KR20190124385A - The remote hybrid cuttingdevice combining a oxygen cuttingand a laser cuttingfor a thick plate - Google Patents

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KR20190124385A
KR20190124385A KR1020180048275A KR20180048275A KR20190124385A KR 20190124385 A KR20190124385 A KR 20190124385A KR 1020180048275 A KR1020180048275 A KR 1020180048275A KR 20180048275 A KR20180048275 A KR 20180048275A KR 20190124385 A KR20190124385 A KR 20190124385A
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Abstract

The present invention provides a hybrid cutting head, combing only advantages of oxygen cutting and laser cutting, as a remote cutting device for a radioactive reactor and a highly radioactive reactor internal structure in decommissioning of an aging nuclear power plant. Therefore, hybrid cutting combining the advantages of oxygen cutting and laser cutting has an advantage of reducing a cutting width and increasing a cutting speed and, especially in decommissioning cutting of highly radioactive nuclear plants, has an increased effect of reduced cutting widths on reducing secondary radioactive waste.

Description

후판용 산소절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치{The remote hybrid cuttingdevice combining a oxygen cuttingand a laser cuttingfor a thick plate}The remote hybrid cutting device combining a oxygen cutting and a laser cutting for a thick plate}

본 발명은 운전 정지된 원자력 발전소 해체를 위한 방사화된 주요기기인 원자로 본체와 고방사능 내부구조물의 원격절단을 위하여 산소 절단장치 및 레이저 절단장치를 융합한 원격 하이브리드 절단장치이며, 원자로 본체와 보호 콘그리트 벽사이의 수백 미리미터 협소한 공간에서도 사용 가능한 절단장치를 설계 제작하여, 노후 원자력 발전소 등과 같은 방사화된 원자로 본체 및 고방사능 원자로 내부구조물 등을 원격 절단할 수 있는 산소절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치에 관한 것이다.The present invention is a remote hybrid cutting device incorporating an oxygen cutting device and a laser cutting device for the remote cutting of the nuclear reactor main body and the high-radiation internal structure, which are the main radiated nuclear devices for dismantling a stationary nuclear power plant. Design and manufacture cutting devices that can be used in small spaces of hundreds of millimeters between grit walls, fusion of oxygen cutting and laser cutting for remote cutting of radioactive nuclear reactors and internal structures of radioactive reactors It relates to a remote hybrid cutting device.

운전 정지된 원자력 발전소의 주요 시설 중 방사화된 원자로 본체와 고방사능 원자로 내부 구조물 등은 방사능 오염원으로부터 작업자가 수월하게 접근하여 해체작업을 할 수 없다. Among the main facilities of a nuclear power plant that has been shut down, the radiated nuclear reactor body and the structure of the high-radiation reactor can not be easily dismantled by workers from radioactive pollutants.

또한 두께가 수백 미리미터 이상의 원자로 본체 해체를 위한 작업 시 일반적인 기존의 산소 절단방법으로는 절단 폭 및 두께에 비례하여 슬러지, 연기(Fume) 및 에어로졸(Aerosol) 형태의 방사성 이차 폐기물이 발생하는 문제와 절단에 소요되는 작업시간도 길어 많은 비용이 발생한다.In addition, conventional oxygen cutting methods for dismantling a reactor body of several hundred millimeters or more in thickness include problems such as the generation of radioactive secondary waste in the form of sludge, fume and aerosol in proportion to the cutting width and thickness. Cutting time is also long and expensive.

따라서 기존의 산소 절단방법에 절단 폭이 월등히 좁은 레이저 절단방법을 융합하여 절단 폭을 감소시키고, 절단속도를 증가시키는 하이브리드 절단기술을 개발하고, 원자로 본체와 보호 콘크리트 벽사이의 수백 미리미터 이하의 좁은 공간에서도 절단작업이 가능한 L형상의 하이브리드 절단 헤드를 설계 제작하는데 있다. Therefore, by incorporating the laser cutting method with a very narrow cutting width into the existing oxygen cutting method, we have developed a hybrid cutting technology to reduce the cutting width and increase the cutting speed, and narrow the width of several hundred mm or less between the reactor body and the protective concrete wall. Design and manufacture of L-shaped hybrid cutting head that can cut in space.

또한 작업자들의 방사능 피폭을 줄이기 위하여 방사능 오염원으로부터 떨어진 원거리에서 원격 하이브리드 절단 헤드에 산소 절단화염 점화를 위한 원격 화염점화장치를 더 부가한 원격 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다.In addition, to reduce the radiation exposure of workers to provide a remote hybrid cutting device further comprises a remote flame ignition device for ignition oxygen cutting flame to the remote hybrid cutting head at a distance from the radioactive contamination source.

대한민국 공개특허공보 : 10-2015-0006959Republic of Korea Patent Publication: 10-2015-0006959 대한민국 공개특허공보 : 10-2016-0035708Republic of Korea Patent Publication: 10-2016-0035708

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 기존의 산소 절단방법에 절단 폭이 월등히 좁은 레이저 절단방법을 융합하여 절단 폭을 감소시키고, 절단 속도를 증가시키는 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다. The problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid cutting device to reduce the cutting width and increase the cutting speed by fusing a laser cutting method with a very narrow cutting width to the existing oxygen cutting method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 원자로 본체와 보호 콘크리트 벽사이의 수백 미리미터 이하의 좁은 공간에서도 절단작업이 가능한 L형상의 하이브리드 절단 헤드를 구비한 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a hybrid cutting device having an L-shaped hybrid cutting head capable of cutting in a narrow space of several hundred millimeters or less between the reactor body and the protective concrete wall.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 해체 대상인 노후 원자력 발전소의 방사화된 원자로 및 고방사능의 원자로 내부 구조물의 원격 절단을 위하여 절단시 발생되는 방사성 이차 폐기물의 발생량을 감소시키고, 작업속도를 증대시킬 수 있는 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to reduce the amount of radioactive secondary waste generated during the cutting for the remote cutting of the internal structure of the radioactive reactor and the highly radioactive reactor of the decommissioned aging nuclear power plant to increase the working speed To provide a hybrid cutting device that can be.

본 발명 과제의 해결 수단은 원자로를 포함한 두꺼운 금속물을 절단시 발생하는 이차 오염을 줄이면서 신속하게 절단하기 위하여 고압산소 화염과 레이저 빔을 동시에 조사하여 절단하는 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다. The solution of the present invention is to combine the oxygen cutting and laser cutting for the thick plate to irradiate and cut the high-pressure oxygen flame and the laser beam at the same time in order to quickly cut the secondary contamination generated when cutting the thick metal material including the reactor. To provide a remote hybrid cutting device.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 절단 대상물의 절단 시간과 이차 오염을 최소화하기 위하여 절단 대상물에 레이저 빔의 초점이 형성되도록 제작하되, 고압산소 화염축과 레이저 빔의 조사축을 동축을 이루도록 제작된 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to produce a focus of the laser beam on the cutting object in order to minimize the cutting time and secondary contamination of the cutting object, the high-pressure oxygen flame axis and the irradiation axis of the laser beam is made to be coaxial The present invention provides a remote hybrid cutting device that combines oxygen cutting and laser cutting for thick plates.

본 발명의 또 다른 과제의 해결 수단은 하이브리드 절단장치에 있어서, 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제작하되, 산소 절단과 레이저 절단을 독립적으로 적용할 수 있도록 제작된 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제공하는데 있다.Another solution of the present invention is a hybrid cutting device, while manufacturing a remote hybrid cutting device fusion of oxygen cutting and laser cutting for the thick plate, for the thick plate produced to be applied independently oxygen cutting and laser cutting It is to provide a remote hybrid cutting device that combines oxygen cutting and laser cutting.

본 발명은 해체 대상인 방사화된 노후 원자로 본체와 고방사능 원자로 내부 구조물 등을 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치를 이용하여 원격으로 절단 시, 절단 폭 감소에 의하여 절단 시 발생되는 방사성 이차 폐기물 발생량을 최소화할 수 있고, 기존 산소 절단보다 빠른 절단 속도를 얻을 수 있어 경제적인 해체를 할 수 있는 상승된 효과가 있다. The present invention is to minimize the amount of radioactive secondary waste generated when cutting the radioactive aging reactor main body and the high-radiation reactor inner structure to be dismantled remotely by using the hybrid cutting device according to the present invention, by reducing the cutting width. And can achieve a faster cutting speed than the conventional oxygen cutting has an increased effect that can be economically dismantled.

본 발명의 또 다른 효과는 산소 절단과 레이저 절단을 독립적으로 적용할 수 있도록 설계 제작하여 산소 절단으로만 할 수 없는 다양한 재료의 절단 및 다양한 응용이 가능하도록 제공할 수 있는 유리한 효과가 있다.Another effect of the present invention has an advantageous effect that can be provided to enable the cutting and various applications of a variety of materials that can not be only by oxygen cutting by designing and manufacturing to be able to apply oxygen cutting and laser cutting independently.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치의 헤드 부분을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치의 산소 절단노즐 팁(1) 끝단에서 생성되는 산소절단화염(5)을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치의 레이저 빔 집속 렌즈(10)와 빔(7)의 집속 형상을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치에서 산소절단 토치 본체(6) 후면에 레이저 빔 윈도우(12)가 설치된 전체 구성도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치에 의하여 해체되어야할 원자로 본체 및 내부구조물을 나타낸 것이다.
1 shows a head portion of a hybrid cutting device according to the invention.
Figure 2 shows the oxygen cutting flame (5) generated at the end of the oxygen cutting nozzle tip (1) of the hybrid cutting device according to the present invention.
Figure 3 shows the focusing shape of the laser beam focusing lens 10 and the beam 7 of the hybrid cutting device according to the present invention.
Figure 4 shows the overall configuration of the laser beam window 12 is installed on the back of the oxygen cutting torch body 6 in the hybrid cutting device according to the present invention.
Figure 5 shows the reactor body and the internal structure to be dismantled by the hybrid cutting device according to the present invention.

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 살펴본다. It looks at the specific content for practicing the present invention.

본 발명은 방사화된 원자력 설비의 안전하고 경제적인 해체를 위한 절단장치로, 절단 시 발생하는 이차 폐기물물을 최소화하고, 빠른 절단 속도로 작업을 수행하며, 현장 상황에 맞는 협소한 공간에서 절단 작업이 가능한 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 하이브리드 원격 절단장치에 관한 것이다. The present invention is a cutting device for the safe and economical dismantling of radioactive nuclear facilities, to minimize the secondary waste generated during cutting, to perform the work at a high cutting speed, cutting work in a narrow space that fits the site situation The present invention relates to a hybrid remote cutting device that fuses oxygen cutting and laser cutting for possible thick plates.

특히, 원자로 등 고방사성이며 두꺼운 후판을 협소한 공간에서 원격으로 해체/절단하기 위해서는,In particular, in order to remotely dismantle / cut a high radioactive and thick plate in a narrow space,

첫째, 수백 미리미터 두께의 후판 절단이 가능한 산소 절단기술과 절단 폭이 적고 절단속도가 빠른 레이저 절단기술을 융합한 하이브리드 절단장치를 제공하는 것이다.First, the present invention provides a hybrid cutting device that combines oxygen cutting technology capable of cutting a thick plate of several hundred millimeters thick and laser cutting technology having a small cutting width and a fast cutting speed.

둘째, 산소 절단의 장점과 레이저 절단의 장점을 극대화시키기 위한 산소 절단화염과 레이저 빔을 동축으로 방사하여 절단 능력을 증가시키는 것이다.Second, in order to maximize the advantages of oxygen cutting and laser cutting, oxygen cutting flame and laser beam are radiated coaxially to increase cutting ability.

셋째, 협소한 공간에서 작업 가능한 절단 헤드 구조로 레이저 빔 및 산소 절단용 가스류를 70-100도 꺾어서 공급하는 것이다.Third, a cutting head structure capable of working in a narrow space supplies the laser beam and oxygen cutting gas streams by cutting 70-100 degrees.

넷째, 원격 하이브리드 절단장치에서 초기 산소 화염발생을 위해서는 절단노즐 앞부분에 화염 점화장치가 부착 설치되며, 상기 화염 점화장치는 절단을 위해 노즐 끝부분에 부착되고 작업자의 방사능 오염을 피하기 위하여 원격으로 점화 및 제어되도록 구성되어 있다. Fourth, in order to generate an initial oxygen flame in the remote hybrid cutting device, a flame ignition device is attached to the front of the cutting nozzle, and the flame ignition device is attached to the end of the nozzle for cutting and remotely ignited to prevent radioactive contamination of the operator. It is configured to be controlled.

본 발명은 방사화된 폐기물인 원자로 본체 및 원자로 내부 구조물 등의 해체를 위한 절단작업을 수행할 때 작업자의 피폭을 최소화하기 위해 매니플레이트(manipulator)를 이용한 원격절단 작업이 필요하다. The present invention requires a remote cutting operation using a manipulator in order to minimize the exposure of the operator when performing a cutting operation for dismantling the reactor body and the reactor internal structure, which is a radiated waste.

이러한 시설물은 수백 미리미터 두께를 가진 후판으로, 경제적으로 절단하기 위해서는 기존의 산소 절단 방법보다 빠른 절단 속도로 원격작업으로 수행되어야 하며, 또한 절단작업 시 새로 발생되는 방사성 이차 폐기물을 최소화하는 것이 중요하다.These facilities are thick plates with a thickness of several hundred millimeters, and for economical cutting, it is important to perform remote operations at a faster cutting speed than conventional oxygen cutting methods, and it is important to minimize the newly generated radioactive secondary waste during cutting. .

본 발명에 따른 하이브리드 절단장치 및 절단장치의 헤드는 산소 절단기능 및 레이저 절단기능을 각각 독립적 또는 융합할 수 있도록 설계 제작할 수 있고, 원자로 물체와 보호 콘크리트 벽사이의 협소한 공간에서 원격으로 사용이 가능하도록 설계 제작될 수 있다.The hybrid cutting device and the head of the cutting device according to the present invention can be designed and manufactured so as to independently or fuse the oxygen cutting function and the laser cutting function, and can be used remotely in a narrow space between the reactor object and the protective concrete wall. Can be designed and manufactured.

통상의 산소 절단 헤드의 구조는 3종류의 고압산소, 저압산소 및 프로판 등 연소가스의 공급이 산소 절단 헤드의 노즐 뒤쪽에서 공급된다. In the structure of a conventional oxygen cutting head, supply of combustion gases such as three types of high pressure oxygen, low pressure oxygen and propane is supplied from behind the nozzle of the oxygen cutting head.

레이저 절단은 광학계를 통해 레이저 빔을 집속시켜 대상물을 절단하도록 설계 제작되어 있다.Laser cutting is designed to cut an object by focusing a laser beam through an optical system.

본 발명에 따른 하이브리드 절단장치는 레이저 빔과 산소 절단화염을 절단축과 동축으로 설계 제작하여 양 절단기술의 장점을 극대화하는 것이다.The hybrid cutting device according to the present invention is designed to produce a laser beam and oxygen cutting flame coaxially with the cutting axis to maximize the advantages of both cutting techniques.

본 발명에 따른 하이브리드 절단장치는 레이저 빔을 산소 절단 헤드 내부로 전송하여 레이저 빔의 초점을 절단 대상물에 맞추어서 전송해야 한다. The hybrid cutting device according to the present invention should transmit the laser beam into the oxygen cutting head to focus the laser beam on the cutting object.

이를 기술적으로 만족시키기 위한 형상은 도 1과 같이 산소 절단 측면에서 3종류의 가스를 공급하는 구조를 갖는다.The shape for satisfying this technically has a structure for supplying three kinds of gases in terms of oxygen cutting as shown in FIG.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치의 헤드 부분을 도시한 것이다. 도 1에서, 산소절단 토치 본체(6)에서 산소 절단노즐 팁(Tip, 1)은 수백 미리미터 두께의 후판 절단이 가능하고, 주위에 절단화염이 퍼지지 않도록 화염을 감싸 안는 구조이다. 또한 방사능에 의한 작업자 보호를 위하여 화염점화를 위한 원격 전자/전기식 화염 점화장치(15)를 붙일 수 있도록 설계 제작할 수 있다.1 shows a head portion of a hybrid cutting device according to the invention. In FIG. 1, the oxygen cutting nozzle tip (Tip, 1) in the oxygen cutting torch body 6 is capable of cutting a thick plate of several hundred millimeters in thickness, and has a structure surrounding the flame so that the cutting flame does not spread around. In addition, it can be designed and manufactured to attach a remote electronic / electric flame ignition device (15) for flame ignition to protect workers by radiation.

산소절단 토치 본체(6)에는 토치 본체 중앙으로 고압산소 공급관(2)이 연결되어 산소절단 노즐 팁(1)의 중앙으로 고압산소를 공급하며, 나머지 저압산소 공급관(3) 및 프로판 가스 공급관(4)은 연결되어 절단될 모재의 온도를 올릴 목적인 산소절단 노즐 팁(1) 주위로 공급관이 연결된다.The high pressure oxygen supply pipe 2 is connected to the center of the torch body to supply the high pressure oxygen to the center of the oxygen cutting nozzle tip 1, and the remaining low pressure oxygen supply pipe 3 and the propane gas supply pipe 4 to the oxygen cutting torch main body 6. ) Is connected and the supply pipe is connected around the oxygen cutting nozzle tip 1 for the purpose of raising the temperature of the base material to be cut.

상기 산소 절단노즐 팁(1) 끝단에서 생성되는 산소절단화염(5)은 일반적으로 도 2와 같은 형태로 나타나며, 일반적으로 화염온도 분포도에서 약 섭씨 600도 이상의 화염길이로는 절단할 수 없다. 화염길이를 길게 하면 화염폭이 커지므로, 절단깊이를 길게 하면 폭이 커지는 단점이 있다.Oxygen cutting flame (5) generated at the tip of the oxygen cutting nozzle tip (1) is generally shown in the form as shown in Figure 2, generally can not be cut to a flame length of about 600 degrees Celsius or more in the flame temperature distribution. If the flame length is increased, the flame width is increased. If the flame depth is increased, the width is increased.

레이저 절단은 레이저 발진기로부터 전송된 레이저 빔(7)이 레이저 빔 집속광학 렌즈(10)를 통과하여 모재에 집속되도록 이루어진다. 일반적인 레이저 절단 헤드는 도 3과 같이 레이저 빔을 집속하는 집속광학 렌즈(10)를 이용하여 전송된 레이저 빔(7)을 모으는 구조이다.The laser cutting is made so that the laser beam 7 transmitted from the laser oscillator is focused on the base material through the laser beam focusing optical lens 10. A general laser cutting head has a structure of collecting the laser beams 7 transmitted using a focusing optical lens 10 that focuses a laser beam as shown in FIG. 3.

본 발명에 따른 하이브리드 절단장치는 도 2와 같이 산소절단화염(5)의 중심부분과 레이저 빔이 집속되는 레이저 빔 초점(14) 위치가 일치되도록 설계 제작하면 절단능력이 증가된다. The hybrid cutting device according to the present invention is designed and manufactured such that the center portion of the oxygen cutting flame 5 and the laser beam focus 14 where the laser beam is focused coincide with each other.

레이저 빔 초점(14)과 산소절단화염(5)을 절단축의 동일축으로 만들기 위해서는 도 1의 산소절단 토치 본체(6) 구조에 도 3의 레이저 빔 집속광학 렌즈(10)위치를 적절히 배치하면 도 2와 같이 산소절단화염(5)의 중심 부분과 레이저 빔의 집속되는 레이저 빔 초점(14)를 일치시킬 수 있다. In order to make the laser beam focus 14 and the oxygen cutting flame 5 coaxial with the cutting axis, the laser beam focusing optical lens 10 of FIG. 3 is properly disposed in the oxygen cutting torch body 6 of FIG. As shown in FIG. 2, the central portion of the oxygen cutting flame 5 and the focused laser beam focus 14 of the laser beam may be aligned.

이를 구현하기 위해서는 도 1과 같은 산소절단 토치 본체(6)에 동축으로 레이저 빔(7)이 주입될 수 있도록 도 4와 같이 산소절단 토치 본체(6) 후면에 레이저 빔 윈도우(12)를 설치는 구조를 갖는다.To implement this, the laser beam window 12 is installed on the back of the oxygen cutting torch body 6 as shown in FIG. 4 so that the laser beam 7 can be coaxially injected into the oxygen cutting torch body 6 as shown in FIG. Has a structure.

레이저 빔 윈도우(12)는 집속된 레이저 빔이 투과된다. 따라서 고압 산소 공급관(2)으로부터 공급된 절단용 고압산소는 레이저 빔 윈도우(12)에서 차단되고 산소 절단노즐 팁(1)으로만 공급되도록 구성되어 절단 화염을 극대화할 수 있다.The laser beam window 12 transmits the focused laser beam. Therefore, the high pressure oxygen for cutting supplied from the high pressure oxygen supply pipe 2 is configured to be cut off at the laser beam window 12 and to be supplied only to the oxygen cutting nozzle tip 1 to maximize the cutting flame.

일반적으로 레이저 전송 광섬유(8)로 전송된 레이저 빔(7)은 레이저 빔 콜리메이터(collimator) 렌즈(9)와 레이저 빔 집속광학 렌즈(10)를 통하여 집속하도록 구성되어 있다. In general, the laser beam 7 transmitted to the laser transmission optical fiber 8 is configured to focus through a laser beam collimator lens 9 and a laser beam focusing optical lens 10.

또한 본 발명은 원자로 본체와 보호 콘크리트 벽사이의 협소한 공간에서 원격 절단작업을 위해서 레이저 전송 광섬유(8)에서 방출되는 레이저 빔의 방향을 꺾어서 산소절단화염(5)과 동일한 축으로 방사하도록 설계 제작하는 것이 바람직하다. In addition, the present invention is designed and manufactured to be radiated in the same axis as the oxygen cutting flame (5) by bending the direction of the laser beam emitted from the laser transmission optical fiber (8) for remote cutting in the narrow space between the reactor body and the protective concrete wall It is desirable to.

레이저 빔(7)을 원하는 방향 또는 설정된 방향으로 꺾기 위해서는 빔이 진행하는 방향에 레이저 빔 벤딩 미러 및/또는 프리즘(11)를 하나 이상 설치할 수 있다. In order to bend the laser beam 7 in a desired or set direction, one or more laser beam bending mirrors and / or prisms 11 may be installed in the direction in which the beam travels.

또한 산소절단화염(5)의 중심부 위치와 레이저 빔 초점(14)을 맞추기 위해서 레이저 빔 집속광학 렌즈(10)를 적절한 위치에 고정하여 일치시킬 수 있다. 도 4의 개념도는 레이저 발진장치에서 레이저 전송 광섬유(8)를 경유하여 확산된 빔을 레이저 빔 콜리메이터(collimator) 렌즈(9)로 병행하게 만들고, 이 빔을 레이저 빔 집속광학 렌즈(10)를 통하여 초점에 집속시키는 구조로 설계 제작할 수 있다.In addition, the laser beam focusing optical lens 10 may be fixed to an appropriate position to coincide with the center position of the oxygen cutting flame 5 and the laser beam focus 14. The conceptual diagram of FIG. 4 makes the beam diffused through the laser transmission optical fiber 8 parallel to the laser beam collimator lens 9 in the laser oscillator, and through the laser beam focusing optical lens 10. It can be designed and manufactured in a structure that focuses on focus.

이때 빔의 진행방향을 바꾸기 위해 레이저 빔 벤딩 미러 및/또는 프리즘(11)를 하나 이상 설치할 수 있다. 레이저 전송 광섬유(8)의 출구, 레이저 빔 콜리메이터(collimator) 렌즈(9), 레이저 빔 집속광학 렌즈(10), 레이저 빔 벤딩 미러 및/또는 프리즘(11) 및 레이저 빔 윈도우(12) 등은 레이저 빔 전송관(13) 안에서 상대적인 위치변화는 없이 안전하게 고정되어 있어야 한다. In this case, one or more laser beam bending mirrors and / or prisms 11 may be installed in order to change the direction of travel of the beam. The exit of the laser transmission optical fiber 8, the laser beam collimator lens 9, the laser beam focusing optical lens 10, the laser beam bending mirror and / or prism 11 and the laser beam window 12, etc. It should be securely fixed in the beam transmitting tube 13 without relative change of position.

상기 구성품들이 안정되게 고정되어야만 레이저 빔 초점(14) 위치가 산소 절단화염 중앙에 일정하게 유지될 수 있다.The components must be stably fixed so that the laser beam focus 14 position remains constant in the center of the oxygen cutting flame.

본 발명에 따른 원격 하이브리드 절단장치는 작업자의 방사능 오염을 최소화 하기 위하여 원격 화염점화를 할 수 있도록 원격 전자/전기식 화염 점화장치(15)를 설치하는 것이 바람직하다. In the remote hybrid cutting device according to the present invention, it is preferable to install a remote electronic / electric flame ignition device 15 to enable remote flame ignition in order to minimize radioactive contamination of the operator.

원격 전자/전기식 화염 점화장치(15)을 이용한 점화방법은 작업자의 방사능 피복을 줄이기 위하여 레이저 발진장치 및 고압가스류 등을 공급하는 곳에서 원격으로 제어할 수 있어야 하며, 이런 원격 전자/전기식 화염 점화장치(15)는 하이브리드 절단장치의 산소 절단노즐 팁(1) 가장자리 내측에 설치하는 것이 바람직하다.The ignition method using the remote electronic / electric flame ignition device 15 should be able to be controlled remotely from a place where a laser oscillator and a high pressure gas stream are supplied to reduce the radiation coverage of the operator. The device 15 is preferably installed inside the edge of the oxygen cutting nozzle tip 1 of the hybrid cutting device.

또한, 본 발명에 따른 하이브리드 절단장치는 수중 절단에 사용할 수 있도록 산소 절단장치 및 레이저 빔 전송 광학계를 수압으로부터 밀폐할 수 있는 방법으로 절단시 주위의 수압보다 높은 고압 절단가스 압력를 이용하여 압력 레이저 빔 전송관(13) 안으로 연결 수밀구조를 갖도록 설계 제작할 수 있다. In addition, the hybrid cutting device according to the present invention is a method for sealing the oxygen cutting device and the laser beam transmission optical system from the water pressure so that it can be used for underwater cutting pressure laser beam transmission using a high pressure cutting gas pressure higher than the surrounding water pressure when cutting It can be designed and manufactured to have a watertight connection structure into the pipe (13).

상기 기술된 본 발명의 기술적 구성을 바탕으로 보호 범위를 요약한다. The protection scope is summarized based on the technical construction of the invention described above.

본 발명은 하이브리드 절단장치에 있어서, 원자로를 포함한 두꺼운 금속물 절단시 발생하는 이차 폐기물을 줄이면서 신속하게 절단하기 위하여 고압산소 화염과 레이저 빔을 동시에 절단 대상물에 조사하여 절단하는 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 구현하는데 있다.The present invention is a hybrid cutting device, the oxygen cutting and laser for thick plate to irradiate and cut the high-pressure oxygen flame and the laser beam at the same time to cut quickly to reduce the secondary waste generated when cutting thick metals including a nuclear reactor It is to implement a remote hybrid cutting device incorporating cutting.

또한, 본 발명은 절단 대상물의 절단시간과 이차 폐기물을 최소화하기 위하여 절단 대상물에 레이저 빔의 초점이 형성되도록 제작하되, 고압산소 화염축과 레이저 빔의 조사축이 동축을 이루도록 설계 제작되어 있다.In addition, the present invention is manufactured so that the focus of the laser beam is formed on the cutting object in order to minimize the cutting time and secondary waste of the cutting object, the high-pressure oxygen flame axis and the irradiation axis of the laser beam is designed and made coaxial.

본 발명은 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제작하되, 하이브리드 절단 헤드와 레이저 절단을 독립적으로 적용할 수 있도록 제작되어 있다.The present invention is to produce a remote hybrid cutting device fusion of oxygen cutting and laser cutting for thick plate, it is manufactured to be applied to the hybrid cutting head and laser cutting independently.

본 발명은 협소한 공간에서 적용 가능한 하이브리드 절단 헤드 구성을 위하여 산소 절단용 헤드와 레이저 빔 전송 헤드 제작 시 공급가스방향 및 레이저 빔 공급방향을 70-110도 정도 회전하도록 제작되는 것이 바람직하다.The present invention is preferably manufactured to rotate the supply gas direction and the laser beam supply direction about 70-110 degrees when manufacturing the oxygen cutting head and the laser beam transmission head for the hybrid cutting head configuration applicable in a narrow space.

본 발명은 작업자의 방사능 피폭을 최소화하기 위하여 산소 절단화염 점화용 전자/전기식 원격 점화장치가 하이브리드 절단장치 첨두부분의 가장자리에 부착 설치되어 있다.In the present invention, an electronic / electric remote ignition device for oxygen cutting flame ignition is attached to the edge of the hybrid cutting device peak to minimize the radiation exposure of the operator.

본 발명은 산소 절단장치를 통해서 공급되는 수압보다 높은 고압가스를 이용하여 산소 절단장치 및 레이저 빔 전송 광학계를 수압으로부터 보호하고 수중 절단 작업이 가능하도록 제작될 수 있다. The present invention can be manufactured to protect the oxygen cutting device and the laser beam transmission optical system from the water pressure by using a high pressure gas higher than the water pressure supplied through the oxygen cutting device to enable the underwater cutting operation.

또한, 본 발명은 작업자들이 고방사능에 노출되지 않으면서 좁은 공간에서 작업이 용이하도록 레이저 빔을 원거리 전송하기 위한 광전송용 광섬유와 원거리 산소 절단용 가스 공급 호스를 일체화시켜 제작될 수 있다. In addition, the present invention can be manufactured by integrating the optical fiber for transmitting the laser beam and the gas supply hose for remote oxygen cutting for long distance transmission of the laser beam so that workers can easily work in a narrow space without being exposed to high radiation.

본 발명은 하이브리드 절단 헤드에는 절단 상태 및 확인을 위한 센서가 부착 설치되고, 센서로 부터 받은 신호를 원격 모니터링 하도록 구성할 수 있다. The present invention is equipped with a sensor for cutting and checking the cutting state is attached to the hybrid cutting head, it can be configured to remotely monitor the signal received from the sensor.

또한, 본 발명은 산소절단 토치 본체에 동축으로 레이저 빔이 주입될 수 있도록 제작하고, 공급된 절단용 고압산소의 유입을 차단하기 위하여 산소절단 토치 본체 후면에 레이저 빔 윈도우가 설치될 수 있다. In addition, the present invention is manufactured so that the laser beam can be injected coaxially to the oxygen cutting torch body, the laser beam window may be installed on the back of the oxygen cutting torch body to block the inflow of the supplied high pressure oxygen for cutting.

산소 절단 및 레이저 절단장치가 결합된 원격 하이브리드 절단장치 및 기술은 수백 미리미터 이상의 후판 절단에서 기존의 산소 절단보다 절단 폭을 감소시키고, 절단속도를 증가시킬 수 있다. 특히 산소절단으로는 불가능한 스텐인레스 재질 등의 절단에도 사용할 수 있어 일반산업에도 이용될 가능성이 매우 높다.Remote hybrid cutting devices and technologies combined with oxygen cutting and laser cutting devices can reduce cutting width and increase cutting speed over conventional oxygen cutting in thick plate cutting of hundreds of millimeters or more. In particular, since it can be used to cut stainless steel materials that cannot be cut by oxygen, it is very likely to be used in general industry.

1; 산소 절단노즐 팁(Tip)
2; 고압산소 공급관
3; 저압산소 공급관
4; 프로판 가스 공급관
5; 산소절단화염
6; 산소절단 토치 본체
7; 레이저 빔
8; 레이저 전송 광섬유
9; 레이저 빔 collimator 렌즈
10; 레이저 빔 집속광학 렌즈
11; 레이저 빔 벤딩 미러/프리즘
12; 레이저 빔 윈도우
13; 레이저 빔 전송관
14; 레이저 빔 촛점
15; 전자/전기식 화염 점화장치
One; Oxygen Cutting Nozzle Tip
2; High Pressure Oxygen Supply Pipe
3; Low pressure oxygen supply pipe
4; Propane gas supply pipe
5; Oxygen cutting flame
6; Oxygen Cutting Torch Body
7; Laser beam
8; Laser transmission fiber optic
9; Laser beam collimator lens
10; Laser beam focusing optical lens
11; Laser beam bending mirror / prism
12; Laser beam windows
13; Laser beam transmission tube
14; Laser beam focus
15; Electronic / Electric Flame Igniter

Claims (9)

하이브리드 절단장치에 있어서,
원자로를 포함한 두꺼운 금속물 절단시 발생하는 이차 방사성 폐기물 오염을 줄이면서 신속하게 절단하기 위하여 고압산소 화염과 레이저 빔을 동시에 절단 대상물에 조사하여 절단하는 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
In a hybrid cutting device,
Remote hybrid cutting that combines laser cutting and oxygen cutting for thick plates that simultaneously irradiate and cut high pressure oxygen flame and laser beam to cut secondary radioactive waste contamination quickly while cutting thick metals including nuclear reactors Device.
제1항에 있어서,
절단 대상물의 절단 시간 단축 및 이차 방사성 폐기물 발생을 최소화하기 위하여 절단 대상물에 레이저 빔의 초점이 형성되도록 제작하되, 고압산소 화염축과 레이저 빔의 조사축이 동축을 이루도록 제작됨을 특징으로 하는 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method of claim 1,
In order to shorten the cutting time of the cutting object and minimize the generation of secondary radioactive waste, the laser beam is formed to be focused on the cutting object, and the high pressure oxygen flame axis and the irradiation axis of the laser beam are manufactured to be coaxial. Remote hybrid cutting device that combines cutting and laser cutting.
하이브리드 절단장치에 있어서,
후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치를 제작하되, 산소 절단과 레이저 절단을 독립적으로 적용할 수 있도록 제작된 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
In a hybrid cutting device,
A remote hybrid cutting device that manufactures a remote hybrid cutting device that combines oxygen cutting and laser cutting for thick plates, but which combines oxygen cutting and laser cutting for thick plates that can be used to independently apply oxygen cutting and laser cutting.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
협소한 공간에서 적용 가능한 하이브리드 절단 헤드 구성을 위하여 산소 절단용 헤드와 레이저 빔 전송 헤드 제작시 공급가스방향 및 레이저 빔 공급방향을 70-110도 정도 회전하도록 제작됨을 특징으로 하는 후판용 산소절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Oxygen cutting and laser for thick plate, which is designed to rotate the supply gas direction and the laser beam supply direction about 70-110 degrees when manufacturing the oxygen cutting head and the laser beam transmission head for the hybrid cutting head configuration applicable in a narrow space. Remote hybrid cutting device incorporating cutting.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
작업자의 방사능 피폭을 최소화하기 위하여 산소 절단화염 점화용 원격점화 장치를 하이브리드 절단장치 첨두부분의 가장자리에 부착함을 특징으로 하는 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
A remote hybrid cutting device incorporating oxygen cutting and laser cutting for thick plates, characterized in that a remote ignition device for ignition of oxygen cutting flame is attached to the edge of the hybrid cutting device to minimize the radiation exposure of the worker.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
산소절단장치를 통해서 공급되는 수압보다 높은 고압가스를 이용하여 산소 절단장치 및 레이저 빔 전송 광학계를 수압으로부터 보호하고 수중 절단 작업이 가능하도록 제작된 후판용 산소절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Remote hybrid cutting device that combines oxygen cutting and laser cutting for thick plates manufactured to protect the oxygen cutting device and laser beam transmission optical system from water pressure and to cut underwater using high pressure gas higher than the water pressure supplied through the oxygen cutting device. .
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
작업자들이 고방사능에 노출되지 않으면서 좁은 공간에서 작업이 용이하도록 레이저 빔을 원거리 전송하기 위한 광전송용 광섬유와 원거리 산소절단용 가스 공급 호스를 일체화시켜 제작된 후판용 산소절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Thick plate oxygen cutting and laser cutting, which are made by integrating optical transmission optical fiber and long distance oxygen cutting gas supply hose for long distance transmission of laser beam for workers in the narrow space without being exposed to high radiation. Hybrid cutting device.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
하이브리드 절단 헤드 에는 절단 상태 및 확인을 위한 센서가 부착 설치되고, 센서로부터 받은 신호를 원격 모니터링하도록 구성된 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
The hybrid cutting head is equipped with a sensor for cutting status and confirmation, and a remote hybrid cutting device that combines oxygen cutting and laser cutting for thick plates configured to remotely monitor signals received from the sensor.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
산소절단 토치 본체에 동축으로 레이저 빔이 주입될 수 있도록 제작하고, 공급된 절단용 고압산소의 유입을 차단하기 위하여 산소절단 토치 본체 후면에 레이저 빔 윈도우가 설치된 후판용 산소 절단 및 레이저 절단을 융합한 원격 하이브리드 절단장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Oxygen cutting torch is coaxially injected with laser beam, and oxygen cutting and laser cutting for thick plate with laser beam window installed on the back of oxygen cutting torch main body to block inflow of supplied high pressure oxygen. Remote hybrid cutting device.
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