(57)【要約】【課題】放電加工（ＥＤＭ）工具および原子炉圧力容器の構成要素のタック溶接を除去する方法を提供する。【解決手段】該工具は、電動機と、タック溶接を有する構成要素に係合するハウジングと、ハウジング内に位置する電極と、第１プレートと、電極に取り付けられた第２プレートとを含むことが可能とされる。第２プレートの作動によって電極がタック溶接に整合し、電極の放電によってタック溶接が前記構成要素から除去される。【選択図】図２
2007206064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉圧力容器構成要素の表面からタック溶接を除去するための放電加工（ＥＤＭ）工具であって、
電動機と、
タック溶接を有するリテーナボルトに係合するハウジングと、
前記ハウジング内に位置する可動の電極プレートと、
第１プレートと、
前記電極プレートに取り付けられた第２プレートとを備え、
前記第２プレートの作用によって前記電極プレートが前記タック溶接に整合され、前記電極プレートによって電極が放電することにより前記タック溶接がリテーナボルトから除去されるＥＤＭ工具。
【請求項２】
前記第２プレートを作動させるための、ボールスクリュナットにより回転可能なボールスクリュをさらに備える請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項３】
前記ボールスクリュナットは前記第１プレートに位置する請求項２記載のＥＤＭ工具。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記リテーナボルトを受けるための一対のインデックスメンバを含む請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項５】
前記インデックスメンバは前記ハウジングの内向き中央寄りに位置付けされる請求項４記載のＥＤＭ工具。
【請求項６】
前記ハウジングは前記リテーナボルトの前記ハウジング内への挿入を容易にするための切込みを含む請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項７】
前記電極プレートはグラファイトもしくは銀タングステンから製作される請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項８】
前記電極プレートは前記リテーナボルトを挿入および前記リテーナボルトから取外し中の前記ハウジング内で没入する請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項９】
前記電極プレートは前記タック溶接を除去中の前記ハウジング内で延出する請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項１０】
前記第１プレートは前記第２プレートを導くための支持部材を含む請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項１１】
前記第１および第２プレートはステンレススチールもしくはアルミニウム製とする請求項１記載のＥＤＭ工具。
【請求項１２】
原子炉圧力容器構成要素からタック溶接を放電加工（ＥＤＭ）により除去する方法であって、
ＥＤＭ工具を前記構成要素上方に位置付けし、前記工具はハウジング、第１プレート、第２プレートおよび電極プレートを含むステップと、
前記第２プレートを作動させて前記電極プレートを前記ハウジング内で移動させるステップと、
電極の放電により前記タック溶接を前記構成要素から除去するステップと、
前記ＥＤＭ工具を前記構成要素から取り外すステップとを含む方法。
【請求項１３】
前記第２プレートはボールスクリュによって作動される請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
さらに、前記ＥＤＭ工具を前記構成要素上方に位置付け中に前記ハウジング内で前記電極プレートを没入させるステップを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
さらに、前記タック溶接を費消中に前記ハウジング内で前記電極プレートを延出させるステップを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
さらに、前記ＥＤＭ工具の取外し中に前記ハウジング内で前記電極プレートを没入させるステップを含む請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね原子炉容器構成要素のタック溶接を放電加工（ＥＤＭ）により除去する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電加工（ＥＤＭ）は、硬い金属あるいは旧来の技法では加工不可能な金属を加工するために使用される一般的技術とされる。ＥＤＭは、研削盤、エンドミル、その他の切削工具では生成することが困難な複雑な輪郭や微妙な空所を切削するのに適しているであろう。ＥＤＭは反復放電を急速に連続して生成することによって金属を除去する。その放電は、電極と加工中の金属片の間のパスとされる。反復放電によって不要の金属を除去し、あるいは金属に逐次深みが加わる一群のクレータを作り、最終的な形状に仕上げることが可能とされる。ＥＤＭは導電性材料に対して働きをするため、加工可能な金属には、限定はしないが、例えば、ハステロイ、硬化工具鋼、チタン、カーバイド、インコネルおよびコバール等が含まれよう。
【０００３】
ＥＤＭは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の金属を加工するのに使用される。ＢＷＲの一般的な原子炉圧力容器は概ね円筒形状とされ、両端は底部ヘッドおよび取外し可能な頂部ヘッド等によって閉鎖されている。上部格子板は一般的にＲＰＶ内で炉心板上方に離隔される。炉心シュラウド、もしくはシュラウドは、一般的に炉心を囲繞し、シュラウド支持構造によって支持される。特に、シュラウドは概ね円筒形状とされ、炉心板および上部格子板をともに囲繞する。円筒状の原子炉圧力容器と円筒形状のシュラウドの間に空間即ちアニュラスがある。
【０００４】
図１は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）２０の一部を切開した概略部分断面図である。ＲＰＶ２０は概ね円筒形状とされ、一端を底部ヘッドによりかつ他端を取外し可能な頂部ヘッド（図示せず）によって閉鎖されている。上部格子板（図示せず）はＲＰＶ２０内の炉心板２２上方に位置する。シュラウド２４は炉心板２２を囲繞し、シュラウド支持構造２６によって支持される。下降アニュラス２８はＲＰＶ２０のシュラウド２４と側壁３０の間に形成される。
【０００５】
アニュレットノズル３２はＲＰＶ２０の側壁３０を通じて延在しジェットポンプアセンブリ３４に結合される。ジェットポンプアセンブリ３４は、ノズル３２を通じて延在するサーマルスリーブ３６、下部エルボ（図１に一部示す）、および一対のジェットポンプ３５に結合された入口上昇管３８を含む。サーマルスリーブ３６は第１端（図示せず）で下部エルボの第２端に固定される。サーマルスリーブ３６の第１端は下部エルボの第２端に溶接される。下部エルボの第１端は上昇管３８の一端に同様に固定もしくは溶接される。上昇管３８はシュラウド２４と側壁３０の間にかつこれらと大凡平行に延在する。ジェットポンプ３５は炉心シュラウド２４周囲に円周方向に配分される。上昇管３８は２つのジェットポンプ３５にトランジションアセンブリ３９によって結合される。
【０００６】
図２は、ジェットポンプアセンブリの斜視図である。各ジェットポンプ３５はジェットポンプノズル６４、サクションインレット６６、インレットミキサ４１、およびディフューザ４２を含む。ジェットポンプノズル６４はインレットミキサ４１の第１端（図示せず）に位置するサクションインレット６６に置かれるであろう。トランジションアセンブリ３９はベースピース７０および２つのエルボを含むであろう。各エルボはジェットポンプノズル６４に結合される。ロッキングアーム７２、７４、７６、および７８はトランジションアセンブリベースピース７０から延出する。ジェットポンプビーム８６はロッキングアーム７２、７４、７６および７８の間に接続される。図２に示すように、一方のジェットポンプビーム８６は一対の支持アーム７２および７６に係合し、他方のジェットポンプビーム８６は一対の支持アーム７４および７８に係合する。各ジェットポンプビーム８６はその端に舌状部材８１を含み、舌状部材はロッキングアーム７２、７４、７６および７８のノッチ８２に係合して、対応するビームボルト９４の運動（回転等）を防止および／または減少させる。ジェットポンプビーム８６は、舌状部材８１をノッチ８２内に摺動させることによってロッキングアーム７２、７４、７６および７８に係合する。
【０００７】
ジェットポンプビーム８６は、リテーナボルトによってインレットミキサ４１にロックされるリテーナプレート（図示せず）によって概ねインレットミキサ４１に取り付けられる。ビームボルト９４をロックするには、タック溶接を適用してボルト９４の振動による弛みを防止する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ジェットポンプビームアセンブリは時折補修もしくは交換を要する。したがって、ジェットポンプビームアセンブリを補修／交換するにはインレットミキサ４１全体を取り外し、オープンエリアに移動しアクセスを良くしてジェットポンプビームアセンブリをインレットミキサ４１から（タック溶接を破断し、ボルトを外し、リテーナプレートを外す等して）分離する。しかし、この手順は時間が掛かり、労働集約的でありかつ現場でさらに装備を要する。
【０００９】
他に、タック溶接を破断し、ジェットポンプリテーナボルトを取り外す方法はトルク増倍器を使用してタック溶接を除去する。しかし、トルク増倍器は嵩張りかつ大型であり、したがってジェットポンプビームの面域には適合できない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的実施形態は、原子炉圧力容器構成要素の表面からタック溶接を除去するための放電加工（ＥＤＭ）工具を指向目的とする。該工具は、電動機と、タック溶接を有するリテーナボルトに係合するハウジングと、前記ハウジング内に位置する可動の電極プレートと、第１プレートと、前記電極に取り付けられた第２プレートとを含むことが可能とされる。
【００１１】
さらに例示的実施形態においては、前記第２プレートの作用によって前記電極プレートが前記タック溶接に整合される。
【００１２】
さらにまた例示的実施形態においては、前記電極プレートによって電極が放電することにより前記タック溶接が前記構成要素から除去される。
【００１３】
本発明の別の例示的実施形態は、タック溶接を放電加工（ＥＤＭ）により除去する方法を指向目的とする。該方法においては、ＥＤＭ工具が構成要素上方に位置付けされる。前記工具はハウジング、第１プレート、第２プレートおよび電極プレートを含む。前記第２プレートが作動することにより前記電極が前記ハウジング内で移動する。前記電極プレートにより電極が放電し、タック溶接が除去される。ＥＤＭ工具は次いで前記構成要素から取り外される。
【００１４】
本発明は以下の詳細な説明および添付図面からさらによく理解されよう。図面では、同様の要素は同様の符号を付して表示する。図面は図解のために示すにすぎず、したがって本発明を限定するものではない。
【００１５】
各図は、本発明の例示的実施形態を説明するため、その方法および装置の大凡の特徴を示すためのものである。但しそれらの図は実寸表示ではなく、また示した実施形態の特徴を必ずしも正確に反映するものではなく、例示的実施形態の数値範囲もしくは特性を本発明の範囲内で規定もしくは限定するものと解釈されるべきではない。ジェットポンプアセンブリの相対的寸法および大きさは、分かり易くするために縮小もしくは誇張される場合もある。各図の同様かつ対応する部品には同様の符号を使用する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図３は、本発明の例示的実施形態によってジェットポンプビームボルトに対して作用可能なＥＤＭ工具１００の概略図である。図３のジェットポンプアセンブリ３４部分は図２と同様であり、詳細な説明は省くので了解されたい。
【００１７】
図３に関し、ジェットポンプビーム８６はインレットミキサ４１に取り付けられている。ジェットポンプビーム８６を支持するためのリテーナプレート５２はビーム８６の下に取り付けられる。プレート５２は、ブロック４９の開口に整合する開口を含む。整合すると、リテーナボルト９０を挿入してリテーナプレート５２をインレットミキサ４１に締着することが可能とされる。リテーナボルト９０は、これを補強するためのタック溶接９１を含むことが可能とされる。タック溶接９１は知られている溶接工程を使用して従来の方法でリテーナプレート５２に固定される。
【００１８】
ＥＤＭ工具１００はリテーナボルト９０に係合する。工具１００は、リテーナボルト９０に係合するため、概ね横長（もしくは線形）形状とされる。工具１００の設計および操作性により、ＥＤＭ工具１００はジェットポンプアセンブリ３４のエリア周辺で容易に操作可能とされる。
【００１９】
工具１００は、ボルトヘッド９０の表面に係合（もしくはインデクシングオフ）するためのボルトハウジング１１０を含む。一例においては、ボルトヘッド９０の表面を六角形とし、したがってハウジングは相補的な六角形とすることが可能とされる。しかし、ボルトハウジング１１０がボルトヘッド９０の形状に対応する限り、ボルトヘッド９０は他の形状を使用することも可能とされることを理解されたい。
【００２０】
ボルトハウジング１１０は、図３に示すようにハウジング１１０から延在する支持フレームプレート１２０に取り付けられる。支持フレームプレート１２０の設計は概ね幅が狭く、延伸した線形スライド状と解釈されよう。支持フレームプレート１２０は概ね平らにハウジング１１０から延在し、その対向端にギャップ１２１を含む。ギャップ１２１は、ボールスクリュナット１３５を囲繞するように設計される。開口部１２１の上部にＥＤＭ電動機１４０を保持するプラットホーム１２５が形成される。電動機１４０は、締結材１２８、即ちネジもしくは他に同等の取付手段によりプラットホーム１２５に取付け可能とされる。電動機１４０は、ＥＤＭ用途で一般に使用される従来の直流ステップモータとしてよい。電動機１４０は電源用の延伸ワイヤ１６１を含む。図３に示すように、ワイヤ１６１は電源（図示せず）に接続するコネクタ１６５を含む。
【００２１】
一例として、支持フレームプレート１２０およびプラットホーム１２５はステンレススチール製とすることが可能とされる。しかし、アルミニウム等の他の材料も使用可能とされることを理解されたい。さらに、支持フレームプレート１２０およびプラットホーム１２５は一体品もしくは締結された別々の構成要素としてもよいことを理解されたい。
【００２２】
作動プレート１３０（プレート１２０に平行する）がハウジング１１０内に延伸する。詳細は後述するように、作動プレート１３０はタック溶接９０を解放するために付勢される電極に係合するのに使用される。
【００２３】
作動プレート１３０はハウジング１１０内の電極プレート１５０（図５参照）に取り付けられる。作動プレート１３０は、電極プレート１５０をボルトヘッド９０に係合しかつ電極の放電によりタック溶接９１を除去するための運動を与える。電極プレート１５０はグラファイトもしくは銀タングステン、および／または同等の導電性を有する材料から製作可能とされる。
【００２４】
図４は、図３のＥＤＭ工具１００のさらに詳細な概要図である。図４は、周囲のジェットポンプアセンブリ構成要素を省いた状態で工具１００を示す。工具１００は、ボルトハウジング１１０、支持フレームプレート１２０、作動プレート１３０、ボールスクリュナット１３５、電動機１４０、および電極プレート１５０を含むことが可能とされる。
【００２５】
ハウジング１１０はリテーナボルト９０に係合することによってタック溶接９１を除去する。ハウジング１１０がリテーナボルト９０に係合時に、電動機１４０はボールスクリュナット１３５を介して作動し、ハウジング１１０内に位置する電極プレート１５０を運動（出没）させる。ボールスクリュナット１３５はボールスクリュ１６０を回転させてプレート１３０を動かし、プレート１３０は次いで終局的に電極プレート１５０を１インチ（約２．５４ｃｍ）だけ動かす。ハウジング１１０の底から延出する繰出し片１７０は、作動プレート１３０がボールスクリュ１６０から外れるのを防止（例えば停止片として作用）する。繰出し片１７０はプレート１２０および／または支持材１３９と同じ材料から製作可能とされる。
【００２６】
作動プレート１３０は少なくとも３つの孔１３１、１３２および１３３を含むことが可能とされる。孔１３１はボールスクリュナット１３５から延出するボールスクリュ１６０を受け、孔１３２および１３３はプレート１２０から延出する支持材１３９を受ける。支持材１３９は補強のための構造的支持を与え、かつ線形ガイドとして使用される（作動プレート１３０の移動時等）ことも可能とされる。支持材１３９は、支持フレームプレート１２０と同じ材料から製作可能とされる。作動プレート１３０は、例えば、支持フレームプレート１２０と同じ材料から製作可能とされる。
【００２７】
ハウジング１１０は、ボルトヘッド９０の形状に対応するインデックスメンバ１１２（図５Ａおよび５Ｂ参照）を含む。インデックスメンバ１１２は、例えば六角ボルトヘッド９０に対応した整合を可能とする。それによって、溶接部に対する適切な整合が保証される。
【００２８】
例示的実施形態として、２つのインデックスメンバ１１２がハウジング１１０内で内向きに延出してリテーナボルト９０を受ける。２つを超えるインデックスメンバ１１２をハウジング１１０内で使用可能とされることを理解されたい。さらにインデックスメンバ１１２の設計を他に変えることも可能とされることを理解されたい。ハウジング１１０には、その上端に切込み１１７を含めることによって、リテーナボルト９０をハウジング１１０内に挿入し易くする。
【００２９】
上述のように、電極１５０はハウジング１１０内で出没可能とされる。ハウジング１１０をリテーナボルト９０に位置付け中には、電極プレート１５０は没入ポジションにある（図５Ａ参照）。タック溶接９１の除去中には、電極プレート１５０は延出ポジションにある（図５Ｂ参照）。延出ポジションでは、電極の放電によってタック溶接９１が除去される。図５Ｂはタック溶接９１が除去された状態のリテーナボルト９０を示す（例えば符号９１ａは除去前にタック溶接９１があったところを示す）。ＥＤＭ工具１００を取り外すと、電極１５０は没入してリテーナボルト９０から離れる。タック溶接９１が電極１５０の放電によって費消され、ＥＤＭ工具が作業エリアから取り除かれると、リテーナボルト９０は標準の扁平型直角ナットランナによって取り外される。タック溶接９１は既になくなっているので、ボルト取外しトルクは弱い。
【００３０】
以上、本発明を説明したが、明らかに本発明は多様に変更可能とされる。そのような変更は本発明の理念および保護範囲外と見なされるべきではなく、そのような変更は全て、当業者には明らかな通り、付属の特許請求範囲内に包含されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器（ＲＰＶ）の一部を切開した概略部分断面図である。
【図２】本発明の例示的実施形態による上昇管支持アセンブリを示す図である。
【図３】本発明の例示的実施形態によるジェットポンプビームボルトに対して作用可能なＥＤＭ工具の概略図である。
【図４】図３に示すＥＤＭ工具の詳細を示す概略図である。
【図５Ａ】本発明の例示的実施形態によるＥＤＭ工具のヘッドの詳細を示す概略図である。
【図５Ｂ】本発明の例示的実施形態によるＥＤＭ工具のヘッドの詳細を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
２０  原子炉圧力容器（ＲＰＶ）
２２  炉心板
２４  シュラウド
２６  シュラウド支持構造
２８  下降アニュラス
３０  側壁
３２  アニュレットノズル
３４  ジェットポンプアセンブリ
３５  ジェットポンプ（対）
３６  サーマルスリーブ
３８  インレット上昇管
３９  トランジションアセンブリ
４１  インレットミキサ
４２  ディフューザ
６４  ジェットポンプノズル
６６  サクションインレット
７０  トランジションアセンブリベースピース
７２、７４、７６、７８  ロッキングアーム
８１  舌状部材
８２  ノッチ
８６  ジェットポンプビーム
９４  ビームボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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