УСТАНОВКА ПРЕССОВАНИЯ ТОПЛИВНЫХ ТАБЛЕТОК Российский патент 2003 года по МПК G21C21/10 G21C3/62 

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления топливных таблеток, снаряжения их в тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) и сборки ТВЭЛов в тепловыделяющие сборки (ТВС) для ядерного реактора.

При изготовлении топливных таблеток из диоксида урана UO₂ определяющими операциями, от которых зависят свойства готовых таблеток, являются прессование и спекание. Непременным требованием к операции прессования является обеспечение стабильности свойств топливных таблеток при высокой производительности пресса (установки). Конечно, лучшую стабильность мог бы обеспечить весовой способ дозирования, но для высокопроизводительных прессов он не годится. Поэтому для этих целей применяют метод объемной дозировки в сочетании с ограничением хода пуансона по давлению.

В зависимости от методов прессования используются пресс-формы различной конструкции. В производстве таблеток наибольшее применение получили одноочковые матрицы с двухсторонним приложением давления прессования. Это осуществляется на высокопроизводительных полностью автоматизированных прессах различной конструкции. Прессы имеют вращающуюся столешницу, в которой находятся не менее 10 гнезд-пресс-форм сгруппированных в секции. В пресс-формах каждой секции, проходящих определенные позиции пресса, выполняются последовательно операции загрузки пресс-порошка, подпрессовка, прессование и извлечение топливных таблеток (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.1. Под редакцией С.Г. Решетникова. - М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с. 292-296).

Не менее важную роль, влияющую на качество топливных таблеток, играет подготовка пресс-порошка, включающая механическое смешение порошков диоксида урана с сухой связкой стеарата цинка и другими добавками для придания пресс-порошку однородных свойств и окатывание частиц пресс-порошка для повышения его текучести в смесителе сыпучих материалов (см. заявка 99103245/12(003447) от 17.02.99 г. , МПК7 B 01 F 3/18. Смеситель сыпучих материалов. Выдано положительное решение 10 октября 2000 г.). Известный пресс (установка) не имеет узла стыковки со съемным контейнером-смесителем сыпучих материалов. В связи с этим в известном прессе не решен вопрос с герметизацией загрузочного узла (отсутствует информация), а отсутствие герметизации ставит под угрозу здоровье обслуживающего персонала.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка прессования топливных таблеток, включающая смеситель сыпучих материалов, бункер для засыпания пресс-порошка, дозатор, пресс с многоочковой системой, верхними и нижними пуансонами (см. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. Кн.2. Под редакцией Ф.Г. Решетникова. - М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с. 39-41, рис.12, 14).

В известном прессе-прототипе отсутствует информация о наличии узла стыковки съемного контейнера-смесителя сыпучих материалов с бункером для засыпки пресс-порошка, что позволяет судить об отсутствии герметизации пылящей операции - засыпки пресс-порошка в бункер пресса, и ставит под угрозу здоровье обслуживающего персонала из-за воздействия на органы дыхания радиоактивной пыли. Не исключено сводообразование пресс-порошка над выпускным отверстием бункера, что является черезвычайно вредным фактором, нарушающим ритм выпуска прессованных топливных таблеток, снижающим производительность и нарушающим эксплуатационную надежность в целом всей установки прессования.

Технической задачей изобретения является улучшение условий труда за счет герметизации узла загрузки пресс-порошка в бункер пресса и непосредственно пресса, повышение производительности за счет исключения нарушения ритма выпуска прессованных топливных таблеток и устранения сводообразования пресс-порошка в бункере пресса. Эта техническая задача решается тем, что в установке прессования топливных таблеток, содержащей съемный контейнер-смеситель сыпучих материалов, бункер для засыпки пресс-порошка, дозатор, пресс с многоочковой системой-матрицей, верхним и нижним пуансонами, согласно изобретению бункер в верхней части снабжен перчаточным боксом, соосно бункеру в перчаточном боксе размещена раздвижная по высоте течка пресс-порошка, в верхней части перчаточного бокса соосно раздвижной течке размещен герметичный стыковочный узел стыковки течки, перчаточного бокса и съемного контейнера смесителя сыпучих материалов, в нижней части бокса на кронштейнах с обеих сторон бункера со смещением по высоте размещены подпружиненные электровибраторы, соосно каждому из которых на стержнях выполнены билы, взаимодействующие с ответными билами на бункере, при этом бункер закреплен к днищу бокса с возможностью колебаний через эластичную прокладку между стенками бункера и днищем бокса, а механизм прессования укрыт боксом с раздвижными стенками. Другим отличием является выполнение бокса укрытия механизма прессования из прозрачного материала. Такое выполнение установки прессования топливных таблеток позволяет:
улучшить условия труда за счет герметизации стыковочного узла, размещения течки в перчаточном боксе и размещения механизма прессования в боксе с раздвижными стенками;
повысить производительность установки прессования за счет исключения зависания пресс-порошка в бункере.

На чертежах представлена установка прессования топливных таблеток, где на фиг.1 - общий вид установки; на фиг.2 - схема пресса.

Установка для прессования топливных таблеток содержит съемный контейнер-смеситель сыпучих материалов 1, бункер 2 для засыпки пресс-порошка, дозатор 3, пресс 4 с многоочковой системой 5, верхним 6 и нижним 7 пуансонами.

Бункер 2 в верхней части снабжен перчаточным боксом 8, соосно бункеру 2 в перчаточном боксе 8 размещена раздвижная по высоте течка 9 пресс-порошка. В верхней части перчаточного бокса 8 соосно раздвижной течке 9 размещен герметичный стыковочный узел 10 стыковки раздвижной течки 9, перчаточного бокса 8 и съемного контейнера-смесителя 1 сыпучих материалов.

В нижней части перчаточного бокса 8 на кронштейнах с обеих сторон бункера 2 со смещением по высоте размещены подпружиненные электровибраторы 11, соосно каждому из которых на стержнях 12 выполнены билы 13, взаимодействующие с ответными билами 14 на бункере 2. Бункер 2 закреплен к днищу бокса 8 с возможностью колебаний через эластичную прокладку 15 между стенками бункера 2 и боксом 8. Пресс укрыт боксом 16 с раздвижными стенками из прозрачного материала.

Установка для прессования топливных таблеток работает следующим образом.

Пресс-порошок диоксида урана после смешивания с сухим связующим - стеарата цинка и другими компонентами (закись-окись урана) - в съемном контейнере-смесителе 1 сыпучих материалов поступает на установку для прессования топливных таблеток, устанавливается в стыковочный узел 10 перчаточного бокса 8 и стыкуется с раздвижной течкой 9. При открытии затвора на съемном контейнере-смесителе включаются подпружиненные электровибраторы 11, которые билами 13, размещенными на стержнях 12 электровибратора 11, начинают последовательно соударять по билам 14 на бункере 2. Благодаря тому, что бункер 2 при соударениях по нему приобретает колебательное движение, при этом исключается зависание в нем пресс-порошка. После дозатора 3 пресс-порошок в многоочковой системе 5 (матрице) пресса 4 подвергается двухстороннему прессованию пуансонами 6, 7. Раздвижные стенки бокса 16 при этом закрыты. Благодаря прозрачным стенкам осуществляется визуальный контроль за работой пресса. Установка для прессования топливных таблеток работает в автоматическом режиме.

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях изготовления топливных таблеток. Установка прессования топливных таблеток содержит съемный контейнер-смеситель сыпучих материалов, бункер для засыпки пресс-порошка, дозатор, пресс с многоочковой системой-матрицей, верхним и нижним пуансонами. Бункер для засыпки пресс-порошка в верхней части снабжен перчаточным боксом. Соосно с бункером в перчаточном боксе размещена раздвижная по высоте течка пресс-порошка. В верхней части перчаточного бокса соосно с раздвижной течкой размещен герметичный стыковочный узел стыковки течки, перчаточного бокса и съемного контейнера-смесителя сыпучих материалов. В нижней части бокса на кронштейнах с обеих сторон бункера со смещением по его высоте размещены подпружиненные электровибраторы. Соосно с каждым из вибраторов на стержнях выполнены билы, взаимодействующие с ответными билами на бункере. Бункер закреплен к днищу бокса с возможностью колебаний через эластичную прокладку между стенками бункера и днищем перчаточного бокса. Пресс укрыт боксом с раздвижными стенками. В результате использования изобретения герметизируются узел загрузки пресс-порошка в бункер пресса и сам пресс, исключается нарушение ритма выпуска прессованных таблеток и устраняется сводообразование пресс-порошка в бункере пресса. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка прессования топливных таблеток, содержащая съемный контейнер-смеситель сыпучих материалов, бункер для засыпки пресс-порошка, дозатор, пресс с многоочковой системой-матрицей, верхним и нижним пуансонами, отличающаяся тем, что бункер в верхней части снабжен перчаточным боксом, соосно с бункером в перчаточном боксе размещена раздвижная по высоте течка пресс-порошка, в верхней части перчаточного бокса соосно с раздвижной течкой размещен герметичный стыковочный узел стыковки течки, перчаточного бокса и съемного контейнера-смесителя сыпучих материалов, в нижней части бокса на кронштейнах с обеих сторон бункера со смещением по его высоте размещены подпружиненные электровибраторы, на стержнях каждого из электровибраторов соосно с ними выполнены билы, взаимодействующие с ответными билами на бункере, при этом бункер закреплен к днищу бокса с возможностью колебаний через эластичную прокладку между стенками бункера и днищем перчаточного бокса, а пресс укрыт боксом с раздвижными стенками. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что бокс укрытия пресса выполнен из прозрачного материала.