(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の外周に抱き着くように嵌装する開閉可能な環状体を、クランプにて配管の外周に固定するようにした固定部と、該固定部の端面周方向に設けたベアリングに配管の周りを回転するように支持せしめた回転部とで構成し、前記固定部に回転部を回転させる駆動源及び動力伝達機構を設け、前記回転部にディスクカッター刃を設けると共に、該ディスクカッター刃を配管の半径方向に移動する機構を設け、且つこの移動機構の駆動力を動力伝達機構を介して回転部の回転によって固定部の外周の外歯車上で動作するようにした管切断装置。
【請求項２】
請求項１記載の管切断装置において、ディスクカッター刃が、回転部に複数個設けられていることを特徴とする管切断装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の管切断装置において、ディスクカッター刃を配管の半径方向に移動する機構が、ウォーム歯車とスクリューねじ軸によりカッター刃取付座を配管の半径方向に移動するものであることを特徴とする管切断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、各種プラントの配管、特に原子力施設の配管を切断するための管切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力機器は、定期交換されるため、機器に接続する管を分離、再結合する必要があるが、機械式の継手の場合は、シール部から冷却材等が漏洩する可能性がある。冷却材には、放射性物質を含んでいる場合が多いので、漏洩を極力低減化する必要があり、管には溶接継手が望ましい。そのためには、原子力機器の保守、交換時等に管を切断する必要がある。
【０００３】
管の切断装置としては、従来、多種多様なものが開発され、使用されているが、以下に述べるような問題があった。
【０００４】
機械式の切断装置は、通常バイト等を使用しているため、切粉が発生するが、原子力施設の配管は、放射化または放射能汚染されている場合が多いため、切り粉が放射性廃棄物となり、切り粉の発生は好ましくない。ガス切断等の熱切断でも、溶融金属が所謂ドロスとして発生し、それらが上記機械式の切断の場合の切り粉と同様放射性廃棄物となる。
【０００５】
また、原子力機器の交換後には、切断部分を再溶接する必要があるが、溶接のためには、切断部を開先加工する必要がある。従来技術では、この開先加工のための開先加工機が、別途必要になるため、全体設備が多くなり、また工程が増加すると共に、コストアップになっていた。さらに開先加工に伴い、新たな放射性廃棄物としての切り粉が発生するという問題があった。
【０００６】
上記の問題を解決する管切断装置として、インサイド・ディスクカッターが開発された。このインサイド・ディスクカッターは、作業員が近接して切断することが困難な配管を内側から切断する装置で、図８に示すように配管１内に切断ヘッド２を挿入し、切断ヘッド２の油圧シリンダ３を作動させることにより、ピストン４側に設けられたディスクカッター５を、配管１の内面に押し付けることにより切断し、この時発生する反力は同一平面面上に配置されたローラ６により支持する。ディスクカッター５、ローラ６等は一体となっており、駆動軸７を回転（公転）させると、装置全体が公転することになり、この時ディスクカッター５は配管１の内面との摩擦により回転（自転）する。
【０００７】
このようにインサイド・ディスクカッターは、駆動軸７を公転させることによりディスクカッター５に自転を与え、同時に油圧シリンダ３のピストン４を徐々に前進させてディスクカッター５を配管１の内面に押し付け、配管１を塑性変形させることにより切断していくため、切り粉の発生が皆無であり、また切断面がＶ形状をしているため、切断面がそのまま開先として使用できた。従って、放射性廃棄物が発生しないほか、新たな開先加工機を必要とせず、設備、工程の減少、コストダウンを図れる利点があった。
【０００８】
然し乍ら、インサイド・ディスクカッターは次のような問題があった。
▲１▼  切断ヘッド２を配管１内に挿入するため、開口端が無いと切断ヘッド２を配管１内に挿入できない。
▲２▼  ディスクカッター５は、押し切りによって塑性変形させて切断するという原理から、カッター刃を少なくとも１〜２トンの押し付け力で配管１の内面に押し付けると共に、所定の回転トルクでカッター刃を回転（公転）させる必要がある。従って、カッター刃の押し付け及び回転のための駆動機構をコンパクト化するには限界があり、対応できる配管１には制約があった。
▲３▼  特に、小口径管の場合、回転機構を開口端外部に設ける必要があるため、開口端から切断部位までの距離が長いと、回転駆動軸７の駆動トルク伝達等に問題があった。
▲４▼  また、回転駆動軸７に所定の剛性が必要であるため、開口端から切断部位までに曲り部があると、切断ヘッド２の挿入、位置決めが困難なほか、駆動力の伝達も困難であった。
▲５▼  冷却配管内面には、通常腐食生成物が付着しており、特に原子力施設の冷却系の場合、この腐食生成物は放射性である。従って、インサイド・ディスクカッターの場合、配管１内に挿入される切断ヘッド２等は、この放射性腐食生成物により汚染されるため、使用後は除染等の対策のため、処理が複雑化する。
【０００９】
他方、管の周りに広い空間がなくても、また、たとえ大径管であっても簡単に管の外側から切断作業を行うことのできる管切断装置として、特開平７−２４１７１９号公報に記載のものがある。この管切断装置は、図９に示すように管１に外嵌可能なリングフレーム２を径方向に２分割して、管１に径方向から外嵌可能に構成し、リングフレーム２が管１の周りに回転するのを許す遊転ローラ４を設け、リングフレーム２とともに管１の周りを回転して管１を周方向に沿って切削するカッター５を設け、リングフレーム２をケーシング本体３で回転自在に支持し、リングフレーム２を駆動回転させるための回転駆動部１３をケーシング本体３に設け、カッター送り機構８が、リングフレーム２の回転に伴って、所定の箇所に到達する毎にカッター送り機構８に干渉して、カッター５が管１に向けて突出送りされるようにカッター送り機構８を操作する送り機構操作部１１を、ケーシング本体３に設けてなるものである。
【００１０】
この管切断装置は、リングフレーム２の回転と、その回転に伴うカッター５の管１に向けての突出送りとを繰り返し、管１を徐々に深く切削していってその管１を切断するものである。つまり間欠的なカッター刃５の半径方向の送りによって管１を切断するものであるため、以下のような問題があった。
(1) 合成樹脂製（主として塩化ビニール製）のガス導管の切断ではカッター刃５が損傷することはないが、金属管ではカッター刃５が損傷し易く、メンテナンス頻度が多くなる他、破損した刃が放射性廃棄物となる可能性があるため、取扱い、処理が煩雑化すること。
(2) 駆動モータにかかる負荷が一定でなく、定期的に大きくなるため、特に金属切断の場合、運転・制御上問題が発生する可能性があること。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、１台の装置で切断、開先加工ができ、切断に伴う切り粉の発生が皆無であることは勿論のこと、配管に開口端が無くても切断が可能で、曲がり部を有する配管でも切断を容易に行うことができ、その上放射性腐食生成物により汚染される可能性が少なく、携帯も可能な管切断装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の管切断装置は、配管の外周に抱き着くように嵌装する開閉可能な環状体を、クランプにて配管の外周に固定するようにした固定部と、該固定部の端面周方向に設けたベアリングに配管の周りを回転するように支持せしめた回転部とで構成し、前記固定部に回転部を回転させる駆動源及び動力伝達機構を設け、前記回転部にディスクカッター刃を設けると共に、該ディスクカッター刃を配管の半径方向に移動する機構を設け、且つこの移動機構の駆動力を動力伝達機構を介して回転部の回転によって固定部の外周の外歯車上で動作するようにしたものである。
【００１３】
上記管切断装置において、ディスクカッター刃は、回転部に複数個設けられていることが好ましい。また、ディスクカッター刃を配管の半径方向に移動する機構は、ウォーム歯車とスクリューねじ軸によりカッター刃取付座を配管の半径方向に移動するものであることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の管切断装置の一実施形態を図によって説明する。図１，図２において、１０は配管１の外周に抱き着くように嵌装する開閉可能な環状体で、該環状体１０は二分割された半円環１１ａ，１１ｂの一端部同士がヒンジ１２にて回転可能に結合され、他端部同士が結合部１３を介してボルト１４にて締め付け固定されるようになっている。この環状体１０は軸線方向で固定部１５と回転部１６とにより構成され、固定部１５は等角四方に放射状に設けたクランプ１７のねじ込みにより配管１の外周に固定されるようになっており、回転部１６は前記固定部１５の端面周方向に設けた図３に示すローラベアリング１８上に配管１の周りを回転するように支持せしめられている。前記固定部１５の内側にはクランプ１７同士の間で軸線方向に前記回転部１６を回転させる駆動源としてモータ１９と、このモータ１９の出力軸２０上の歯車２１、この歯車２１に噛合する歯車２２、この歯車２２と同軸上の歯車２３より成る動力伝達機構２４とを設けてあり、固定部１５の外周面には図４に示すように外歯車２５を設けてある。前記回転部１６の前記ローラベアリング１８に支持された部分の内周側に、図３に示すように動力伝達機構２４の歯車２３と噛合する内歯車２６を設けてあり、回転部１６の前面の周方向の対向位置でディスクカッター刃２７を支持軸２８にて取付け座２９に取付け、取付け座２９は回転部１６の外周上に設けた図６に示すウォームねじジャッキ３０のウォーム軸３１と噛合するウォーム歯車３２を備えたスクリューねじ軸３３に螺合されて、その回転によって配管１の半径方向に移動するように回転部１６の前面に設けてある。ウォームねじジャッキ３０のウォーム軸３１の端には減速歯車機構の大径の歯車３４が取り付けられ、大径の歯車３４には図５に示すように回転部１６と一体に設けられた軸承部３５に軸３６にて支持せる小径の歯車３７が噛合され、小径の歯車３７を支持せる軸３６の他端には図４に示すように前記固定部１５の外周面の外歯車２５と噛合せる大径の歯車３８が設けられている。
【００１５】
次に上記のように構成された実施形態の管切断装置による配管切断作業について説明する。先ず環状体１０の結合部１３よりボルト１４を外して、ヒンジ１２にて二分割の半円環状１１ａ，１１ｂを図７に示すように開いた状態で、配管１の切断すべき位置附近の外周に抱き着くように嵌装し、図２に示すようにボルト１４にて結合部１３を締め付け固定する。次に環状体１０を軸線方向に僅かに移動し、ディスクカッター刃２７を配管１の所定の切断位置に位置させた上、環状体１０をクランプ１７の締付けにより配管１の外周上に同心に固定する。次いで固定部１５に設けられた図１に示すモータ１９を駆動し、その出力軸２０上の歯車２１を回転し、これに噛合する歯車２２を経て同軸上の歯車２３を回転して、これに噛合する内歯車２６を介して回転部１６を、固定部１５の端面周方向に設けた図３に示すローラベアリング１８上を公転させる。この回転部１６の公転により、回転部１６と一体の軸承部３５に軸３６にて支持した大径の歯車３８が、図４に示す固定部１５の外周面に設けた外歯車２５上を公転しながら自転し、これにより軸３６上の小径の歯車３７が回転し、これに噛合する大径の歯車３４が回転し、図６に示すウォームねじジャッキ３０のウォーム軸３１が回転して、ウォーム歯車３２を介してスクリューねじ軸３３が回転する。その結果、図１に示すようにスクリューねじ軸３３に螺合されて回転部１６の前面に設けられたディスクカッター刃２７の取付座２９が、配管１の半径方向に移動し、配管１の外周面にディスクカッター刃２７が喰い込みながら配管１の外周上を公転しながら自転して、配管１の所定の切断位置を押し切りにより塑性変形させて切断すると共に、開先加工することになる。従って、切り粉が皆無で、原子力施設の配管の切断においては、放射性廃棄物の発生がない。
【００１６】
上記のように配管１を切断した後、管切断装置は、モータ１９を逆に駆動して回転部１６を逆に公転させ、且つカッター刃を配管１の外方に後退させた上、クランプ１７を緩めて配管１への環状体１０の固定を解除し、環状体１０の結合部１３よりボルト１４を外してヒンジ１２にて図７に示すように二分割の半円環１１ａ，１１ｂを開いて、配管１より取り外し、次の切断位置へ持ち運ぶ。
【００１７】
本発明の管切断装置は上記実施形態に限るものではない。例えば、上記実施形態では、駆動源としてモータを使用しているが、モータは通常の電動モータに限らず、油圧モータ、水圧モータ、エアーモータ等でもよい。また、上記実施形態では、固定部１５のモータ１９の出力軸２０から回転部１６の被駆動歯車である内歯車２６までに複数の歯車を組み合わせた動力伝達機構２４を配置しているが、この動力伝達機構２４は上記実施形態の個数の歯車の組合わせに限らない他、歯車を省略してモータ１９の出力軸２０に付けた歯車で回転部１６の被駆動歯車である内歯車２６を直接駆動する方式でもよい。さらに、上記実施形態では、固定部１５側の駆動歯車が回転部１６側の被駆動歯車の内周側に配置され、被駆動歯車は内歯車２６となっているが、固定部１５側の駆動歯車が回転部１６側の被駆動歯車の外周側に配置され、被駆動歯車が外歯車であってもよい。また、さらに、固定部１５側の駆動歯車と回転部１６側の被駆動歯車の組合わせは、平歯車同士に限らず、傘歯車等でもよい。
【００１８】
また、上記実施形態では、回転部１６側の歯車３８からカッタ刃移動機構の間に動力伝達機構として、歯車の組合わせからなる減速機構を採用しているが、動力伝達機構としては、狭義の減速機構に限られず、等速機構、増速機構でもよい。したがって、動力伝達機構としては、歯車を省略して回転部１６側の歯車３８の回転軸３６とカッタ刃移動機構としてのウォーム軸３１を直結してもよい。さらに、上記実施形態では、ディスクカッター刃２７を配管１の半径方向に移動する機構として、ウォーム歯車３２とスクリューねじ軸３３としているが、例えば、ウォーム歯車３２の代わりに傘歯車を使用して、回転部１６側の歯車３８からの回転力をスクリューねじ軸３３の回転力に変換する方式でもよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で判るように本発明の管切断装置は、配管の切断と開先加工を同時に行えるので、設備の合理化、工程の減少を図ることができ、切断に伴う切り粉が皆無で、原子力施設の配管の切断において放射性廃棄物の発生がないことは勿論のこと、配管に開口部がなくても切断できるので、対象機器に制約を受けることない。また、曲がり部を有する配管でも切断を容易に行うことができ、さらに、管外から切断するため、原子力施設の配管の切断において放射性腐食生成物により装置が汚染される可能性が少なく、除染等の対策、処理が不要、もしくは必要最小限にでき、コストの低減、処理の容易化が可能である。その上携帯が可能で、取扱いが便利である。また、管切断装置の回転部にディスクカッター刃押出しのためのモータのような駆動源を有しないので、複雑な機構のスリップリングの使用が不要となり、ケーブルの処理が不要となり、構造が簡素化し、信頼性が向上する。また、カッター刃が連続的になめらかに進行するので、金属管切断の場合でも刃の損耗が少なく、２次発生廃棄物の低減化が図れるとともに、運転，操作上の問題を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管切断装置を配管の切断位置に装着固定した状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面矢視図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線断面矢視図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ線断面矢視図である。
【図６】ディスクカッター刃を配管の半径方向に移動する機構を示す一部破断斜視図である。
【図７】本発明の管切断装置を配管の切断位置に装着する直前の状態を示す図である。
【図８】従来の管切断装置としてのインサイド・ディスクカッターを示す概略縦断面図である。
【図９】管を外側から切断する従来の管切断装置を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
１  配管
１０  環状体
１５  固定部
１６  回転部
１７  クランプ
１８  ローラベアリング
１９  モータ（駆動源）
２４  動力伝達機構
２５  外歯車
２６  内歯車
２７  ディスクカッター刃
２９  取付け座
３０  ウォームねじジャッキ
３１  ウォーム軸
３２  ウォーム歯車
３３  スクリューねじ軸
３４  大径の歯車（減速歯車機構）
３７  小径の歯車（減速歯車機構）
３８  大径の歯車（減速歯車機構）
【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５】
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【図６】
0003893410.tif 000007
【図７】
0003893410.tif 000008
【図８】
0003893410.tif 000009
【図９】
0003893410.tif 000010