CZ111896A3 - Process and apparatus for severing parts of nuclear devices by shearing - Google Patents

Description

Předkládaný vynález se týká dělení částí použitých v konstrukcích jaderných zařízení stříháním. Vynález se obzvláště týká dělení tavících nádob.

Dosavadní stav techniky

Demontáž nukleárních zařízení je specifický problém, který znepokojuje instituce zodpovědné za bezpečnost a ochranu jaderných zařízení stejně tak jako provozovatele jaderných elektráren. Za několik desetiletí byla vyvinuta řada demontážních zařízení a zkušenost ukázala, že existující demontážní zařízení je nutno vylepšit a nebo vyvinout pro tento účel nová zařízení. Řada zemí v tomto směru zahájila výzkum a vývoj.

Jelikož jaderná zařízení jsou různých velikostí a typů, je třeba mít pro provádění demontážních prací velké množství různých prostředků. Obvykle jsou prováděny pomocí některého z existujících postupů, například termálního, elektrotermálního, pyrotechnického, mechanického atd.

Volba konkrétního způsobu dělení je závislá na řadě kritérií, jmenovitě na účinnosti dělení, nákladech, provozních omezeních, úrovni znečištění prostředí a děleném materiálu.

Jsou známy různé mechanické způsoby dělení za použití okružní pily, přímočaré pily, brusného kotouče a kabelu a vrtacích zařízení. Díky své váze a celkovým rozměrům jsou tyto nástroje obtížně použitelné.

Některé součásti jaderných zařízení jsou obzvláště obtížně dělitelné. Může to být způsobeno povahou materiálu, z něhož jsou vyrobeny, jejich tloušťkou nebo jejich stavem. To platí obzvláště o tavících nádobách vyrobených ze slitin niklu, chrómu a železa, jako je například Inconel 601^, které mají tloušťku okolo 10 mm. Navíc je vnitřní stěna použitých tavících nádob pokryta residuální vrstvou skla, což ještě zvyšuje obtížnost dělení. Následkem toho je v současnosti prakticky nemožné tyto nádoby dělit. Testy s přímočarými pilami ukázaly, že pro demontáž takovéto nádoby jsou třeba zhruba dva měsíce.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález umožňuje vyřešit problém dělení tavících nádob vyvinutím nového způsobu dělení při demontáži a to pomocí stříhání. Tento způsob a jeho aplikace v zařízení pro zpracování částí jaderných zařízení dovoluje pozoruhodné zlepšení účinnosti dělení. Je také třeba podotknout, že takovéto zlepšení původně nebylo vůbec očekáváno. Testy stříhacího zařízení na použitých tavících nádobách ze slitiny Inconel 601 ukázaly, že úplné zpracování nádoby bylo možno stříháním provést za 24 hodin namísto dvou měsíců při použití přímočaré pily, což je v současnosti používaná metoda.

Předkládaný vynález se tedy týká způsobu dělení částí používaných při konstrukci jaderných zařízení za cílem jejich demontáže, který se sestává z následujících kroků:

- umístění a udržování části před ostřím stříhacího nástroje, který je v pracovní poloze,

- přitlačováním stříhané části k ostří stříhacího nástroje a manipulací se stříhacím nástrojem tak, aby byla provedena první stříhací operace na zpracovávané části,

- oddálení zpracovávané části na konci první stříhací operace od stříhacího nástroje a návrat stříhacího nástroje do pracovní polohy,

- případné opakování předchozích kroků s cílem provést potřebný počet stříhacích operací.

Vynález se také týká zařízení pro provádění výše uvedeného způsobu dělení, které se skládá z nosiče zpracovávané části, přičemž tento nosič je vybaven stříhacím nástrojem, ovládaným ovládacím ústrojím, dále se skládá z ústrojí pro udržování zpracovávané části před ostřím stříhacího nástroje, z ústrojí pro přitlačování zpracovávané části k stříhacímu nástroji a z ústrojí pro oddálení zpracovávané části od stříhacího nástroje.

Stříhací nástroj je s výhodou list procházející nosičem, při3 čemž část nosiče stýkající se s listem slouží jako protikus stříhacího nástroje. Tato část nosiče stýkající se s listem stříhacího nástroje může být provedena jako výměnná, což umožňuje rychlou náhradu této části nosiče v případě jejího poškození.

Výměnná část nosiče může obsahovat štěrbinu, umožňující listu stříhacího nástroje procházet nosičem.

V průběhu stříhací operace je listem stříhacího nástroje pohybováno kolmo k nosiči, přičemž jeho ostří je s výhodou v šikmé poloze vzhledem k nosiči.

Ovládací zařízení stříhacího nástroje může obsahovat válec s pístem, demontovatelně spojeným s listem.

Upevňovací, přítlačná a uvolňovací ústrojí jsou s výhodou provedena jako zarážky ovládané válci s písty.

Pie h lí^f 7Λ/? ? í f) z yj 5 Z, i < -ί Příklad provedení vynálezu

Vynález bude dále detailněji popsán s využitím připojených obrázků, které jej ilustrují, aniž by omezovaly jeho rozsah.

Obrázek 1 podává celkový pohled na stříhací zařízení podle předkládaného vynálezu.

Obrázek 2 je řez detailu stříhacího zařízení podle vynálezu a ukazuje části stříhacího nástroje.

Obrázek 3 ukazuje detail stříhacího zařízení podle vynálezu, znázorněný na obrázku 2, v rozebraném stavu.

Obrázek 4 je nárys stříhacího zařízení podle vynálezu.

Obrázek 5 je částečný půdorysný pohled na stříhací zařízení podle vynálezu. _z >, pr/i kjf tyti

Zařízení znázorněné'na obrázku 1 má pracovní stůl 1, sloužící jako nosič stříhané části. Čtyři válce 2, 3, 4 a 5, umístěné vzájemně ortogonálně kolem stolu jsou ke stolu 1 upevněny upínacími zařízeními 12, 13, 14 a 15. Písty těchto válců mají tutéž výsuvnou délku, na příklad 500 mm. Zařízení také obsahuje skluz umístěný pod stolem a nádobu, ve které jsou shromažďovány odstřižky vzniklé během stříhací operace. Skluz a nádoba nejsou na obrázku znázorněny. Válec stříhacího zařízení 6 je umístěn pod stolem a je udržován v kolmé poloze ke stolu dvěma tyčemi. Válec stříhacího zařízení 6 ovládá pohyb stříhacího zařízení, zde tvořeného listem 7, procházejícím pracovním stolem 1 díky štěrbině 8, a majícím břit 71.

Válce 3 a 5 ovládají pohyb zarážek 23 a 25, které jsou rovnoběžné s listem 7 a jsou používány pro upevnění části určené k rozstříhání. V závislosti na velikosti stříhané části jsou válce 3 a 5 umístěny v proměnlivé vzdálenosti od osy stolu 1, procházející rovinou listu 7, a to pomocí štěrbin, jako je štěrbina 11. kterými procházejí elementy, upevňující upínací zařízení 13 a 15.

Zarážky 23 a 25 jsou při svém posunu vedeny vodícími štěrbinami, jako jsou 231, 232, 251 a 252. pomocí na obrázku ne5 znázorněných součástí, procházejících štěrbinami. Pracovní tlak, vyvíjený válci 3 a 5 může být přibližně 30 barů.

Válec 4 je používán pro přitlačování stříhané části k listu stříhacího zařízení 7. Na obrázku je znázorněn stabilně upevněn ke stolu 1 pomocí upínacího zařízení 14. Může však být také umístěn v proměnné poloze vzhledem k listu, pokud se elementy, upevňující upínací zařízení, umístí do štěrbin 241 a 242, které jsou používány pro vedení přítlačné desky 24. Tato přítlačná deska není tak velká jako zarážky 23 a 25, má tvar U a je opatřena neznázorněnými vodicími kolíky, procházejícími štěrbinami 241 a 242. Pracovní tlak, vyvíjený válcem 4 může být 100 barů.

Válec 2 je používán pro zpětný posun části určené ke stříhání po ukončení stříhací operace, kdy list 7 je ve spodní poloze. V tomto případě zarážka 22 pevně spojená s píst ničí válce 2 přechází nad listem. Válec 2 je znázorněn jako pevně upevněný ke stolu, ale může být též připevněn přemístitelným způsobem podobně jako tomu je u ostatních válců, jestliže by pracovní stůl byl opatřen příslušnými štěrbinami. Totéž se týká i zarážky 22, která není vedena štěrbinami stolu, neboť její činnost nevyžaduje tak velkou přesnost pohybu jako ostatní součásti pro upevňování a přitlačování části určené ke stříhání. Pracovní tlak, vyvíjený válcem 2 může být 100 barů.

Válce 2, 3, 4 a 5 mohou být s výhodou napojeny na hydraulickou stanici s olejovými nebo vodními výměnníky. Tato stanice umožní provedení po sobě následujících dělicích operací:

- upevnění části určené ke stříhání pomocí přídržných zarážek 23 a 25,

- přitlačováni části určené ke stříhání k listu stříhacího zařízení 7 v horní poloze pomocí přítlačné desky 24,

- stříhání části určené ke stříhání pohybem listu 7 směrem dolů za současného udržování přitlačovacího tlaku,

- zpětný posun přítlačné desky a pohyb vpřed zarážky 22, čímž se uvolní část určená ke stříhání a popřípadě se může znovu zahájit stříhací cyklus.

Stůl je opatřen protikusem 9 stříhacího listu, ve kterém je umístěn opotřebovávaný díl 10, který je odmontovatelný a vyměnitelný, a je opetřený štěrbinou 8, dovolující průchod listu 7. Protikus je s výhodou vyroben z nitridované oceli.

Obrázky 2 a 3 znázorňují list 7 stříhacího zařízení a jeho charakteristiky a dovolují pochopení jeho činnosti.

Válec 6 je proveden jako dvojčinný. Jeho tělo 60 je opatřeno přívodem kapaliny 61 pro vysunutí a přívodem kapaliny 62 pro zpětný pohyb. Zmíněná kapalina může být například voda. Válec 6 je opatřen dolním uzávěrem 63 a horním uzávěrem 64, mezi nimiž se může pohybovat píst 65. Píst 65 pokračuje pístnicí 66. procházející horním uzávěrem 64, která má ve své horní části úsek opatřený závitem 67.

Spojovací díl 30 má ve své dolní části vnitřní závit 31 dovolující jeho spojení se závitem opatřeným koncem 67 pístnice 66 s protimatkou 20. Horní část spojovacího dílu 30 je formována do tvaru drážky 32.

Spodní díl list 7 má tvar čepu 72. Tento čep zapadá do drážky ve spojovacím dílu 30. Válec může pohybovat listem 7 shora dolů.

Jak již bylo uvedeno výše, válec 6 je ve své poloze udržován pomocí dvou tyčí, které nejsou znázorněny. Jeho horní část je spojena s obecně válcovým mezikusem 40, který je mezi stolem 1 a válcem 6. Mezikusem 40 prochází pístnice 66 a nachází se v něm i spojovací díl 30. Spojení mezi válcem 6 a mezikusem 40 je provedeno pomocí systému do sebe zapadajících drážek 41. Spodní část spojovacího dílu je tvořena odnímatelným poloválcem 42. Když je tento poloválec 42 připevněn k mezikusu 40 šrouby 43, zajišťuje spojení válce 6 s mezikusem 40. Když je poloválec 42 odejmut a od válce 6 jsou odmontovány tyče, upevňující jej k stolu 1, je možno válec 6 posunout směrem vzhůru ke stolu tak, že spojovací díl 30 vystoupí nad horní část dutého mezikusu 40 (vytvářejícího protikus stříhacího listu 9 ). Pak je možno uvolnit list 7 a vyměnit jej, pokud je opotřeben.

Mezikus 40 je uložen do vybrání 16 v pracovním stole 1 a centrován čepy jako jsou čepy 44 (viz obrázek 3). Poté je upevněn ke stolu řadou šroubů 45, procházejících jeho horním okrajem o větším průměru. Mezikus 40 může být vyroben z jednoho dílu, může se ale také sestávat ze dvou částí, přičemž protikus stříhacího listu 9 je vyroben zvlášť a poté přivařen ke spodní části mezikusu 40. V tomto případě může být nitridován pouze protikus 9.

Opotřebitelný díl 10 je například obdélníkový. Jeho štěrbina 8 (viz obrázek 1) je dostatečně dlouhá na to, aby jí mohl procházet list 7. Opotřebitelný kus 10 je k protikusu 9 upevněn přišroubováním na svém obvodu. Horní rovina sestavy představované protikusem 9 a opotřebitelným kusem 10 je totožná s horní plochou pracovního stolu 1.

List 7 je s výhodou vyroben z nikl-chrom-molybdenové oceli 60 NCD 11 dodávané firmou Aubert et Duval. Úhel sklonu a břitu listu (viz obrázek 3) musí býp pečlivě stanoven. Pokusy ukázaly, že tento úhel by měl být přibližné 30°. Břit je s výhodou mírné vroubkován.

Obrázky 4 a 5 ukazují zařízení podle vynálezu zobrazené pod různými úhly pohledu, aby bylo umožněno lepší pochopení vynálezu. Obrázek 5 ukazuje čerchovánými čarami znázorněný předmět 50 určený ke stříhání.

Provedené pokusy používaly polovinu taviči nádoby s tloušťkou stěny 10 mm. Mezi žebry nádoby byly prováděny řezy vzdálené 80 mm. Za 7 minut (počítaje v to i čas potřebný k manipulaci s nádobou) je možno provést na taviči nádobě řez dlouhý 400 mm.

Část určená ke stříhání je umístěna na pracovní stůl pomocí zvedacího zařízení. Písty centrovacích válců a přítlačného a zpětného válce jsou na počátku v zadní poloze. Pouze píst ovládající list 7 je v přední poloze, to jest list je vysunut. Po uložení stříhané části na pracovním stole se tato umístí do polohy vhodné pro stříhání pomocí bočních válců 3 a 5. což znamená, že jestliže je částí určenou ke stříhání tavící nádoba, nachází se list mezi jejími žebry.

Poté se uvede v činnost válec 4, čímž se část určená ke střídání posune pod břit listu 7, který je potom uveden do pohybu pomocí válce 6, čímž se provede první řez. Po provedení prvního řezu zůstane list ve spodní poloze po dobu nutnou k uvolnění části určené ke stříhání pomocí válce 2. Po uvedení zarážky 22 zpět do zadní polohy se list vrátí do horní polohy a stříhací cyklus může započít znovu.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný pro dělení částí použitých pro konstrukci jaderných zařízení za účelem jejich demontáže.

Claims (9)

1. Patentové nároky

   1. Způsob dělení kovovýGk-částí -používaných při konstrukci jaderných zařízení -za cílem jejich demontáže p omoeí-stříhání vyznačující se tím, že se sestává z následujících kroků:

   - umístění a udržování dělené části před ostřím (71) listu (7) stříhacího nástroje, který je v pracovní poloze a jehož úhel břitu je zhruba 30°, stroje a manipulace se stříhacím nástrojem pro provedení první stříhací operace na zpracovávané části,

   - oddálení zpracovávané části na konci první stříhací operace od stříhacího nástroje a návratu stříhacího nástroje do pracovní polohy,

   - případného opakování předchozích kroků pro provedení potřebného počtu stříhacích operací.
2. 2. Zařízení pro provádění způsobu podle nároku 1, vyznačující se tím, že se skládá z pracovního stolu (1), nesoucího zpracovávanou část, přičemž tento stůl je vybaven listem (7) představujícím stříhací nástroj, ovládaným ovládacím ústrojím, dále se skládá z ústrojí pro udržování zpracovávané části před ostřím (71) stříhacího nástroje (7), jehož pracovní úhel (a) je zhruba 30° vzhledem k horní rovině pracovního stolu (1), z ústrojí pro pro oddálení zpracovávané části od stříhacího nástroje.
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že stříhací nástroj je list (7) procházející pracovním stolem (1), přičemž část pracovního stolu stýkající se s listem slouží jako protikus stříhacího nástroje.
4. 4. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že část pracovního stolu stýkající se s listem stříhacího nástroje je opatřena výměnným dílem (10).
5. 5. Zařízení podle nároku 3, vyznačující se tím, že výměnný díl (10) je opatřen štěrbinou (8), umožňující listu stříhacího nástroje procházet pracovním stolem (1).
6. 6. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím. že ovládací ústrojí stříhacího listu zahrnuje válec (6) s pístem, přičemž pístnice (66) je oddělitelně spojena s listem (7).
7. 7. Zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že list (7) je oddělitelně spojen s pístnicí (66) válce (6) pomocí spoje čepdrážka (72,32).
8. 8. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že ústrojí k udržování, přitlačování a oddálení zpracovávané části obsahují zarážky (22, 23, 24, 25) ovládané válci (2, 3, 4, 5).
9. 9. Zařízení podle kteréhokoliv z nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že břit (71) listu (7) je vroubkován.