JP7373888B2 - Pipe cutting device - Google Patents
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Description
本発明は、化学プラントや原子力発電設備等にて使用されている金属製や樹脂製の配管を長手方向に沿って割断するための配管割断装置に関する。 The present invention relates to a pipe cutting device for cutting metal or resin pipes along the longitudinal direction, which are used in chemical plants, nuclear power generation facilities, and the like.
近年、様々な化学薬品が流れる配管を備えた化学プラントや放射性物質が残存した冷却水の流れる配管を備えた原子力発電設備において、長期間使用した配管(主に金属製)を廃棄する際に、その配管内の汚染度合いや腐食具合を調査することが行われている。その調査を行うためには、配管内部や配管断面を調査する手法が用いられており、その準備として配管を長手方向(管軸方向)に半割加工や等分加工等の割断加工を行う必要がある。配管を長手方向に割断する方法としては、従来からレーザや溶接等の熱を利用した溶断方法や鋸形状の刃物や種々の工具を用いた切断方法が採用されていた。 In recent years, when disposing of pipes (mainly made of metal) that have been used for a long time, in chemical plants with pipes through which various chemicals flow, and nuclear power generation facilities with pipes through which cooling water containing residual radioactive materials flows, Investigations are being conducted to determine the degree of contamination and corrosion within the pipes. In order to conduct this investigation, a method is used to investigate the inside of the pipe or the cross section of the pipe, and in preparation for this, it is necessary to cut the pipe in half or into equal parts in the longitudinal direction (pipe axis direction). There is. Conventionally, methods for cutting pipes in the longitudinal direction include fusing methods using heat such as lasers and welding, and cutting methods using saw-shaped blades and various tools.
しかし、熱を利用した溶断方法では加工部にて高熱が発生することで配管内部に付着している化学物質が変質されてしまい、本来の調査すべき腐食具合等が変化してしまうという問題があった。また、溶接などによる溶断方法では、アセチレンガス等のアシストガスによる溶融物が飛散するという問題もあった。さらに、工具等を用いた切断方法では、切断加工の際に生じる配管の切粉が配管内部へ付着して、汚染状況の調査の際に正確な状態が把握し難いという問題があった。 However, with fusing methods that utilize heat, high heat is generated in the processed area, which alters the quality of the chemical substances that adhere to the inside of the pipe, changing the degree of corrosion that should be investigated. there were. Further, in the fusing method such as welding, there is a problem in that molten material is scattered due to assist gas such as acetylene gas. Furthermore, in the cutting method using a tool or the like, there is a problem in that chips from the piping generated during the cutting process adhere to the inside of the piping, making it difficult to ascertain the exact state of the piping when investigating the contamination situation.
そこで、主に原子力発電設備で使用された配管に対して、切断工具を配管の長手方向に沿って推し出すことで機械的に配管を割断する方法がいくつか提案されている。例えば、特許文献1では、刃部を有した切断工具を用いて配管の上部を切断しつつ、その切断工具の下部では切断された配管を押圧することで平板状に変形させる配管割断装置が開示されている。
Therefore, several methods have been proposed for mechanically cutting piping mainly used in nuclear power generation facilities by pushing a cutting tool along the length of the piping. For example,
また、特許文献2では配管の一端側を支持部材、配管の長手方向の任意の箇所を案内板でそれぞれ支持しながら、配管の他端側から切断工具を一端側に引き込むことで配管を複数個に切断する配管割断装置が開示されている。
Furthermore, in
しかし、特許文献1に開示された配管割断装置は割断された配管を平板状に変形させるので、配管の内面に残存している種々の物質が押圧時に切断工具等に付着する。その結果、割断後の配管内面に残存している物質を正確に測定することができない。同時に、切断工具等にも化学物質や放射性物質が蓄積されるため、配管の割断後には切断工具等に付着した化学物質等を洗浄(除染)する必要が生じる。
However, since the pipe cutting device disclosed in
また、特許文献2に開示された配管割断装置では割断が完了する間際における切断工具と配管の支持部材の位置関係が明確に示されていない。そのため、配管の材質が銅や鉛等の金属材料である場合には、配管の一端側を割断する(割断が完了する)際に配管の端面が引き伸ばされてバリ状になるという問題が生じる。従来の配管割断装置を用いて割断された配管(配管材)の端面に発生したバリの模式図を図14に示す。
Further, in the pipe cutting device disclosed in
同時に、配管の割断によって発生する残渣の端部が広がることで切断工具の隙間に残渣の一部が噛み込む。そのため、配管の割断工程が完了する度に切断工具の隙間に噛み込んだ残渣を切断工具の隙間から取り除く必要があり、この除去作業が割断工程の大きな妨げになっていた。配管の割断完了後に発生する(端部が広がった)残渣端部の模式図を図15に示す。 At the same time, the ends of the residue generated by cutting the pipe expand, and some of the residue gets caught in the gap between the cutting tool. Therefore, each time the pipe cutting process is completed, it is necessary to remove the residue stuck in the gap between the cutting tools from the gap between the cutting tools, and this removal work is a major hindrance to the cutting process. FIG. 15 shows a schematic diagram of the residual end portion (the end portion has expanded) that is generated after the completion of cutting the pipe.
そこで、本発明においては配管の材質が鋼材に比べて延性を有する銅や鉛等の場合であっても、割断された配管の端面にバリ等を発生させないで、かつ割断後の配管の残渣を切断工具の隙間に噛み込ませることなく、配管を確実に割断する配管割断装置を提供することを課題とする。 Therefore, in the present invention, even if the material of the pipe is copper, lead, etc., which is more ductile than steel, it is possible to prevent the generation of burrs on the end face of the pipe that has been cut, and to remove the residue of the pipe after cutting. It is an object of the present invention to provide a pipe cutting device that reliably cuts pipes without causing the pipe to get caught in the gap of a cutting tool.
前述した課題を解決するために、本発明者は配管の割断完了時に配管の端面にバリが発生したり、残渣が切断工具の隙間に噛み込む原因について鋭意研究した。その原因は、配管の割断工程が完了する直前において割断される配管の一部が支持されていない点にある、と本発明者は推察した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have conducted extensive research into the causes of burrs being generated on the end face of the pipe and residues being caught in the gaps of the cutting tool when the pipe is completely cut. The inventor of the present invention has surmised that the cause of this is that a portion of the pipe to be cut is not supported immediately before the pipe cutting process is completed.
つまり、配管材料が銅などの延性材料である場合に割断される配管の端面の一部が支持されていないと、配管の割断により発生する残渣(配管の一部)と複数に分割される配管材の間で延性破壊が発生する。そのため、この残渣と配管材の境界部分が互いに引き延びされた状態で分離が進み、結果として分割される配管材の端面にはバリが発生し、同時に残渣の端部は広がった状態で配管の割断が完了することになる。 In other words, if a part of the end face of the pipe that is to be cut is not supported when the pipe material is a ductile material such as copper, the residue (part of the pipe) generated by the pipe break and the pipe that is divided into multiple parts Ductile fracture occurs between the materials. As a result, separation progresses with the boundary between the residue and the piping material being stretched, and as a result, burrs are generated on the end faces of the pipe material being separated, and at the same time, the ends of the residue are spread out and the piping is separated. The cutting will be completed.
そこで、本発明者は、配管の割断が完了するまで切断工具(配管割断治具)の刃部により割断される配管の端面を可動的に支持し続けることで、上述した問題が解消すると考えた。 Therefore, the present inventor thought that the above-mentioned problem could be solved by continuing to movably support the end face of the pipe to be cut by the blade of the cutting tool (pipe cutting jig) until the pipe cutting is completed. .
したがって、本発明は、少なくとも、複数の刃部を有して配管の一端側から他端側に向けて長手方向に沿って配管を割断する配管割断治具と、その配管割断治具を配管の長手方向に沿って推進させる推進手段と、配管の他端側を拘束する配管端部拘束手段と、を有して、その配管端部拘束手段には配管の端面を可動的に支持する配管支持部材を備える構造とした。 Therefore, the present invention provides at least a pipe cutting jig that has a plurality of blades and cuts the pipe along the longitudinal direction from one end of the pipe to the other end, and a pipe cutting jig that cuts the pipe along the longitudinal direction from one end of the pipe to the other end. It has a propulsion means that propels the pipe along the longitudinal direction, and a pipe end restraint means that restrains the other end of the pipe, and the pipe end restraint means includes a pipe support that movably supports the end surface of the pipe. The structure is equipped with parts.
この配管支持部材には、少なくとも、割断する配管の端面を支持する配管支持面および配管割断治具の刃部を支持する刃部支持面を設ける。この場合、配管支持面は配管の長手方向に対して垂直な方向に設けても構わない。また、刃部支持面は配管の長手方向に対して所定の角度で傾斜して設けても良い。本発明の配管割断装置をこのような構造とすることで、配管の割断が完了する間際まで配管の端面、特に配管割断治具の刃部によって発生する残渣と分割される配管の境界部分を支持し続ける。 This pipe support member is provided with at least a pipe support surface that supports the end face of the pipe to be cut, and a blade support surface that supports the blade of the pipe cutting jig. In this case, the pipe support surface may be provided in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the pipe. Further, the blade support surface may be inclined at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the pipe. By configuring the pipe cutting device of the present invention as described above, the end face of the pipe, especially the boundary between the residue generated by the blade of the pipe cutting jig and the part of the pipe to be split, is supported until the pipe cutting is completed. Continue to do so.
本発明に係る配管割断装置には、配管の他端側を拘束する配管端部拘束手段に配管の端面を可動的に支持する配管支持部材を備えることで、配管の割断が完了する間際まで(配管割断治具の刃部によって発生する)残渣と分割される配管の境界部分を支持し続けるので、割断される配管の端面にバリ等を発生させず、残渣の端部が変形することで切断工具の隙間における残渣の噛み込みを防止するという効果を奏する。 The pipe cutting device according to the present invention includes a pipe support member that movably supports the end surface of the pipe in the pipe end restraining means that restrains the other end of the pipe, so that the pipe cutting device can be used until just before the pipe cutting is completed. Since it continues to support the boundary between the residue (generated by the blade of the pipe cutting jig) and the pipe to be divided, it does not generate burrs on the end surface of the pipe to be cut, and the end of the pipe deforms and cuts. This has the effect of preventing residue from getting caught in the gap between the tools.
本発明である配管割断装置の実施形態について図面を用いて説明する。図1は本発明の配管割断装置100を構成する配管端部拘束手段30B(第1実施形態)周辺の構成を示す斜視図、図2は本発明の配管割断装置100を構成する配管割断治具10周辺の構成を示す斜視図である。
Embodiments of a pipe cutting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the structure around a pipe end restraint means 30B (first embodiment) constituting a
本発明の配管割断装置は、大きく分けて配管を一端側(非拘束側)から他端側(拘束側)へ向けて割断する配管割断治具と、その配管割断治具を配管の長手方向(管軸方向)に沿って移動させる推進手段と、配管の他端側を拘束する配管端部拘束手段から構成されている。 The pipe cutting device of the present invention can be roughly divided into a pipe cutting jig that cuts the pipe from one end (non-restricted side) to the other end (restricted side), and a pipe cutting jig that cuts the pipe in the longitudinal direction of the pipe ( It consists of a propulsion means for moving the piping along the tube axis direction, and a piping end restraining means for restraining the other end of the piping.
なお、図2に示す配管割断治具10の構成については、本願と同一の出願人による特開2016-144858号公報に開示されている構成と同じである。すなわち、配管割断治具10は、配管の端面から管材を切り込む刃部2および割断された配管の内面に沿って管材を外側へ押し広げるテーパ部3を有した刃具1を備えている。
Note that the configuration of the
その他の構成としては、図1および図2に示す配管割断治具10や推進手段20を配管方向に沿って確実に移動させる役割を果たす支柱40a,40bや推進手段の原動力となる油圧シリンダや各種制御盤(図示せず)などがある。
Other components include
図1に示す配管端部拘束手段30B(第1実施形態)の斜視図を図3、図3に示す配管端部拘束手段30Bを用いて配管P1の端部を拘束した状態の斜視図を図4にそれぞれ示す。配管端部拘束手段30Bは、図1および図3に示すように円柱形状の台座39上に配管の端部を固定する配管端部固定部材(爪部材)34a~34dや配管の端部を支持する配管支持部材31,32等の各種部品がボルトにより取り付けられている。2個の配管支持部材31,32は、中央に凹溝が設けられたガイド部材33a,33bにより各側面の一部を挟み込む形態で嵌め込まれている。
FIG. 3 is a perspective view of the pipe end restraint means 30B (first embodiment) shown in FIG. 1, and a perspective view of the end of the pipe P1 restrained using the pipe end restraint means 30B shown in FIG. 4 respectively. As shown in FIGS. 1 and 3, the pipe end restraining means 30B includes pipe end fixing members (claw members) 34a to 34d that fix the ends of the pipes on the
図3に示す配管端部拘束手段30Bから図1に示す4箇所の配管端部固定部材(爪部材)34a~34dを除いて簡略化した、配管端部拘束手段30Bの模式正面図を図5に示す。配管端部拘束手段30Bを構成するガイド部材33a,33bの凹溝内には図5に示すように4本のバネ35e~35hが内蔵されている。これらのバネ35e~35hにより配管支持部材31,32はガイド部材33a,33bの凹溝に沿って径方向に可動する。
FIG. 5 is a schematic front view of the pipe end restraint means 30B, which is simplified by removing the four pipe end fixing members (claw members) 34a to 34d shown in FIG. 1 from the pipe end restraint means 30B shown in FIG. Shown below. As shown in FIG. 5, four
配管支持部材31,32の径方向の可動領域は、図5に示すように第1ストッパ部材36および第2ストッパ部材37c,37dにより制限される。すなわち、台座39の中央部(ガイド部材33a,33bの一端側)に第1ストッパ部材36を設置することで、配管支持部材31,32の内側方向の移動を制限している。一方、台座39の外周側(ガイド部材33a,33bの他端側)に第2ストッパ部材37c,37dを設置することで、配管支持部材31,32の外側方向の移動を制限している。配管支持部材31,32には、図5に示すように配管を配管端部拘束手段30Bで固定する際に配管の端面を支持する配管支持面31a,32aと、配管の割断を担う配管割断治具の刃部を支持する刃部支持面31b,32bを備えている。
The radial movable range of the
次に、異なる形態の配管端部拘束手段の構成について図面を用いて説明する。第2実施形態の配管端部拘束手段30Aの模式平面図を図6、図6に示す配管端部拘束手段30AのA矢視図を図7、図6に示す配管端部拘束手段30AのB矢視図を図8にそれぞれ示す。図6に示す第2実施形態の配管端部拘束手段30Aは、第2ストッパ部材37a,37bの形態を除き同じ構成である。すなわち、配管端部拘束手段30Aは円盤状の台座39上に配管の端部を固定する配管端部固定部材(爪部材)34a~34dが均等に配置されており、第1ストッパ部材36を中心にして2個の配管支持部材31,32が対向するように設置されている。
Next, configurations of different types of pipe end restraining means will be explained using the drawings. FIG. 6 shows a schematic plan view of the pipe end restraint means 30A of the second embodiment, FIG. 7 shows a view from arrow A of the pipe end restraint means 30A shown in FIG. 6, and FIG. The arrow views are shown in FIG. 8. A pipe end restraining means 30A of the second embodiment shown in FIG. 6 has the same configuration except for the form of the
2個の配管支持部材31,32の周辺には、第1および第2ストッパ部材36,37a,37b部材の他に図6に示すように2個のガイド部材33a,33bおよびバネ35(35a~35d)が設けられている。また、配管支持部材31,32には、図5に示す第1実施形態の場合と同様に配管の端面を支持する配管支持面31a,32aと、配管の割断を担う配管割断治具の刃部を支持する刃部支持面31b,32bが形成されている。なお、図7および図8は、図6に示す4本の配管端部固定部材(爪部材)34a~34dを除いた形態で(簡略化して)図示している。
In addition to the first and
本発明の配管割断装置を構成する配管端部拘束手段を用いて、配管を模擬割断(シミュレーション)した一連の工程について図面を用いて説明する。本シミュレーションでは図1に示す配管端部拘束手段30Bにより配管の一端を拘束した状態で配管割断治具(刃具)を配管に沿って移動した場合の割断状態を割断開始から割断終了までシミュレート(模擬実験)した。本割断工程のシミュレーションにおける割断開始前の状態を図9、割断中の状態を図10ないし図12、割断完了時の状態を図13にそれぞれ示す。 A series of steps in which pipes are simulated to be cut using the pipe end restraining means constituting the pipe cutting device of the present invention will be described with reference to the drawings. In this simulation, the cutting state is simulated from the start of cutting to the end of cutting when the pipe cutting jig (cutting tool) is moved along the pipe with one end of the pipe restrained by the pipe end restraining means 30B shown in Fig. 1 ( mock experiment). The state before the start of cutting in the simulation of the main cutting process is shown in FIG. 9, the state during cutting is shown in FIGS. 10 to 12, and the state at the time of completion of cutting is shown in FIG. 13, respectively.
まず、本シミュレーションの試験条件について図9を用いて説明する。本発明の配管割断装置の一部を構成する配管端部拘束手段30Bを用いて、配管P2の一端を拘束した状態で模擬割断を開始する。配管端部拘束手段30Bの構造は図5に示す場合と同じであり、配管P2の端面は配管支持部材31,32における配管支持面31a,32aにより支持されている。また、配管P2の外周面は図4に示す場合と同様に(図9では図示されていない)4本の配管端部固定部材(爪部材)34a~34dにより固定されている。
First, the test conditions for this simulation will be explained using FIG. 9. Simulated cutting is started with one end of the pipe P2 restrained using the pipe end restraining means 30B that constitutes a part of the pipe cutting apparatus of the present invention. The structure of the pipe end restraining means 30B is the same as that shown in FIG. 5, and the end surface of the pipe P2 is supported by the pipe support surfaces 31a and 32a of the
配管端部拘束手段30Bにより配管P2の一端を拘束した後、配管割断治具10を図面の上方から下方に移動させることで割断工程を開始する。図10は割断工程の初期段階、図11は割断工程の中期段階、図12は割断工程の終期段階における配管割断治具10の位置および配管P2の割断状態(断面図)をそれぞれ示している。
After one end of the pipe P2 is restrained by the pipe end restraining means 30B, the pipe cutting process is started by moving the
図10ないし図12に示すいずれの段階においても配管割断治具10の刃部2の傾斜面に沿って配管P2が割断されていく状態が把握できる。特に、割断工程の終期段階においては、図12に示すように配管割断治具10の刃部2の傾斜面が配管支持部材31,32の刃部支持面31b,32bに支持されつつ、配管P2の端面は配管支持面31a,32aにより支持されている。
At any stage shown in FIGS. 10 to 12, it can be seen that the pipe P2 is being cut along the inclined surface of the
図12に示す割断工程の終期段階から配管割断治具10が配管P2側(図面下方)へさらに移動することで一連の割断工程が完了する。図13は、割断完了時における配管割断治具10や配管P2などの状態を示している。配管割断治具10が図12に示す割断工程の終期段階からさらに下方に移動すると、配管支持部材31,32は刃部支持面31b,32bを介して横方向の力を受ける。その結果、配管支持部材31,32は配管端部拘束手段30Bの中央部にある第1ストッパ部材36から離れる。一方、割断が完了した配管P2および割断完了により発生する残渣も配管支持部材31,32の横方向への移動に伴い、配管P2の径方向へ移動する。
From the final stage of the cutting process shown in FIG. 12, the
ところが、本実施形態の配管端部拘束手段30Bに設けられた配管支持部材31,32が配管P2の端面を4本のバネ35によって可動的に支持するので、割断が完了した後であっても図13に示すように配管P2およびその残渣を配管支持面31a,32aにより引き続き支持できる。そのため、割断される配管P2の端面にバリやカエリを発生させず、配管割断治具(切断工具)に割断後の配管およびその残渣が付着することも防止できる。
However, since the
したがって、本発明の配管割断装置は、刃部を有した配管割断治具を配管材料へ確実に押し込んでいくと同時に、複数個に割断された配管材と割断により発生した帯状の残渣を完全に分離することを容易にしたものである。 Therefore, the pipe cutting device of the present invention reliably pushes the pipe cutting jig with the blade into the pipe material, and at the same time completely removes the pipe material that has been cut into multiple pieces and the band-shaped residue generated by the cutting. This makes it easy to separate.
そのことにより、銅や鉛等の配管材料はもとより非鉄金属や鉄鋼系材料等の強度の高い材料の軸方向の割断も可能になったものである。そして、化学工場等で配管を廃棄する際の配管割断に留まらず、配管の割断や再利用に際して非常に有用な効果を奏するものである。 This makes it possible to axially cut not only piping materials such as copper and lead, but also high-strength materials such as non-ferrous metals and steel-based materials. Moreover, the present invention is not limited to cutting pipes when disposing of pipes in chemical factories, etc., but has a very useful effect when cutting and reusing pipes.
1 刃具
2 刃部
3 テーパ部
10 配管割断治具
20 推進手段
30A,30B 配管端部拘束手段
31,32 配管支持部材
31a,32a 配管支持面
31b,32b 刃部支持面
33a,33b ガイド部材
34a~34d 配管端部固定部材(爪部材)
35(35a~35h) バネ
36 第1ストッパ部材
37a~37d 第2ストッパ部材
39 台座
40a,40b 支柱
100 配管割断装置
P1,P2 配管
1 Cutting
35 (35a to 35h)
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