JP4154463B2 - Underwater remote drilling tool and method - Google Patents

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    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は水中遠隔穴あけ工具に関し、特に、原子炉容器内の2つのジェットポンプディフューザ間において炉心シュラウド支持板に穴をあける水中遠隔穴あけ工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
原子炉容器内部品の保守と改造をなすために、既存の内部構成部品に機械加工を施すことが時々必要である。一つのこのような修理は、幾本かの(通常4本の)拘束棒の追加を含み、これらの棒は下側シュラウド支持板域に係留されそして上方に延在してシュラウドシリンダの頂部上に連結される。各プラントの形状が異なるので各システムの設計に幾らかの差異が生じるが、ほとんどの設計に共通なこととして、修理部品の取付けのためにジェットポンプディフューザ近辺においてシュラウド支持板に穴をあける必要がある。原子炉容器内部構成部の支配的性質は、実質的に全ての仕事が現場すなわち水中(100フィートに達する深さ)で、作業者の放射線被曝を最少に保ちながら行われることである。異物排除(FME)は、異物が核燃料、監視装置、冷却材・減速材の流れ等に悪影響を及ぼすので、極めて重要である。作業領域は通例非常に狭いので、全ての工具類はコンパクトでありかつ遠隔操作されなければならない。
【0003】
原子炉容器内部構成部の加工作業をなす従来の方法は、放電加工(EDM)と呼ばれる金属除去方法を利用する。電極と加工物との間の小さな間隙を横切る電気火花の発生により、材料は実質的に壊食され、副産物の切りくずが生じる。既にわかっているように、EDM工程後に残った切りくずは異物として有害な問題を呈しない。加工物と電極との間に実際の機械的反力が生じないので、開発される工具類は非常に堅固である必要はなく、従って複数の工具を狭い混み合う領域内に入れやすい。
【0004】
EDM方法は、広く利用されているが、非常に遅い、時間のかかる方法である。厚さ3.8cm(1.5インチ)の加工物に直径7.6cm(3インチ)の穴をあける通例の最善予想時間は16時間以上である。周囲圧力、側アーク発生、電極摩耗、穴あき、切りくずフラッシング、および長い潜水時間による工具故障の影響は全て、EDM工程中の過大な遅れをもたらし得る。さらに、EDM方法に固有のものは、各火花とともに発生する急速な加熱冷却サイクルである。この急速加熱冷却は加工表面に再鋳造層を生成する。加工される材料に従って、検出し得る微小亀裂を除去するために再鋳造層の研削またはホーニングを行うことが時々必要である。
【0005】
原子炉容器内の従来の機械加工は、歴史的に、発生する切りくずの発生・保留要件の故に試みられることがなかった。従って、原子炉容器内部構成部の機械加工の生産性と方法信頼性の改良が必要である。
【0006】
【発明の目的】
従って、本発明の目的は、原子炉容器内の既存構成部の加工時間を減らす水中遠隔穴あけ工具と方法を提供することである。本発明の他の目的は、標準の工具使用方式を利用し、しかも全ての異物の制御を維持し、穴あけされる材料に対する悪影響を最少にするような水中遠隔穴あけ工具を提供することである。本発明の他の目的は工具信頼性を高めた水中遠隔穴あけ工具を提供することである。
【0007】
【発明の概要】
本発明の上記および他の目的は、加工工具を支持するために、炉心シュラウドと炉心シュラウド支持板とを含む原子炉容器内の2つのジェットポンプディフューザ間に挿入し得る支持ベースを設けることにより達成される。この支持ベースは、炉心シュラウドと係合し得る第1伸出自在部材を有する第1脚と、両ジェットポンプディフューザの一方と係合し得る第2伸出自在部材を有する第2脚と、両ジェットポンプディフューザの他方と係合し得る第3伸出自在部材を有する第3脚とを含む。支持ベースは炉心シュラウド支持板上に位置づけ可能であり、そして第1、第2および第3伸出自在部材が伸出した時、支持ベースは容器壁と炉心シュラウドとの間に実質的に動けないように固定される。支持ベースは実質的に第2脚と第3脚との間に配置された心出し装置を含み得るもので、この心出し装置は支持ベースを両ジェットポンプディフューザ間の中央に位置づける。
【0008】
本発明の他の態様によれば、加工工具を支持する支持ベースが、第1伸出自在部材を有する第1脚と、この第1脚から隔てられそして第2伸出自在部材を有する第2脚と、第1および第2脚から隔てられそして第3伸出自在部材を有する第3脚とを含み、第1、第2および第3伸出自在部材は液圧駆動装置により選択的に伸出と引っ込みが可能である。好適構成において、支持ベースは追加要素、例えば、加工工具の支持ベース支持表面への接近を可能にするように実質的に中央に設けられた開口と、この開口と実質的に同軸的にかつ該開口と該支持表面との間に配置された密封部材と、支持ベース支持表面上の支持ベースを水平にするための水平調整構造とを含み得る。支持ベースはさらに、加工工具の少なくとも一つの位置づけだぼを受入れる構造と、加工工具の少なくとも一つの固定部材を受入れる構造とを含み得る。さらに、支持ベースは、実質的に第2脚と第3脚との間に配置された心出し装置を含み得る。この心出し装置は支持ベースを両ジェットポンプディフューザ間の中央に位置づける。
【0009】
また、原子炉容器内の2つのジェットポンプディフューザ間に加工工具用の支持ベースを固定する方法が提供される。この方法は、支持ベースを炉心シュラウドと容器壁との間に位置づけることと、支持ベースを両ジェットポンプディフューザ間に位置づけることと、液圧駆動装置で第1、第2および第3伸出自在部材を、第1脚が炉心シュラウドと係合しそして第2および第3脚がそれぞれ両ジェットポンプディフューザと係合するように伸出させることを包含する。
【0010】
本発明の他の態様によれば、シュラウド支持板に穴をあける穴あけ工具が設けられる。この穴あけ工具は、回転自在なスピンドルと、このスピンドルに連結された実質的に筒形のドリルビットと、このドリルビットを囲みそして該ビットとともに回転しないように回転不能に固定されたスリーブと、穴あけ中に発生した切りくずを捕集する切りくず捕集系とを含む。誘導リングをスピンドルとドリルビットとの間の連結域の周囲に設けることができ、切りくず捕集系はこの誘導リングとスピンドルとに連通する流体入口を含む。ドリルビットは次のような溝、すなわち、ドリルビットの切削端に溝入口そしてドリルビットのスピンドル端に溝出口を有するような溝を含み得る。誘導リングは溝出口近辺に配置されたリング出口を含み、切りくず捕集系はさらに該溝と該リング出口とを含む。切りくず捕集系はさらに、リング出口と連通するメッシュ切りくずバスケットを含み得る。このメッシュ切りくずバスケットは、穴あけ中に発生した切りくずを捕集するような形状を有する。
【0011】
スピンドルとドリルビットとスリーブとを囲むハウジングを設け得る。このハウジングには穴あけ工具基板が含まれ、シュラウド支持板に面する位置づけだぼを有する。位置づけだぼは、シュラウド支持板に固定された支持ベースの対応位置づけ穴内にはまり込むように形成される。穴あけ工具基板はさらに、穴あけ工具を支持ベースに固定する取付け部材を含み、また代替的あるいは追加的に、支持ベースのスイングクランプ穴を貫通するように形成された液圧スイングクランプを含み得る。
【0012】
穴あけ工具にはさらに直流サーボモ−タと送りモ−タを設け得る。両モ−タはスピンドルに作動的に連結され、それぞれ、スピンドルとドリルビットの回動と、スピンドルとドリルビットの送りに役立つ。スピンドルとドリルビットの回転速度と送り速度は可変である。制御装置が直流サーボモ−タと送りモ−タとに連通しそして回転速度に基づき送り速度を制御する。
【0013】
また、穴あけ工具を用いて炉心シュラウド支持板に穴をあける方法が提供される。この方法は、穴あけ工具を炉心シュラウド支持板近辺に固定することと、水を圧送してドリルビットの切削端とシュラウド支持板との間に流すことと、ドリルビットを回してシュラウド支持板に穴をあけることを包含する。水は好ましくは、入口に入ってスピンドルを通流し、ドリルビットの中央に流入し、ドリルビットの切削端とシュラウド支持板との間を流れ、ドリルビットの溝入口に入りそして溝出口から流出してメッシュ切りくずバスケットに流入する。
【0014】
本発明の他の態様によれば、シュラウド支持板の一部分を加工するために原子炉容器内に挿入し得る放電加工(EDM)工具が設けられる。このEDM工具は、支持フレームと、この支持フレームに可動的に連結された往復台アセンブリと、この往復台アセンブリに回転自在に連結されたスピンドルアセンブリとを含む。EDM工具は、追加要素、例えば、往復台アセンブリを支持フレームに沿って軸方向に駆動する第1駆動機構と、スピンドルアセンブリを回転自在に駆動する第2駆動機構と、往復台アセンブリとスピンドルアセンブリとの間に配置され、スピンドルアセンブリの往復台アセンブリに対する回転を容易にする少なくとも一つのラジアル軸受と、切断電極がシュラウド支持板を加工する間切りくずを吸引する真空構造と、支持フレームに可動的に連結されたコレット往復台とこのコレット往復台に取付けられたコレット延長体とを含むコレットアセンブリとを含み得る。コレット延長体はスピンドルアセンブリ内にはまり込むように形成され、そしてコレット延長体がスピンドルアセンブリ内に配置された時、コレット往復台が往復台アセンブリに載る。
【0015】
支持フレームはレールを含み得るもので、このレールに往復台アセンブリが連結される。EDM工具はさらに、レールと往復台アセンブリとの間に配置された線形軸受を含み得る。この線形軸受はレールに沿う往復台アセンブリの軸方向直動を容易にする。スピンドルアセンブリは、その一端に配置されスピンドルアセンブリとともに回転し得る実質的に筒形の切断電極を含み得る。切断電極はシュラウド支持板を加工するように形成される。
【0016】
座ぐりアセンブリをスピンドルアセンブリの一端に連結しそして座ぐり位置決め機構を往復台アセンブリに連結し得る。座ぐりアセンブリはEDM電極を含み、EDM電極は、シュラウド支持板のEDM工具とは反対の側に座ぐり面を形成するように形成される。EDM電極は好ましくは運送位置と座ぐり位置との間を枢動自在であり、座ぐり位置決め機構にはピボットフィンガが含まれ、駆動機構に連結されそしてEDM電極の開口を貫通し得る。駆動機構はピボットフィンガを駆動してEDM電極の運送位置と座ぐり位置との間の変位を引起こす。駆動機構は空気シリンダと空気シリンダ軸とを含み、座ぐり位置決め機構はさらに、空気シリンダ軸の一端に取付けた軸受アセンブリを含み得る。ピボットフィンガはこの軸受アセンブリに回転自在に連結され空気シリンダ軸を中心として回転し得る。
【0017】
また、シュラウド支持板を加工する方法が提供される。この方法は、EDM工具をシュラウド支持板に予め形成した実質的に筒形の穴内に挿入することと、EDM工具を用いてシュラウド支持板を加工することと、スラグをシュラウド支持板から除去してシュラウド支持板に穴を形成することを包含する。座ぐり面を形成する方法も提供される。
【0018】
本発明は、従来のEDM方法と比べ、その材料除去時間の約5%で材料を除去し得る。さらに、加工時に発生する切りくずの容器として作用する全閉工具ハウジングを設けることにより異物排除(切りくず保留)を達成する。さらに、本工具と本方法は(従来のEDM方法と比べて)優れた表面仕上げをなすので、その後の研削を省略することができる。
【0019】
本発明の上記および他の態様と利点は、添付図面と関連する好適実施例の以下の詳述から明らかとなろう。
【0020】
【実施例の記載】
図1は原子炉容器を示す斜視図で、容器の内部構成部を示すために一部分を切り取ってある。炉心シュラウド10が炉心シュラウド支持板14において炉心シュラウド支持アセンブリ12によって支持されている。複数の穴16が炉心シュラウド支持板14の外周に沿って周方向に形成され、そして対応する複数のジェットポンプディフューザ18を受入れ、これらのディフューザは容器壁20と炉心シュラウド10との間に配置されている。
【0021】
原子炉容器内構成部の保守と改造をなすために、ジェットポンプディフューザ18の間で、炉心シュラウド支持板14に穴を形成する必要があるかもしれない。図1からわかるように、シュラウド支持板14のいかなる加工作業も、非常に限られた作業領域において水中で実施されなければならない。
図2について説明すると、本発明は炉心シュラウド支持板14に穴を迅速かつ効率的に形成する水中遠隔穴あけ工具を提供する。本発明は、2つのジェットポンプディフューザ18間においてシュラウド支持板14に堅固に取付け得る支持ベース100を包含する。支持ベース100は、炉心シュラウド支持板14において第1穴形成作用をなす穴あけ工具200と、炉心シュラウド支持板14において第2穴形成作用をなすEDM工具300とを支承するような形状を有する。支持ベース100と穴あけ工具200とEDM工具300を図3〜図13により詳述する。これらの図において同符号は同要素を表すように使用されている。
【0022】
図3Aは支持ベース100の平面図であり、図3Bは図3Aの線III−IIIに沿う断面図である。
支持ベース100は実質的にT形の部材であり、T形の基部を形成する第1脚102と、T形の横方向部を形成する第2脚104と第3脚106とを含んでいる。開口108が第2および第3脚104、106間のほぼ中央位置に設けられそして第1脚102と軸方向に整合している。開口108は、支持ベース100を適所に固定した時、穴あけ工具200とEDM工具300のシュラウド支持板14への接近に役立つ。
【0023】
支持ベース100を両ディフューザ18間に位置づけた後、支持ベース100は心出し装置110により両ディフューザ18間の中央に位置づけられる。心出し装置110には1対の心出しアーム110A、110Bが含まれ、平行のまま共に外方に移動して両ディフューザ18に当接しそして支持ベース100をディフューザ18間の中央に位置づける。心出し装置110は公知の装置であり、支持ベースをディフューザ18間の中央に位置づける任意の構造体を使用できる。従って、心出し装置110の詳述は省略する。
【0024】
支持ベース100を用いてシュラウド支持板14を適切に加工するには、支持ベース100をシュラウド支持板14の表面に水平に置かなければならない。支持ベース100には複数(好ましくは3つ)のねじ付き水平調整足112が含まれ、支持ベース100を水平にするように軸方向に変位し得る。水平調整足112は好ましくは6角開口113を有し、これらの開口は調整工具(図示せず)を受入れるような形状を有する。さらに、支持ベース100には、第2および第3脚104、106上に配置された2つのバブル水準器114が含まれ、加工作業前に支持ベース100を確実に水平にする。作業中、支持ベース100を両ディフューザ18間に降ろした後、シュラウド支持板14の24m(80フィート)以上上方の位置にいる作業者が検視装置(図示せず)を用いてバブル水準器114を検視しながら、調整工具で水平調整足112を調整する。
【0025】
支持ベース100は原子炉容器内に降ろされ、そして支持ベース100がシュラウド支持板14に支持された時、第1脚102は炉心シュラウド10に面し、第2および第3脚104、106は隣接ジェットポンプディフューザ18を部分的に囲み、そして第2および第3脚104、106(すなわちT形の横方向部)の外面は容器壁20に面する。第1脚102には第1伸出自在部材116が含まれ、好ましくは液圧で操作される。第1伸出自在部材116は炉心シュラウド10と係合するように伸出し得る。第2脚104には第2伸出自在部材118が含まれ、これも好ましくは液圧で操作されそして両ジェットポンプディフューザ18の一方と係合する。第3脚106には同様の伸出自在部材120が含まれ、両ジェットポンプディフューザ18の他方と係合し得る。支持ベース100が心出し装置110により中央位置に置かれそして水平調整足112とバブル水準器114とを用いることにより水平に置かれた後、第1、第2および第3伸出自在部材116、118、120が液圧で操作されて支持ベース100を両ディフューザ18間の適所に確実に固定する。
【0026】
支持ベース100はまた、開口108の両側に配設された2つの位置決めだぼ穴122を有する。位置決めだぼ穴122は、穴あけ工具200とEDM工具300に固定された位置決めだぼ(後述)を受入れるような形状を有する。工具の位置決めだぼが位置決めだぼ穴122に入ると、工具は、ねじ付きボルトを支持ベース100のそれぞれのねじ穴124にねじ込むことにより支持ベース100に固定される。第2および第3脚104、106間のほぼ中央に位置する他の開口126が支持ベース100に形成され、加工工具のスイングクランプ(後述)を受入れる。
【0027】
ケーブル128を支持ベース100に揺動自在に取付け、これにより支持ベース100を原子炉容器内に降ろす。支持ベース100を原子炉容器内に降ろした時、支持ベース100はほぼ垂直方向に向けられるので、容器壁20と炉心シュラウド10との間に入れやすい。支持ベースがシュラウド支持板14に近づくにつれ、第2ケーブル130が支持ベース100の向きを水平方向に変えるように使用される。これらのケーブルは任意の形態のものでよく、本発明は、例示しかつ説明したものに限定されない。
【0028】
図3Bについて説明すると、ほぼ円形の密封部材132が開口108と同軸的にかつその半径方向外側に配置されている。密封部材132は、加工作業の結果生じた物質が原子炉容器内の水を汚染することを防止する。第1、第2および第3伸出自在部材116、118、120は開口108と密封部材132の上方に配置されており、その結果、伸出自在部材116、118、120が液圧で操作された時、密封部材132は下向きの力に押圧されてシュラウド支持板14と密封係合をなす。
【0029】
支持ベース100をジェットポンプディフューザ18間の適所に固定した後、穴あけ工具200を容器内にベース100まで降ろして加工作業を始める。図4は穴あけ工具200の正面図である。前述のように、穴あけ工具は原子炉容器内のジェットポンプディフューザ18間に予め固定した支持ベース100に取付けられる。穴あけ工具200には工具ハウジング201が含まれ、その下端に穴あけ工具基板202を有する。基板202の底に2つの位置決めだぼ204が固定され、支持ベース100の位置決めだぼ穴122に受入れられるようになっている。穴あけ工具基板202はまたスイングクランプ206を含み、このクランプは支持ベース100のスイングクランプ受入れ開口126に受入れられる。スイングクランプ206は液圧で操作される止めクランプである。スイングクランプ206は、スイングクランプ開口126内に挿入された後、液圧で回されかつ引っ込められて支持ベース100を挟む。穴あけ工具基板202の上面に1対の止めねじ208が設けられ、支持ベース100のねじ穴124とねじ係合するようになっている。止めねじ208は、原子炉容器の上方の位置にいる作業者が止め工具を用いることにより締付けられる。穴あけ作業完了後、上述の諸段階の順序を逆にすることにより工具を除去する。
【0030】
図5について説明すると、穴あけ工具200のハウジング201内に回転自在スピンドル222が配置され、直流サーボモ−タに連結されている。工業標準トレパン式ドリルビット224が回転自在スピンドル222に固定されスピンドル222とともに回転し得る。標準ドリルビットは、内側カッタ226と外側カッタ228とを構成する二つの超硬挿入体を含んでいる。ドリルビット224は筒形で、中空筒形中央部を有する。少なくとも一つの溝230がドリルビットに切られている。内側カッタ226はドリルビットの内面に隣接して固定され、そして外側カッタ228はドリルビットの外面に隣接して固定されている。回転中、内側および外側カッタ226、228により加工される区域は重なり合い、連続的な被切削部となる。ステンレス鋼スリーブ232がドリルビット224の周囲に回転しないように固定される。穴あけ工程中、ステンレス鋼スリーブ232はドリルビット224とともに送られる。
【0031】
誘導リング234がスピンドル222の底部とドリルビット224の頂部とを囲み、スピンドル222とドリルビット224とが連結される区域を囲んでいる。誘導リング234は以下に述べる水入口212と水出口216とを有する。入口212は誘導リング234とスピンドル222とに形成されそして水をドリルビット224の中央筒形域236内に導く。水は中央筒形域236を通って被加工表面に達しそしてシュラウド支持板14の表面で刃の潤滑剤として作用する(工具のハイドロプレーニングをなす)。従来の潤滑油は、原子炉環境内への有害要素の導入制限により使用できない。
【0032】
高圧多量の水が加工される表面上を通るにつれ、穴あけ作業の結果発生した切りくずが、内側および外側カッタ226、228である超硬挿入体の近辺の小さな切欠きを通って溝入口238に運ばれる。溝入口238内の水と切りくずはドリルビットのスピンドル端における溝出口240に流れそして出口216を通る。ドリルビットを通流する水の量は好ましくは約227〜303リットル(60〜80ガロン)毎分(lpm(gpm))の範囲にあり、その圧力は約414〜552kpa(60〜80psi)の範囲にある。この構造と、多量の高圧水との結果として、穴あけ作業中に発生した切りくずは全て切りくずバスケットに流され、原子炉容器に悪影響を及ぼさない。
【0033】
本発明の重要な利点は、ドリルビットの回転速度に従って送り速度を変え得ることである。直流サーボモ−タと送りモ−タは、ドリルビットの回転速度に従って送り速度を制御する基本制御装置221により制御される。好適実施例において、ドリルビットは約11cm(4.3インチ)の直径を有する。スピンドル222は90〜140rpmの範囲で回されそして6350〜11430m(250000〜450000インチ)毎分の範囲で送られる。
【0034】
図4と図5についてさらに説明すると、穴あけ工具200は改良切りくず収容部210を含んでいる。切りくず収容部210には水入口212が含まれ、水を水ホース214からドリルビット224と、加工される表面に導く。加工作業中に発生した切りくずは高圧多量の水により出口216に運ばれる。水と切りくずは出口ホース218を通流して切りくずバスケット220に流入する。切りくずバスケット220は、約1550穴毎平方cm(10000穴毎平方インチ)のメッシュ寸法を有するメッシュバスケットである。その結果、切りくずは切りくずバスケット220内に収容され、水は流れ続けることができる。非常に小さな切りくずが切りくずバスケット220から逃げる場合、そのような切りくずは多分非常に小さいので悪影響を及ぼさないであろう。
【0035】
図6はシュラウド支持板14の分解断面図である。シュラウド支持板14は一般に3つの材料で形成される。シュラウド支持板14の第1層14Aは通例インコネルからなり、シュラウド支持板14の大部分を構成する第2層14Bは低合金例えば炭素鋼で形成され、そしてシュラウド支持板14の第3層14Cは一般にステンレス鋼製である。穴あけ工具200はシュラウド支持板14にほぼ円形の穴15を、シュラウド支持板14の厚さの約90%にわたって形成する。穴あけ工具200を穴15から除去しそして支持ベース100から離した後、EDM工具300を原子炉容器内に降ろす。穴あけ工具200と同様に、EDM工具300は、支持ベース100によって受入れられるようになっている構造を含み、これによりEDM工具を支持ベース100に固定し得る。
【0036】
本装置のEDM構成部は、穴あけ作業完了後に残存する材料のリガメントを除去する。このリガメントは、穴あけされるシュラウド支持板の底から約1.9cm(4分の3インチ)だけ存在する。正確な厚さは、穴あけ開始前のシュラウド支持板の超音波試験(UT)により、また、工具制御装置において望まれる深さを設定することにより得られる。EDM方法は、穴あけ構成部の除去後、吸引による完全な切りくず除去後に開始され、視検を包含する。支持板のEDMによる穴形成前の切りくずの除去は、切りくずの無い貫通を確実にする。後述のように、EDM工具は、切削後のスラグ除去のためにスラグ頂部域と係合してそれを捕捉する。
【0037】
図7Aと図7Bについて説明すると、EDM工具300は2つの形態、すなわち、切断形態と座ぐり形態を有する。切断形態を図7Aと図8と図9を参照して説明する。
切断形態は主としてスピンドルアセンブリ302とコレットアセンブリ304とを包含する。図9に示すように、スピンドルアセンブリ302は往復台アセンブリ306を含んでいる。各形態に支持フレーム301が含まれ、1対のレール303を有する。EDM工具300を支持ベース100に取付けるための構造部は支持フレーム301の底板に装着されている。往復台アセンブリ306には1対のラジアル軸受308が含まれ、レール303に沿って軸方向に滑るような形状を有する。スピンドル310が往復台アセンブリ306により回転自在に支持されている。ラジアル軸受308は往復台アセンブリ306とスピンドル310との間に設けられている。切断形態では、切断電極314がスピンドルアセンブリ310の一端に固定される。往復台アセンブリ306は、好ましくは、モ−タにより駆動されるボールねじによってレール303に沿って動かされ、そして第2モ−タによりスピンドルアセンブリ310が往復台アセンブリ306内で回転する。当業者は、往復台アセンブリ306をレール303に沿って駆動しそしてスピンドルアセンブリ310を回動するための代替物を考え得るであろう。
【0038】
コレットアセンブリ304はコレット往復台316と、コレット往復台316に連結されたコレット延長体318とを含んでいる。コレット延長体318はスピンドルアセンブリ302のスピンドル310内に回転不能に挿入されるようになっており、そして往復台アセンブリ306の線形軸受308と同様に支持フレームのレール303に載る線形軸受320を含んでいる。コレット往復台316はレール303上を自由に移動できそして重力により往復台アセンブリ306上に載る。図7Aは切断形態においてユニットとして構成された往復台アセンブリとスピンドルアセンブリ302を示す。
【0039】
支持フレーム301にはさらに止め棒322が含まれ、コレットアセンブリの軸方向変位を制限する。作業中、コレット往復台316はレール303上を自由に移動できるので、コレットアセンブリはスピンドルアセンブリとともに移動する。
コレット延長体318はその一端に実質的に筒形のコレット324を含み、このコレットは4つのセグメントに分割されており、そしてシュラウド支持板から切り取られた材料のスラグを把持するような形状を有する。コレット324は液圧シリンダ326によって操作され、このシリンダは筒形部材328をコレット324上に駆動する。コレット324をスラグ上に位置づけた後、液圧シリンダ326が操作されて筒形部材328を下方にコレット324上に駆動し、コレットをスラグを把持するように内方にたわませる。コレット324の外面は好ましくは10度のテ−パを有し、そして筒形部材328はそれに対応する10度のテ−パを有するように形成される。
【0040】
切断形態におけるEDM工具300の工程を図10A〜図10Dを参照して説明する。
EDM工具300を原子炉容器内に降ろし、そして支持フレーム301に固定した位置決めだぼ204とスイングクランプ206を用いて支持ベース100に連結する。スピンドルアセンブリ302内に挿入されたコレットアセンブリ304は、ボールねじによるスピンドルアセンブリ302の軸方向変位により、スピンドルアセンブリ302に追従して、穴あけ工具200により形成された穴15内に入る。図10Bにおいて、コレットアセンブリ304の軸方向変位は止め棒322によって停止される。止め棒322は、コレットアセンブリ304を停止してコレット324がスラグの上部を囲むようにする形状を有する。液圧シリンダ326を操作して筒形部材328をコレット324上に押し付けることにより、コレット324は半径方向内方にたわんでスラグを把持する。
【0041】
スピンドルアセンブリ302は、切断電極314がシュラウド支持板14の残部近辺に配置されるまで、穴15内への軸方向変位を続ける。次いで、切断電極314を取付けたスピンドルアセンブリ302を回して、シュラウド支持板14の残部に従来のEDM方法を施す。EDM方法は公知の方法であるから、その詳細のさらなる説明は省略する。公知の吸引工具がEDM工程中切りくずを吸引する。図10Dについて説明すると、EDM工程が完了しそしてシュラウド支持板14に穴をあけた時、スピンドルアセンブリ302は軸方向上方に駆動されてコレットアセンブリ304を引っ込み位置に移し、こうしてスラグをシュラウド支持板14から除去する。
【0042】
シュラウド支持板14の最終部分を加工するEDM方法の代わりに、穴あけ工具をさらに展開して、材料を加工により除去する代わりに最終厚さの金属を穿孔し回転する「缶切り」型の仕上げ切削を行ってもよい。切削の正確な深さを監視し(UTを用いて初期厚さ測定を行い)、残りのリガメントを穿孔しやすくする。
【0043】
図7Bは座ぐり形態のEDM工具300を示す。スラグがシュラウド支持板14から除去された後、EDM工具は座ぐり作用をなすように座ぐり形態に変えられる。座ぐり作用は穴の下側に、穴の周囲の特定距離にわたって座ぐり面を形成する。座ぐり面により穴の底面は穴の軸線に対して垂直になる。
図7Bと図11について説明すると、座ぐりアセンブリ330はEDM工具支持フレーム301とレール303とを含んでいる。座ぐりアセンブリ330の往復台アセンブリ306はスピンドルアセンブリ302の往復台アセンブリ306と同じである。さらに、座ぐりアセンブリのスピンドル310もスピンドルアセンブリ302のスピンドル310と同じである。切断電極314をスピンドル310から除去し、そして座ぐり取付け部332をスピンドル310の端に取付ける。
【0044】
座ぐり取付け部332には枢動自在なEDM電極334が含まれ、シュラウド支持板14の底面の座ぐりをなす。電極334は座ぐり位置決め機構336(後述)により運送位置(図7B)と座ぐり位置(図11)との間を枢動し得る。図12について説明すると、電極334は中心軸線338の周りを枢動しそして細長い開口340を有し、この開口は座ぐり位置決め機構336の一部分を受入れる。
座ぐり位置決め機構336には空気シリンダ342が含まれ、軸受アセンブリ346に取付けた空気シリンダ軸347を有する。位置決め機構336はスピンドル310内に配置されそして往復台アセンブリ306に固定されているのでスピンドル310とともに回転しない。軸受アセンブリ346に回転自在なピボットフィンガ348が取付けられ、電極334の細長いスロット340と係合する。ピボットフィンガ348の一端350は交差部材を有し、この部材はピボットフィンガ348と垂直に設けられそして電極334と係合し、この係合により電極334は空気シリンダ342の位置に従って運送位置と座ぐり位置との間を枢動する。軸受アセンブリ346により、ピボットフィンガ348はスピンドル310および電極334とともに回転し得るとともに、空気シリンダ342は静止状態で存在し得る。部材344、345がそれぞれ運送位置と座ぐり位置における電極334の枢動を制限する。
【0045】
座ぐり形態のEDM工具の作用を図13A〜図13Cを参照して説明する。図13A〜図13Cはスラグを除去したシュラウド支持板14を示す。EDM工具の支持フレーム301とレール303は前述の支持ベース100に固定されたままである。座ぐりアセンブリが支持板14の穴の上方に保たれた時、空気シリンダ342はその引っ込み位置にあるので、ピボットフィンガ348の端部350の交差部材は電極334の細長いスロット340と係合して電極334をその運送位置に保持する。
【0046】
図13Bに示すように、往復台アセンブリ306は座ぐりアセンブリが支持板14の穴内に挿入されるように降ろされる。往復台アセンブリ306は、電極334が支持板14の底面を通り越すまで軸方向下方変位を続ける。この時、空気シリンダ342が操作されて空気シリンダ軸347を突き出し、これにより電極334をその座ぐり位置に枢動させる。次いで、往復台アセンブリ306を引っ込めると、座ぐり電極334は図13Cに示すようにシュラウド支持板14の底面に隣接する。次いで、座ぐり電極を用いて従来のEDM方法を実施することにより、シュラウド支持板14の底面に座ぐり面を形成する(図6参照)。EDM工程中に発生した切りくずは従来の真空装置により吸引される。EDM工程が完了しそして座ぐり面が形成された後、往復台アセンブリ306が座ぐり取付け部332をシュラウド支持板14の底面の下方に下げると、空気シリンダ342で空気シリンダ軸347を引っ込めることにより電極がその運送位置に枢動し得る。次いで、往復台アセンブリ306を軸方向上方に変位させて座ぐり取付け部332を穴から除去する。これで工程は完了する。
【0047】
図12に示すように、電極は、平行縁を除去した実質的に円形の形状を有する。電極334により形成された座ぐり面は、好ましくは、座ぐり面と穴の口径部との間の境界にわずかな半径を有する(図6参照)。このわずかな半径は、穴内に装着するハードウエアの形状への対応に役立つ。
一代替構成(図示せず)において、穴あけ工具はシュラウドの頂周部に対をなす穴を形成するような形状を有する。この穴あけ工具はフレーム内に収容された2本の独立スピンドルを含み、単一工具構成による両穴の形成を可能にする。
【0048】
工具の位置づけは、フレームを案内突起から離して支持することにより達成され、これらの案内突起は形成すべき穴と同じ方位に向けられる。これらの穴の関係は、工具の直上の棚から穴までの距離に基づく。工具は、ひとたび案内突起によって支持されると、持上げられてシュラウドの棚と直接接触し、穴の固定位置をもたらす。工具を実質的に支えるために(方法の性質、作用する反力等により絶対剛性が必要)、入れ子式の(所要行程まで背負い式に支持される)複数の液圧シリンダが水平に延ばされ、工具の面をシュラウド壁に押し付ける。水平固定用シリンダとシュラウド棚の止め部とにより、工具は適所に実質的に固定される。
【0049】
本装置は、工具が加工物に確実に固定された状態で、発生した全ての切りくずを工具のハウジング内に送り戻すように設計される。実際の切削は「標準」ハウゲン・ロータブローチ(Hougen Rotabroach)工具ビットを用いることにより達成される。この種のカッタは一体のらせん溝付き多歯トレパン式カッタである。多数の切削歯を持ち、そしてその切削でコアを作ることは、それが馬力要件を最少にし(工具パッケージを比較的小さくし)そして比較的少ない切りくずを生じるということを考えると、望ましいことである。発生した切りくずは長いらせん形のものである。切りくずの長いらせん形状(折り重なったり曲がったりしたらせん形切りくずが発生する可能性がある)により、この種の工具ビットは厚さが5.1cm(2インチ)以下の用途に最適である。切りくずをコンパクトにしやすいように、ひとたびらせん形切りくずが切り口を出ると、複数のチップブレーカが工具ハウジング内に配置される。チップブレーカが無いと、らせん形切りくずは工具スピンドルの周りで「鳥の巣形」になる傾向をもつ。スピンドルの下方で、切りくずは工具ハウジングの下部に落下する。この下部は切りくず用の容器として作用する。
【0050】
この代替工具/方法の他の特徴は、スラグを保留する仕方である。切削ビットの設計により、フランジがスラグの出口側に残される。切削工程中、水が導入されて工具ビットの中央を通る。これは切れ刃を冷却しそして切りくず排出を容易にする。切削の終わり近くで流れを止める。切削される表面の裏側を監視すれば、切削の完了時を視覚的に知ることができる。切削が完了するとただちに工具ビットを通じて吸引が行われる。この吸引はスラグを工具ビット内に引き戻す。次いで、スピンドルが工具ハウジング内に引っ込められ、そして空気圧で操作されるドアが開口を覆う。この工程を両穴に対して繰返す。
【0051】
スラグが閉じ込められそして切りくずが下側容器内に堆積した状態で、全切りくず収容が達成される。次いで、工具全体を緩めそして容器環状域から除去する。一度、所定位置で、空気圧作動ドアが開かれそしてスラグが最終くず入れ内に置かれる。同様に、工具の容器部も空気圧作動トラップドアを有し、このドアは容器部内に捕集された切りくずを処理するために開かれる。
【0052】
スピンドルは液圧モ−タで駆動され、これらのモ−タは(周囲区域により)スピンドルと直角をなすような形状を有し、そして動力がウォーム歯車を介して伝達される。送り軸は同様に設けられるが、動力は送り用のアクメ親ねじに伝達される。スピンドル回転および送り軸は、単源液圧スキッドからのTEA(原子炉適合作動液)によって動力を供給される。工具の頂部と一体の弁本体/ソレノイドハウジングが存在し、これは予め較正され、必要に応じて液圧媒体を各軸に送る。
【0053】
以上、本発明の最適実施例と考えられるものについて説明したが、本発明は開示した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で様々な改変と対等構成が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図1】原子炉容器の内部構成部を示すために一部を切り取った原子炉容器の斜視図である。
【図2】本発明の水中穴あけ工具の構成部を示す。
【図3】図3Aは本発明による支持ベースの平面図である。
図3Bは図3Aの線III−IIIに沿う断面図である。
【図4】本発明による穴あけ工具の外部構成部を示す。
【図5】本発明の穴あけ工具の断面図である。
【図6】穴を形成した後のシュラウド支持板の穴形状を示す。
【図7】図7Aと図7Bはそれぞれ切断形態と座ぐり形態のEDM工具を示す。
【図8】本発明によるEDM工具のコレットアセンブリを示す。
【図9】本発明によるEDM工具のスピンドルアセンブリを示す。
【図10】図10A〜図10Dは切断形態のEDM工具により実施される工程を示す。
【図11】本発明によるEDM工具の座ぐりアセンブリを示す。
【図12】図11の線XII−XIIに沿う断面図である。
【図13】図13A〜図13Cは座ぐり形態のEDM工具により実施される工程を示す。
【符号の説明】
10 炉心シュラウド
14 炉心シュラウド支持板
15 穴
18 ジェットポンプディフューザ
20 容器壁
100 支持ベース
102 第1脚
104 第2脚
106 第3脚
108 開口
110 心出し装置
112 水平調整足
116 第1伸出自在部材
118 第2伸出自在部材
120 第3伸出自在部材
122 だぼ穴
124 ねじ穴
126 開口
132 密封部材
200 穴あけ工具
201 ハウジング
202 穴あけ工具基板
204 だぼ
206 スイングクランプ
208 止めねじ
210 切りくず収容部
212 水入口
216 水出口
220 切りくずバスケット
221 基本制御装置
222 スピンドル
224 ドリルビット
230 溝
232 スリーブ
234 誘導リング
238 溝入口
240 溝出口
300 EDM工具
301 支持フレーム
302 スピンドルアセンブリ
303 レール
304 コレットアセンブリ
306 往復台アセンブリ
308 ラジアル軸受
310 スピンドル
312 ラジアル軸受
314 切断電極
316 コレット往復台
318 コレット延長体
320 線形軸受
324 コレット
326 液圧シリンダ
330 座ぐりアセンブリ
334 EDM電極
336 座ぐり位置決め機構
342 空気シリンダ
348 ピボットフィンガ
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an underwater remote drilling tool, and more particularly to an underwater remote drilling tool for drilling a core shroud support plate between two jet pump diffusers in a reactor vessel.
[0002]
[Prior art]
It is sometimes necessary to machine existing internal components in order to maintain and modify the reactor vessel components. One such repair involves the addition of several (usually four) restraining rods that are anchored to the lower shroud support plate area and extend upwardly on the top of the shroud cylinder. Connected to The design of each system will vary somewhat due to the different shapes of each plant, but common to most designs is the need to drill holes in the shroud support plate near the jet pump diffuser to install repair parts. is there. The dominant nature of the reactor vessel internals is that substantially all work is done in the field, ie in the water (depth reaching 100 feet), while keeping the operator's radiation exposure to a minimum. Foreign matter exclusion (FME) is extremely important because foreign matter adversely affects nuclear fuel, monitoring devices, coolant / moderator flow, and the like. Since the work area is usually very small, all tools must be compact and remotely operated.
[0003]
A conventional method for processing a reactor vessel internal component uses a metal removal method called electric discharge machining (EDM). The generation of electric sparks across the small gap between the electrode and the workpiece causes the material to be substantially eroded and produces by-product chips. As already known, the chips left after the EDM process do not present a harmful problem as foreign matter. Since there is no actual mechanical reaction between the workpiece and the electrode, the developed tools do not have to be very rigid and therefore tend to place multiple tools in a narrow crowded area.
[0004]
The EDM method is widely used but is a very slow and time consuming method. The typical best time to drill a 7.6 cm (3 inch) diameter hole in a 3.8 cm (1.5 inch) thick workpiece is 16 hours or more. The effects of tool failure due to ambient pressure, side arcing, electrode wear, drilling, chip flushing, and long dive times can all lead to excessive delays during the EDM process. In addition, inherent to the EDM method is the rapid heating and cooling cycle that occurs with each spark. This rapid heating and cooling creates a recast layer on the work surface. Depending on the material being processed, it is sometimes necessary to perform grinding or honing of the recast layer to remove detectable microcracks.
[0005]
Traditional machining in reactor vessels has historically not been attempted due to the generation and retention requirements of the generated chips. Therefore, it is necessary to improve the machining productivity and method reliability of the reactor vessel internal components.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
Accordingly, it is an object of the present invention to provide an underwater remote drilling tool and method that reduces the processing time of existing components within a reactor vessel. Another object of the present invention is to provide an underwater remote drilling tool that utilizes standard tool usage, while maintaining control of all foreign objects and minimizing adverse effects on the material being drilled. Another object of the present invention is to provide an underwater remote drilling tool with improved tool reliability.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION
These and other objects of the present invention are achieved by providing a support base that can be inserted between two jet pump diffusers in a reactor vessel including a core shroud and a core shroud support plate to support a processing tool. Is done. The support base includes a first leg having a first extendable member that can be engaged with the core shroud, a second leg having a second extendable member that can be engaged with one of the two jet pump diffusers, And a third leg having a third extendable member that can engage with the other of the jet pump diffuser. The support base can be positioned on the core shroud support plate and the support base does not substantially move between the vessel wall and the core shroud when the first, second and third extendable members are extended. To be fixed. The support base may include a centering device disposed substantially between the second and third legs, the centering device positioning the support base in the middle between the two jet pump diffusers.
[0008]
According to another aspect of the present invention, a support base for supporting a processing tool has a first leg having a first extendable member, and a second leg spaced from the first leg and having a second extendable member. And a third leg separated from the first and second legs and having a third extendable member, wherein the first, second and third extendable members are selectively extended by a hydraulic drive. Can be withdrawn and retracted. In a preferred configuration, the support base is provided with an additional element, for example a substantially centrally provided opening to allow access to the support base support surface of the processing tool, substantially coaxial with the opening and the A sealing member disposed between the opening and the support surface and a leveling structure for leveling the support base on the support base support surface may be included. The support base may further include a structure for receiving at least one positioning dowel of the processing tool and a structure for receiving at least one securing member of the processing tool. Further, the support base can include a centering device disposed substantially between the second and third legs. This centering device positions the support base in the middle between both jet pump diffusers.
[0009]
Also provided is a method for securing a support base for a processing tool between two jet pump diffusers in a reactor vessel. The method includes positioning the support base between the core shroud and the vessel wall, positioning the support base between both jet pump diffusers, and first, second and third extendable members with a hydraulic drive. Extending the first leg into engagement with the core shroud and the second and third legs into engagement with both jet pump diffusers, respectively.
[0010]
According to another aspect of the invention, a drilling tool is provided for drilling holes in the shroud support plate. The drilling tool includes a rotatable spindle, a substantially cylindrical drill bit coupled to the spindle, a sleeve that surrounds the drill bit and is non-rotatably secured so as not to rotate with the bit, A chip collecting system for collecting chips generated therein. A guide ring can be provided around the connection area between the spindle and the drill bit, and the chip collection system includes a fluid inlet in communication with the guide ring and the spindle. The drill bit may include the following grooves: a groove having a groove inlet at the cutting end of the drill bit and a groove outlet at the spindle end of the drill bit. The guide ring includes a ring outlet disposed near the groove outlet, and the chip collection system further includes the groove and the ring outlet. The chip collection system may further include a mesh chip basket in communication with the ring outlet. The mesh chip basket has a shape that collects chips generated during drilling.
[0011]
A housing may be provided that surrounds the spindle, drill bit, and sleeve. The housing includes a drilling tool substrate and has a positioning pot facing the shroud support plate. The positioning dowel is formed to fit within a corresponding positioning hole in the support base fixed to the shroud support plate. The drilling tool substrate further includes a mounting member that secures the drilling tool to the support base, and may alternatively or additionally include a hydraulic swing clamp configured to penetrate the swing clamp hole of the support base.
[0012]
The drilling tool can be further provided with a DC servo motor and a feed motor. Both motors are operatively connected to the spindle and serve to rotate the spindle and drill bit and feed the spindle and drill bit, respectively. The rotation speed and feed speed of the spindle and drill bit are variable. A controller communicates with the DC servo motor and the feed motor and controls the feed rate based on the rotational speed.
[0013]
A method is also provided for drilling a core shroud support plate using a drilling tool. In this method, the drilling tool is fixed near the core shroud support plate, water is pumped to flow between the cutting end of the drill bit and the shroud support plate, and the drill bit is turned to the hole in the shroud support plate. Including opening. The water preferably enters the inlet, flows through the spindle, flows into the center of the drill bit, flows between the cutting end of the drill bit and the shroud support plate, enters the groove inlet of the drill bit, and flows out of the groove outlet. Flow into the mesh chip basket.
[0014]
According to another aspect of the invention, an electrical discharge machining (EDM) tool is provided that can be inserted into a reactor vessel to machine a portion of a shroud support plate. The EDM tool includes a support frame, a carriage assembly movably coupled to the support frame, and a spindle assembly rotatably coupled to the carriage assembly. The EDM tool includes additional elements, for example, a first drive mechanism that drives the carriage assembly in the axial direction along the support frame, a second drive mechanism that rotatably drives the spindle assembly, the carriage assembly, and the spindle assembly. At least one radial bearing that facilitates rotation of the spindle assembly relative to the carriage assembly, a vacuum structure that sucks chips while the cutting electrode processes the shroud support plate, and is movably mounted on the support frame A collet assembly including a connected collet carriage and a collet extension attached to the collet carriage. The collet extension is formed to fit within the spindle assembly, and when the collet extension is disposed within the spindle assembly, the collet carriage rests on the carriage assembly.
[0015]
The support frame can include a rail to which the carriage assembly is coupled. The EDM tool may further include a linear bearing disposed between the rail and the carriage assembly. This linear bearing facilitates axial translation of the carriage assembly along the rail. The spindle assembly can include a substantially cylindrical cutting electrode disposed at one end thereof and capable of rotating with the spindle assembly. The cutting electrode is formed to process the shroud support plate.
[0016]
A counterbore assembly may be coupled to one end of the spindle assembly and a counterbore positioning mechanism coupled to the carriage assembly. The counterbore assembly includes an EDM electrode that is formed to form a counterbore surface on the opposite side of the shroud support plate from the EDM tool. The EDM electrode is preferably pivotable between a transport position and a counterbore position, the counterbore positioning mechanism including a pivot finger, coupled to the drive mechanism and capable of passing through the opening of the EDM electrode. The drive mechanism drives the pivot finger to cause displacement between the EDM electrode transport position and the counterbore position. The drive mechanism may include an air cylinder and an air cylinder shaft, and the counterbore positioning mechanism may further include a bearing assembly attached to one end of the air cylinder shaft. A pivot finger is rotatably connected to the bearing assembly and can rotate about an air cylinder axis.
[0017]
A method for processing a shroud support plate is also provided. The method includes inserting the EDM tool into a substantially cylindrical hole previously formed in the shroud support plate, machining the shroud support plate using the EDM tool, and removing the slag from the shroud support plate. Forming holes in the shroud support plate. A method of forming a counterbore surface is also provided.
[0018]
The present invention can remove material in about 5% of its material removal time compared to conventional EDM methods. Furthermore, foreign matter elimination (chip retention) is achieved by providing a fully closed tool housing that acts as a container for chips generated during machining. In addition, the present tool and method provide an excellent surface finish (compared to conventional EDM methods) so that subsequent grinding can be omitted.
[0019]
These and other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the preferred embodiment, taken in conjunction with the accompanying drawings.
[0020]
[Description of Examples]
FIG. 1 is a perspective view showing a nuclear reactor vessel, which is partially cut away to show the internal components of the vessel. A core shroud 10 is supported on a core shroud support plate 14 by a core shroud support assembly 12. A plurality of holes 16 are formed circumferentially along the outer periphery of the core shroud support plate 14 and receive a corresponding plurality of jet pump diffusers 18 which are disposed between the vessel wall 20 and the core shroud 10. ing.
[0021]
Holes may need to be formed in the core shroud support plate 14 between the jet pump diffusers 18 to maintain and modify the reactor vessel components. As can be seen from FIG. 1, any machining operation of the shroud support plate 14 must be carried out in water in a very limited working area.
Referring to FIG. 2, the present invention provides an underwater remote drilling tool that quickly and efficiently forms holes in the core shroud support plate 14. The present invention includes a support base 100 that can be securely attached to the shroud support plate 14 between two jet pump diffusers 18. The support base 100 has a shape that supports a drilling tool 200 that forms a first hole in the core shroud support plate 14 and an EDM tool 300 that forms a second hole in the core shroud support plate 14. The support base 100, the drilling tool 200, and the EDM tool 300 will be described in detail with reference to FIGS. In these drawings, the same reference numerals are used to represent the same elements.
[0022]
3A is a plan view of the support base 100, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 3A.
The support base 100 is substantially a T-shaped member and includes a first leg 102 that forms a T-shaped base, and a second leg 104 and a third leg 106 that form a T-shaped lateral portion. . An opening 108 is provided at a substantially central position between the second and third legs 104, 106 and is axially aligned with the first leg 102. The opening 108 helps the drilling tool 200 and EDM tool 300 access the shroud support plate 14 when the support base 100 is secured in place.
[0023]
After positioning the support base 100 between the two diffusers 18, the support base 100 is positioned at the center between the two diffusers 18 by the centering device 110. The centering device 110 includes a pair of centering arms 110A, 110B that move parallel together to abut against both diffusers 18 and position the support base 100 in the middle between the diffusers 18. The centering device 110 is a known device, and any structure that positions the support base in the middle between the diffusers 18 can be used. Therefore, detailed description of the centering device 110 is omitted.
[0024]
In order to properly process the shroud support plate 14 using the support base 100, the support base 100 must be placed horizontally on the surface of the shroud support plate 14. The support base 100 includes a plurality (preferably three) threaded leveling feet 112 that can be displaced axially to level the support base 100. The leveling feet 112 preferably have hexagonal openings 113 that are shaped to receive adjustment tools (not shown). In addition, the support base 100 includes two bubble levels 114 disposed on the second and third legs 104, 106 to ensure that the support base 100 is level before processing. During the operation, after the support base 100 is lowered between the two diffusers 18, an operator who is at least 24 m (80 feet) above the shroud support plate 14 uses a sighting device (not shown) to set the bubble level 114. While checking, the horizontal adjustment foot 112 is adjusted with an adjustment tool.
[0025]
The support base 100 is lowered into the reactor vessel, and when the support base 100 is supported by the shroud support plate 14, the first leg 102 faces the core shroud 10 and the second and third legs 104, 106 are adjacent. Partially enclosing the jet pump diffuser 18 and the outer surfaces of the second and third legs 104, 106 (ie, the T-shaped lateral portion) face the container wall 20. The first leg 102 includes a first extendable member 116, preferably operated hydraulically. The first extendable member 116 can extend to engage the core shroud 10. The second leg 104 includes a second extendable member 118 which is also preferably hydraulically operated and engages one of the jet pump diffusers 18. The third leg 106 includes a similar extendable member 120 that can engage the other of both jet pump diffusers 18. After the support base 100 is centered by the centering device 110 and placed horizontally by using the leveling feet 112 and the bubble level 114, the first, second and third extendable members 116, 118 and 120 are operated with hydraulic pressure to securely fix the support base 100 in place between the two diffusers 18.
[0026]
The support base 100 also has two positioning dowels 122 disposed on either side of the opening 108. The positioning dowel hole 122 has a shape for receiving a positioning dowel (described later) fixed to the drilling tool 200 and the EDM tool 300. As the tool positioning dowel enters the positioning dowel hole 122, the tool is secured to the support base 100 by screwing a threaded bolt into the respective screw hole 124 of the support base 100. Another opening 126 located approximately in the middle between the second and third legs 104, 106 is formed in the support base 100 and receives a swing clamp (described later) of the processing tool.
[0027]
The cable 128 is swingably attached to the support base 100, thereby lowering the support base 100 into the reactor vessel. When the support base 100 is lowered into the reactor vessel, the support base 100 is oriented in a substantially vertical direction, so that it can be easily placed between the vessel wall 20 and the core shroud 10. As the support base approaches the shroud support plate 14, a second cable 130 is used to change the orientation of the support base 100 in the horizontal direction. These cables may be of any form and the present invention is not limited to that illustrated and described.
[0028]
Referring to FIG. 3B, a generally circular sealing member 132 is disposed coaxially with the opening 108 and radially outward thereof. The sealing member 132 prevents a material generated as a result of the processing operation from contaminating water in the reactor vessel. The first, second and third extendable members 116, 118, 120 are disposed above the opening 108 and the sealing member 132 so that the extendable members 116, 118, 120 are hydraulically operated. When this occurs, the sealing member 132 is pressed by a downward force to make a sealing engagement with the shroud support plate 14.
[0029]
After fixing the support base 100 in place between the jet pump diffusers 18, the drilling tool 200 is lowered into the container 100 to the base 100 and the machining operation is started. FIG. 4 is a front view of the drilling tool 200. As described above, the drilling tool is attached to the support base 100 fixed in advance between the jet pump diffusers 18 in the reactor vessel. The drilling tool 200 includes a tool housing 201 having a drilling tool substrate 202 at the lower end thereof. Two positioning dowels 204 are fixed to the bottom of the substrate 202 and are received in the positioning dowel holes 122 of the support base 100. The drilling tool substrate 202 also includes a swing clamp 206 that is received in the swing clamp receiving opening 126 of the support base 100. The swing clamp 206 is a stop clamp operated by hydraulic pressure. The swing clamp 206 is inserted into the swing clamp opening 126 and then rotated and retracted by hydraulic pressure to sandwich the support base 100. A pair of set screws 208 are provided on the upper surface of the drilling tool substrate 202 so as to engage with the screw holes 124 of the support base 100. The set screw 208 is tightened by an operator in a position above the reactor vessel using a set tool. After the drilling operation is complete, the tool is removed by reversing the order of the steps described above.
[0030]
Referring to FIG. 5, a rotatable spindle 222 is disposed in the housing 201 of the drilling tool 200 and is connected to a DC servo motor. An industry standard trepan drill bit 224 is fixed to the rotatable spindle 222 and can rotate with the spindle 222. The standard drill bit includes two carbide inserts that define an inner cutter 226 and an outer cutter 228. The drill bit 224 is cylindrical and has a hollow cylindrical central portion. At least one groove 230 is cut in the drill bit. Inner cutter 226 is secured adjacent to the inner surface of the drill bit and outer cutter 228 is secured adjacent to the outer surface of the drill bit. During rotation, the areas machined by the inner and outer cutters 226, 228 overlap and form a continuous workpiece. A stainless steel sleeve 232 is secured against rotation around the drill bit 224. During the drilling process, the stainless steel sleeve 232 is fed with the drill bit 224.
[0031]
A guide ring 234 surrounds the bottom of the spindle 222 and the top of the drill bit 224 and surrounds an area where the spindle 222 and the drill bit 224 are connected. The guide ring 234 has a water inlet 212 and a water outlet 216 described below. An inlet 212 is formed in the guide ring 234 and the spindle 222 and guides water into the central tubular area 236 of the drill bit 224. Water reaches the work surface through the central cylindrical area 236 and acts as a blade lubricant on the surface of the shroud support plate 14 (to make the tool hydroplaning). Conventional lubricants cannot be used due to restrictions on the introduction of harmful elements into the reactor environment.
[0032]
As high pressure and large amounts of water pass over the surface to be machined, chips generated as a result of the drilling operation enter the groove inlet 238 through small notches near the carbide inserts, the inner and outer cutters 226, 228. Carried. Water and chips in the groove inlet 238 flow to the groove outlet 240 at the spindle end of the drill bit and through the outlet 216. The amount of water flowing through the drill bit is preferably in the range of about 227-303 liters (60-80 gallons) per minute (lpm (gpm)) and the pressure is in the range of about 414-552 kpa (60-80 psi). It is in. As a result of this structure and a large amount of high-pressure water, all the chips generated during the drilling operation are flowed to the chip basket and do not adversely affect the reactor vessel.
[0033]
An important advantage of the present invention is that the feed rate can be varied according to the rotational speed of the drill bit. The DC servo motor and the feed motor are controlled by a basic control device 221 that controls the feed speed in accordance with the rotational speed of the drill bit. In the preferred embodiment, the drill bit has a diameter of about 11 cm (4.3 inches). Spindle 222 is rotated in the range of 90-140 rpm and fed in the range of 6350-11430 m (250,000-450,000 inches) per minute.
[0034]
4 and 5, the drilling tool 200 includes an improved chip receptacle 210. The chip housing 210 includes a water inlet 212 that guides water from the water hose 214 to the drill bit 224 and the surface to be machined. Chips generated during the machining operation are carried to the outlet 216 by a large amount of high-pressure water. Water and chips flow through the outlet hose 218 and into the chip basket 220. Chip basket 220 is a mesh basket having a mesh size of about 1550 holes per square centimeter (10000 holes per square inch). As a result, the chips are accommodated in the chip basket 220 and the water can continue to flow. If very small chips escape from the chip basket 220, such chips are probably very small and will not have an adverse effect.
[0035]
FIG. 6 is an exploded sectional view of the shroud support plate 14. The shroud support plate 14 is generally formed of three materials. The first layer 14A of the shroud support plate 14 is typically made of Inconel, the second layer 14B comprising the majority of the shroud support plate 14 is formed of a low alloy, such as carbon steel, and the third layer 14C of the shroud support plate 14 is Generally made of stainless steel. The drilling tool 200 forms a substantially circular hole 15 in the shroud support plate 14 over approximately 90% of the thickness of the shroud support plate 14. After removing the drilling tool 200 from the hole 15 and away from the support base 100, the EDM tool 300 is lowered into the reactor vessel. Similar to the drilling tool 200, the EDM tool 300 includes a structure that is adapted to be received by the support base 100, thereby securing the EDM tool to the support base 100.
[0036]
The EDM component of the apparatus removes material ligaments that remain after the drilling operation is completed. This ligament is about 1.9 cm (3/4 inch) from the bottom of the shroud support plate to be drilled. The exact thickness is obtained by ultrasonic testing (UT) of the shroud support plate prior to the start of drilling and by setting the desired depth in the tool controller. The EDM method begins after removal of the drilling component and after complete chip removal by aspiration and includes a visual inspection. Chip removal prior to hole formation by EDM in the support plate ensures chip-free penetration. As described below, the EDM tool engages and captures the slag top area for slag removal after cutting.
[0037]
Referring to FIGS. 7A and 7B, the EDM tool 300 has two forms: a cut form and a counterbore form. The cutting mode will be described with reference to FIGS. 7A, 8 and 9. FIG.
The cutting configuration mainly includes a spindle assembly 302 and a collet assembly 304. As shown in FIG. 9, the spindle assembly 302 includes a carriage assembly 306. Each form includes a support frame 301 and has a pair of rails 303. A structure for attaching the EDM tool 300 to the support base 100 is attached to the bottom plate of the support frame 301. The carriage assembly 306 includes a pair of radial bearings 308 and is shaped to slide axially along the rail 303. A spindle 310 is rotatably supported by a carriage assembly 306. A radial bearing 308 is provided between the carriage assembly 306 and the spindle 310. In the cutting configuration, the cutting electrode 314 is fixed to one end of the spindle assembly 310. The carriage assembly 306 is preferably moved along the rail 303 by a ball screw driven by a motor, and the second motor rotates the spindle assembly 310 within the carriage assembly 306. Those skilled in the art will envision alternatives for driving the carriage assembly 306 along the rail 303 and rotating the spindle assembly 310.
[0038]
The collet assembly 304 includes a collet carriage 316 and a collet extension 318 coupled to the collet carriage 316. Collet extension 318 is adapted to be non-rotatably inserted into spindle 310 of spindle assembly 302 and includes a linear bearing 320 that rests on rail 303 of the support frame similar to linear bearing 308 of carriage assembly 306. Yes. Collet carriage 316 is free to move on rail 303 and rests on carriage assembly 306 by gravity. FIG. 7A shows the carriage assembly and spindle assembly 302 configured as a unit in a cut configuration.
[0039]
The support frame 301 further includes a stop bar 322 to limit the axial displacement of the collet assembly. During operation, the collet carriage 316 is free to move on the rail 303 so that the collet assembly moves with the spindle assembly.
Collet extension 318 includes a substantially cylindrical collet 324 at one end, the collet being divided into four segments and shaped to grip a slag of material cut from the shroud support plate. . The collet 324 is operated by a hydraulic cylinder 326 that drives the tubular member 328 onto the collet 324. After the collet 324 is positioned on the slag, the hydraulic cylinder 326 is operated to drive the tubular member 328 downward onto the collet 324 and deflect the collet inward to grip the slag. The outer surface of the collet 324 preferably has a 10 degree taper and the tubular member 328 is formed to have a corresponding 10 degree taper.
[0040]
The process of the EDM tool 300 in the cutting mode will be described with reference to FIGS. 10A to 10D.
The EDM tool 300 is lowered into the reactor vessel and connected to the support base 100 using a positioning dowel 204 and a swing clamp 206 fixed to the support frame 301. The collet assembly 304 inserted into the spindle assembly 302 follows the spindle assembly 302 and enters the hole 15 formed by the drilling tool 200 due to the axial displacement of the spindle assembly 302 by the ball screw. In FIG. 10B, the axial displacement of the collet assembly 304 is stopped by a stop bar 322. The stop bar 322 has a shape that stops the collet assembly 304 so that the collet 324 surrounds the top of the slug. By operating the hydraulic cylinder 326 and pressing the tubular member 328 onto the collet 324, the collet 324 is bent radially inward to grip the slag.
[0041]
The spindle assembly 302 continues axial displacement into the bore 15 until the cutting electrode 314 is positioned near the remainder of the shroud support plate 14. The spindle assembly 302 with the cutting electrode 314 attached is then rotated to apply the conventional EDM method to the remainder of the shroud support plate 14. Since the EDM method is a publicly known method, further explanation of its details is omitted. Known suction tools aspirate chips during the EDM process. Referring to FIG. 10D, when the EDM process is complete and the shroud support plate 14 has been punctured, the spindle assembly 302 is driven axially upward to move the collet assembly 304 to the retracted position, thus allowing the slug to flow into the shroud support plate 14. Remove from.
[0042]
As an alternative to the EDM method of machining the final portion of the shroud support plate 14, a drilling tool is further developed to perform a “can opener” type of finish cut that drills and rotates the final thickness of metal instead of removing the material by machining. You may go. Monitor the exact depth of cut (perform initial thickness measurement using UT) to help drill the remaining ligaments.
[0043]
FIG. 7B shows a counterbore EDM tool 300. After the slag has been removed from the shroud support plate 14, the EDM tool is converted to a counterbore configuration to perform a counterbore action. The counterbore action forms a counterbore surface on the underside of the hole over a specific distance around the hole. The counterbore surface makes the bottom of the hole perpendicular to the hole axis.
Referring to FIGS. 7B and 11, the spot facing assembly 330 includes an EDM tool support frame 301 and a rail 303. The carriage assembly 306 of the spot facing assembly 330 is the same as the carriage assembly 306 of the spindle assembly 302. Further, the spindle 310 of the spot facing assembly is the same as the spindle 310 of the spindle assembly 302. The cutting electrode 314 is removed from the spindle 310 and a counterbore attachment 332 is attached to the end of the spindle 310.
[0044]
The counterbore mounting portion 332 includes a pivotable EDM electrode 334 that countersits the bottom surface of the shroud support plate 14. The electrode 334 can be pivoted between a transport position (FIG. 7B) and a counterbore position (FIG. 11) by a counterbore positioning mechanism 336 (described later). Referring to FIG. 12, the electrode 334 pivots about a central axis 338 and has an elongated opening 340 that receives a portion of the counterbore positioning mechanism 336.
Counterbore positioning mechanism 336 includes an air cylinder 342 and has an air cylinder shaft 347 attached to a bearing assembly 346. The positioning mechanism 336 is disposed within the spindle 310 and is fixed to the carriage assembly 306 so that it does not rotate with the spindle 310. A rotatable pivot finger 348 is attached to the bearing assembly 346 and engages an elongated slot 340 in the electrode 334. One end 350 of the pivot finger 348 has a cross member, which is provided perpendicular to the pivot finger 348 and engages the electrode 334, which causes the electrode 334 to sit against the transport position according to the position of the air cylinder 342. Pivot between positions. The bearing assembly 346 allows the pivot finger 348 to rotate with the spindle 310 and the electrode 334 and allows the air cylinder 342 to remain stationary. Members 344 and 345 limit the pivoting of electrode 334 in the transport position and the counterbore position, respectively.
[0045]
The operation of the spot facing EDM tool will be described with reference to FIGS. 13A to 13C. 13A to 13C show the shroud support plate 14 with the slag removed. The support frame 301 and the rail 303 of the EDM tool remain fixed to the support base 100 described above. When the counterbore assembly is held above the hole in the support plate 14, the air cylinder 342 is in its retracted position so that the cross member at the end 350 of the pivot finger 348 engages the elongated slot 340 in the electrode 334. The electrode 334 is held in its transport position.
[0046]
As shown in FIG. 13B, the carriage assembly 306 is lowered so that the counterbore assembly is inserted into the hole in the support plate 14. The carriage assembly 306 continues to move downward in the axial direction until the electrode 334 passes over the bottom surface of the support plate 14. At this time, the air cylinder 342 is operated to protrude the air cylinder shaft 347, thereby pivoting the electrode 334 to its counterbore position. Then, when the carriage assembly 306 is retracted, the counterbore electrode 334 is adjacent to the bottom surface of the shroud support plate 14 as shown in FIG. 13C. Next, a counterbore surface is formed on the bottom surface of the shroud support plate 14 by performing a conventional EDM method using a counterbore electrode (see FIG. 6). Chips generated during the EDM process are sucked by a conventional vacuum apparatus. After the EDM process is completed and the counterbore surface is formed, when the carriage assembly 306 lowers the counterbore mounting portion 332 below the bottom surface of the shroud support plate 14, the air cylinder 342 retracts the air cylinder shaft 347. The electrode can pivot to its transport position. The carriage assembly 306 is then displaced axially upward to remove the counterbore attachment 332 from the hole. This completes the process.
[0047]
As shown in FIG. 12, the electrode has a substantially circular shape with the parallel edges removed. The counterbore surface formed by the electrode 334 preferably has a slight radius at the boundary between the counterbore surface and the aperture of the hole (see FIG. 6). This small radius helps to accommodate the shape of the hardware that fits into the hole.
In an alternative configuration (not shown), the drilling tool is shaped to form a pair of holes in the top perimeter of the shroud. This drilling tool includes two independent spindles housed in a frame, allowing the formation of both holes in a single tool configuration.
[0048]
Tool positioning is achieved by supporting the frame away from the guide projections, which are oriented in the same orientation as the holes to be formed. The relationship between these holes is based on the distance from the shelf directly above the tool to the hole. Once supported by the guide projection, the tool is lifted and is in direct contact with the shroud shelf, providing a fixed position for the hole. In order to substantially support the tool (absolute stiffness is required due to the nature of the method, the reaction force applied, etc.), multiple telescopic cylinders (supported back to the required stroke) are extended horizontally. Press the tool face against the shroud wall. The tool is substantially fixed in place by the horizontal locking cylinder and the shroud shelf stop.
[0049]
The device is designed to feed all generated chips back into the tool housing with the tool securely fixed to the workpiece. Actual cutting is accomplished by using a “standard” Hougen Rotabroach tool bit. This type of cutter is an integral spiral grooved multi-tooth trepan type cutter. Having a large number of cutting teeth and making a core with that cutting is desirable given that it minimizes horsepower requirements (relatively reduces the tool package) and produces relatively few chips. is there. The generated chips are long helical. Due to the long helix shape of the chips (which can cause helical chips if folded or bent), this type of tool bit is ideal for applications with a thickness of 5.1 cm (2 inches) or less. A plurality of chip breakers are placed in the tool housing once the helical chip exits the cut to facilitate chip compaction. Without a chip breaker, helical chips tend to “bird nest” around the tool spindle. Below the spindle, the chips fall to the bottom of the tool housing. This lower part acts as a chip container.
[0050]
Another feature of this alternative tool / method is how to hold the slag. The cutting bit design leaves a flange on the outlet side of the slag. During the cutting process, water is introduced and passes through the center of the tool bit. This cools the cutting edge and facilitates chip discharge. Stop the flow near the end of the cut. By monitoring the back side of the surface to be cut, it is possible to visually know when the cut is complete. As soon as the cutting is completed, suction is performed through the tool bit. This suction pulls the slag back into the tool bit. The spindle is then retracted into the tool housing and a pneumatically operated door covers the opening. This process is repeated for both holes.
[0051]
Full chip containment is achieved with the slag trapped and chips accumulated in the lower container. The entire tool is then loosened and removed from the vessel annulus. Once in place, the pneumatically actuated door is opened and the slag is placed in the final trash bin. Similarly, the container portion of the tool also has a pneumatically actuated trap door that is opened to process chips collected in the container portion.
[0052]
The spindles are driven by hydraulic motors, these motors have a shape that is perpendicular to the spindle (by the surrounding area), and power is transmitted via the worm gear. The feed shaft is similarly provided, but the power is transmitted to the feed acme lead screw. The spindle rotation and feed shaft are powered by TEA (reactor compatible hydraulic fluid) from a single source hydraulic skid. There is a valve body / solenoid housing that is integral with the top of the tool, which is pre-calibrated and sends hydraulic media to each axis as needed.
[0053]
As described above, what has been considered as the optimum embodiment of the present invention has been described. However, the present invention is not limited to the disclosed embodiment, and various modifications and equivalent configurations are possible within the scope of the present invention. I want you to understand.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a nuclear reactor vessel, partly cut away to show the internal components of the nuclear reactor vessel.
FIG. 2 shows components of the underwater drilling tool of the present invention.
FIG. 3A is a plan view of a support base according to the present invention.
3B is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 3A.
FIG. 4 shows the external components of a drilling tool according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the drilling tool of the present invention.
FIG. 6 shows the hole shape of the shroud support plate after the hole is formed.
FIGS. 7A and 7B show an EDM tool in a cut configuration and a counterbore configuration, respectively.
FIG. 8 shows a collet assembly of an EDM tool according to the present invention.
FIG. 9 shows a spindle assembly of an EDM tool according to the present invention.
10A-10D show steps performed by an EDM tool in a cut form.
FIG. 11 shows a counterbore assembly of an EDM tool according to the present invention.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
13A-13C show steps performed by a counterbore EDM tool.
[Explanation of symbols]
10 Core shroud
14 Core shroud support plate
15 holes
18 Jet pump diffuser
20 container wall
100 Support base
102 1st leg
104 Second leg
106 3rd leg
108 opening
110 Centering device
112 Leveling feet
116 First extendable member
118 Second Extendable Member
120 Third extendable member
122 Dowel Hole
124 Screw hole
126 opening
132 Sealing member
200 Drilling tool
201 housing
202 Drilling tool substrate
204 Dowel
206 Swing clamp
208 Set screw
210 Chip housing part
212 Water inlet
216 Water outlet
220 Chip basket
221 Basic controller
222 spindle
224 drill bit
230 groove
232 sleeve
234 induction ring
238 Groove entrance
240 Groove exit
300 EDM tool
301 Support frame
302 Spindle assembly
303 rails
304 Collet assembly
306 Carriage assembly
308 Radial bearing
310 spindle
312 Radial bearing
314 Cutting electrode
316 Collet carriage
318 Collet extension
320 Linear bearing
324 Collet
326 Hydraulic cylinder
330 Counterbore assembly
334 EDM electrode
336 Spot facing positioning mechanism
342 Air cylinder
348 Pivot finger

Claims (6)

原子炉容器内に載置された炉心シュラウド(10)の炉心シュラウド支持板(14)を現場にて穴あけ加工するための穴あけ工具(200)において、
前記炉心シュラウド支持板(14)上に位置決めされた支持ベース(100)の上に位置決めされることにより穴あけ位置に位置決めされる穴あけ工具(200)であって、
回転自在なスピンドル(222)と、このスピンドルに連結された実質的に筒形のドリルビット(224)と、このドリルビットを囲みそして該ビットとともに回転しないように回転不能に固定され且つドリルビット(224)との間に空隙(230,238,240)を確保されたスリーブ(232)と、前記スピンドル(222)とドリルビット(224)とスリーブ(232)とを囲うハウジング(201)、前記ハウジング201に固定された工具基板(202)とを有するドリル装置(200)と、
穴あけ中に発生した切りくずを捕集する切りくず捕集系(210)であって、切りくずを収集するバスケット220と、前記スピンドル(222)と前記ドリルビット(224)との間の連結域の周囲に配置された円筒状誘導リング(234)と、前記誘導リング(234)と前記スピンドル(222)とに連通する流体入口(212)と、この入口(212)に流体を注入するホース(214)と、前記誘導リング(234)設けられた流体出口(216)と、この流体出口と前記バスケット(220)を連通させるホース(218)とを有する切りくず捕集系(210)、とを有し
前記工具基板(202)が、前記ドリル装置(200)を穴あけ作業時に現場にて前記支持ベース(100)に取り付けるための少なくとも1つのだぼ(204,206)を有することにより、切りくず捕集系(210)と一体化されたことを特徴とする穴あけ工具(200)。
In a drilling tool (200) for drilling a core shroud support plate (14) of a core shroud (10) placed in a nuclear reactor vessel on site,
A drilling tool (200) positioned in a drilling position by being positioned on a support base (100) positioned on the core shroud support plate (14),
A rotatable spindle (222), a substantially cylindrical drill bit (224) connected to the spindle, a non-rotatable fixed and drill bit (24) surrounding the drill bit and not rotating with the bit. 224), and a housing (201) that surrounds the spindle (222), the drill bit (224), and the sleeve (232), with a gap (230, 238, 240) secured between them, and the housing A drilling device (200) having a tool substrate (202) fixed to 201;
A chip collection system (210) for collecting chips generated during drilling, and a connection area between the basket (220) for collecting chips and the spindle (222) and the drill bit (224) A cylindrical guide ring (234) disposed around the fluid inlet, a fluid inlet (212) communicating with the guide ring (234) and the spindle (222), and a hose for injecting fluid into the inlet (212) ( 214), a chip collection system (210) having a fluid outlet (216) provided in the guide ring (234) , and a hose (218) communicating the fluid outlet with the basket (220), The tool substrate (202) has at least one dowel (for mounting the drilling device (200) to the support base (100) in the field during drilling operations ( 204, 206), a drilling tool (200) characterized in that it is integrated with the chip collection system (210).
前記工具基板(202)はさらに、前記穴あけ工具(200)を前記支持ベース(100)に固定する取付け部材(208)を含む、請求項1記載の穴あけ工具。 The drilling tool according to claim 1, wherein the tool substrate (202) further includes an attachment member (208) for securing the drilling tool (200) to the support base (100). 原子炉容器内に載置された炉心シュラウド(10)を支える炉心シュラウド支持板(14)上に現場にて遠隔から所定の加工工具(200,300)を位置決めし固定し、固定された前記加工工具(200,300)で前記シュラウド支持板(14)を加工する方法であって、
ジェットポンプディヒューザに対して遠隔操作により自分自身を位置決め固定可能な支持ベース(100)と、この支持ベース(14)上に自分自身を位置決め固定可能な加工工具(200,300)とを用いて、一旦載置された炉心シュラウド(10)の炉心シュラウド支持板(14)を現場にて加工する方法であって、
前記加工工具(200)は、回転自在なスピンドル(222)と、このスピンドルに連結された実質的に筒形のドリルビット(224)と、このドリルビットを囲むスリーブ(232)と、前記スピンドル(222)とドリルビット(224)とスリーブ(232)とを囲うハウジング(201)と、穴あけ中に発生した切りくずを捕集する切りくず捕集系(220)とを有し
前記切りくず捕集系(220)は、切りくずを収集するバスケット220と、前記スピンドル(222)と前記ドリルビット(224)との間の連結域の周囲に配置された円筒状誘導リング(234)と、前記誘導リング(234)と前記スピンドル(222)とに連通する入口(212)と、この入口(212)に水を注入するホース(214)と、前記誘導リング(234)からの水出口(216)と、この水出口と前記バスケット(220)を連通させるホース(218)とを有し、
前記方法は、
前記支持ベース(100)を前記原子炉容器内の加工位置の近傍まで降下させ前記支持ベース(100)の伸出アーム(116,118,120)を遠隔操作により伸出させてこの支持ベース(100)自身を位置決めし、更に、シュラウド支持板(14)に対して前記支持ベース(100)を固定する支持ベース位置決め工程と、
前記穴あけ工具(200)を前記支持ベース(100)の上に降下させ、前記穴あけ工具(200)に前もって設けられている工具嵌合部材(204、204,206))と前記支持ベース(100)に前もって設けられているベース嵌合部材(122,122,126)とを勘合させて、前記穴あけ工具(200)を、前記支持ベース(100)上に位置決めさせることにより、前記シュラウド支持板(14)上の穴あけ位置に対して位置決め固定する、穴あけ工具位置決め工程と、
前記ドリルビット(224)を回して前記シュラウド支持板(100)に穴をあける工程と、
前記穴をあける工程に並行して、前記入口(212)を介して水を圧送して、前記ドリルビット(224)の切削端(226,228)と前記シュラウド支持板(14)との間、さらには前記切りくず捕集系(210)にまで流す工程と、を有することを特徴とする炉心シュラウド支持板(14)の穴あけ加工する方法。
A predetermined processing tool (200, 300) is remotely positioned and fixed on the core shroud support plate (14) supporting the core shroud (10) placed in the reactor vessel, and the fixed processing is performed. A method of processing the shroud support plate (14) with a tool (200, 300),
A support base (100) capable of positioning and fixing itself by remote control with respect to the jet pump diffuser and a processing tool (200, 300) capable of positioning and fixing itself on the support base (14) are used. The core shroud support plate (14) of the core shroud (10) once mounted is processed on site,
The machining tool (200) includes a rotatable spindle (222), a substantially cylindrical drill bit (224) connected to the spindle, a sleeve (232) surrounding the drill bit, and the spindle ( 222), a drill bit (224) and a sleeve (232) surrounding the housing (201), and a chip collection system (220) for collecting chips generated during drilling,
The chip collection system (220) includes a cylindrical guide ring (234) disposed around a connection area between the basket (220) for collecting chips and the spindle (222) and the drill bit (224). ), An inlet (212) communicating with the guide ring (234) and the spindle (222), a hose (214) for injecting water into the inlet (212), and water from the guide ring (234) An outlet (216) and a hose (218) communicating the water outlet with the basket (220);
The method
Wherein the supporting base (100) is lowered to the vicinity of the machining position of the reactor vessel, said protraction arm (116, 118, 120) of the support base (100) by Shin out by remote control the support base ( 100) positioning itself, and further, a support base positioning step for fixing the support base (100) to the shroud support plate (14);
The drilling tool (200) is lowered onto the support base (100), and a tool fitting member (204, 204, 206) provided in advance on the drilling tool (200) and the support base (100). The base fitting member (122, 122, 126) provided in advance is fitted and the drilling tool (200) is positioned on the support base (100), whereby the shroud support plate (14 ) A drilling tool positioning process for positioning and fixing to the upper drilling position;
Turning the drill bit (224) to pierce the shroud support plate (100);
In parallel with the step of drilling, water is pumped through the inlet (212) between the cutting end (226, 228) of the drill bit (224) and the shroud support plate (14), And a step of drilling the core shroud support plate (14), further comprising the step of flowing to the chip collection system (210).
前記切りくず捕集系(210)はメッシュ状の切りくずバスケットを有し、
前記流し工程は、
前記水を、入口から前記スピンドル(222)を通して前記ドリルビット(224)の中央に流し込み、
前記水を前記ドリルビットの前記切削端(226,228)と前記シュラウド支持板(14)との間内に流し、さらに、前記切りくずバスケット(220)内に流すことを特徴とする請求項3記載の方法。
The chip collection system (210) has a mesh chip basket,
The sinking step is
Pouring the water from the inlet through the spindle (222) into the center of the drill bit (224);
4. The water is allowed to flow between the cutting end (226, 228) of the drill bit and the shroud support plate (14) and further into the chip basket (220) . The method described.
前記支持ベース(100)は、
第1伸出自在部材(116)を有する第1脚(102)と、この第1脚から隔てられそして第2伸出自在部材(118)を有する第2脚(104)と、前記第1および第2脚から隔てられそして第3伸出自在部材(120)を有する第3脚(106)とを有し、且つ前記第1、第2および第3伸出自在部材(118,118,120)が液圧駆動装置により選択的に伸出および引っ込み可能であるように構成され、
前記支持ベース位置決め工程は、
前記支持ベース(100)を前記炉心シュラウド(10)と前記原子炉容器の壁(20)との間に位置づける工程と、
前記支持ベース(100)を2つの前記ジェットポンプディフューザ(18,18)間に位置づける工程と、
前記液圧駆動装置で前記第1、第2および第3伸出自在部材(116,118,120)を、前記第1脚(102)が前記炉心シュラウド(10)と係合し、そして前記第2および第3脚(104,106)がそれぞれ両ジェットポンプディフューザ(18,18)と係合するように伸出させる工程と、を具備することを特徴とする請求項3または4に記載の方法。
The support base (100)
A first leg (102) having a first extendable member (116); a second leg (104) spaced from the first leg and having a second extendable member (118); A third leg (106) spaced from the second leg and having a third extendable member (120) and said first, second and third extendable members (118, 118, 120) Is configured to be selectively extendable and retractable by a hydraulic drive,
The support base positioning step includes:
Positioning the support base (100) between the core shroud (10) and the wall (20) of the reactor vessel ;
Positioning the support base (100) between the two jet pump diffusers (18, 18);
The hydraulic drive device engages the first, second and third extendable members (116, 118, 120), the first leg (102) with the core shroud (10), and the first Extending the second and third legs (104, 106) to engage with both jet pump diffusers (18, 18), respectively. .
前記穴をあける工程並びに水を流す工程に続いて、
支持フレーム(301)と、この支持フレームに可動的に連結された往復台アセンブリ(306)と、この往復台アセンブリに回転自在に連結されたスピンドルアセンブリとを含む放電加工(EDM)工具(300)とを用いて前記穴をあける工程で空けた穴を更に加工するEDM加工工程を更に有し、
このEDM加工工程は、
前記EDM工具(300)を前記シュラウド支持板(14)に隣接する前記支持ベース(100)に固定し、そして前記EDM工具(300)を、前記穴あけ工程で前記シュラウド支持板(14)に形成した前記穴内に挿入する工程と、
前記EDM工具(300)を用いて前記シュラウド支持板(14)の前記穴を加工する工程と、
スラグを前記シュラウド支持板(14)から除去する工程とを具備することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の方法。
Following the step of opening the hole and the step of flowing water,
An electrical discharge machining (EDM) tool (300) including a support frame (301), a carriage assembly (306) movably coupled to the support frame, and a spindle assembly rotatably coupled to the carriage assembly And further comprising an EDM processing step of further processing the hole drilled in the step of drilling the hole using
This EDM processing process
The EDM tool (300) was fixed to the support base (100) adjacent to the shroud support plate (14), and the EDM tool (300) was formed on the shroud support plate (14) in the drilling step. Inserting into the hole;
Machining the holes in the shroud support plate (14) using the EDM tool (300);
Removing the slag from the shroud support plate (14).
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