KR20240007746A - 대형 공작물의 분할을 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

지지 프레임워크; 상기 지지 프레임워크에 장착되고 대형 공작물을 복수의 축 세그먼트로 절단하도록 작동 가능한 절단 장치; 및 상기 지지 프레임워크에 장착되고 제1플레이트를 복수의 축 세그먼트 중 제1세그먼트에 용접하고 제2플레이트를 복수의 축 세그먼트 중 제2세그먼트에 용접하도록 작동 가능한 용접 장치를 포함하는 분할 장치. 분할 장치(segmentation assembly)에 인접하게 대형 공작물을 위치시키는 단계, 상기 대형 공작물은 대형 공작물의 길이방향 축을 따라 연장된 외부 쉘(outer shell)을 포함함; 길이방향 축을 따라 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 단계; 복수의 축방향 세그먼트 중 제1 세그먼트에 제1 플레이트를 용접하는 단계; 복수의 축방향 세그먼트 중 제2세그먼트에 제2 플레이트를 용접하는 단계를 포함하는 대형 공작물을 분할하는 방법.

Description

대형 공작물의 분할을 위한 장치 및 방법

본 출원은 2021년 3월 26일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/166,853호의 이익을 주장한다. 미국 임시 특허 출원 번호 제63/166,853호의 전체 내용은 모든 목적을 위해 참조로 여기에 포함됩니다.

본 명세서는 일반적으로 해체(decommissioning)에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 증기 발생기 및 열 교환기와 같은 대형 공작물(workpiece)을 분할(segmenting)하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

대한민국 등록특허 제101721937호에는 전열관의 관다발을 절단하는 절단장치가 개시되어 있으며, 상기 절단 장치는 튜브 묶음의 상부 측에 튜브 묶음의 길이 방향에 수직인 방향으로 배열된다.

대한민국 등록특허 제101164520호에는 증기발생기 등 대형 금속폐기물을 효과적으로 해체할 수 있는 절단시스템이 개시되어 있으며, 해체기간을 획기적으로 단축하고 2차 폐기물 발생을 최소화할 수 있다고 한다. 대한민국등록특허 제101164520호는 절단시스템에서 해체작업이 진행됨에 따라 절단과정에서 발생하는 칩이나 분진을 회수하여 오염이 주변지역으로 확산되는 것을 방지하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

다음 요약은 독자에게 지원자의 교육의 다양한 측면을 소개하기 위한 것이지 발명을 정의하기 위한 것이 아니다.

일 측면에 따르면, 지지 프레임워크(support framework); 상기 지지 프레임워크에 장착되고, 대형 공작물(workpiece)을 복수의 축 세그먼트로 절단하도록 작동 가능한 절단 장치(cutting apparatus); 및 상기 지지 프레임워크에 장착되고 제1플레이트(first plate)를 복수의 축 세그먼트 중 제1 세그먼트(first segment)에 용접하고 제2 플레이트를 복수의 축 세그먼트 중 제2 세그먼트에 용접하도록 작동 가능한 용접 장치(welding apparatus)를 포함하는 분할 장치(segmentation assembly)를 제공한다.

일부 예에서, 상기 지지 프레임워크는 갠트리(gantry)를 포함하고, 절단 장치는 갠트리에 장착된다.

일부 예에서, 상기 절단 장치는 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물의 상부 표면으로부터 대형 공작물로 절단하도록 작동 가능하다.

일부 예에서, 상기 절단 장치는 단일 패스(single pass)로 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 양분하도록 작동 가능한 연장된 절단 부재(elongated cutting member)를 포함합니다.

일부 예에서, 상기 연장된 절단 부재는 다이아몬드 와이어 톱(diamond wire saw)이다.

일부 예에서, 상기 분할 장치는 상기 지지 프레임워크에 장착되고 적어도 하나의 절단 장치가 대형 공작물을 절단하는 동안 상기 대형 공작물로부터의 파편을 수용하도록 작동 가능한 수용 장치(containment assembly)를 더 포함한다.

일부 예에서, 상기 절단 장치는 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물의 절단 위치(cutting location)에서 대형 공작물을 절단하도록 작동 가능하며, 상기 수용 장치는 상기 절단 장치가 절단 위치에서 대형 공작물을 절단하고 있을 때 상기 절단 위치를 둘러싸도록 작동 가능하다.

일부 예에서, 상기 수용 장치는 대형 공작물이 상기 절단 장치에 인접하여 배열될 때 대형 공작물에 대해 폐쇄되도록 작동 가능한 복수의 벽 부분을 포함하고, 상기 복수의 벽 부분은 대형 공작물에 대해 폐쇄될 때 상기 절단 위치 주위에 인클로저(enclosure)를 형성한다.

일부 예에서, 상기 용접 장치는 제1플레이트를 제1세그먼트에 용접하고, 용접한 후 제1 플레이트를 제1 세그먼트에 반대 방향을 향하도록 재배향하고, 재배향한 후에 제2 플레이트를 제2 세그먼트에 용접하도록 작동 가능하다.

일부 예에서, 상기 용접 장치는 재배향 회전축(reorientation rotational axis)을 중심으로 회전하도록 지지 프레임워크에 회전식으로 장착되고, 제 1 플레이트를 제 1 세그먼트에 용접한 후 반대 방향을 향하도록 재배향하는 것은 상기 재배향 회전축을 중심으로 회전하는 것을 포함한다.

일부 예에서, 상기 용접 장치는 상기 재배향 회전축에 수직인 용접 회전축(welding rotational axis)을 중심으로 회전하도록 작동 가능한 회전형 아암에 장착된 용접 헤드(welding head)를 포함하고, 따라서 상기 용접 장치는 제1 플레이트를 제1 세그먼트에 용접할 때 제1 원형 용접을 생성하고, 제2 플레이트를 제2 세그먼트에 용접할 때 제2 원형 용접을 생성하도록 작동 가능하다.

일부 예에서, 상기 대형 공작물은 원자력 시설의 증기 발생기 또는 원자력 시설의 열교환기이다.

일 측면에 따르면, 다음을 포함하는 대형 공작물을 분할하는 방법이 제공된다: 분할 장치(segmentation assembly)에 인접하게 대형 공작물을 위치시키는 단계, 상기 대형 공작물은 대형 공작물의 길이방향 축을 따라 연장된 외부 쉘(outer shell)을 포함함; (a) 단계에 이어서, 상기 분할 장치의 절단 장치를 사용하여 길이방향 축을 따라 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 단계; 상기 분할 장치의 용접 장치를 사용하여 복수의 축방향 세그먼트 중 제1 세그먼트에 제1 플레이트를 용접하는 단계, 여기서 제1 플레이트를 외부 쉘의 제1 부분에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 제1세그먼트는 외부 쉘의 제1부분을 포함함; 및 상기 용접 장치를 사용하여 복수의 축방향 세그먼트 중 제2세그먼트에 제2 플레이트를 용접하는 단계, 여기서 제2플레이트를 외부 쉘의 제2부분에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 제2세그먼트는 외부 쉘의 제1 부분을 포함함.

일부 예에서, 상기 분할 장치는 갠트리(gantry)를 포함하고, 상기 절단 장치는 상기 갠트리 아래에 위치된 물체의 상부 표면으로 절단하기 위해 상기 갠트리에 장착되며, 상기 분할 장치에 인접하게 대형 공작물을 위치시키는 단계는 상기 갠트리 아래에 대형 공작물을 위치시키는 단계를 포함한다.

일부 예에서, 상기 방법은 분할 장치의 절단 장치를 사용하여 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 동안 대형 공작물로부터 파편(debris)을 수용하는 단계(containing)를 더 포함한다.

일부 예에서 상기 파편을 수용하는 단계는 상기 분할 장치의 수용 장치를 사용하여 잔해를 담는 단계를 포함한다.

일부 예에서는, 상기 수용 장치는 복수의 벽 부분을 포함하고, 파편을 수용하는 단계는 (b) 단계 이전에, 절단 장치가 절단 위치를 둘러싸기 위해 (b) 단계에서 절단하고 있는 대형 공작물의 절단 위치 주위에서 대형 공작물에 대해 복수의 벽 부분을 폐쇄하는 단계를 포함한다.

일부 예에서, 복수의 벽 부분이 대형 공작물에 대해 폐쇄될 때 상기 용접 장치는 절단 위치 주위에 형성된 인클로저 내에 둘러싸이지 않으며, 상기 방법은 (c) 단계 이전에 복수의 벽 부분을 개방하는 단계를 더 포함한다.

일부 예에서, 복수의 벽 부분이 넓은 작업 공간(large workspace)에 대해 폐쇄될 때 상기 절단 위치 주위에 형성된 인클로저는 완전히 둘러싸여 있다.

일부 예에서, 상기 대형 공작물은 원자력 시설의 증기 발생기 또는 원자력 시설의 열교환기이다.

여기에 포함된 도면은 본 명세서의 물품, 방법 및 장치의 다양한 예를 예시하기 위한 것이며 어떤 방식으로든 교시된 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 도면에서:
도 1은 분할 장치의 정면 사시도이다.
도 2는 도 1의 분할 장치 부분의 부분적으로 투명한 전면 사시도이다;
도 3은 도 1의 분할 장치 일부의 후방 사시도이다;
도 4는 제1 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 5는 제2 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 6은 제3 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 7은 제4 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 8은 제5 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 9는 제6 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 10은 제7 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 11은 제8 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 12는 9번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 13은 제10 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 14는 제11 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 15는 제12 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 16은 13번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 17은 14번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 18은 15번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 19는 16번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 20은 17번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 21은 18번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 22는 19번째 위치에 있는 도 1의 분할 장치의 정면 사시도이다;
도 23은 도 1의 분할 장치의 20번째 위치의 정면 사시도이다; 그리고
도 24는 대형 공작물을 분할하는 방법의 흐름도이다.

다양한 장치 또는 프로세스가 청구된 각 발명의 실시예의 예를 제공하기 위해 아래에 설명될 것이다.아래에 설명된 어떠한 실시예도 청구된 발명을 제한하지 않으며 청구된 발명은 아래에 설명된 것과 다른 프로세스 또는 장치를 포괄할 수 있다. 청구된 발명은 아래에 설명된 임의의 하나의 장치 또는 프로세스의 모든 특징을 갖는 장치 또는 프로세스에 제한되지 않으며, 아래에 설명된 장치 또는 프로세스의 다수 또는 전부에 공통된 특징으로 제한되지 않다. 아래에 설명된 장치 또는 프로세스는 청구된 발명의 실시예가 아닐 수도 있다. 본 문서에서 청구되지 않은 아래 설명된 장치 또는 프로세스에 개시된 모든 발명은 계속되는 특허 출원과 같은 또 다른 보호 수단의 대상이 될 수 있으며, 출원인, 발명자 또는 소유자는 본 문서에 공개된 발명을 포기하거나 부인하거나 대중에게 헌정할 의도가 없습니다.

방법 단계는 (본 개시 내용 및/또는 청구범위에서) 순차적인 순서로 설명될 수 있지만, 이러한 방법은 대체 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 즉, 설명될 수 있는 단계의 순서나 순서가 반드시 단계가 해당 순서로 수행되어야 한다는 요구 사항을 나타내는 것은 아니다. 여기에 설명된 방법의 단계는 실제적인 임의의 순서로 수행될 수 있다. 또한, 일부 단계는 동시에 수행될 수도 있다.

또한, 예시의 단순성과 명료성을 위해, 적절한 것으로 간주되는 경우, 대응하는 요소 또는 유사한 요소를 나타내기 위해 도면 사이에 참조 번호가 반복될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 여기에 설명된 예시적인 실시예의 철저한 이해를 제공하기 위해 다양한 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나, 당업자는 여기에 설명된 예가 이러한 특정 세부사항 없이 실행될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 경우에, 잘 알려진 방법, 절차 및 구성 요소는 여기에 설명된 예를 모호하게 하지 않기 위해 자세히 설명하지 않았다.

본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 표현은 포괄적인 - 또는을 나타내려는 의도이다. 즉, 예를 들어 "X 및/또는 Y"는 X나 Y 또는 둘 다를 의미하도록 의도되었다. 추가 예로서, "X, Y 및/또는 Z"는 X, Y 또는 Z 또는 이들의 조합을 의미하도록 의도된다.

도 1을 참조하면, 대형 공작물(106)을 분할하기 위한 분할 장치(100)의 예가 도시되어 있다. 상기 장치(100)는 제1 또는 전방 단부(112), 반대편의 제2 또는 후방 단부(114), 제1 측면(116) 및 제2 측면(118)을 갖는 프레임(110)을 포함한다. 상기 장치(100) 및/또는 프레임(110)은 또한 세로축(120)을 포함한다.

상기 분할 장치(100)는 상기 지지 프레임(110)에 각각 장착된 절단 장치(126) 및 용접 장치(130)(도 3)를 포함한다. 일부 예에서, 상기 분할 장치(100)는 또한 파편(예를 들어, 절단 장치(126)의 작동에 의해 방출되는 칩 및/또는 먼지)을 수용하고/하거나 절단 장치(126) (예: 측면으로 이동 가능한 두 개의 문이 포함된 톱 보관 상자)를 수용하기 위해 지지 프레임(110)에 장착된 수용 장치(134)를 포함한다.

상기 분할 장치(100)는 부분적으로 또는 완전히 자동화될 수 있다. 상기 분할 장치(100)의 하나 이상의 장치는 인간 사용자의 명령 및/또는 미리 결정된 조건에 응답하여 자동으로 작동 가능하다. 예를 들어, 상기 절단 장치(126)는 공작물(106)에 대한 수용 장치(134)의 폐쇄와 같은 명령 및/또는 조건에 응답하여 상기 공작물(106)를 자동으로 절단하도록 작동가능할 수 있다. 다른 예에서, 수용 장치(134)는 수용 장치에 인접하게(예를 들어, 도어 사이에) 배치된 공작물(106)과 같은 명령 및/또는 조건에 응답하여 자동으로 폐쇄 및/또는 개방되도록 작동 가능하다. 일부 예에서, 분할 장치(100)는 명령 또는 조건에 응답하여 분할 작업을 자동으로 수행하도록 작동 가능하며, 분할 작업은 공작물(106)을 절단하고 엔드 캡에 용접하는 것을 포함하는 복수의 자동화된 단계를 포함하며, 이는 본 문서의 다른 곳에서 더 자세히 설명된다.

상기 대형 공작물(106)은 길이가 5m 이상일 수 있으며, 7m 이상, 10m 이상, 15m 이상일 수 있다. 대형 공작물은 작업하기 어려울 수 있다. 예를 들어, 대형 공작물은 이동, 보관 및/또는 보관이 어려울 수 있다. 대형 공작물을 분할하면 작업이 더 쉬워질 수 있다(예를 들어 대형 공작물이 더 이상 필요하지 않고 폐기될 수 있는 경우).

일부 예에서, 대형 공작물(106)은 공작물(106)의 최대 폭(142) 및/또는 높이(144)보다 큰 종축(140)을 따른 길이(138)를 갖는 세장형 공작물(elongated workpiece)이다. 상기 대형 공작물(106)은 분할 장치(100)를 사용하여 대형 공작물(106)을 절단함으로써 복수의 축방향 세그먼트로 분할될 수 있다.

일부 예에서, 지지 프레임(110)은 대형 공작물을 고정하기 위한 공작물 마운트(148)를 포함한다. 공작물 마운트(148)는 베이스(150)(예를 들어, 복수의 베이스(150)) 및 제거 가능한 패스너(152)(예를 들어, 복수의 스트랩(152))를 포함할 수 있어 대형 공작(106)이 상기 베이스(150) 상에 놓이고 제거 가능한 패스너(152)를 사용하여 베이스(150)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 분할 장치(100)의 베이스(150) 위로 대형 공작물(106) (예를 들어 무게가 최소 100메트릭톤(metric ton), 200메트릭톤, 300메트릭톤, 400메트릭톤 또는 500메트릭톤 이상인 공작물)을 끌어올리기 위해 별도의 크레인이 사용될 수 있다.

이제 도 2를 참조하면, 상기 절단 장치(126)는 절단 부재(154)를 포함할 수 있고, 절단 부재(154)가 장착되는 캐리어 본체(156)를 포함할 수 있다. 상기 캐리어 본체(156)는 병진이동 가능하며, 예를 들어 절단 부재(154)를 수직으로 운반하기 위해 수직으로 병진이동 가능하다. 상기 절단 장치(126)는 (예를 들어, 대형 공작물(106)이 베이스(150)에 안착 및/또는 고정되는 것과 같이 공작물 마운트에 장착되는 동안) 대형 공작물(106)을 복수의 축 세그먼트로 절단하도록 (즉, 조건 및/또는 명령에 응답하여 자동으로) 작동 가능하다.

일부 예에서, 상기 프레임(110)은 갠트리(160)를 포함한다. 상기 절단 장치(126)는 갠트리(160)에 장착될 수 있다. 상기 절단 장치(126)는 대형 공작물(106)을 복수의 축방향 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물(106)의 상부 표면으로부터 대형 공작물(106)을 절단하도록 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 절단 장치(126)는 절단 작업 이전에 공작물(106) 위에 위치될 수 있고, 그런 다음 공작물(106)의 상부 표면으로 절단한 후 공작물(106)을 통해(예를 들어, 일반적으로 수직으로) 절단하도록 적용될 수 있다. 상기 공작물은 절단될 위치에 있을 때 축(120)에 일반적으로 평행한 축(140)으로 배향될 수 있다.

일부 예에서, 상기 절단 장치(126)는 긴 절단 부재(154)를 포함한다. 상기 세장형(elongated) 절단 부재(154)는 단일 패스로 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 양분하도록 작동가능할 수 있다. 예를 들어, 상기 세장형 절단부재(154)는 띠톱(band saw) 또는 다이아몬드 와이어톱(diamond wire saw)일 수 있다. 상기 다이아몬드 와이어 톱은 특히 공작물(106)이 절단하기 어려운 재료(예를 들어, Inconel™)를 포함하는 경우 절단 장치(126)가 공작물(106)을 더 쉽게 절단할 수 있게 할 수 있다. 예를 들어, 공작물이 증기 발생기 또는 열 교환기인 경우 다이아몬드 와이어 톱을 사용할 수 있다.

상기 분할 장치(100)는 또한 조작기 암(manipulator arm)(162)을 포함할 수 있다. 상기 조작기 암(162)은 공작물(106)에 도구를 적용하는 데 사용될 수 있다. 상기 도구는 예를 들어 그리퍼, 산소 토치, 드릴, 레이저 오염 제거 장치, 그라인더, 와이어 브러시, 카메라 및 감마 프로브를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다.

이제 도 3을 참조하면, 용접 장치(130)는 공작물 및/또는 세그먼트의 노출된 단부에 플레이트를 용접하도록 작동 가능하다. 일부 예에서, 용접 장치는 제1플레이트를 용접한 후 방향을 바꾸고 제2플레이트를 용접하도록 작동 가능하다. 용접 장치(130)는 제1 방향에 수직인 표면에 대해 용접하기 위해 제1 방향을 향하는 제1 방향과 제2 방향에 수직인 표면에 대해 용접하기 위해 제2 방향을 향하는 제2 방향 사이에서 회전하도록 작동가능할 수 있다. 제2 방향은 제1 방향으로부터 적어도 45도, 적어도 90도, 또는 약 180도일 수 있다. 일부 예에서, 상기 용접 장치(130)는 용접 작업 사이에서 뒤집히도록 작동 가능하다. 일부 예에서, 상기 용접 장치(130)는 용접 작업 사이에 회전되도록 프레임(110)에 회전 가능하게 장착된다. 예를 들어, 상기 용접 장치(130)는 용접부 사이의 재배향 축(168)을 중심으로 회전되도록 회전 가능한 바(166)에 장착될 수 있다.

상기 용접 장치(130)는 회전 용접 장치일 수 있으며, 용접 회전축(174)을 중심으로 회전하도록 작동 가능한 회전 암(172)에 장착된 용접 헤드(170)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 용접 장치(130)는 용접 작업 중에 용접 회전축(174)을 중심으로 아암(172)을 회전시킴으로써 공작물에 원형 용접을 생성하도록 작동될 수 있다. 상기 용접 회전 암(172)은 재배향(reorientation) 회전축(168)에 수직일 수 있다. 상기 용접 장치(130)는 제1 플레이트를 제1 세그먼트에 용접할 때 제1 원형 용접을 생성하고, 제2 플레이트를 제2 세그먼트에 용접할 때 제2 원형 용접을 생성하도록 작동가능할 수 있다.

상기 분할 장치(100)는 또한 예를 들어 공작물(106)을 들어올리기 위한 크레인(178)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공작물(106)을 베이스(150) 위로 들어올리기 위해 크레인이 사용될 수 있다.

상기 대형 공작물(106)은 핵 시설의 구성요소(예를 들어, 원자로의 구성요소)일 수 있다. 예를 들어, 대형 공작물은 증기 발생기(예: 도시된 예에서와 같이) 또는 원자력 시설의 열교환기일 수 있다. 따라서 대형 공작물이 오염될 수 있다(예를 들어 방사성 및/또는 방사성 입자로 오염).

상기 대형 공작물(106)은 외부 쉘(180)을 포함할 수 있다. 상기 외부 쉘(180)은 외부 쉘(180)이 온전한 동안 대형 공작물(106) 내의 오염물을 보유(hold)할 수 있다. 상기 대형 공작물(106)을 복수의 축 세그먼트로 절단하는 것은 외부 쉘(180)을 절단하는 것을 포함할 수 있다. 상기 용접 장치(130)는 복수의 축 세그먼트 중 제1 세그먼트에 제1 플레이트를 용접하고, 복수의 축 세그먼트 중 제2 세그먼트에 제2 플레이트를 용접하도록 작동 가능하고, 이는 세그먼트(들) 내에 방사선 및/또는 방사성 입자를 포함하는 것을 용이하게 할 수 있다.

이제 도 4 및 5를 참조하면, 상기 분할 장치(100)는 구동 시스템(186)을 포함한다. 공작물 마운트(148) 및/또는 절단 장치(126)가 장착되는 프레임(110)의 부분(예를 들어, 갠트리(160))은 모티브 시스템(186)에 의해 프레임(110) 및/또는 프레임의 나머지 부분을 따라 이동되도록 작동 가능하다(예를 들어, 공작물 마운트(148)는 절단 장치(126)에 대해 이동하거나 그 반대로 이동함). 상기 모티브 시스템(186)은 가공물(126)에 대해 절단 장치(126)를 이동시키도록 작동가능할 수 있다. 예시된 바와 같이, 일부 예에서, 모티브 시스템(186)은 절단 장치(126)가 장착되는 프레임(110)의 부분(예를 들어, 갠트리(160))이 이를 따라 이동 가능한 제1 트랙(188)(예를 들어, 한 쌍의 레일)과 공작물 마운트(148)가 이동 가능한 제2 트랙(190)을 포함한다.

이제 도 6을 참조하면, 일부 예에서, 수용 장치(134)는 대형 공작물(106)로부터의 파편을 수용하도록 작동 가능하고, 절단 장치(126)는 대형 공작물(106)을 절단하고/하거나 절단 장치(126)(예를 들어, 톱 격납 박스)를 수용하도록 작동 가능하다. 일부 예에서, 절단 장치(126)는 대형 공작물(106)을 복수의 축 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물(106)의 절단 위치(192)에서 대형 공작물을 절단하도록 작동 가능하며, 상기 수용 장치(134)는 절단 장치(126)가 절단 위치(192)에서 대형 작업편(106)을 절단하고 있을 때 절단 위치(192)를 둘러싸도록 작동 가능하다.

상기 수용 장치(134)는 복수의 벽 부분(198)(예를 들어, 도시된 예에서와 같이 2개)을 포함할 수 있다. 복수의 벽 부분(198)은 각각 지지 프레임(110)에(예를 들어, 갠트리(160)에) 이동 가능하게 장착되고 (예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이) 벽 부분(198) 중 하나 이상이 공작물(106)로부터 이격되어 있는 정지 위치와 공작물(106) 상의 절단 위치(192)를 둘러싸는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다(예를 들어 도 6 참조). 벽 부분(198)은 측방향으로 병진 이동 가능(laterally translatable)할 수 있다. 벽 부분(198)은 축(140)에 수직인 방향으로부터 공작물(106)에 대해 폐쇄될 수 있다.

상기 폐쇄 위치에서, 상기 벽 부분(198)은 도시된 바와 같이 공작물(106)에 각각 인접할 수 있다. 일부 예에서, 수용 장치(134)는 절단 위치(192)를 둘러싸기 위해 공작물(106)에 대해 폐쇄되도록 작동 가능하다. 일부 예에서, 수용 장치(134)는 공작물(106)의 축방향 단부를 둘러싸지 않고 공작물(106)에 대해 닫히도록 작동 가능하다. 수용 장치(134)는 공작물(106)의 측면에 대해 폐쇄될 수 있다.

도 5 및 6을 참조하면, 일부 예에서, 복수의 벽 부분(198)은 각각 내부 공동(206)을 갖고 공작물(106)이 결합된 내부 공동(210)을 통해 연장되는 결합된 내부 공동(210)을 형성하기 위해 공작물(106)의 축방향 부분 주위(예를 들어, 원통형 공작물 주위)에서 서로 닫히도록 작동 가능한 제1 벽 부분(200) 및 제2 벽 부분(202)을 포함한다.

이제 도 7을 참조하면, 절단 장치(126)(예를 들어, 다이아몬드 와이어 톱을 포함함)는 결합된 내부 공동(210) 내에 수용되어 벽(198)이 폐쇄되는 작업편(106)의 축방향 부분을 관통하여(예를 들어, 아래로 관통하여) 절단할 수 있다. 도시된 바와 같이 일부 예에서, 상기 벽은 공작물(106)의 길이방향 축(140)에 일반적으로 수평 및/또는 일반적으로 수직이다. 상기 절단 장치(126)에 의해 이루어진 절단은 공작물(106)의 길이방향 축(140)에 일반적으로 수평 및/또는 일반적으로 수직일 수 있다.

수용 장치(134)는 절단 장치(126)를 둘러싸도록 형상화된 절단기 박스일 수 있다(예를 들어, 도시된 바와 같이 다이아몬드 와이어 톱용 톱 격납 상자). 절단기 박스는 절단 장치(126)가 결합된 내부 공동(210) 내에서 이동할 수 있도록 크기가 결정될 수 있다. 절단기 박스는 용접 장치(130), 모티브 시스템(186), 재배향 장치(220)(본 문서의 다른 곳에서 설명됨) 및/또는 조작기 암(162)과 같은 장치(100)의 하나 이상의 다른 도구 또는 장치를 배제할 수 있다

이제 도 8을 참조하면, 수용 장치(134)는 절단 장치(126)의 절단 작업 후에 개방될 수 있다. 일부 예에서, 분할 장치(100)는 수용 장치(134)가 개방되기 전에 절단 공동(210)으로부터 파편을 제거할 수 있는 진공과 같은 파편 제거 도구(debris removal tool)를 포함한다.

이제 도 9를 참조하면, 상기 세그먼트(216)는 분리될 수 있다(예를 들어, 베이스(150)에 의해 제2 트랙(190)을 따라 하나 또는 둘 다 운반됨). 상기 세그먼트(216)는 종축(120)에 평행하게 이동함으로써 분리될 수 있다. 상기 세그먼트(216)는 절단 작업 후에 수용 장치(134)가 개방된 후에 이동될 수 있다.

이제 도 10 및 도 11을 참조하면, 용접 장치(130)는 절단 장치(126)에 의해 분리된 세그먼트(216)의 이제 노출된 단부(226)(예를 들어 새로 노출된) 중 하나 또는 각각에 엔드 캡(224)을 용접하도록 작동 가능하다. 예를 들어, 용접 장치는 제1 세그먼트(232)의 제1 엔드 캡(230)과 제2 세그먼트(236)의 제2 엔드 캡(234)을 용접하도록 작동 가능하다. 엔드 캡(end cap)(224)은 세그먼트(216)의 이제 노출된 단부(226)를 각각 폐쇄할 수 있다(예를 들어, 절단 장치에 의해 절단된 모든 이제 노출된 표면에 인접함).

공작물이 외부 쉘(180)(예를 들어, 증기 발생기 또는 열 교환기의 쉘)을 포함하는 경우, 상기 플레이트(224)는 각 세그먼트(216)의 외부 쉘(180)의 부분(240)에 용접될 수 있다(예를 들어, 외부 쉘(180)의 부분(240)에만 용접되거나 외부 쉘(180)의 부분과 세그먼트(216)의 하나 이상의 다른 부분 모두에 용접됨). 상기 용접 장치(130)는 외부 쉘 부분(240)의 전체 둘레 및/또는 노출된 단부를 따라 플레이트(224)를 외부 쉘 부분(240)에 용접하여 이제 노출된 외부 쉘 부분(240)의 단부를 폐쇄하도록 작동될 수 있다. 이제 노출된 단부에 플레이트를 용접하면 세그먼트(예를 들어, 반대쪽 단부가 이미 폐쇄된 경우)의 외부 쉘 부분(240)을 폐쇄하여 세그먼트(216)를 폐쇄된 용기로 전환하여 세그먼트(216) 내의 임의의 오염물을 담을 수 있다.

용접 장치(130)는 세그먼트(216)에 원형 용접을 생성하도록 작동될 수 있다. 외부 쉘 부분(240)이 원통형인 경우, 원형 용접은 외부 쉘 부분의 원주를 따라 플레이트를 외부 쉘 부분에 용접하는 데 도움이 될 수 있다. 일부 예에서, 플레이트(224)는 외부 쉘 부분(240)의 형상에 일치하도록 단면이 원형이다.

용접 장치(130)는 하나의 플레이트를 하나의 세그먼트에 용접하고 다른 플레이트를 다른 세그먼트에 용접하는 사이에 재배치될 수 있다. 예를 들어, 용접 장치(130)는 본 명세서의 다른 곳에 설명된 바와 같이 재배치 축(168)을 중심으로 회전될 수 있다.

이제 도 12를 참조하면, 분할 장치(100)는 대형 공작물(106)을 3개 이상의 축방향 세그먼트(216)로 분할하도록 작동 가능할 수 있다. 예를 들어, 분할 장치(100)는 대형 공작물(106)을 5개의 축방향 세그먼트(216)로 분할하도록 작동 가능할 수 있다. 각 세그먼트는 엔드 캡(224)으로 폐쇄될 수 있다. 일부 세그먼트(216)는 복수(예를 들어, 2개)의 엔드 캡(224)(예를 들어, 세그먼트가 각 단부에서 절단됨)으로 폐쇄될 수 있다. 세그먼트(216)는 전체 크기의 공작물(106)보다 작업하기가 더 쉬울 수 있다.

이제 도 13을 참조하면, 일부 예에서 분할 장치(100)는 절단 장치(126)(주 절단 장치일 수 있음) 및/또는 프레임(110)의 길이방향 축(120)에 대해 공작물(106)(예를 들어, 전체 공작물 또는 그 일부)의 방향을 재조정하는 공작물 재배향 장치(246)를 포함한다. 상기 공작물 재배향 장치(246)는 지지 프레임(110)에 장착된다. 공작물 재배향 장치는 공작물(전체 공작물 또는 공작물의 일부)이 고정될 수 있는 마운트(248)와, 공작물이 고정되는 마운트의 방향을 바꾸도록(즉, 절단 장치에 대해 마운트를 회전시키도록) 작동할 수 있는 액추에이터(250)를 포함한다.

상기 공작물 재배향 장치(246)는 틸트 테이블을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이, 마운트(248)는 (예를 들어 패스너(252)를 통해) 공작물이 고정될 수 있는 평면형 테이블 상판을 포함할 수 있고, 액츄에이터(250)는 테이블 상판의 일측을 상승 및/또는 하강시키도록 작동 가능한 유압 실린더를 포함할 수 있다. 공작물 재배향 장치(246)는 수평 및 수직 배향 사이에서 공작물(즉, 그 전부 또는 일부)의 방향을 바꾸도록 작동될 수 있다.

여전히 도 13을 참조하면, 공작물(106)은 공작물 재배향 장치(246)에 대해(예를 들어, 평면형 테이블 상단에 대해) 위치될 수 있다.

이제 도 14를 참조하면, 공작물 재배향 장치(246)에 대해 위치된 공작물(106)은 공작물 재배향 장치(246)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 패스너(252)(예를 들어, 하나 이상의 스트랩, 클램프 및/또는 나사)는 상기 장치(246)에 대해(예를 들어, 테이블 상판에 대해) 공작물을 고정할 수 있다. 상기 패스너(252)는 상기 장치(246)에 인접한 공작물(106) 상의 위치에 공작물을 보유할 수 있으며(예를 들어, 장치(246)가 고정되는 표면의 1미터, 0.5미터 또는 0.1미터 이내), 따라서 상기 장치(246)에 고정된 공작물(106)의 부분(260)(예를 들어, 종축(140)에 평행한 5미터 미만, 2미터 미만, 또는 3미터 미만의 길이를 갖는 부분)은 공작물의 나머지 부분 없이 절단될 수 있고 장치(246)에 고정된 상태로 유지될 수 있다.

이제 도 15를 참조하면, 일부 예에서 부분(260)은 공작물(106)의 나머지 부분으로부터 분리되어 절단된다. 절단 장치(예를 들어, 절단 장치(126))는 공작물(106)의 나머지 부분이 없는 부분(260)을 절단하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 절단 장치(126)는 부분(260)과 공작물(106)의 나머지 부분 사이의 절단 위치에 인접하여(예를 들어, 위) 위치될 수 있다. 그런 다음 부분(260)은 도 16에 도시된 바와 같이 공작물(106)의 나머지 부분으로부터 절단될 수 있다.

이제 도 17을 참조하면, 부분(260)은 장치(246)에 고정된 상태로 유지되고 (예를 들어, 공작물(106)의 나머지 부분 및/또는 재배향 장치(246)를 제2 트랙(190)을 따라 이동시킴으로써) 공작물(106)의 나머지 부분으로부터 이격될 수 있다.

이제 도 18을 참조하면, 상기 재배향 장치(246)는 제1 절단 장치(246) 및/또는 프레임(110)의 길이방향 축(120)에 대해 부분(260)을 재배향하도록 작동 가능하다. 상기 재배향 장치(246)는 상기 부분(260)을 수평 위치 (즉, 부분(260)의 세로축(140)이 수평으로 및/또는 프레임(110)의 세로축(120)에 평행하게 연장됨; 도 17)에서 수직 위치로 재배향하도록 작동가능할 수 있다(도 18). 상기 재배향 장치(246)는 부분(260)을 낮추고 및/또는 부분(260)을 적어도 45도, 적어도 80도 또는 약 90도만큼 회전시키도록 동작가능할 수 있다. 도시된 예에서와 같이, 재배향 장치(246)는 유압 실린더를 후퇴시켜 피벗 축을 중심으로 테이블 상판을 회전시킴으로써 부분(260)의 방향을 바꿀 수 있다.

이제 도 19 내지 도 21을 참조하면, 분할 장치(100)의 하나 이상의 절단 장치를 사용하여 부분(260)을 처분(disposal) 조각으로 절단할 수 있다. 따라서, 분할 장치(100)는 절단 장치(126) 외에 하나 이상의 절단기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프레임(110)에 고정된 띠톱(262)(예를 들어, Behringer™ 띠톱; 제2 갠트리(264)에 장착될 수 있음)이 사용될 수 있고(예를 들어, 도 19 참조), 절단 장치(126)가 사용될 수 있고(예를 들어, 도 20 참조), 및/또는 조작기 암(162)에 장착된 절단기(266)(예를 들어, 옥시 토치)가 사용될 수 있다(예를 들어, 도 21 참조).

이제 도 22를 참조하면, 조작기 암(162)에 장착된 세척 장치(270)를 사용하여 상기 부분(260) 근처(예를 들어, 테이블 상단 및/또는 프레임 위)의 오염량을 줄일 수 있습니다. 예를 들어, 세정 장치(270)는 방사성 오염일 수 있고/있거나 포함할 수 있는 파편(예를 들어, 칩 및/또는 먼지)을 진공 청소기로 청소하기 위한 진공일 수 있다.

이제 도 23을 참조하면, 상기 프레임(110)(예를 들어, 갠트리(160))에 장착된 조작기 암(162)은 처리 부품을 처리 용기(272)(예를 들어, 프레임에 장착되지 않은 자유 용기)에 적재하는 데 사용될 수 있다.

이제 도 24를 참조하면, 대형 공작물(예를 들어, 증기 발생기 또는 열 교환기)을 분할하는 방법(280)이 도시되어 있다. 상기 방법(280)은 단계(282)에서 분할 장치(예를 들어, 분할 장치(100))에 인접하여 대형 공작물(예를 들어, 공작물(106))을 위치시키는 것을 포함한다. 대형 공작물은 대형 공작물의 세로축을 따라 연장된 외부 쉘을 포함할 수 있다.

상기 방법(280)은 또한 단계(282)에 이은 단계(284)에서, 분할 장치의 절단 장치(예를 들어, 절단 장치(126))를 사용하여 세로 축을 따라 복수의 축방향 세그먼트로 대형 공작물을 절단하는 단계를 포함한다. 상기 방법(280)은 단계(286)에서 분할 장치(100)의 절단 장치를 사용하여 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 동안 대형 공작물로부터의 파편을 포함하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 방법(280)은 또한 단계(288)에서 분할 장치의 용접 장치(예를 들어, 용접 장치(130))를 사용하여 복수의 축 세그먼트 중 제1 세그먼트에 제1 플레이트를 용접하는 단계, 상기 제1 플레이트를 상기 외부 쉘의 제1 부분에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 제1 세그먼트는 상기 외부 쉘의 제1 부분을 포함한다. 상기 단계(290)에서 방법(280)은 용접 장치를 사용하여 복수의 축 세그먼트 중 제2 세그먼트에 제2 플레이트를 용접하는 단계, 상기 제2 플레이트를 외부 쉘의 제2 부분에 용접하는 단계를 포함하고, 제2 세그먼트는 외부 쉘의 제2 부분을 포함한다.

본 발명은 여기서 단지 예로서 설명되었다. 첨부된 청구범위에 의해서만 제한되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이러한 예시적인 실시예에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

1. a. 지지 프레임워크;
   b. 상기 지지 프레임워크에 장착되고 대형 공작물을 복수의 축 세그먼트로 절단하도록 작동 가능한 절단 장치; 및
   c. 상기 지지 프레임워크에 장착되고 제1플레이트를 복수의 축 세그먼트 중 제1세그먼트에 용접하고 제2플레이트를 복수의 축 세그먼트 중 제2세그먼트에 용접하도록 작동 가능한 용접 장치를 포함하는 분할 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지 프레임워크는 갠트리를 포함하고, 상기 절단 장치는 갠트리에 장착되는 분할 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 절단 장치는 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물의 상부 표면으로부터 대형 공작물로 절단하도록 작동 가능한 분할 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 절단 장치는 단일 패스로 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 양분하도록 작동 가능한 연장된 절단 부재를 포함하는 분할 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 연장된 절단 부재는 다이아몬드 와이어 톱(diamond wire saw)인 분할 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 지지 프레임워크에 장착되고 적어도 하나의 절단 장치가 대형 공작물을 절단하는 동안 상기 대형 공작물로부터의 파편을 수용하도록 작동 가능한 수용 장치를 더 포함하는 분할 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 절단 장치는 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단할 때 대형 공작물의 절단 위치(cutting location)에서 대형 공작물을 절단하도록 작동 가능하며, 상기 수용 장치는 상기 절단 장치가 절단 위치에서 대형 공작물을 절단하고 있을 때 상기 절단 위치를 둘러싸도록 작동 가능한 분할 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 수용 장치는 대형 공작물이 상기 절단 장치에 인접하여 배열될 때 대형 공작물에 대해 폐쇄되도록 작동 가능한 복수의 벽 부분을 포함하고, 상기 복수의 벽 부분은 대형 공작물에 대해 폐쇄될 때 상기 절단 위치 주위에 인클로저(enclosure)를 형성하는 분할 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 용접 장치는 제1플레이트를 제1세그먼트에 용접하고, 용접한 후 제1 플레이트를 제1 세그먼트에 반대 방향을 향하도록 재배향하고, 재배향한 후에 제2 플레이트를 제2 세그먼트에 용접하도록 작동 가능한 분할 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 용접 장치는 재배향 회전축(reorientation rotational axis)을 중심으로 회전하도록 지지 프레임워크에 회전식으로 장착되고, 제 1 플레이트를 제 1 세그먼트에 용접한 후 반대 방향을 향하도록 재배향하는 것은 상기 재배향 회전축을 중심으로 회전하는 것을 포함하는 분할 장치.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 용접 장치는 상기 재배향 회전축에 수직인 용접 회전축(welding rotational axis)을 중심으로 회전하도록 작동 가능한 회전형 아암에 장착된 용접 헤드(welding head)를 포함하고, 따라서 상기 용접 장치는 제1 플레이트를 제1 세그먼트에 용접할 때 제1 원형 용접을 생성하고, 제2 플레이트를 제2 세그먼트에 용접할 때 제2 원형 용접을 생성하도록 작동 가능한 분할 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 대형 공작물은 원자력 시설의 증기 발생기 또는 원자력 시설의 열교환기인 분할 장치.
    
13. a. 분할 장치(segmentation assembly)에 인접하게 대형 공작물을 위치시키는 단계, 상기 대형 공작물은 대형 공작물의 길이방향 축을 따라 연장된 외부 쉘(outer shell)을 포함함;
    b. (a)단계에 이어서, 상기 분할 장치의 절단 장치를 사용하여 길이방향 축을 따라 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 단계;
    c. 상기 분할 장치의 용접 장치를 사용하여 복수의 축방향 세그먼트 중 제1 세그먼트에 제1 플레이트를 용접하는 단계, 여기서 제1 플레이트를 외부 쉘의 제1 부분에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 제1세그먼트는 외부 쉘의 제1부분을 포함함; 및
    d. 상기 용접 장치를 사용하여 복수의 축방향 세그먼트 중 제2세그먼트에 제2 플레이트를 용접하는 단계, 여기서 제2플레이트를 외부 쉘의 제2부분에 용접하는 단계를 포함하며, 상기 제2세그먼트는 외부 쉘의 제1 부분을 포함함;을 포함하는 대형 공작물을 분할하는 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 분할 장치는 갠트리(gantry)를 포함하고, 상기 절단 장치는 상기 갠트리 아래에 위치된 물체의 상부 표면으로 절단하기 위해 상기 갠트리에 장착되며, 상기 분할 장치에 인접하게 대형 공작물을 위치시키는 단계는 상기 갠트리 아래에 대형 공작물을 위치시키는 단계를 포함하는 방법.
    
15. 제13항에 있어서,
    상기 분할 장치의 절단 장치를 사용하여 대형 공작물을 복수의 축방향 세그먼트로 절단하는 동안 대형 공작물로부터 파편(debris)을 수용하는 단계(containing)를 더 포함하는 방법.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 파편을 수용하는 단계는 상기 분할 장치의 수용 장치를 사용하여 잔해를 담는 단계를 포함하는 방법.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 수용 장치는 복수의 벽 부분을 포함하고, 상기 파편을 수용하는 단계는 (b) 단계 이전에, 절단 장치가 절단 위치를 둘러싸기 위해 (b) 단계에서 절단하고 있는 대형 공작물의 절단 위치 주위에서 대형 공작물에 대해 복수의 벽 부분을 폐쇄하는 단계를 포함하는 방법.
    
18. 제17항에 있어서,
    복수의 벽 부분이 대형 공작물에 대해 폐쇄될 때 상기 용접 장치는 절단 위치 주위에 형성된 인클로저 내에 둘러싸이지 않으며, 상기 방법은 (c) 단계 이전에 복수의 벽 부분을 개방하는 단계를 더 포함하는 방법.
    
19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 벽 부분이 넓은 작업 공간(large workspace)에 대해 폐쇄될 때 상기 절단 위치 주위에 형성된 인클로저는 완전히 둘러싸여 있는 방법.
    
20. 제13항에 있어서,
    상기 대형 공작물은 원자력 시설의 증기 발생기 또는 원자력 시설의 열교환기인 방법.