JPS6083774A

JPS6083774A - ア−ク放電切断装置

Info

Publication number: JPS6083774A
Application number: JP19191183A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Hayashi; 勝久林; Teruo Yamaguchi; 山口　照夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-10-14
Filing date: 1983-10-14
Publication date: 1985-05-13

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】〔発明の技術分野〕本発明は放射化された鋼材の切断を行なうアーク放電切
断装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

水中で鋼材を切断する方法としては、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
タジェット切断法、プラズマ切断法、放電加工法等の種
々の方法が知られている。

しかしながら、たとえば原子炉で放射化された厚肉の板
、管等の鋼材を切断する有効な方法は未だ実現されてい
ない。

水中ガス切断法では、ステンレス鋼のクラッドがあると
切断できない。

ガス切断法とガウジング法とを組合せた方法は未だ実用
化に至っていない。また、切断が可能であっても切断速
度が遅く、副次生成物が多いこともあって、放射化され
た材料の切断には適さない。

また、アークソーなる切断方法が最近開発されているの
で、その概要を第１図により説明する。

図中１は回転電極、２は被切断物である。回転電極１は
直流電源３の一方の電極に＠製のブラシ４を介して接続
され、被切断物２は直流電源３の他方の電極に直接、接
続されている。また、図中５は回転電極ｌを回転駆動す
る油圧モータであシ、回転電極ｌおよび油圧モータ５は
、前記ブラシ４を収容したケーシングと共に油圧シリン
ダ６により一体に駆動され、これによって回転電極１は
被切断物２に対して接近する方向へ駆動される。

図中７は油圧シリンダ６を制御するサーぎ系である。

前記回転電極Ｉを被切断物２に接近させて切断を行なう
際の切断電流は電流計８によって検出され、この電流計
８の検出値は電流比較器９に入力される。また、電流比
較器９には制御盤１０よシー足の制御値が入力され、電
流比較器９では検出値を上記制御値と比較してその差分
を前記サーボ系７へ出力する。そしてサーぎ系７では油
圧７リンダ６を制御して、切断電流が常に一定となるよ
うにしているものである。なお、図中１２は前記ブラシ
４を収容したケーシング内に圧縮空気を注入する注入口
を示し、水中切断時にはこの注入口１２よシ圧縮窒気を
注入することによシ、回転電極１への給電部ケソールす
るように構成されている。

そこで、被切断物２を切断するにあたりては、まず油圧
モータ５によシ回＠電極Ｉを回転させるとともに、油圧
シリンダ６を矢印Ｘ方向へ作動させて回転電極１を被切
断物２に接近させていく。そして回転電極１が被切断物
２から約０１朋程度まで接近したところでアーク放電を
行ない、被切断物２を低電圧高電流（電圧約２０ｖ１電
流１０００〜４０００Ａ　）の電気エネルギによシ被切
断物２を溶融するとともに、回転電極ｌの回転により溶
融ノロを排除して切断作業が進められる。

しかしながら、厚肉の炭素鋼を切断する場合にはアーク
放電のまわシに発生する磁場の影響を受けて、浴融ノロ
が切断口の下部に付着し、実質の切断肉厚を増加すると
ともに、切断方向に平滑な切断面が形成されないため、
回転電極ｌの側面と、これに特に接近している部分との
間にもアークが発生する。このため、回転電極ｌの先端
のアークエネルギが減少した）、回転電極１の側面との
間で短絡現象が発生し、その後の切断が不可能となる。

ただし、ステンレス鋼のように磁化しにくい材料を切断
する場合は、溶融ノロが排除され易いため、１５０〜２
００ｒｕｎ程度の厚肉のものも切断可能でらる。

このように、アークソーでは高電流低電圧の直流電源を
用いて導電材を瞬時に切断することができるが、磁化し
易い軟鋼の場合は切断し得る肉厚に限度がある。また、
原子炉圧力容器のようなものを切断する場合には、水平
方向や鉛直方向に、ある程度長い距離を連続して切断し
ていく必要があるが、アークソーではこのような連続切
断が困難である＠次に放電加工法の概要を第２図により説明する。

図中２０は電極、２１は被切断物、２２は電源装置、２
３は送シ機構であり、被切断物２Ｉは水または電解液μ
認容したタンク２４内に配置される。放電加工では直流
のアーク電源が使用され、電圧は１００Ｖ前後、電流は
数十Ａである。

そこで、被切断物２ノを切断するにあたっては、送シ機
構２３によシミ極２ｏをタンク２４内の被切断物２１に
接近させ、電極２ｏと被切断物２１との間（放電ギャッ
プ間）にアークを発生させてから短時間のうちに電源を
しゃ断して放電ギャップ間への箪力供給全中断する。こ
の１回の過渡アーク放電時間は１ｏ−７〜１ｏ−３ｓｅ
ｅである。そして毎秒１０’〜１０３回反復発生させる
ことによシ、被切断物２１を溶融していく。

一方、放電エネルギ来の一部は陽光柱の温度上昇に費さ
れ、陽光柱の急激な膨張にょシタンク２４内の液体中に
衝撃波が発生するとともに、放電ギャップ間に気泡が発
生し、気泡の膨張収縮運動を起す。そしてこの衝撃波お
よび気泡の膨張収縮運動によシ溶融ノμが排除される。

第３図は放電加工におけるパルス電圧Ｖと放電電流Ａと
の関保全示すもので、Ｅｏは印加電圧、Ｅｍは平均電圧
、ｅｇはアーク電圧、τ、は無負荷電圧印加時間である
。また■は放電電流ピーク値、τ、は放電電流ノ９ルス
時間、τ１は休止時間である。この図に示すように、電
極２１と被切断物２４との間に電圧が印加されても直ち
に放電するとは限らず、不規則な無負荷電圧印加時間τ
、を経過して放電が発生し、放電電流が流れる・放電終
了後、休止時間τ、を与え、消イオンを行なう。無負荷
電圧印加時間τ、の出現は消イオンが行なわれたことを
示し、休止時間τの長さは放電周波数との関係で決まる
。

放電加工法では、理論的にはいがなる厚さの鋼材でも切
断可能であるが、切断速度が遅い輸常、１分間当Ｊ０．
５〜５ｇの切断量である）ため、原子炉容器の切断には
不向きである。なお、放電加工法による従来の切断実績
としては、２９ｎ角の炭素鋼角材が最大であった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情にもとづいてなされたもので、
その目的は、いかなる導電材でも、厚肉のものを高速切
断でき、気中切断、水中切断のいずれも可能で、遠隔操
作の容易なアーク放電切断装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明のアーク放電切断装置は、定電圧定電流電のと、
この電源に接続されて被切断物との間でアーク放電を行
なう静止電極と、この電極を被切断物の切断方向へ移動
させる送シ機構と、切断電流または電圧を制御値と比較
して上記送シ機構を制御することによシ上記静止電流の
位置を制御するサー？系と、被切断物の溶融ノロを水噴
射によシ排除する水スジレイ機構とを具備したことを特
徴とするものである。

〔発明の実施例〕

第４図は本発明の一実施例を示すもので、図中３０は平
板状の静止電極、３１は被切断物、３２は低電圧高電流
の直流定電圧定電流電源であシ、３３は静止電極３０を
被切断物３１の切断方向へ移動させる送シ機構としての
油圧シリンダである。前記静止電極３０および被切断物
３１は水タンク３４内の水中に配置され、前記電源３２
の両極に接続されている。なお、静止電極３０は被切断
物３１に対向する先端縁（切断刃先３０ａ）が移動方向
に対して厨め（約４５°）に形成されている。

また、図中３５．３６．３１は水スプレィ機構を構成す
る水スジレイノズル、水量副節パルプおよび水圧ポンプ
であり、水スゲレイノズル３５はタンク３４内における
水中の、静止電極３０の先端縁延長線上に配置され、静
止電極３０と一体に移動する構成となっている。

また図中３８は電源３２と静止゛電極３θとの間に接続
された電流計で、切断電流を検出し、この検出値は電流
比較器３９に入力される。

図中４０はサーボアンプ、４１は制御盤でろって、前記
′電流比較器３９には制御１Ａ４１よシー足の制御値が
入力され、電流計３８からの検出値はこの制御値と比較
されて、その差分がサ−ｇ７７ｆ４０を介してサーボパ
ルプ４２へ出力される。このサーボパルプ４２は前記油
圧シリンダ３３と、これを駆動する油圧Ｉング４３との
間に介挿されて油圧シリンダ３３を制御するものである
。

このように構成されたアーク放電切断装置によシ、水中
の被切断物３１を切断するにあたっては、まず油圧シリ
ンダ３３にょシ静止電極３０を被切断物３１に接近させ
ていく。そして静止電極３０が被切断物３１がら約１０
朋程度まで接近したところでサーが系すなわちサービア
ンプ４０．サーデバルプ４２および油圧ポンプ４３を作
動させ、電源３２における設定電流電圧値で、静止電極
３ｏの切断刃先３ｏａと被切断物３１との間にアーク放
電が行なわれるまで静止電極３ｏを被切断物３１に接近
させていく。また水圧ポンプ３７を駆動し、水スジレイ
ノズル３５よシ切断刃先３ｏａに沿りて高圧水を噴射さ
せる。そこで、アーク放電にょ力被切断物３１が溶融す
ると、水の噴射圧力によって溶融ノロが排除される。

ここで、被切断物３１が丸棒や角棒である場合、静止電
極３００幅寸法Ｂを被切断物３１の幅寸法すよシ犬きく
すると、静止電極３０を矢印方向に一直細状に送るだけ
で切断することができるが、必要に応じて油圧シリンダ
３３ごと矢印Ｙ方向へも移動できるように構成すること
は可能である。

第５図は切断時における電流・電圧特性を示すもので、
横軸は切断時間（ｓｅｅ）　、左側縦軸は放電電流（５
）、右側縦軸は電圧（ロ）を示している。

実験によれば、被切断物３１が５０〜１００朋厚の鋼材
であれば電流２０００〜５０００Ａ、電圧２５Ｖ前後で
切断することができた。また従来、切断不可能とされて
いた１５０ｍｍ以上の厚肉炭素鋼や表面にステンレスバ
タリングのある厚肉炭素鋼なども１分間当９０．１ｍ〜
１ｔｎの速度で切断することができた。

この第５図の特性と第３図との比較から明らかなように
、上記実施例のアーク放電切断装置では電流、電圧共に
一定であシ、従来の放電加工法のように・卆ルス電源を
用いる必要がないので、アーク放電エネルギを大きくす
ることができる。

また、第１図に示す従来のアークソーでは電極１が回転
するため、板材等を長手方向に切断する場合は切断方向
と回転方向とのずれによりサイドアークが発生したシ、
切断口下部に溶融ノロが付着して電極１の回転が阻止さ
れる。このため炭素鋼では５０朋程度が切断し得る限度
であるが、上記実施例のアーク放電切断装置では電極３
０を回転させないので、サイドアークの発生や溶融ノロ
の付着により切断不能となることはない。また、電極３
０が静止しているので可動部を軽量にすることができ、
たとえば原子炉圧力容器内の底部のように水深の深いと
ころで切断を行なう場合でも遠隔操作が容易となる。

まだ、第１図に示すアークソーでは、第６図のように回
転電極１と被切断物２との間の隙間Ｃが円弧状になるが
、上記実施例の装置では第７図のように・静止電極３０
と被切断物３１との間の隙間Ｃ′が直線状になるため、
同一厚さの被切断物に対する隙間長はアークソーの場合
よシ短かくなる。このため電気エネルギ密度が増加する
ことになる。

さらに、上記実施例の装置では水スジレイノズル３５か
らの水噴射によシミ極３θが冷却されるので、電極３０
の消耗を防止する効果も得られる。

なお、静止電極３０は平板状に限らない。たとえば孔あ
け加工や溝切）加工を行なうには、棒状の静止電極を使
用すればよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、導電材であれば
いかなる材料でも、また厚肉のものでも高速で切断する
ことができ、気中切断、水中切断のいずれも′１ｌｒｌ
能で、遠隔操作も容易なアー〃ｌＩｆ菅樹圃誌１を督奈
塩仙寸スど〉充で衣スー

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例（アークソー）の概略構成図、第２図は
別の従来例（放電加工法）の概略構成図、第３図は第２
図の装置の電流・電圧特性を示す波形図、第４区は本発
明の一実施例を示す３０・・・静止電源、３０ａ・・・
切断刃先、３１・・・被切断物、３２・・・定電圧定電
流電源、３３・・・油圧７リンダ（送シ機構）、３５・
・・水スジレイノズル、３７・・・水圧ポンプ、３８・
・・電流計、３９・・・電流比較器、４０・・・サーが
アンプ、４Ｉ・・・制御盤、４２・・・サー？パルプ、
４３・・・油圧ポンダ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第１ｒｊ！Ｊ第２ｖ！Ｊ１第３図時＠Ｐｓｅｃ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）定電圧定電流’ａｍと、この電源に接続されて被
切断物との間でアーク放電を行なう静止電極と、この電
極を被切断物の切断方向へ移動させる送シ機構と、切断
電流または電圧を制御値と比較して上記送シ機構を制御
することによシ上記静止電極の位置を制御するサーは系
と、被切断物の溶融ノロを水噴射によシ排除する水スプ
レィ機構とを具備したことを特徴とするアーク放電切断
装置。
（２）前記静止電極を平板状にしたことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項記載のアーク放電切断装置。