JPH01148463A - アークソー切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は例えば原子力発電プラントにおいて、原子炉圧
力容器等の鋼材を水中で切断する際使用されるアークソ
ー切断装置に関する。

（従来ｐ技術） 例えば原子力発電プラントにおいて、原子炉圧力容器等
の機器は長期使用の後寿命をむかえる。

その場合には原子炉圧力容器等の機器を完全に解体、撤
去する必要がある。その際水中で構造物を切断する必要
があり、かかる作業には以下のような切断方法がある。

すなわちガス切断法、ガス切断法とガウジング法とを組
合せた方法、溶極式ウォータジェット切断方法、プラズ
マ切断方法、および放電加工法等である。ところがこの
よう表方法では、例えば原子炉内にて放射化された厚肉
の板および管等の鋼材を水中にて切断するには問題があ
る。例えば上記ガス切断法の場合には、オ−ステナイト
系ステンレス鋼のクラッドがある場合には切断不能とな
りてしまう。またガス切断法およびガウジング法とを組
合せた方法はいまだ実用化されていないのが現状であシ
、仮に実用化されたとしても、切断速度が遅いと同時に
、切断時の副次生産物が多い為に放射性物質の切断には
適当ではない。

このような実状の基にアークソー切断なる切断方法が考
えられている。以下第２図乃至第４図を参照してその概
略を説明する。第２図中符号１は回転電極を示し、この
回転電極Ｉはケーシング２内に回転可能に設置されたシ
ャフト３に固着されている。上記回転電極１の外周縁部
には第３図に示すようにスリブ）ＺＡが周方向等間隔に
形成されており、このスリブ）ＪＡにより切断時に発生
する溶融物（溶融ノロ）をかき出して排除する。

このシャフト３は上記ケーシング２の外に設置された油
圧モータ４に連結されておυ、この油圧モータ４を駆動
させることにより上記回転電極１を回転させる。上記ケ
ーシング２内であって、シャフト３の外周には、銅製ブ
ラシ５が設置されており、この銅製ブラシ５はケーブル
６を介して直流電源７の一方の極（−極）に接続されて
いる。−方この直流電源７の他方の極（電極）にはケー
ブル８を介して被切断物９が接続されている。

上記ケーシング２は油圧シリンダ機構ＩＯのピストン１
１に連結されており、よってこのピストン１１のスライ
ドによりケーシング２は上記被切断物９に対して離接す
る方向にスライドする。上記油圧シリンダ機構１０はサ
ーブ基１２により制御されている。すなわち回転電極１
を被切断物９に接近させて切断を行なう場合の切断電流
は、前記ケーブル６に介挿された電流計１３により検出
され、その検出信号は電流比較器１４に入力される。こ
の電流比較器１４には、上記検出信号の他に制御盤１５
より予め設定された制御信号が入力される。電流比較器
１４はこれらの検出信号および制御信号を比較して、そ
の差分を差信号として前記サーブ系１２に出力する。サ
ーブ系１２はこの差信号を基にして油圧シリンダ機構１
０を制御して、切断電流を一定保持せんとするものであ
る。

なお図中符号Ｉ６は空気注入口を示し、この空気注入口
１６を介して前記ケーシング２内にシールドガスとして
の圧縮空気を注入し、回転電極１への給電部をシールド
している。

上記構成によると、被切断物９を切断する場合には、ま
ず油圧モータ４を駆動させて回転電極１を回転させると
ともに、油圧シリンダ機構１０を駆動させてピストン１
１を図中下方に移動させ、上記回転電極ｌを被切断物９
に接近させる。回転電極１が被切断物に対しておよそ０
．１〜０．２　ミ１７程度離れた地点に位置したところ
で、アーク放電を行ない、直流低電圧高電流（電圧的５
０ｖ、電流的４０００Ａ〜２００００Ａ）の電気エネル
ギにより被切断物９を溶融するとともに、上記スリット
ＩＡを介して溶融ノロを排除して切断作業を行なうＯ 次に第４図を参照してアークソー切断装置のヘッド部の
構成について詳細に説明する。第４図はヘッド部の断面
図であシ、前記回転電極１は、−対の７う／ジ３１．３
１に挾持されておシ、その状態でカラー３２を介してね
じ３３によりシャフト３に固着されている。図中符号３
４は上記７ランー’）３１．３１を固定しているボルト
を示す。上記シャフト３はその両端部を絶縁物３５．３
５を介してころがシ軸受、？　６　、３６により夫々軸
支されている。これらころがυ軸受３６．３６は、前記
ケーシング２に形成された軸受室３７　、　、？　７内
に設置されておシ、また前記ブラシ５が設置されている
部分は、ブラシ室３８となっている。なおこのケーブル
５とシャフト３との間にはコレクタリング３９が設置さ
れている。上記ブラシ５は複数の分割ブラシ５Ａより構
成されており、各分割ブラシ５Ａは夫々スゲリング４０
により前記コレクタリング３９方向に付勢されている。

またこれらのブラシ５Ａは調整ねじ４１によりその付勢
力を適宜調整される。上記シャフト３と油圧モータ４と
の間にはスプライン４２が介在している。このスプライ
ン４２の外周には、タコライン４３が装着されている。

また図中符号４４．４５は油圧モ−タ４の入口、出口フ
ランジを夫々示し、符号４６は上記油圧モータ４をケー
シング２に固定しているボルトを示し、符号４７は止メ
ビ／、４８はカバーを夫々示す。

上記構成において、例えば切断作業を行なりている場合
に、回転速度異常低下、軸受２３の異常温度上昇による
焼付、あるいはケーシング２の一部クラックが発生する
等の現象が発生することがある。これらの問題は、回転
電極１に大電流を供給することにより前記シャフト３に
ジュール熱が発生し、核熱が冷却されることなく蓄熱さ
れることにより温度が異常に高くなることによる。そし
て上述したような回転速度低下は、切断時の溶融ノロの
排出能力を低下させるだけではなく、温度上昇の許容限
度が最も低い軸受３６の焼付およびケーシング２の破損
等、運転継続を不可能にしてしまう恐れがあシ、万一そ
のような事態が発生した場合には、作業員が放射能によ
り汚染された各部品を解体して交換する等の作業を行な
わなければならず、作業員の被曝が懸念される等その改
善が要求されていた。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の構成にあっては、回転速度の低下等に
より機能が低下するという間層があシ。

本発明は以上の点に基づいてなされたものでその目的は
、シャフトのジュール熱発生に起因する各種弊害により
切断能力が低下したシ、あるいは連続運転が不可能にな
るといりた事態をなくし、厚肉の鋼材についても高速で
切断することができると同時に作業員の被曝低減を図る
ことが可能なアークソー切断装置を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明によるアークソー切断装置は、ケーシン
グと、このケーシングに回転可能に収容され、その両端
を軸受室に設置された軸受により夫々軸支されたシャフ
トと、このシャフトの先端に固着された回転電極と、上
記ケーシングをスライドさせる制御機構とを備えたアー
クソー切断装置において、上記ケーシングに形成された
冷却水注入口と、上記シャフトに形成され一端を上記冷
却水注入口に連通させ他端を排水口とした流路とを備え
、上記冷却水注入口より冷却水を供給し流路内を流通さ
せて排水することにより、シャフトの冷却をなすことを
特徴とするものである。

（作用） つまシシャ７トに冷却水が流通する流路を形成し、ケー
シングに形成された冷却水注入口より冷却水を注入して
上記流路を流通させることによりシャフトの冷却を行な
おうとするものである。

（実施例） 以下第１図を参照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は、本実施例によるアークソー切断装置のヘッド部
の断面図である。なお従来と同一部分には同一符号を付
して示し、その説明は省略する。コレクタリング３９に
は軸心方向に冷却水流路１０１が形成されており、一方
この冷却水流路１０１０両端に夫々連通する冷却水流路
１σ２および１０３がシャフト３に形成されている。こ
れら冷却水流路１０２および１０３は上記コレクタリン
グ３９に形成された冷却水流路１０１に冷却水流路１０
４および１０５を介して連通している。上記冷却水流路
１０２は、ケーシング２に形成された冷却水注入口１０
ｅｌＣ流路１０７を介して連通している。また上記冷却
水流路１０３には排水口１０Ｂが連通しており、この排
水口１０Ｂの先端は、前記回転電極１のシャフト３への
固着部に指向している。すなわち上記冷却水注入口１０
６を介して図示しない冷却水供給装置よυ冷却水を供給
し、冷却水を冷却水流路１０７，１０２゜１０４．１０
１，１０５，１０３を順次流通させ排水口１０８より回
転電極１上に排水する。これによってシャフト３を冷却
するとともに回転電極ｌをも冷却せんとするものである
。

ここで実運転時の発熱量をブラシ５とコレクタリング３
９との接触による発熱を例にとって算出してみる。まず
ブラシ５とコレクタリング３９との接触により発生する
熱量をＱｌとすると、Ｑ＋は次の式で表わされる。

Ｑｌ　＝９．８１ＸＰＸＡＸＮＸｖＸｕ　　＝（ｌ）但
し Ｐ：ブラシ圧　２００　ｇ／ム２ Ａ：ブラシ面積　４叶− Ｎニブ２シ個数　　８個 Ｖ：接触部速度　４．７ｍ／５ｅｅ Ｕ：摩擦係数　　０．２ よって発生熱量Ｑ１は次のようになる。

Ｑ、＝９．８１Ｘ２００Ｘ４０Ｘ８Ｘ４．７Ｘ０．２＝
　５９０　（Ｗ） 次にブラシ部電気抵抗による発熱量をＱ、とすると、Ｑ
、は次の式で表わされる。

Ｑｚ　＝ΔｖｘＩ　　　　　　・・・（ＩＩ）但し ΔＶ：電圧ドロッｆ　　　０．３Ｖ ■　＝平均電流　　　　２００００Ａ よって発熱ｊｌＱｔは以下のようになる。

Ｑ、　＝０．３Ｘ　２００００＝６０００　（ｖ）次に
シャフト３の電気抵抗による発熱量をＱ３とすると、Ｑ
３は次の式で表わされる。

Ｑ、＝ＲＸＩ２　　　　　・・・（至）但し Ｒ：　シャフトの抵抗　　　０．０５ｍΩＩ：平均電流
　　　２００００Ａ よりて発熱量Ｑ３は以下のようになる。

Ｑｓ　＝０．０５Ｘ１０　’Ｘ２００００２＝２０００
０（ｗ）以上より全発生熱量Ｑは、以下のよう（なる。

Ｑ≠Ｑ＋　＋Ｑｔ　＋Ｑａ ＝０．５９＋６＋２０＝２６．６　（ｋｗ）このような
発生熱が機械に与える影響は前述したようにシャフト３
の軸方向への膨張と、シャフト３の温度上昇である。こ
の内シヤフト３の膨張は、適切なベアリング（例えば片
側を円形コロ軸受とする）を選定することにより解決す
ることが可能であるが、これに対して温度上昇について
は、ベアリングおよびこのベアリングの周囲に配置しで
あるオイルシール等は温度上昇の許容範囲が小さいため
に、シャフト３の温度上昇により容易に損傷する恐れが
ある。本実施例はかかるシャフト３の温度上昇をコレク
タリング３９およびシャフト３に形成された冷却水流路
に冷却水を流通させることにより効果的に抑制して、シ
ャフト３の温度上昇による各種弊害を解消せんとするも
のである。

上記構成によると、回転電極１はシャフト３の回転によ
り回転し、ケーシング２の移動に伴なりて被切断物９に
接近する。所定の距離まで接近したところでアーク放電
を行ない、被切断物９の切断を行なうとともに、回転電
極１のスリットＩＡにより溶融ノロの排除を行なう。か
かる切断動作中、冷却水注入口１０６より注入され九冷
却水は以下のような経路で流通する。すなわち上記冷却
水注入口１０６よυ注入された冷却水は、流路１０７を
介して流路１０２内に流入し、さらに流路１０４，１０
１および１０５を介して流路１０３内に流入する。その
際シャフト３の冷却を行ない、シャフト３におけるジュ
ール熱の発生、蓄熱を効果的に抑制する。そして排水口
Ｉσ８を介して回転電極１上に排水される。これによっ
て回転電極Ｉの冷却をも行なう。以下同様の経路で連続
的に冷却水が供給される。

以上本実施例によるアークソー切断装置によると、シャ
フト３およびコレクタリング３９に形成された冷却水流
路１０１，１０２，１０３，１０４，１０５および１０
７に冷却水を流通させて、シャフト３を冷却しているの
で、シャフト３におけるジュール熱の発生、蓄熱を抑制
して、ゾエール熱の発生。

蓄熱に起因する各種弊害例えばシャフト３の膨張、軸受
３６の温度上昇それによる焼付、回転速度の低下、ケー
シング２におけるクラック発生等を防止することが可能
となる。また本実施例の場合には、冷却水流路１０３に
連通した排水口１０Ｂの先端を回転電極１のシャフト３
への固着部に指向させ、排水を回転電極１上に排水する
ようにしているので、回転電極１をも効果的に冷却する
ことができる。このようにシャフト３の冷却のみならず
回転電極１をも効果的に冷却しているので、厚い鋼材に
ついても高速で切断することが可能となシ、まえ軸受３
６等の損傷頻度も大幅に低減されるので、交換作業等が
少なくなシ、作業員の被曝低減を図る上で極めて効果的
である。

［発明の効果コ 以上詳述したように本発明によるアークソ−切断装置は
、ケーシングと、このケーシングに回転可能に収容され
、その両端を軸受室に設置された軸受により夫々軸支さ
れたシャフトと、このシャフトの先端に固着された回転
電極と、上記ケーシングをスライドさせる制御機構とを
備えたアークソー切断装置において、上記ケーシングに
形成された冷却水注入口と、上記シャフトに形成され一
端を上記冷却水注入口に連通させ他端を排水口とした流
路とを備え、上記冷却水注入口より冷却水を供給し流路
内を流通させて排水することにより、シャフトの冷却を
なすことを特徴とするものである。

したがってシャフトにおけるジュール熱の発生。

蓄熱を抑制して、ジュール熱の発生、蓄熱による各種弊
害をなくし、切断能力の低下、連続運転不能といった事
態を防止することができ、信頼性の高いアークソー切断
装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すアークソー切断装置の
ヘッド部の断面図、第２図乃至第４図は従来例を示す図
で、第２図はアークソー切断装置の概略構成を示す図、
第３図は回転電極の平面図、第４図はアークソー切断装
置のヘッド部の断面図である。 １・・・回転電極、２・・・ケーシング、３・・・シャ
フト、９・・・被切断物、１０・・・シリンダ機構、３
６・・・軸受、３７・・・軸受室、１０１，１０２，１
０３，１０４，１０５゜１０７・・・冷却水流路、１０
６・・・冷却水注入口、１０１１・・・排水口。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケーシングと、このケーシングに回転可能に収容
   され、その両端を軸受室に設置された軸受により夫々軸
   支されたシャフトと、このシャフトの先端に固着された
   回転電極と、上記ケーシングをスライドさせる制御機構
   とを備えたアークソー切断装置において、上記ケーシン
   グに形成された冷却水注入口と、上記シャフトに形成さ
   れ一端を上記冷却水注入口に連通させ他端を排水口とし
   た流路とを備え、上記冷却水注入口より冷却水を供給し
   流路内を流通させて排水することにより、シャフトの冷
   却をなすことを特徴とするアークソー切断装置。
2. （２）上記流路の排水口は回転電極のシャフトへの固着
   部に対置しており、流路内を流通した冷却水を回転電極
   上に排水することにより回転電極の冷却をも行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアークソー切
   断装置。