JP4771143B2 - パイプ半割り切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、比較的小口径の金属製パイプ（以下、配管）をその長手方向において連続的に半割するパイプ半割り切断装置に関するものである。

従来、原子力発電所において、機器の更新に伴い古い機器の除去を行う場合に、大量の放射性廃棄物の処理が必要となる。これらの放射性廃棄物は、ガイガーカウンタ等の計測装置で汚染を測定・監視（サーベイ）し、その結果により必要に応じた処理がなされている。かかる処理において、汚染レベルの高い廃棄物に関しては、それを細かく分割してからキャスクと称される専用タンクに入れ、安定した地層の格納庫に収納される処理（地層処理と称される）が行われるので、その処理費用は非常に高いものとなる。

一方、汚染レベルの低い廃棄物に関しては、除染等のクリーニング処理がなされ、一般廃棄物として低コストで処理されている。原子力発電所の熱交換器（復水器，給水加熱器等）は、一般に容器内に多数の管が配設された構造物であり、その配管は１台あたり数十トンもの物量がある。

前記熱交換機の除去を行う場合、まず、容器と小口径の金属製パイプである配管とを分離し、汚染レベルの測定が行われる。この場合、前記配管は小径で長尺なパイプであるので、ガイガーカウンタ等の計測装置では内部の汚染状態を確認することができない。それで、汚染レベルの有無にかかわらず、その配管の全てが専用タンクであるキャスクに詰められ、地層処理されている。このことから、配管の処理にコストが嵩むことになる。

そこで、前記配管を半割にして汚染レベルを容易に計測することができるようにするために、当該配管を熱容断する方法がある（従来例１）。また、前記配管を予め所定の長さに切断し半割に分割する装置（従来例２）や、前記配管を長尺のまま連続して半割にできる切断装置（従来例３）等が提案され知られている（特許文献１参照）。これは、周方向に多数の切歯を有する左右一対の円盤状チップソーからなる一対の切断ディスクと、切断対称の配管と同心配置した切断ガイド棒とを芯金にして、前記配管を連続的に半割に切断するものである。
特開２００５−７４８３号公報

しかし、従来のパイプ半割り切断装置では、例えば、前記従来例１では、容断の際に放射化した金属や放射性物質を帯びた塵埃が空気中に飛散して、作業者がこれを吸い込み被爆するおそれがあり、更に、放射性物質が配管内部に溶け込んで除染作業が困難になる。 また、前記従来例２のように、予め配管を所定長さに切断してから縦割りして半割する装置においては、配管を所定長さに切断しておく前処理の段取りが必要となって切断行程が増える。更に、前記従来例３では、切歯を有する円盤状チップソーを使用するので、その切断の際に発生する切粉を真空掃除機を用いて回収する必要があり、切断装置全体の構造が複雑になり、その製作コストが嵩む。本発明に係るパイプ半割り切断装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るパイプ半割り切断装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、配管をその長手方向に沿って半割りにする切断装置において、前記配管の送り出し方向に直交する方向において当該配管を挟んで一対の回転剪断刃が対向配置にされ、送り出された前記配管の端部開口面に対向し該配管と同軸にして配置され当該配管内部に嵌装される断面略円形状で棒状の受け刃が設けられ、該受け刃を切断装置本体から支持する支持部材とで構成され、前記回転剪断刃の周縁部における片側角部と前記受け刃の外周面から半径方向に段部が設けられて形成された周縁角部とで、前記送り出し方向に移動されて前記受け刃に嵌装された前記配管を略半径方向に向けて剪断力で連続的に切断することである。

前記回転剪断刃における周縁部の肉厚は、本体部の肉厚に比較して段部を持って薄肉にされていること、；
また、前記回転剪断刃における周縁部には、当該回転刃の全刃幅に亘るとともに半径方向に向けた凹凸が全周に亘り形成されていること、；
更に、前記回転剪断刃が、配管の送り出し方向に沿って適宜間隔を置いて２対配設されていること、；
前記受け刃と支持部材の連結部分は、配管送り方向に沿って拡径して半割りにされた配管を拡開ガイドする拡径部が設けられていること、；
を含むものである。

本発明のパイプ半割り切断装置によれば、長尺の配管を連続的に剪断力で切断することで、半割にするので、切粉の発生が無く飛散のおそれもないので、従来例のような切粉を吸引する装置が本発明の切断装置においては不要である。よって、切断装置の製作コストが嵩むこともない。
また、前記回転剪断刃は、剪断力により配管を切断するので、その周縁部に複数の切断刃を形成する必要はなく、断面矩形状の直交した角部があればよい。よって、回転剪断刃の製作コストも低減されるものである。

前記回転剪断刃における周縁部の肉厚は、本体部の肉厚に比較して、中心部から半径方向の外側に段部を設けることで、外周端部が薄肉となり、配管を容易に剪断することができる。更に、切断による負荷が、回転剪断刃の中心部にかかるため、回転剪断刃の反りや逃げを低減することができる。更に、回転剪断刃の本体肉厚を薄くできるため、材料の歩留まりを向上させることができる。

また、前記回転剪断刃の周縁部に凹凸を設けて鋸刃状にすることで、配管に食い込むようになって、当該一対の回転剪断刃の回転により、前記配管が送り方向に引き込まれて押し出されるようになる。こうして、配管送りに回転剪断刃の回転駆動力が利用されるようになって、配管送りが軽負荷となって容易になるとともに、切断速度の向上が図られる。

この回転剪断刃を２対設けることで、剪断力で半割にされながら長手方向に沿って送り出される配管のねじりによる軸心周りの回転が防止されて、ほぼ直線状に半割りされるとともに、各段の負荷が軽減されて、配管の切断速度も向上する。

前記受け刃と支持部材の連結部分は、配管送り方向に沿って拡径して半割りにされた配管を拡開ガイドする拡径部が設けられてなるので、半割りにされた配管が左右に広がって振り分けられるようにガイドされる。

本発明に係るパイプ半割り切断装置１は、図１に示すように、原子力発電所における熱交換機の放射性廃棄物である比較的小口径の配管２を、その長手方向に沿って連続的に半割りにする切断装置である。

その概略構成は、例えば、前記配管２の送り出し方向ａに直交する方向において当該配管２を挟んで、回転自在な一対の鋼製回転剪断刃３，３が対向配置にされ、送り出された前記配管２の端部開口面に対向し該配管２と同軸にして配置され当該配管２内部に嵌装される断面略円形状で棒状の受け刃４が設けられている。そして、前記受け刃４を切断装置本体１ａから支持する支持部材５とで構成されている。

図１において、符号１ｂは、前記装置本体１ａを支持する基台を示し、符号６は、前記回転剪断刃３を回転駆動させるモータを示し、符号７は、前記回転剪断刃３の取り付け固定用の固定部材を示している。前記モータ６は、図２に示すように、配管２を送り方向に移動させるように、上側の回転剪断刃３を反時計方向に回転させ、下側の回転剪断刃３を時計方向に回転させる。

このパイプ半割り切断装置１の切断方法は、図２に示すように、前記回転剪断刃３の周縁部における片側角部３ｂと、図３（Ａ），（Ｂ）に示す前記受け刃４の外周面から半径方向に段部４ａが設けられて形成された周縁角部４ｃとで、前記送り出し方向ａに移動されて前記受け刃４に嵌装された前記配管２を、図４に示すように、その略半径方向に向けて剪断力で連続的に切断するものである。

前記回転剪断刃３における周縁部の片側角部３ｂは、直交した矩形状の角部であるが、切断作用させる際には、肉厚が薄い方が切断しやすいので、図５（Ａ）に示すように、本体部の肉厚に比較して段部３ａを持って薄肉にされている。

一方、前記受け刃４は、図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記段部４ａによって形成される周縁角部４ｃが、前記送り方向ａに沿って所望長さにして設けられている。そして、受け刃４と支持部材５の連結部分は、配管２の送り方向ａに沿って拡径して、半割りにされた配管２を拡開ガイドする拡径部４ｂが設けられている。この拡径部４ｂにより、半割りにされた配管２が左右に振り分けられる。

前記回転剪断刃３，３と、前記受け刃４との配置関係は、図５（Ｂ）及び図６に示すように、一対の回転剪断刃３，３の外周端面の位置を、切断対象の配管２の中心軸に合わせて前後にオフセットさせ、受け刃４の段部４ａにおける半径方向の壁面に、前記回転剪断刃３の段部３ａの半径方向の壁面が、ほぼ接触するかのように接近させて配置する。

前記回転剪断刃３，３は、図５（Ｂ）に示すように、受け刃４の中心軸に対して点対称に配置する場合と、同図５（Ｃ）に示すように、面対称に配置する場合とがある。なお、このパイプ半割り切断装置１では、前記回転剪断刃３，３を上下方向の位置関係を調節できるように、ネジ対偶による調節機構８、９が設けられている。

以上のようにして構成されたパイプ半割り切断装置１を使用すれば、図１に示すように、熱交換機から撤去した長尺の配管２をそのまま、パイプ半割り切断装置１の受け刃４に当該配管２の先端開口部側から嵌装させて、送り出し方向ａに押し込む。

前記配管２は、モータ６によって回転している回転剪断刃３の周縁部の片側角部３ｂに接触して引き込まれる。そして、図４乃至図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記片側角部３ｂが送り方向に行くに従って受け刃４の半径方向に進入することになり、受け刃４の周縁角部４ｃとによって剪断力が発揮されて、前記配管２が連続的に切断される。

また、半割りにされた配管２は、受け刃４の拡径部４ｂにより左右に振り分けられて、回収箱に回収される。その後、半割りされた配管２は、管内側面に付着した放射能汚染物質を水で洗浄する等してクリーニング処理されて、一般廃棄物として廃棄され、若しくは、リサイクルされる。よって、地層処理する必要が無く、廃棄費用が著しく低減される。

本発明の第２実施例は、図７に示すように、回転剪断刃の改良である。この回転剪断刃１０における周縁部には、当該回転刃の全刃幅に亘るとともに半径方向に向けた凹凸１１，１２が全周に亘り形成されている。このように、鋸刃状にした前記凹凸１１，１２があることで、剪断力で切断後の配管２を、送り方向に送り出す推進力が増す。よって、作業者が配管２を押し出す際の負荷が軽減されるものである。

本発明の第３実施例は、図８に示すように、回転剪断刃３が、配管２の送り出し方向に沿って適宜間隔を置いて２対配設されているパイプ半割り切断装置１３とするものである。受け刃１４も、それにより、長くなる。

このパイプ半割り切断装置１３によれば、前記配管２の送り方向ａに対して、まず、前段の一対の回転剪断刃３，３が配管２を変形させる。切断には至らない。そして、後段の一対の回転剪断刃３，３によって配管２を切断する。前記前段では配管２を完全に切断することなく配管２を送り方向ａに前進させる。そして、後段では、変形した配管２を剪断力で切断するので、その負荷が軽減される。

これにより、半割りにされる配管２は、断面略円形状の受け刃４に対して、その長手方向の軸心周りに捻れることなく、ほぼ直線状に進行し、理想的な半割り状態となるとともに切断速度も向上する。

本発明の第１実施例に係るパイプ半割り切断装置１の斜視図である。 同本発明のパイプ半割り切断装置１によって剪断力で切断する概念を示す説明図である。 同パイプ半割り切断装置１の受け刃４の斜視図（Ａ）と、Ａ−Ａ線に沿った断面図（Ｂ）である。 同回転剪断刃３と受け刃とにより配管２を切断する様子を示す正面図である。 同回転剪断刃３と受け刃との位置関係を示す説明図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。 同パイプ半割り切断装置１による配管２の切断の様子を示す側面図（Ａ）と正面図（Ｂ）とである。 本発明の第２実施例を示す回転剪断刃１０の斜視図である。 本発明の第３実施例に係るパイプ半割り切断装置１３を示す斜視図である。

符号の説明

１ パイプ半割り切断装置、 １ａ 切断装置本体、
１ｂ 基台、
２ 配管、
３ 回転剪断刃、 ３ａ 段部、
３ｂ 片側角部、
４ 受け刃、 ４ａ 段部、
４ｂ 拡径部、 ４ｃ 周縁角部、
５ 支持部材、
６ モータ、
７ 固定部材、
８，９ 調節機構、
１０ 回転剪断刃、
１１ 凹、
１２ 凸、
１３ パイプ半割り切断装置。

Claims (5)

1. 配管をその長手方向に沿って半割りにする切断装置において、
   前記配管の送り出し方向に直交する方向において当該配管を挟んで一対の回転剪断刃が対向配置にされ、送り出された前記配管の端部開口面に対向し該配管と同軸にして配置され当該配管内部に嵌装される断面略円形状で棒状の受け刃が設けられ、該受け刃を切断装置本体から支持する支持部材とで構成され、
   前記回転剪断刃の周縁部における片側角部と前記受け刃の外周面から半径方向に段部が設けられて形成された周縁角部とで、前記送り出し方向に移動されて前記受け刃に嵌装された前記配管を略半径方向に向けて剪断力で連続的に切断すること、
   を特徴とするパイプ半割り切断装置。
2. 回転剪断刃における周縁部の肉厚は、本体部の肉厚に比較して段部を持って薄肉にされていること、
   を特徴とする請求項１に記載のパイプ半割り切断装置。
3. 回転剪断刃における周縁部には、当該回転刃の全刃幅に亘るとともに半径方向に向けた凹凸が全周に亘り形成されていること、
   を特徴とする請求項２に記載のパイプ半割り切断装置。
4. 回転剪断刃が、配管の送り出し方向に沿って適宜間隔を置いて２対配設されていること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパイプ半割り切断装置。
5. 受け刃と支持部材の連結部分は、配管送り方向に沿って拡径して半割りにされた配管を拡開ガイドする拡径部が設けられていること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパイプ半割り切断装置。

Images