DE102021110458B4 - Vorrichtung zur Behandlung einer Innenwandfläche eines Hohlkörpers - Google Patents

Vorrichtung zur Behandlung einer Innenwandfläche eines Hohlkörpers Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur trennenden oder beispielsweise zu Dekontaminationszwecken abtragenden Bearbeitung einer Innenwandfläche (2) eines rohrförmigen Hohlkörpers (3). Die Vorrichtung hat eine in den Hohlkörper (3) einführbare Lanze (4), die sowohl rotatorisch bzw. oszillierend als auch translatorisch in Richtung einer Längsachse (6) der Lanze (4) beweglich ist, um so alle Bereiche der Innenwandfläche (2) erreichen zu können. In einem Bearbeitungskopf (5) wird ein zugeführter Laserstrahl (7) in radiale Richtung quer zu der Längsachse (6) der Lanze (4) umgelenkt. Das hierzu verwendete prismatische Ablenkelement (8) ist gegenüber einem Anschlag (15) einer Aufnahme (13) mittels einer mit einem Gewindeabschnitt (16) ausgestatteten Fixiermittel (17) vorgespannt, welches parallel zu der Längsachse (6) gegenüber einer Kontaktfläche (20) des Ablenkelements (8) zustellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung, beispielsweise zur Dekontamination, einer Innenwandfläche eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers, wobei die Vorrichtung eine in dem Hohlkörper rotatorisch, oszillierend oder translatorisch bewegliche Lanze aufweist, in welche ein Laserstrahl parallel zu der Längsachse bzw. Symmetrieachse der Lanze einkoppelbar ist, wobei die Vorrichtung in einem Endbereich der Lanze, der einer Zuführung des Laserstrahls abgewandt ist, einen Bearbeitungskopf mit einem Ablenkelement zur Ablenkung entlang einer Strahlachse quer zu der Längsachse auf die Innenwandfläche aufweist, wobei das Ablenkelement mit einer Einkoppelfläche quer zu der optischen Achse des zugeführten Laserstrahls, einer zu der Einkoppelfläche in einem spitzen Winkel angeordneten Reflektorfläche zur inneren Totalreflexion des Laserstrahls und einer Auskoppelfläche für den abgelenkten Laserstrahl entlang der Strahlachse auf die Innenwandfläche ausgestattet ist, wobei der Bearbeitungskopf eine Aufnahme mit einer ebenen Auflagefläche für die Einkoppelfläche des Ablenkelements aufweist.
  • Eine solche Vorrichtung, beispielsweise zur Bearbeitung einer Innenwandfläche eines kontaminierten Leitungsrohrs einer kerntechnischen Anlage, ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
  • Insbesondere sind auch bereits Vorrichtungen bekannt geworden, mit denen im Umfeld von kerntechnischen Anlagen Trennprozesse durchgeführt werden können. So offenbart die DE 22 63 143 A1 eine Inspektions- und Reparatureinrichtung für Dampferzeuger, durch die verschiedene Mess- und Reparatureinrichtungen sowie Werkzeuge in Längsrichtung in die Rohre des Dampferzeugers eines Druckwasserreaktors geführt werden können.
  • Aus der JP H07- 16 770 A ist bereits eine Vorrichtung zum Schweißen oder Schneiden eines Hohlkörpers bekannt, die eine Fokussieroptik mit zumindest einem Ablenkelement zur Fokussierung einer zugeführten elektromagnetischen Strahlung auf einen Bereich der Wandfläche aufweist. Hierzu hat die Vorrichtung eine in den Hohlkörper einführbare Lanze als Träger des Ablenkelements, welches zum Einbringen einer umlaufenden Durchbrechung in die Wandfläche und Trennen des Hohlkörpers rotatorisch mittels eines Antriebs antreibbar ist. In einem Endbereich ist ein 45° geneigter Planspiegel zur Ablenkung der Laserstrahlung angeordnet.
  • Bei der DE 692 19 114 T2 wird die kontaminierte Oberfläche mit einem Laser aufgeschmolzen. Dabei werden die Kontaminationsstoffe in die Oberfläche eingeschmolzen und so fixiert. Zum sicheren Einschmelzen wird die Oberfläche mit einem gut schmelzbaren Material, wie beispielsweise Glas, beschichtet.
  • Gemäß der EP 0 091 646 B1 werden die Innenwände eines nuklearen Dampferzeugers mit einem Laser bestrahlt und die von der Oberfläche gelösten Kontaminationsstoffe abgesaugt.
  • Bei der DE 20 2018 100 057 U1 wird ein Hohlkörper in einer geschützten Atmosphäre mittels eines Laserbearbeitungswerkzeugs geöffnet, indem der Laserstrahl entlang der Außenwandfläche in Längsrichtung geführt wird, sodass Halbschalen entstehen. Die durch das thermische Trennverfahren mittels der Laserstrahlung entstehenden Emissionen werden durch eine Absaugung entfernt.
  • Die DE 44 45 171 C2 beschreibt ein Verfahren zum Zerlegen von Druckbehälter-Einbauten einer kerntechnischen Anlage durch Plasmaschneiden und das Trennen in transportfähige Teile.
  • Aus der DE 34 27 377 C2 ist ein Rohrtrennschergerät zum fernbedienbaren Trennen von Rohrleitungen, beispielsweise in Prozesszellen der kerntechnischen Wiederaufarbeitung, mittels Schneidrollen bekannt.
  • Die DE 10 2019 106 382 A1 beschreibt bereits eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Behandlung eines rohrförmigen Hohlkörpers mit einer entsprechenden Anordnung eines Ablenkelements mit einer Einkoppelfläche, einer Auskoppelfläche und einer Kontaktfläche innerhalb einer Lanze, um so die zugeführte Strahlung auf die Wandfläche des Hohlkörpers abzulenken.
  • Die DE 690 03 043 T2 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Laserschweißen im Inneren eines Rohrelements. An einem Spiegelhalter ist ein um 45° geneigter Planspiegel befestigt, der die Unterseite eines Blocks bildet, der im Spiegelhalter drehfest gleitet. Die Längsposition des Blocks wird mithilfe einer Schraube eingestellt, die einerseits in die Oberseite des Blocks und andererseits in eine Querwand des Spiegelhalters geschraubt ist.
  • Bei der US 5 221 822 A dient eine Schraube der Fixierung des Spiegelhalters mittels einer in axialer Richtung wirkenden Haltekraft.
  • Die US 5 496 309 A betrifft einen Laserenergie abgebenden Katheter zur seitlichen Übertragung von Laserenergie in einem flüssigen Medium. Hierzu wird Laserenergie durch eine optische Faser zu einem Prisma mit einem relativ hohen Brechungsindex relativ zu dem umgebenden flüssigen Medium übertragen. Innerhalb des Prismas wird Laserenergie von einer geneigten reflektierenden Oberfläche des Prismas reflektiert und seitlich abgestrahlt.
  • Aus der JP 2016 - 068 138 A ist eine Vorrichtung zur Laserbearbeitung mit einer drehbaren Lanze und mit einem Reflektor zur endseitigen Strahlumlenkung bekannt.
  • Als problematisch hat sich in der Praxis die Fixierung bzw. die Justierung des Ablenkelements erwiesen. Aufgrund des geringen Außendurchmessers der Lanze, welcher erforderlich ist, um die Lanze auch in Hohlkörper mit einer sehr geringen lichten Weite bzw. mit kleinen Innendurchmessern einführen zu können, müssen die Ablenkelemente entweder eine spezielle, an den Lanzenkörper angepasste Formgebung aufweisen oder aber es werden aufwendige Haltemittel verwendet, die ihrerseits zusätzlichen Platzbedarf erfordern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem Bearbeitungskopf zu schaffen, der sehr geringe Abmessungen erlaubt und zugleich einfach und kostengünstig herstellbar ist. Dabei sollen insbesondere handelsübliche Ablenkelemente eingesetzt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung vorgesehen, bei der das Ablenkelement als ein Prisma mit einer Einkoppelfläche quer bzw. lotrecht zu der optischen Achse des zugeführten Laserstrahls und mit einer zu der Einkoppelfläche in einem spitzen Winkel angeordneten Reflektorfläche zur inneren Totalreflexion des Laserstrahls und mit einer Auskoppelfläche für den abgelenkten Laserstrahl entlang der Strahlachse auf die Innenwandfläche ausgeführt ist, wobei die Lanze eine Aufnahme mit einer ebenen Auflagefläche für die Einkoppelfläche des Ablenkelements aufweist, und das Ablenkelement in der Aufnahme translatorisch beweglich ist, und wobei die Aufnahme einen Anschlag zur einseitigen Begrenzung der translatorischen Bewegung des Ablenkelements aufweist, wenn die Auskoppelfläche gegen den Anschlag mit einem Randbereich anliegt und ein bewegliches Fixiermittel in Richtung der Längsachse in unterschiedlichen Positionen festlegbar ist und parallel zu der Längsachse gegenüber der Kontaktfläche des Ablenkelements zustellbar ist, um dieses dadurch gegen den Anschlag vorzuspannen, und in einer Gebrauchsposition gegen eine gegenüber der Längsachse mit einem spitzen Winkel geneigte Kontaktfläche des Ablenkelements insbesondere an einer der Laserstrahlung abgewandten Außenseite der Reflektorfläche anliegt. Erfindungsgemäß wird hierdurch erstmals eine Fixiermöglichkeit des Ablenkelements geschaffen, die nicht oder nur geringfügig über die Erstreckung des Ablenkelements in der Querschnittsebene der Lanze hinausgeht. Somit sind also die Abmessungen der Lanze in der Querschnittsebene zumindest im Wesentlichen lediglich durch die Abmessungen des Ablenkelements bestimmt, sodass eine weitere, deutliche Miniaturisierung der Abmessungen der Lanze problemlos realisierbar ist. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß auf handelsübliche Ablenkelemente zurückgegriffen werden, sodass auch ein Austausch, beispielsweise aufgrund von Beschädigungen oder zur Anpassung an verschiedene Umgebungsbedingungen, problemlos möglich ist. Der wesentliche Erfindungsgedanke beruht dabei auf dem in axialer Richtung beweglichen Fixiermittel, welches auf die geneigte Kontaktfläche außenseitig an dem Umlenkelement trifft und somit durch die Keilwirkung zu einer seitlichen Verlagerung bzw. Vorspannung des Ablenkelements führt. Das Ablenkelement wird dadurch zugleich in die gewünschte Sollposition verlagert und in dieser Position vorgespannt, wodurch das Ablenkelement sicher fixiert ist. Besonders bevorzugt ist dabei das Ablenkelement als ein gleichseitiges Prisma ausgeführt.
  • Indem das Ablenkelement in der Aufnahme quer zu der Längsachse der Lanze bzw. parallel zu der Einkoppelfläche des Ablenkelements translatorisch beweglich, insbesondere also verschiebbar, ausgeführt ist, ist der Ablenkwinkel an dem Ablenkelement unabhängig von der wirkenden Vorspannkraft bzw. von dem Stellweg des Fixiermittels und somit von möglichen Toleranzen bei den äußeren Abmessungen des Ablenkelements.
  • Gemäß einer besonders praxisgerechten Abwandlung weist das Fixiermittel ein mit einem Gewinde und einer Werkzeugaufnahme ausgestattetes und in Richtung der Längsachse zustellbares Stellmittel, insbesondere einen Gewindebolzen, auf. Hierdurch kann die gewünschte Position des Ablenkelements in einfacher Weise durch eine Drehung des Stellmittels erreicht werden, welches hierzu an dem Bearbeitungskopf stirnseitig zugänglich ist und eine Werkzeugaufnahme für ein handelsübliches Werkzeug aufweist. Selbstverständlich können dabei auch Markierungen für eine reproduzierbare Voreinstellung vorgesehen sein.
  • Weiterhin ist es besonders zweckmäßig, wenn das Fixiermittel eine an den Neigungswinkel der Kontaktfläche angepasste Abschrägung aufweist. Indem die Abschrägung dem Neigungswinkel der Kontaktfläche entspricht, wird eine Beschädigung des Ablenkelement s weitgehend vermieden. Die Abschrägung kann beispielsweise auch durch ein an dem Fixiermittel vorgesehenes bewegliches Kontaktelement realisiert werden, welches beispielsweise auch elastisch verformbar ausgeführt sein kann.
  • Das Fixiermittel dient der Vorspannung gegenüber der Anschlagfläche an dem Bearbeitungskopf, sodass die gewünschte Orientierung des Ablenkelements auch ohne weitere Führungselements zuverlässig erreicht wird. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die Aufnahme die Auflagefläche randseitig begrenzender Seitenflächen als seitliche Anlageflächen für das Ablenkelement aufweist, sodass die Seitenflächen zusammen mit der Auflagefläche der Aufnahme eine Schiebeführung für das Ablenkelement begrenzen und dadurch die Bewegung des Ablenkelements auf einen einzigen Freiheitsgrad, nämlich die translatorische Verlagerung auf der Auflagefläche quer zu der Längsachse in Richtung einer durch die Seitenflächen bestimmten radialen Richtung, beschränken.
  • Dabei hat es sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Auflagefläche und/oder die Seitenflächen in dem Randbereich mehrere Ausnehmungen aufweist, sodass das Ablenkelement lediglich in einem zentralen, von den Seitenflächen beabstandeten Flächenbereich auf der Auflagefläche aufliegt, und demgegenüber die Seitenränder des Ablenkelements über einer beispielsweise nutenförmigen Aussparung in der Auflagefläche liegen.
  • Dementsprechend liegt die Eintrittsfläche nur in einem von den Seitenflächen beabstandeten Flächenabschnitt auf der Auflagefläche auf. Die Auflagefläche ist dadurch reduziert und zugleich das Risiko einer Beschädigung des Ablenkelements bei dessen Verschiebung auf der Auflagefläche wesentlich geringer.
  • Eine andere, ebenfalls besonders zweckmäßige Ausgestaltungsform der Erfindung wird dadurch realisiert, dass der Anschlag einstellbar und/oder austauschbar ausgeführt ist, um so wahlweise das Ablenkelement von verschiedenen Seiten quer zur Längsachse in die Aufnahme einführen zu können. Selbstverständlich kann der einstellbare oder austauschbare Anschlag auch dazu genutzt werden, eine einfache Anpassung an unterschiedliche Ablenkelemente vornehmen zu können.
  • Bei einer besonders sinnvollen Weiterbildung der Erfindung weist der Bearbeitungskopf, der Anschlag und/oder die Auflagefläche integrierte Kühlkanäle zur Zuführung eines Kühlmittels, insbesondere Umgebungsluft, zu dem Ablenkelement auf, wobei die so geschaffenen Kühlkanäle beispielsweise auch von der Eintritts- und/oder Austrittsfläche des Ablenkelements einseitig begrenzt sein können. Dadurch trifft die Strömung des Kühlmittels, insbesondere also der Kühlluft, direkt auf die Durchtrittsflächen des Ablenkelements für die Laserstrahlung, sodass eine unerwünschte Erwärmung des Ablenkelements vermieden werden kann.
  • Eine andere, ebenfalls besonders Erfolg versprechende Abwandlung wird dadurch erreicht, dass die Lanze mittels einer insbesondere im Gebrauch stationären Antriebseinheit rotatorisch, oszillierend und/oder translatorisch angetrieben wird und dadurch einen definierten Bearbeitungsvorschub sowie eine definierte Drehzahl ermöglicht. Die Vorrichtung kann sich hierzu unmittelbar an dem Hohlkörper oder einem ortsfesten Widerlager abstützen. Selbstverständlich kann die Vorrichtung auch betrieben bzw. aufgrund sensorisch erfasster Parameter geregelt betrieben werden.
  • Um die gewünschte Sollposition und Orientierung der Lanze mit ihrer Längsachse relativ zu dem Hohlkörper sicherzustellen, hat der Bearbeitungskopf vorzugsweise einen insbesondere polygonalen, um die Längsachse drehbeweglichen Stützkörper zur Anlage gegen die Innenwandfläche, welcher beispielsweise kraftschlüssig gegen die Innenwandfläche anliegt. Selbstverständlich kann der Stützkörper auch beweglich, beispielsweise gegenüber der Innenwandfläche zustellbar, oder zur Vergrößerung der Querschnittsfläche verformbar ausgeführt sein, um so eine kraftschlüssige Abstützung an der Innenwandfläche zu ermöglichen.
  • Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • 1 eine Seitenansicht einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Lanze und einem Ablenkelement zur Strahlablenkung;
    • 2 eine geschnittene Seitenansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung;
    • 3 eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung;
    • 4 eine Seitenansicht einer zweiten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Lanze und einem Ablenkelement zur Strahlablenkung;
    • 5 eine geschnittene Seitenansicht der in 4 gezeigten Vorrichtung;
    • 6 eine perspektivische Ansicht der in 5 gezeigten Vorrichtung;
    • 7 eine weitere perspektivische Ansicht der in 5 gezeigten Vorrichtung;
    • 8 eine Seitenansicht einer dritten Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Lanze und einem Ablenkelement zur Strahlablenkung;
    • 9 eine geschnittene Seitenansicht der in 8 gezeigten Vorrichtung;
    • 10 eine perspektivische Ansicht der in 8 gezeigten Vorrichtung;
    • 11 eine weitere perspektivische Ansicht der in 8 gezeigten Vorrichtung.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur trennenden oder beispielsweise zu Dekontaminationszwecken abtragenden Bearbeitung einer Innenwandfläche 2 eines lediglich andeutungsweise dargestellten rohrförmigen Hohlkörpers 3 wird nachstehend anhand mehrerer Varianten 1a, 1b, 1c in den 1 bis 11 näher erläutert. Die Vorrichtung 1 hat eine in den Hohlkörper 3 einführbare Lanze 4, deren in den Figuren dargestellter distaler Endbereich einen Bearbeitungskopf 5 bildet. Die Lanze 4 ist mittels eines nicht gezeigten äußeren Antriebs sowohl rotatorisch bzw. oszillierend als auch translatorisch in Richtung einer Längsachse 6 der Lanze 4 beweglich, um so alle Bereiche der Innenwandfläche 2 erreichen zu können. Selbstverständlich lassen sich so auch ebene oder konturierte Trennflächen erzeugen. Hierzu ist ein Laserstrahl 7 in den dem Bearbeitungskopf 5 abgewandten Endabschnitt mit einer geeigneten Intensität in Richtung seiner mit der Längsachse 6 zusammenfallenden optischen Achse einkoppelbar. In dem Bearbeitungskopf 5 wird der zugeführte Laserstrahl 7 um 90° in radialer Richtung quer zu der Längsachse 6 der Lanze 4 umgelenkt. Das hierzu erforderliche reflektierende Element wird durch ein prismatisches Ablenkelement 8 realisiert, welches eine als Planfläche ausgeführte Einkoppelfläche 9, eine als Planfläche ausgeführte Auskoppelfläche 10 für den quer zu der Längsachse 6 entlang einer Strahlachse 11 abgelenkten Laserstrahl 7 sowie eine zu der Einkoppelfläche 9 und der Auskoppelfläche 10 in einem spitzen Winkel angeordnete Reflektorfläche 12 zur inneren Totalreflexion des Laserstrahls 7 aufweist. Um das Ablenkelement 8 mit einem vergleichsweise geringen Aufwand in einer vorbestimmten relativen Position zu dem Bearbeitungskopf 5 ausrichten und fixieren zu können, dient eine Aufnahme 13 mit einer zur der Einkoppelfläche 9 parallelen ebenen Auflagefläche 14 für das Ablenkelement 8, welches mit seiner Einkoppelfläche 9 auf dieser aufliegt. Das Ablenkelement 8 ist gegen einen Anschlag 15 in der Aufnahme 13 einseitig translatorisch beweglich. Um diese Position einzustellen, dient ein mit einem Gewindeabschnitt 16 ausgestattetes bewegliches Fixiermittel 17, welches in Pfeilrichtung 18 um die Längsachse 6 drehbeweglich und dadurch in Pfeilrichtung 19 parallel zu der Längsachse 6 gegenüber einer Kontaktfläche 20 des Ablenkelements 8 zustellbar ist, um dieses dadurch gegen den Anschlag 15 vorzuspannen. Um zugleich eine ausreichende seitliche Führung bei der Bewegung des Ablenkelements 8 sicherzustellen, hat die Aufnahme 13 zwei die Auflagefläche 14 randseitig begrenzende Seitenflächen 21, wobei in einem Übergangsbereich zwischen den Seitenflächen 21 und der Auflagefläche 14 nutenförmige Ausnehmungen 22 vorgesehen sind. Diese beschränken einerseits den Kontaktbereich zwischen der Einkoppelfläche 9 und der Auflagefläche 14, andererseits wird so zugleich die Zuführung eines gasförmigen Kühlmittels ermöglicht, um die thermische Belastung des Ablenkelements 8 gering zu halten. Um während der Bearbeitung der Innenwandfläche 2 einen definierten Abstand A gegenüber der Innenwandfläche 2 einzuhalten, hat der Bearbeitungskopf 5 einen polygonalen, um die Längsachse 6 der Lanze 4 relativ zu dem Bearbeitungskopf 5 drehbeweglichen Stützkörper 23, welcher gegen die Innenwandfläche 2 reibeschlüssig anliegt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Innenwandfläche
    3
    Hohlkörper
    4
    Lanze
    5
    Bearbeitungskopf
    6
    Längsachse
    7
    Laserstrahl
    8
    Ablenkelement
    9
    Einkoppelfläche
    10
    Auskoppelfläche
    11
    Strahlachse
    12
    Reflektorfläche
    13
    Aufnahme
    14
    Auflagefläche
    15
    Anschlag
    16
    Gewindeabschnitt
    17
    Fixiermittel
    18
    Pfeilrichtung
    19
    Pfeilrichtung
    20
    Kontaktfläche
    21
    Seitenfläche
    22
    Ausnehmung
    23
    Stützkörper
    A
    Abstand

Claims (9)

  1. Vorrichtung (1) zur Behandlung einer Innenwandfläche (2) eines Hohlkörpers (3), wobei die Vorrichtung (1) eine bewegliche Lanze (4) aufweist, in welche ein Laserstrahl (7) parallel zu der Längsachse (6) der Lanze (4) einkoppelbar ist, und die einen Bearbeitungskopf (5) mit einem Ablenkelement (8) zur Ablenkung entlang einer Strahlachse (11) quer zu der Längsachse (6) auf die Innenwandfläche (2) aufweist, wobei das Ablenkelement (8) mit einer Einkoppelfläche (9) quer zu der optischen Achse des zugeführten Laserstrahls (7), einer zu der Einkoppelfläche (9) in einem spitzen Winkel angeordneten Reflektorfläche (12) zur inneren Totalreflexion des Laserstrahls (7) und einer Auskoppelfläche (10) für den abgelenkten Laserstrahl (7) entlang der Strahlachse (11) auf die Innenwandfläche (2) ausgestattet ist, wobei der Bearbeitungskopf (5) eine Aufnahme (13) mit einer ebenen Auflagefläche (14) für die Einkoppelfläche (9) des Ablenkelements (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkelement (8) in der Aufnahme (13) quer zu der Längsachse (6) der Lanze (4) oder parallel zu der Einkoppelfläche (9) des Ablenkelements (8) translatorisch beweglich ausgeführt ist und dass die Aufnahme (13) einen Anschlag (15) zur einseitigen Begrenzung der translatorischen Bewegung des Ablenkelements (8) aufweist, wobei ein bewegliches Fixiermittel (17) parallel zu der Längsachse (6) in unterschiedlichen Positionen festlegbar ist und parallel zu der Längsachse (6) gegenüber der Kontaktfläche (20) des Ablenkelements (8) zustellbar ist, um dieses dadurch gegen den Anschlag (15) vorzuspannen, und in einer Gebrauchsposition gegen eine gegenüber der Längsachse (6) mit einem spitzen Winkel geneigte Kontaktfläche (20) des Ablenkelements (8) anliegt.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (17) einen in Richtung der Längsachse (6) zustellbaren mit einem Gewindeabschnitt (16) und einer Werkzeugaufnahme ausgestattetes Stellmittel aufweist.
  3. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermittel (17) eine an den Neigungswinkel der Kontaktfläche (20) angepasste Abschrägung aufweist.
  4. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (13) die Auflagefläche (14) randseitig begrenzende Seitenflächen (21) aufweist.
  5. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (14) und/oder die Seitenflächen (21) in dem Randbereich Ausnehmungen (22) aufweist.
  6. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (15) einstellbar und/oder austauschbar ausgeführt ist.
  7. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (5), der Anschlag (15) und/oder die Auflagefläche (14) zumindest eine Ausnehmung (22) zur Zuführung eines Kühlmittelszu dem Ablenkelement (8) aufweist.
  8. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze (4) mittels einer Antriebseinheit rotatorisch, oszillierend und/oder translatorisch angetrieben wird.
  9. Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungskopf (5) einen um die Längsachse (6) drehbeweglichen Stützkörper (23) zur Anlage gegen die Innenwandfläche (2) hat.
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Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2263143A1 (de) 1972-12-22 1974-08-15 Siemens Ag Inspektions- und reparatureinrichtung fuer dampferzeuger
EP0091646B1 (de) 1982-04-14 1986-12-30 Westinghouse Electric Corporation Dekontaminationsverfahren mittels Laser
DE3427377C2 (de) 1984-07-25 1991-07-25 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe, De
US5221822A (en) 1991-01-11 1993-06-22 Framatome Laser working method and head
DE69003043T2 (de) 1989-06-28 1994-04-07 Framatome Sa Vorrichtung zum Laserschweissen im Inneren eines Rohrelementes.
JPH0716770A (ja) 1993-02-23 1995-01-20 Japan Atom Energy Res Inst レーザ加工装置
US5496309A (en) 1994-05-06 1996-03-05 Trimedyne, Inc. Catheter device utilizing a laser beam laterally directed by a high index prism in a liquid medium
DE69219114T2 (de) 1992-01-04 1997-07-31 British Nuclear Fuels Plc Verfahren zur behandlung einer mit radionukliden kontaminierten oberflaeche
DE4445171C2 (de) 1994-12-16 2002-05-29 Bbc Reaktor Gmbh Verfahren zum Zerlegen sperriger Teile von Druckbehälter-Einbauten einer kerntechnischen Anlage und zum Aufnehmen der zerlegten Teile
JP2016068138A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 三菱重工業株式会社 レーザ切断装置
DE202018100057U1 (de) 2018-01-05 2018-03-18 Joachim Ferdyn Mobile Vorrichtung zur Behandlung kerntechnisch kontaminierter Körper
DE102019106382A1 (de) 2019-03-13 2020-09-17 Evekinger Rohr- Und Profilwerke Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung einer Wandfläche eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2263143A1 (de) 1972-12-22 1974-08-15 Siemens Ag Inspektions- und reparatureinrichtung fuer dampferzeuger
EP0091646B1 (de) 1982-04-14 1986-12-30 Westinghouse Electric Corporation Dekontaminationsverfahren mittels Laser
DE3427377C2 (de) 1984-07-25 1991-07-25 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe, De
DE69003043T2 (de) 1989-06-28 1994-04-07 Framatome Sa Vorrichtung zum Laserschweissen im Inneren eines Rohrelementes.
US5221822A (en) 1991-01-11 1993-06-22 Framatome Laser working method and head
DE69219114T2 (de) 1992-01-04 1997-07-31 British Nuclear Fuels Plc Verfahren zur behandlung einer mit radionukliden kontaminierten oberflaeche
JPH0716770A (ja) 1993-02-23 1995-01-20 Japan Atom Energy Res Inst レーザ加工装置
US5496309A (en) 1994-05-06 1996-03-05 Trimedyne, Inc. Catheter device utilizing a laser beam laterally directed by a high index prism in a liquid medium
DE4445171C2 (de) 1994-12-16 2002-05-29 Bbc Reaktor Gmbh Verfahren zum Zerlegen sperriger Teile von Druckbehälter-Einbauten einer kerntechnischen Anlage und zum Aufnehmen der zerlegten Teile
JP2016068138A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 三菱重工業株式会社 レーザ切断装置
DE202018100057U1 (de) 2018-01-05 2018-03-18 Joachim Ferdyn Mobile Vorrichtung zur Behandlung kerntechnisch kontaminierter Körper
DE102019106382A1 (de) 2019-03-13 2020-09-17 Evekinger Rohr- Und Profilwerke Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung einer Wandfläche eines insbesondere rohrförmigen Hohlkörpers

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