別するステップをさらに含む。特定の実施形態では、プローブは、レーザ誘起破壊分光装置およびＸ線蛍光装置のうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、本方法は、センサを介して管の壁厚を測定するステップをさらに含む。特定の実施形態では、センサは、超音波センサ、渦電流センサ、放射線センサ、および光学カメラのうちの少なくとも１つである。特定の実施形態では、本方法は、管が作られている材料と、管の壁厚と、管の半径サイズと、管の長さと、管の製造業者と、管のロット番号と、管の発熱数と、管のトラッキング番号と、管の使用目的のうちの少なくとも１つに対応する１つまたは複数のマークを用いて管をマーキングするステップをさらに含む。特定の実施形態では、アクチュエータを介してレーザに対して管を移動させるステップは、管の長手方向軸線の周りでレーザに対して管を回転させるステップを含む。

【0038】

さらに別の実施形態は、管を洗浄するためのシステムを提供する。システムは、エンクロージャ内に配置され、管の外面に配置された物質をアブレーションするように動作するレーザと、レーザが外面の大部分から物質を除去するように、レーザに対して螺旋方向に外面上の点を移動させるように動作する少なくとも２つの駆動輪を有するコンベヤと、を含む。

【0039】

したがって、管を洗浄するための自動化されたプロセスを提供することによって、本発明のいくつかの実施形態は、ボイラ製造プロセスの効率を改善することができる。特に、本発明のいくつかの実施形態は、エンドキャップを手動で取り付けて管から取り外す必要がない管洗浄プロセスを提供する。

【0040】

さらに、レーザアブレーションを利用して管を洗浄することにより、本発明のいくつかの実施形態は、ブラスト物質、例えば金属および／または砂の顆粒を必要としない管を洗浄する方法を提供する。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、管を洗浄するための洗浄剤およびより環境に優しいプロセスを提供する。

【0041】

さらに、上述したように、螺旋状パターンと組み合わせてレーザアブレーションを利用することにより、本発明のいくつかの実施形態は、管のほぼ１００％の洗浄および検査を提供し、典型的には管の単一部分のみを検査する自動管検証システム（「ＡＴＶＳ」）などの従来の手動検査および／またはシステムを超える改善を表す。したがって、本発明のいくつかの実施形態は、従来の検査システムでは検出されない可能性がある管の薄い部分、亀裂部分、または不純物（例えば、砂／汚れ）、空隙、気泡、亀裂などを有する部分を検出することができる。

【0042】

本明細書で説明した材料の寸法および種類は、本発明のパラメータを定義することを意図しており、決して限定ではなく、単なる例示的な実施形態である。上記の説明を検討することにより、他の多くの実施形態が当業者に明らかになるであろう。したがって、本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して、そのような特許請求の範囲に与えられる充分な均等物の範囲と併せて決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「ここで（ｉｎ ｗｈｉｃｈ）」という用語は、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「ここで（ｗｈｅｒｅｉｎ）」という用語のそれぞれの平易な英語の同義語として使用される。また、以下の特許請求の範囲では、「第１の」、「第２の」、「第３の」、「上部の」、「下部の」、「底部の」、「頂部の」などの用語は、単なる目印として使用されており、それらの対象に数値的または位置的な要件を課すことを意図してはいない。さらに、以下の特許請求の範囲の制限は、このような特許請求の範囲の制限が、その後にさらなる構造を欠いた機能の記述が続く「～する手段（ｍｅａｎｓ ｆｏｒ）」という語句を明示的に用いていない限り、ミーンズプラスファンクションの形式では書かれておらず、そのように解釈されることを意図していない。

【0043】

本明細書では、例を使用して本発明のいくつかの実施形態を最良の形態を含めて開示し、また、任意の装置またはシステムの製作および使用、および組み込まれた任意の方法の実行を含めて当業者が本発明の実施形態を実施することを可能にする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が想到する他の例を含んでもよい。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【0044】

本明細書において使用されるとき、単数形で記載され、単語「ａ」または「ａｎ」の後ろに続く要素およびステップは、それらの要素またはステップが複数でないことが明示的に記載されている場合を除き、前記要素またはステップが複数であることを除外するものではないと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、記載された特徴をやはり取り入れるさらなる実施形態の存在を排除するものと解釈されることを意図していない。さらに、そうではないと明示的に述べられない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備え」、「含み」、あるいは「有する」実施形態は、その特性を有さない追加のそのような要素を含んでもよい。

【0045】

本明細書に関する本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、上述の発明にいくらかの変更を施し得るので、添付の図面に示す上記の説明の主題のすべては、本明細書における本発明の概念を例示する単なる例として解釈されるべきであり、本発明を限定するものとみなされるべきではないことを意図している。

【符号の説明】

【0046】

１０ システム
１２ 管
１４ レーザ
１６ アクチュエータ、コンベヤ
１８ 物質
２０ プローブ
２２ センサ
２４ センサ
２６ マーキング装置
２８ 格納装置、エンクロージャ
３０ 通気口
３２ コントローラ
３４ プロセッサ
３６ メモリ装置
３８ 長手方向軸線
４０ 開口部
４２ 開口部
４４ 内面
４６ 外面、表面
４８ 壁厚
５０ 外半径
５２ 内半径
５４ 直径、幅
５６ 駆動輪
５８ 駆動輪
６０ 支持構造体
６２ 点
６４ ビーム／エネルギー
６６ 吸引装置
１００ 封止
１０２ 開口部
１０４ 内部
１０６ 圧力制御導管
１０８ フィルタ
１１０ 内面、表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】