SE518552C2 - Apparat för att kapa väggen respektive framställa ett cirkulärt spår i väggen hos ett stort cylindriskt kärl - Google Patents

Description

518 552 väggens flexibilitet). För cylindrar som är användbara för denna uppfinning är förhållandet diameter till tjocklek i storleksordningen 25-150; för ett kommersiellt stålrör som används i rörindustrin kan förhållandet vara så litet som 4. Det kommer därför att framgå att de cylindriska föremål till vilka denna uppfinning härrör vanligtvis har väggar som är ganska flexibla och som lätt kan deformeras vid pålåggandet av lokala radiella krafter.

Vid omformningen och/ eller rivningen av kokvattenreaktorer är det nödvändigt att skära stora cylindriska reaktorkomponenter i delar för att möjliggöra avlägsnandet av komponenterna samt att underlätta hanteringen och lagringen av de skurna bitarna, vilka fortfarande kan vara radioaktiva.

Försök att skära sådana komponenter (framgångsrikt eller ej) medan skär-utrust- ningen är nedsänkt i avsevärda vattendjup har inkluderat svetsar med plasmabåge, bearbetning med elektrisk urladdning (Electric Discharge Machíning (EDM)), laser- skåranordningar, vattenjet och metallsågar.

De flesta av de ovannämnda anordningarna producerar större mängder spån under en skäroperation. l en del fall framställs spånet som en ånga och i andra processer består spånet huvudsakligen av små metallpartiklar. Det är lätt att förstå att produktionen av större mängder radioaktivt spån som formas under skårprocessen kan leda till mycket allvarliga och dyra rengörings- och lagringsoperationer som måste utföras vid ett avsevärt vattendjup.

Andra avskiljningstekniker som har provats med olika grad av framgång frarngår nedan.

Relevant känd teknik Patent US 4,3l7,021, 23 februari 1982 Detta patent använder ett komplext system med en traverskran och en rörlig hållare för att fokusera och reflektera en laserstråle på skalet som undergår isärtagning.

Patent US 5,239,564, 24 augusti 1993 Detta patent visar hur en radioaktiv komponent kan skäras upp i mindre bitar på plats och hur de skurna bitarna hanteras och lagras.

Patentet US 5,293,412, 8 mars 1994 Liknande US 5,239,564 ovan förutom att hela reaktorkomponenten förflyttas vertikalt med krafter som utövas på reaktorns botten. Skärningen erhålles med hjälp av mekaniska slipningstekniker liknande de ovannämnda.

Patentet US 5,30l,2l2, 5 april 1994 Liknande US 5,293,4 12 och 5,239,564 ovan under det att reaktorkomponenten förskjuts vertikalt när skär-processen framskriden Patentet US 5,329,562, 12 juli 1994 Detta patent tillhandahåller en Wiresåg som har diamantkorn för att skära en reaktor, tidigare putsad med cement, i bitar lämpliga för hantering och lagring.

Patentet US 5,203,244, 20 april 1993 Detta patent tillhandahåller ett bra exempel hos känd teknik för att skära upp en stor reaktorkomponent liknande den komponent som delas upp av sökandens apparat. Ett roterbart revolverhuvud är monterat på en stödstruktur som är fast anbringad till reaktorstrukturens ovansida och fastsatt vid undersidan av tre dom- kraftsanordningar vilka centrerar och häller det roterbara revolverhuvudet i en centrerad position. Domkraftsanordningarna absorberar alla reaktionskrafter som överförs till stödstrukturen från skäranordningen och överför dessa till reaktorns väggar.

Denna anordning använder en eller två sågar för att skära reaktorkomponenterna i delar som är tillräckligt små att tillåta delarna att hanteras. En såg som producerar ett horisontellt skär används för att skiva en "ring" från reaktorcylindern och en annan säg skivar upp "ringen" i delar genom att göra en serie vertikala skär i "ringen" . 5 1 g 5 5 gšïï* I§Éf - I en del installationer används samma såg för båda skären genom att ändra dess orientering.

Det framgår att de ovannämnda patenten producerar delar genom att såga den tubformade reaktorkroppen i horisontella och vertikala skivor. De krafter som krävs för att skjuta sågen in i arbetsstycket absorberas av stödstrukturen vid över- och underdelen hos reaktorn.

Sammanfattning av uppfinningen Anordningen enligt denna uppfinning används för att "skära" en tubformad reaktor- kropp (företrädesvis ett tryckkärl eller ett hölje hos en kokvattenreaktor) i en serie ringar (vilka senare kan skivas upp i segment) med hjälp av en internt expanderan- de tubskârare.

En plattform installeras inuti den cylindriska kroppen som skall "skäras" och en skårapparat monteras på plattformen så att den är roterbart stödd på denna inuti den tubformade reaktorkroppen.

Skårapparaten innefattar en serie radiellt sträckande armar som år arrangerade så att de har en serie självdrivna skårhjul som stöds på dessa så. att varje hjul är i stånd att komma i kontakt med innerytan hos den inre väggen hos den tubforrnade reaktorkroppen. Skärhjulen är placerade med jämnt avstånd runt reaktorkroppens inneryta och alla hjulen år noggrant monterade så att alla hjulen kommer i kontakt med tubkroppen i samma plan.

Varje skårhjul är självdrivet, dvs. varje skårhjul är drivet så att det roterar med samma hastighet mot innerytan hos den tubformade reaktorkroppen. Apparaten har organ inkorporerade i denna för att frammata skärhjulen in i ytan hos den cylindriska reaktorkroppen för att framställa ett skärspår som progressivt blir djupare vid passagen av varje skårhjul i skäret.

Skåroperationen fortsätter till dess att skårspåret har tillräckligt djup så att det kvarvarande väggpartiet bryts och reaktorlaoppen delas i två. 518 552 " Det är ett ändamål att förse en undervattensskårapparat för stora cylindriska reak- torkomponenter som ger en skiljande verkan och som producerar ett minimum av spån.

Det är även ett ändamål med denna uppfmning att tillhandahålla en skärapparat för en stor cylindrisk reaktorkropp som framställer ett skärspår i komponenten under verkan av ett flertal roterande skårhjul i samma plan monterade i skärapparaten så att de följer efter varandra i en progressiv skäroperation.

Ett annat ändamål med denna uppfinning är att tillhandahålla en skärapparat som utnyttjar drivna skärhjul för att göra så att hela skärapparaten roterar runt en cylindrisk reaktorkropp.

Det är ytterligare ett ändamål med denna uppfinning att tillhandahålla en apparat för att skära en stor cylindrisk reaktorkropp som är säkrad till kroppens inre med hjälp av en spännmekanism och som inte producerar reaktionskrafter vid spånnmekanismen (såsom skulle framställas av en skärapparat i vilken skärhjulen drivs av rotationen av skäranordningen inuti reaktorkroppen).

Det är ännu ett ändarnål med denna uppfinning att skära itu en stor cylindrisk reaktorkropp inom en tidsperiod som är mycket kortare än man tidigare trodde möjligt.

Kort beskrivning av ritningsfigurerna Figur 1 är en perspektívvy i tvärsnitt av ett tryckkärl hos en kärnreaktor som har ett hölje konstruerat till denna och som visar skärapparaten enligt uppfinningen på plats.

Figur 2 är en perspektivvy av en skärhjulsapparat med individuella skärhjul. 5 1 s 5 52 - Beskrivning av fóreträdesvisa utfóringsformer Figur 1 visar ett tryckkärl 10 hos en kokvattenreaktor inuti vilket ett hölje ll är monterat. Höljet 11 är allmänt en cylindrisk ln-opp av rostfritt stål som har en inre diameter på ungefär 16 fot (4,8 m) och en tjocklek på ungefär 1,5 inch (4 mm).

Höljet ll är vanligtvis anordnat med åtminstone en platta såsom plattformen 12, som kan vara en tubplatta för bränslestavar, som var en ursprunglig del av reaktorn eller så kan plattformen 12 vara specifikt framställd för insättning i höljet för att erhålla en stabil bas för skäroperationen.

En stödenhet 14, som innefattar ben 16 på vilka en cirkulär stödenhet 18 vilar, vilken stödenhet är anordnad för att stödja den roterande skärhjulsapparaten 20 på denna. Enheten 18 år installerad i höljet ll på ben 16 så att dess övre yta är vinkelrät mot höljets axel. Ett flertal radiellt förlångningsbara placeringsarmar 22 är monterade på Stödenheten 18. Dessa armar tjänar till att placera och stabilisera Stödenheten 18 i dess råtta läge i höljet 1 l.

Stödenheten 18 är även anordnad med en cirkulär spåryta 24 på vilken rullar 26 hos Skärapparaten 20 kan rulla.

Skärapparaten 20 innefattar en styv spindelstruktur 28 som innefattar ett nav 30 och radiellt sträckande armar 32 mellan vilka skårhjulen 34 och skårdrivmekanis- merna 36 är monterade. Skärdrivmekanismen innefattar i detta fall drivmotorer 38, nedväxlingsenheter 40 och kopplingsanordningar 42.

Figur 2 visar monteringsenheten för skårdrivmekanismen 36. Armar 32 är anordnade med monteringsflänsar 44 till vilka hydrauliskt verkande cylindrar 46 är monterade. Cylindrarna 46 innehåller kolv och kolvstångsenheter 48 resp. 50 vilka tjänar till att styra skärdrivrnekanismerna 36 i deras radiella rörelse i skärapparaten 20. Kolv och kolvstångsenhetema 48 och 50 måste stabiliseras mot axiell vridning längs kolvstångens axel 50. All rotation av skärdrivmekanismen 36 runt kolvstångens 50 axel leder till oriktig spårning av skärhjulen 34 i skärspåret och slutligen till brott på skårhjulen. 518 552 Skärapparaten 20 måste vara i stånd att kunna lyftas av en kran etc., således måste armarna 32 och navet 30 vara fysiskt robusta.

Kraft kommer att tillföras av en multifunktionsledning till skärapparaten 20, som innehåller tillförsel av trycksatt hydraulvätska till cylindrarna 46.

Vid drift installeras anordningen och handhas enligt följande: Benen 16 installeras i höljet 11 om en lämplig tubplatta 12 existerar i höljet. Skär- apparaten 20 och Stödenheten 18 sänks genom 60-80 fot (18,3-24,5 m) vatten för att vila på benen 16. Placeringsarmar 22 utsträcks för att komma i kontakt med höljets 11 inre våggyta och centrera Stödenheten 18 i höljet 1 1. Om en platta såsom en tubplatta 12 inte existerar i reaktorn, kommer en stödplatta liknande skärplattan 12 att installeras i kärlet.

Skärapparaten 20 tillförs både hydraulisk kraft och elektrisk kraft så att vid aktivering, hydraulcylindrarna kommer att föra fram skärdrivmekanismema 36 radiellt utåt tillsammans till dess att skårhjulen 34 kommer i kontakt med höljets ll inneryta.

Vid denna tidpunkt aktiveras motorerna 38 och skårhjulen 34 drivs (i samma riktning) för att få skärapparaten 20 att börja rotera. Rotationen fortsätter genom en förbestärnd vinkel (ungefär 120°) och motorerna 38 reverseras och skärapparaten 20 roterar åt motsatt håll. I-Iydraultrycket ökas till cylindrarna 46 och skårhjulen 34 börjar att tränga in i höljet. Trycket till cylindrarna 46 år konstant och då skärapparaten 20 svänger fram och tillbaks kommer skärspåret progressivt att bli djupare till dess att höljet bryts.

Vid denna tidpunkt kan skärdrivrnekanismema 36 dras tillbaks eller så kan den avskilda delen av höljet 11 avlägsnas från resten av höljet 1 1 med skärapparaten 20 fortfarande på plats. 518 552 8 Vanliga storlekar för apparaten är såsom följer för att avskilja ett hölje av rostfritt stål som har en diameter på 16 fot (4,8 m) och en tjocklek på 1 1/2 inch (4 cm): antal skårdrivmekanismer: 12 skårhjulsdiameter: 12 inches (30 cm) skärhjulstryck: 60 ton momentkrav för skär-hjulen: 2000 foot-pounds (2700 Nm) Tid som krävs för att avskilja höljet av rostfritt stål: mindre än 2 timmar.

Spån som framställts - försumbar.

Fackmannen kommer inte att ha några problem att utskilja många alternativ som är möjliga efter att ha sett den framställda apparaten.

Elektriska drivmotorer valdes för denna applikation på grund av enkelheten att kontrollera dessa och tillgängligheten. Självklart kan hydrauliska motorer anpassas för denna applikation. Hydrauliska rammar, vilka lätt skulle kunna monteras på armarna 32 och som lätt kan stabiliseras mot vridning, valdes för dessa anled- ningar.

En mekanisk domkraftsapparat kan vara bekvämare för att pålägga tryck till skär- hjulen i en del applikationer.

I en del applikationer kan det vara önskvärd att tillhandahålla en vridlagring som en referens för att hålla navet 30 centrerat i höljet eller cylindriska don vid skär- ning.

I alla fall önskar sökanden att endast begränsa föreliggande uppfmning till patent- kravens skyddsomfång.

Claims (14)

10 15 20 25 30 518 552 PATENTKRAV

1. Apparat för att kapa väggen (1 l) hos ett stort cylindriskt kärl (10) i ett plan vinkelrätt mot axeln hos kärlet (10) k å n n e t e c k n a d av: en stödenhet (14, 18) för att stödja en skårapparat (20) monterad vid en förbeståmd position inuti kårlet (10), att skärapparaten (20) är monterad på Stödenheten (18) för rotation på och relativt denna, att skärapparaten (20) innefattar ett flertal skårhjul (34) monterade på en spindelenhet (28) och med ett avstånd mellan sig på ett sätt som tillåter skärhjulen (34) att tryckas radiellt utåt på spindelenheten (28) för att komma i kontakt med väggen (ll), och drivorgan (38, 40, 42) associerade med respektive skärhjul (34) för att orsaka att skärhjulen (34) roterar.

2. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att hjulen (34) rör sig utåt eller inåt tillsammans.

3. Apparat enligt krav 1, k å n n e t e c k n a d av att skårhjulen (34) drivs i samma riktning tillsammans för att orsaka spindelenheten (28) att rotera inuti näfnnda kärl (io).

4. Apparat enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda skårhjul (34) rör sig inåt och utåt på nämnda spindelenhet (28) tillsammans.

5. Apparat enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a d av att skärapparaten (20) innefattar åtminstone två skårhjul (34).

6. Apparat enligt krav 4, k å n n e t e c k n a d av att spindelenheten (28) innefattar ett flertal radiellt sträckande armar (32) anslutna till ett centralt nav (30) och att varje arm (32) är anordnad med ett lagringsorgan (26) för att kommai kontakt med Stödenheten (18) och att tillåta skärapparaten (20) att rotera på denna. 10 15 20 25 30 n 0 518 _., 10

7. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivorgan (38, 40, 42) innefattar en elektrisk motor.

8. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivorgan (38, 40, 42) innefattar en hydraulisk motor.

9. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivorgan (38, 40, 42) är pneumatiskt.

10. Apparat enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda drivorgan (38, 40, 42) är mekaniskt.

11. ll. Apparat för framställning av ett progressivt cirkulärt skärspår i väggen (11) hos ett stort cylindriskt kärl (10), k ä n n e t e c k n a d av: en plattformsenhet (18) med lärnplig form att passa in inuti kärlet (10), väggkontaktorgan (22) på plattformen för att komma i kontakt med väggen (11) hos kärlet (10) för att stabilisera plattformen (18) i kärlet (10) i en förbestämd position, och en skårapparat (20) för att kapa väggen (1 1) hos kärlet (10), innefattande ett flertal drivna skårhjul (34) monterade runt en central axel (30) hos en roterbar struktur (28) som vilar på plattformsenheten (18) och varvid skårhjulen (34) är rörliga utåt i en radíell riktning tillsammans så att skârhjulen (34) placeras vid huvudsakligen samma radiella avstånd från den centrala axeln (30) hos den roterbara strukturen (28) under en skäroperation.

12. Apparat enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d av att skärhjulen (34) rör sig progressivt utåt för att komma i kontakt med och skära i väggen (1 1).

13. Apparat enligt krav 12, k ä n n e t e c k n a d av att den roterbara strukturen (28) innefattar en spindelenhet som har ett flertal radiella armar (32) med avstånd mellan varandra som sträcker sig ut från ett gemensamt nav (30). 10 518 552 :ßïaßi:;aß~ 11

14. Apparat för att framställa ett skårspår i ett stort cylindriskt kårl (10) kännetecknadav: en cirkelskärapparat (20), monterad i kärlet (10) som innefattar en serie huvudsakligen med jämnt avstånd anordnade skärhjul (34) monterade på en roterbar struktur (28) för rotation inuti kårlet (10) och för att samtidigt komma i kontakt med väggen (11) hos kärlet (10), och att respektive skärhjul (34) har drivorgan (38, 40, 42) associerade med dessa varvid drivorganet innefattar en elektrisk motor (38) kopplad till växellådor (40) för hastíghetsreduktion vilka är kopplade till varje skärhjul (34), och hydrauliska cylinderorgan (46) monterade på den roterbara strukturen (28) för att tvinga varje skärhjul (34) radiellt utåt för att producera ett skärspår i väggen (1 l).