JPS6138813A - 導管内面の切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、からさお（殻竿：　ｆｌａｉｌｉｎｇ）作用
によって切断を行なう内径管力゛ジター、即ち切断装置
に関するものである。

内径管切断装置は、一般に、従来から知られている。こ
の形式の最も普通の切断装置は、刃部伸長カムによって
外側に伸長させることの可能な１対の向かい合う刃部を
備えている。作動時には、この形式の切断装置を、切断
しようとする管の内部に滑りこませ、切断装置を回転さ
せる間に、刃部のカム溝を通って強制的にカムをウェッ
ジ状に嵌合させる。切断装置の切断作用は、普通の家庭
用の缶切りと同様であり、刃部を管壁に切込むように定
常的な圧力を加えながら、被加工物を、刃部に対して相
対的に回転させる。

この形式の切断装置は、多くの用途において満足な成果
を与えるが、管サンプルを得る目的で原子炉の蒸気発生
器の管を切断するためにこの構造の切断装置を使用する
場合には、種々の問題が起こりうる。例えば、管サンプ
ルを取出すべき管の内径が、蒸気発生器の支持板の領域
の回りに凹んでいたり、管中に漏れ状態が起こることを
防ぐための内面スリーブが配設されている場合には、こ
れらの凹み又はスリーブによって生じた管の挟まり部分
を通って、普通の切断装置を滑りこませることができな
い場合がありうる。この形式の切断装置の幅を単純に減
少させてこれらの挟まり部分を通過しつるようにして、
この問題を解決しようとした場合には、管を数回切断し
ただけで切断装置が破損したり摩耗したりする程度まで
、切断装置の機械的強度が減少することがありうる。従
来の切断装置の更に別の問題は、管の壁部を切断するの
に比較的長い時間を必要とすることである。この問題は
、原子炉の蒸気発生器から管サンプルを切出す場合には
、特に深刻になる。この放射性環境において、管の切断
過程に必要な時間が長くなるほど、切断作業に従事する
保守要員の放射線被曝量が増大する。

そのため、凹み又はスリーブによって生じた管の狭すり
部分を容易に通過して摺動するに足るように、小径であ
り、しかも、破損又は過大な摩耗を受けずに管壁を通っ
て切断しうるように機械的強度を備えているような、内
径管切断装置が要望されている。切断装置が小径でしか
も剛性であるこさのほかに、原子炉の蒸気発生器の保守
要員の放射線被曝量を最小とするように、切断装置が、
切断しようとする壁の壁部をすみやかに貫通しうろこと
も望ましい。最後に、切断装置が簡単な構成をもち、容
易にかつ廉価に製造ないしは使用しうろことも望ましい
。本発明は上述したような要望、望ましい条件を満たす
切断装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、最も広義には、切断ヘッドを有し、導管の内
面を該切断ヘッドの殻竿状の作用によって切断する、導
管内面の切断装置であって、（ａ）２個の切断歯を画成
する鋸歯部を備えた実質的に円形の切断刃部によって囲
まれると共に、長手方向軸線を有する細長い切断ヘッド
と、（ｂ）実質的に該長手方向軸線の回りに、前記切断
ヘッドを回転させる回転手段と、（ｃ）一端が前記切断
ヘッドに連結され、他端が該回転手段に連結された、可
撓軸さ、を有し、前記回転手段が該可撓軸を回転させる
際に前記切断ヘッドの該切断歯が前記導管の内面に殻竿
状に打ちつけられるようにした導管内面の切断装置に存
する。

導管（管）の内面を切断するための、本発明の好ましい
実施例による導管内面の切断装置は、刃部によって周囲
が囲まれた細長い切断ヘッドと、該切断ヘッドを回転さ
せる回転手段と、該回転手段を細長い切断ヘッドの一端
に連結するための可撓軸とを備えている。切断ヘッドを
導管内に挿入し、可撓軸を介して回転手段により回転さ
せると、切断ヘッドの刃部は、導管の内面にからさお状
に強く打ちつけられることにより、導管を切断する。

切断装置の刃部は、切断ヘッドが回転中に偏心運動によ
って回転するように、１対の切断歯を画定すると共に、
切断ヘッドの中心軸線から離れるように回転軸線を移動
させるための、１対の鋸歯部を備えていてよい。そのほ
かに、切断ヘッドは導管内で円の回りに可撓軸によって
からさお作用によって打ちつけられる際に刃部の衝撃力
を増大させるように、刃部の上方に配置された頂部を備
えていてもよい。円形の刃部の直径は、適切なからさお
作用が起こりうるように、導管の内側壁と刃部との間に
十分なすきまを与えるべく、切断される導管の内径の約
７５〜９５％の範囲とすることができる。円形の刃部の
直径は、好ましくは、導管内径の約８２〜８６％の値と
する。

切断装置の可撓軸は、可撓軸ケーシングにより囲まれて
いてもよい。このケーシングは、管壁が最終的に切断さ
れるまで導管の内側壁上の同一の正確に限定された円に
対して円形の切断刃部がからさお状に打ちつけられるよ
うに、切断操作の間に切断装置の切断ヘッドの軸方向の
変位を阻止する作用を有してもよい。更に、本発明によ
る切断装置は、調節可能なストッパー組立体を備えてい
てもよく、このストッパー組立体は、切断しようとする
導管の長手方向軸線に沿った所望の１点に切断ヘッドの
刃部を位置させるための複数の締付けねじを備えた円筒
状本体を有することができる。また、本発明による切断
装置は、切断ヘッド”の可撓軸に結合された出力軸を有
する電動機アセンブリーを備えていてもよい。電動機ア
センブリーの電動機は、１５　Ｄ　Ｄ　ｒｐｍを超過す
る回転速度で切断ヘッドを回転させることができる。電
動機アセンブリーの後部は、切断操作の開始前に切断ヘ
ッドの適切な位置決めを容易にするためのハンドルを備
えていてもよい。

茨に、本発明の好ましい実施例を示した添付図面を参照
して説明する。

第１Ａ図、第１Ｂ図、第２図に示した本発明の好ましい
実施例による切断装置１は、高速電動機（回転手段）５
２に結合された可撓軸６１上に、大体円筒状の切断ヘッ
ド３を備えている。

なお、各図において同様の部分は同一の符号により図示
されている。可撓軸３１は、好ましくは、後述する目的
のためにグーズネツク形の軸ケーシング３３により囲ま
れている。切断装置１は、そのほかに、調節可能なスト
ッパー組立体３７を備えており、このストッパー組立体
は、締付けねじ４５ａ、４５ｂ、４５ｃ　により軸ケー
シング６３に沿って軸方向に可動な円筒状本体を備えて
いる。ストッパー組立体３７の一般的な機能は、切断し
ようとする管の更手方向軸線に沿って切断装置１の切断
ヘッド３が挿入される度合を調節することにある。

第１Ａ図、第２図を参照すると、切断装置１の切断ヘッ
ド３は、外側縁部に図示のように面取り部分７を備えた
円筒状頂部５と、可撓軸６１の末端に切断ヘッド６を取
外し可能に結合するための継手１１を含む底部９とを備
えている。継手１１は、中心部の図示しない軸孔１３を
有し、可撓軸３１の末端は、この軸孔に通されている。

継手１１は、前述した中心部の軸孔１３中に可撓軸３１
の先端を強力にクランプするための１対のアレン（Ａ１
１ｅｎ　）頭ねじ１５ａ。

１５ｂも備えている。底部９の縁部も頂部５と同様に好
ましくは符号１７で示すように面取りされている。切断
ヘッド６の底部９の直上には中心部のテーパ一部分１９
がある。このテーパ一部分１９は、゛好ましくは、円筒
状ネック２１に移行している。切断ヘッド乙の円筒状ネ
ック２１と頂部５との間には、円形の切断刃部２６が配
設されている。該刃部２３は、切断ヘッド６の作用の中
枢部であり、好ましくは、円筒状切断ヘッド３の回転軸
線の回りを直角に囲んでいる。この配置により、円形の
刃部２３は、以下に説明するようにして高速電動機５２
により高速で回転する際に、管又は他の配管の内側壁に
沿った比較的小さい円に沿って切断作用を集中すること
ができる。なお、円形の刃部２３の切断縁２５の形状は
、従来の内径切断装置に比べて比較的鈍角状であり、約
６０°である。しかし切断縁２５が比較的大きな角度に
より限定されているという事実によって、大きな強度及
び耐久力が刃部２５Ｉこ付与される。これらの性質は、
本発明の切断装置１にとって特に大切である。それは、
切断作用が、切断ヘッド３のからさお作用に第−義的に
基づいているためである。

刃部２３の切断縁２５は、より小さい角度を形成するよ
うにテーパー状としてもよいが、そのような刃部の切断
縁は、使用される材料の相対的な脆さ又は延性に従って
、折損又は鈍化によって、より摩耗し易くなる。好まし
い実施例によれば、切断ヘッド乙の全ての部分は、ロッ
クウェル硬度が約６０〜６５の単一ピースのＭ−３工具
鋼から一体的に成形される。

円形の刃部２３は、好ましくは、単一の鋸歯部２７を図
示のように備えている。特に第２図を参照すると、この
鋸歯部２７は、少くとも３つの重要な機能を担っている
。第１に、鋸歯部２７は、１対の切断歯２９ａ、２９ｂ
を画定し、これらの切断歯は、切断ヘッド２３が電動機
５２によって回転し、管７２の内面に打ちつけられる時
に、切断ヘッド２３によって惹起される衝撃切断力を高
度に集中させる。第２に、鋸歯部２７によって画定され
た尖鋭な縁部は、管７２の内側壁７５の間に切断ヘッド
６を交互にはね返すことによって、切断ヘッド乙の運動
のからさお成分を増幅させる。部分的に扁平になった車
輪を有する列車と同様に、鋸歯部２７によって画定され
た尖鋭な縁部は、管７２の内側壁と刃部２３との間の滑
らかな回転係合の機会を阻止する。鋸歯部２７の第３の
機能は、切断ヘッド乙の回転軸線を数度偏よらせること
により、その回転運動の偏心成分を切断ヘッド６に与え
る。鋸歯部２７によって与えられる回転偏心は、回転ヘ
ッド３が管７２の底部開口により上方に挿入される代り
に、管７２中に吊下げて下動させる場合に、管７２の壁
部に対する回転ヘッド３のからさお運動を開始させるう
えに、重要な役目をする。それは、前者の場合に、切断
ヘッド３は、電動機５２が最初始動した時に、管１７２
の内側壁と接触していないことがありうるためである。

鋸歯部２７によって与えられる偏心振動作用によって、
切断ヘッド３が管７２の内側壁に対して直ちにからさお
作用を開始することが、電動機５２の最初の始動時にお
ける管７２中の切断ヘッド３の最初の配向と係りなく確
保される。要約するき、鋸歯部２７は、１対の切断歯２
９ａ、２９ｂを与えることと、切断ヘッド３の偏心状態
（回転ヘッド３が管７２の内側壁７５上に打ち付けられ
てそれに対し回転する時に、回転ヘッド３の運動のから
さお部分を著しく増大させる）を与えることとによって
、刃部２３の切断効率を高くする。

はぼ円形の刃部２３に鋸歯部２７を設けたことの正味の
結果は、管７３が最終的に切断される際に時に重なり合
う一連の切欠きによって切断ヘッド３が管７２の内側壁
７５を通って切断することにある。この切断作用は、普
通の家庭用缶切りとほぼ同様の切断作用で管７２の壁面
の円の回りに円形の刃部を遠心力のみにより徐々に回転
させるようにした従来の技術にょる可撓軸管切断装置と
大きく相違している。本発明において運動のからさお作
用成分が大切なため、ネック２１と刃部２３との直径及
び頂部５の適切な寸法法めは、切断ヘッド３の材料の選
択と同様に大切である。

切断ヘッド乙の頂部５は、２つの重要な機能を営む。第
１に、頂部５の質量は、円形刃部２６の切断縁２５と切
断ヘッド乙の運動の前述したからさお作用成分との間の
機械的結合の量を実質的に増大させる。管７２の内部に
おいて切断ヘッド３が行なう比較的複雑な運動は、頂部
５の質量が切断縁２５の切断作用の全体的な有効性を高
くすることの物理的な理由を定量的に説明することを、
不可能ではないにしても、少くとも困難にするが、本発
明者は、頂部５に質量をもうけたことにより、はぼ円形
の刃部２３が、切断ヘッド６と可撓軸６１の先端部及び
これに結合されたケーシング３３によって限定されるほ
ぼ円筒状の質量の第２モーメント、ないしは「衝突中心
」の近くにもち来たされるものと考えている。

頂部５の行なう第２の機能は、切断縁２５が管の内側壁
７５を貫通した後に管の切断縁２５の押広げ作用（フレ
アリング：　ｆｌａｒｉｎｇ　）を防止する助けとなる
ことにある。この機能は第３図を参照することによって
理解されよう。第３図かられかるように、切断がなされ
た後に、切断ヘッド３の頂部５の上端は、刃部２３の上
方の位置にある管７２の部分の内側壁７５と係合する。

そのため、管７２の内側壁７５上に切断ヘッド３によっ
て及ぼされる力の衝撃成分と遠心成分とは、切断によっ
て形成された２つの新しい管の口縁の回りに一様に分布
される。しかし、切断ヘッド３の頂部５が存在しない場
合、これらの力の衝撃成分と遠心成分とは、切断縁２５
の下方にある、新しく形成された管の口縁の回りにのみ
作用するであろう。これらの力は、この管の新しく形成
された口部を外向きに押広げさせる傾向を示すであろう
。多くの蒸気発生器の管は、１以上の支持板の通し孔を
経て延長するため、切断された管の新しく形成された口
部のそうした押広げは、切断された管をこれらの通し孔
に通して引くことを困難にすることがある。従って、と
の押広げを阻止するうえの頂部５の機能は、本発明によ
る切断装置１が蒸気発生器に使用されるインコネル管を
１秒以内に完全に貫通切断しうろことに留意して、非常
に重要な一機能である。

第１Ａ図に示した好ましい実施例によれば、頂部５の長
さＬ２は、切断ヘッド乙の長さＬｌが６．３５ｃ１ｒＬ
の場合に、１゜４２ｃ１ｎである。換言すれば、長さＬ
２は、好ましくは、長さＬｌの約２２％とする。しかし
、本発明者は、長さＬ２が長さＬｌの約１２〜３２％の
範囲にあった場合にも切断ヘッド３がなおも作動しつる
ものと考えている。

この衝撃成分も、刃部２３、頂部５及びネック２１のそ
れぞれの直径に関係しているので、好ましい実施例によ
るこれらの要素の特定の寸法法めについて、以下に詳述
する。

刃部２３の外径は、第３図に示したからさお運動を切断
ヘッド３が自然に行なうように、十分に小さくするが、
切断ヘッド乙の大体円筒状の本体が、電動機５２によっ
て供給される回転運動を管切断の衝撃力及び遠心力に有
効に変換するに足る質量を全体としてもつようにする。

刃部２３の外径Ｄ１が管７２の内径Ｄ３に比べて大き過
ぎる場合には、鋸歯部２７によって形成された切断歯２
９ａ、２９ｂの縁部は、管７２の内側壁に有効に切込み
又は穿孔するには小さ過ぎる角度で、該内側壁と衝突す
る。換言すれば、大体円形の刃部２６の外径Ｄ１が管７
２の内径り乙に比べて大きくなるにつれて、刃部２３は
、管７２の内側壁中に支承されているかのように作用し
、切断歯２９ａ、２９ｂは、管７２の内側壁７５に単に
一時的な打撃しか与えない。他方では、刃部２３の外径
Ｄ１が管７２の内径Ｄ６に比べて小さ過ぎる場合には、
切断ヘッド３全体としては、高速電動機５２の回転運動
をからさお切断運動に有効に変換するに足る質量をもち
えないであろう。この制限は、切断ヘッド６のネック２
１及び頂部５の直径Ｄ２を刃部２３の外径Ｄ１よりも常
に小さくせねばならないときによって生ずる。頂部５と
ネック２１との質量はその半径の自乗に比例するので、
明らかなように、これらの要素の半径の比較的わずかな
百分比の減少は、刃部２３の質量に、従ってその回転効
率に大きく影響する。本発明者は、切断ヘッド３がＭ−
３工具鋼からできているならば、管７２の内径Ｄ３が１
．６５ｃｍの場合に刃部２３の外径Ｄ１を、１．３３〜
１．４６ｃｍとすべきことを、経験によって見出だした
。換言すれば、刃部２６の外径Ｄ１は、管７２の内径Ｄ
６の８１〜８８％とすべきである。しかし本発明者は、
これよりも広い範囲の、７６〜９６％の値としてもよい
と考えている。本発明者は、管の同一の内径Ｄ３に対し
て、頂部７とネック２１との直径を、０．ｓ　８９〜１
．０２ｃｍ　（即ち、内径Ｄ３の５１〜６２％）とすべ
きことも、経験的に見出しているが、これよりも広い範
囲の、約４０〜９０％の値としてもよいと考えている。

第１Ａ図、第１Ｂ図を参照すると、切断ヘッド３は、切
断装置１の電動機５２に、グースネック形軸ケーシング
３３により囲まれた可撓軸３１によって結合されている
。この好ましい実施例によれば、可撓軸６１と軸ケーシ
ング乙６とは、米合衆国イリノイ州アジスン、キャルコ
・マニュファクチュアリング・インコーホレイテッド、
フレックス・シャフト・ディビジョンから入手される直
径０゜６４ｃｍ　（’／４インチ）の可撓軸アセンブリ
ーから成っている。軸ケーシング３３は、管７２の長手
方向軸線に沿った切断ヘッド乙によるスプリアスなから
さお運動を実質的に除くために、切断過程の間可撓軸３
１を補剛するという、非常に重要な働きをしている。

軸ケーシング３３が存在していない場合に、可撓軸３１
は、管７２の長手方向軸線に沿って振動し、切断ヘッド
３の切断縁２５を管７２の内側壁７５中の細い円弧に沿
って切進ませる代りに、円筒状の帯状の金属を管７２の
内側壁７５から切断縁２５によって切出すように作用す
る。

好ましくは、軸ケーシング６６は、軸継手５６から、切
断ヘッド３の面取りした部分１７から約２゜５４ｃｒｎ
（ｂインチ）のところまで上方に延長させる。慣用され
る保持リンク６５は、ケーシング６６を形成するグーズ
ネック形のらせん構造の縁部が管７２の口部に突当って
らせんがほどけることのないように、切断ヘッド３の最
も近くに、軸ケーシング３６の先端の回りに好ましくは
配設される。

好ましい実施例による切断装置１は、管７２の長手軸線
に沿って切断ヘッド６の刃部２６を位置させるための、
調節可能なストッパー組立体６７も備えている。調節可
能なストッパー組立体３７は、円形の頂部壁４Ｇを備え
た円筒状本体３９と、取扱いを容易にするために、ロー
レット掛けされた外面４１とを備えている。軸ケーシン
グ６６は、円筒状本体３９中の図示しない中心部の軸孔
を通って延長している。軸ケーシング３３の長手軸線に
沿った円筒状本体６９の位置は、締付けねじ４５ａ、４
５ｂ、４５ｃによって制御される。これらの締付けねじ
４５ａ〜４５Ｃをゆるめると、軸ケーシング６３は、円
筒状本体６９中の前述した中心部の軸孔を通って自由に
摺動することができる。しかし、これらのねじ４５ａ〜
４５０を締めると、円筒状本体６９は、軸ケーシング３
６の長手方向軸線に沿った１点上の所定位置にロックさ
れる。

第１Ｂ図を特に参照して説明すると、この好ましい実施
例による電動機アセンブリー５０は、電動機５２を含み
、この電動機５２の出力軸５４は、軸ケーシング６６中
の可撓軸３１に継手５６により結合されている。電動機
アセンブリー５０は、内側ケーシング５８と、円筒状本
体６２を備えた外側ケーシング６０とを更に備えている
。この好ましい実施例によれば、電動機５２と内側ケー
シング５８とは、約２５０００ｒｐｍの回転速度でその
出力軸を回転させうる１１／２馬力のルータ−（ｒｏｕ
ｔｅｒ　）電動機から選択される。−例として、米合衆
国イリノイ州シカゴ、シアーズ・ローバック・カンパニ
ー？Ｃヨって製造−されているカタログ・ナンバー９　
ＨＴ１７４９．１１／２馬カル−ターは、電動機５２と
内側ケーシング５８との両方に使用することができる。

この市販型のルータ−のケーシングは、１対の取付はポ
ルｌ−７０ａ、７０ｂによって、外側ケーシング６０の
円筒状本体６２に適宜取付けることができる。外側ケー
シング６０の前面は、軸継手５６がボルト５７ａ、５７
ｂによって取付けられる前板６４も好ましくは備えてい
る。

また、外側ケーシング６０の円筒状本体６２は、切断装
置１全体を操作者によって手動で位置決め可能とするこ
とを助けるハンドル６８を備えた後板６６を備えている
。

次に作用について説明すると、操作者は、調節可能なス
トッパー組立体３７の円筒状本体６９の締付けねじ４５
ａ、４５ｂ、４５ｃをゆるめ、切断ヘッド６の円筒状の
刃部２６と円筒状本体３９の円形の頂部壁４０との間の
距離が管７２の長さに沿った切断のこの所望の位置に対
応するようになるまで、軸ケーシング３３に沿って（２
ｏ　） 円筒状筆■′３９を摺動させるこ吉により、管７２の切
断部の所望の位置を選定する。操作者は次に、管７２の
開放端に切断ヘッド６を挿入して、円形の頂部壁４０の
上面が管７２の口部に係合するまで、回転ヘッド３を管
７２中に押込む。好ましくは、切断ヘッド３の円形の刃
部２３の外径Ｄ１は、管スリーブ又は管の四部の存在に
よって狭くなった管７２の内径Ｄ３の部分を切断ヘッド
３が容易に滑って通過しうるように、予め選定されてい
る。最後に、切断装置１が適切に位置されたら、操作者
は、電動機５２を作動させる。刃部２６の切断縁２５は
、第３図に示すように、衝撃成分と遠心成分との両方を
有する力によって、小さい円の回りに、管７２の内側壁
７５と係合し始める。前述したように、管切断装置１の
切断ヘッド３は、原子炉の蒸気発生器に用いられている
インコネル管の壁部を約１秒５間で貫通することができ
る。切断装置１は、水を充満させた管のインコネル管部
分を通って切進むことができる。しかしこの場合にｄ切
断時間は約４秒と長くなる。興味深いことに、本発明者
は、管７２の内側壁７５が完全に貫通されたか否かを定
めるために電動機５２が付勢されている時間を測定する
必要はなく、管７２の壁が貫通された後に、管７２の内
部においてからさお作用を・する切断ヘッド３が明りよ
うに異なったがたつき音を発することを見出だし、電動
機５２の付勢されている時間に頼ることなく、この音の
差異に基づいて電動機５２を消勢することがより好まし
いことを見出だした。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図、第１Ｂ図は、本発明による切断装置の一実施
例を示す部分的な側断面図、第２図は、本発明の好まし
い実施例１こよる切断ヘッドの平面図、第６図は、管内
のからさお作用を説明する切断ヘッドの部分的な側断面
図である。 １・・切断装置、３・・切断ヘッド、２３・・切断刃部
、２７・・鋸歯部。２９ａ、２９ｂ　・・切断歯ｃ、３
１・・可撓軸。５２・・電動機（回転手段）１．７２・
・管（導管）、７５・・内側壁（導管の内面）。 □　　　Ｙ□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 切断ヘッドを有し、導管の内面を該切断ヘッドの殻竿状
   の作用によつて切断する、導管内面の切断装置であつて
   、 （ａ）２個の切断歯を画成する鋸歯部を備えた実質的に
   円形の切断刃部によつて囲まれると共に、長手方向軸線
   を有する細長い切断ヘッドと、 （ｂ）実質的に該長手方向軸線の回りに、前記切断ヘッ
   ドを回転させる回転手段と、 （ｃ）一端が前記切断ヘッドに連結され、他端が該回転
   手段に連結された、可撓軸と、 を有し、前記回転手段が該可撓軸を回転させる際に前記
   切断ヘッドの該切断歯が前記導管の内面に殻竿状に打ち
   つけられるようにした導管内面の切断装置。