САМОЦЕНТРИРУЮЩИЙ КУЛАЧКОВЫЙ ПАТРОН Российский патент 2003 года по МПК B23B31/165 

Изобретение относится к обработке материалов резанием, а именно к устройствам для закрепления деталей в зажимных устройствах, применяемых в горячих камерах при разделке отработавших топливных сборок ядерных реакторов.

Известен самоцентрирующий патрон [1] , содержащий корпус, размещенный внутри корпуса диск со спиральной нарезкой, связанный с зубчатым колесом, установленным с возможностью взаимодействия с рабочим элементом привода, и останов. Указанный патрон является сложным и обладает большой металлоемкостью.

Известен также патрон [2], содержащий корпус с расположенными в нем зажимными кулачками, связанными со спиральным диском, на котором выполнен зубчатый венец, и механизм торможения спирального диска, при этом зубчатый венец спирального диска выполнен цилиндрическим и размещен на его периферии, а механизм торможения выполнен в виде цилиндрической зубчатой передачи, установленной на двух валах, один из которых снабжен пластинчатым тормозом, причем установленное на этом валу зубчатое колесо предназначено для зацепления с вышеупомянутым зубчатым венцом.

В процессе зажима детали зубчатое колесо, сцепленное с зубчатым венцом, заторможено, следовательно, заторможен спиральный диск, поэтому вращение корпуса вызывает перемещение кулачков. После зажима детали в патроне вышеупомянутое зубчатое колесо начинает обкатываться по неподвижному зубчатому колесу зубчатой передачи и выходит из зацепления с зубчатым венцом. Поэтому для разжима детали в патроне необходимо зубчатое колесо вручную ввести в зацепление с зубчатым венцом, что не позволяет применить известный патрон в горячих камерах разделки топливных сборок ядерных реакторов.

Известен патрон [3], содержащий привод, корпус, внутри которого на подшипниках вращения установлен диск со спиральной нарезкой, жестко соединенный с зубчатым колесом, связанным с рабочим элементом привода, при этом в корпусе патрона со стороны его переходного фланца выполнены радиальные углубления, а выполненный за одно целое с рабочим элементом привода останов снабжен выступом и установлен с возможностью взаимодействия со стенками вышеуказанных радиальных углублений, имеющих V-образную форму, как в продольном, так и в поперечном относительно оси патрона направлениях.

Поскольку рабочие кулачки сцеплены со спиральной нарезкой диска, такой патрон неудобен в техническом обслуживании при его применении в горячих камерах, поскольку затруднена его очистка от радиационной пыли и загрязнения.

Известен патрон [4], в котором отсутствует спиральный диск для перемещения кулачков. Этот патрон состоит из корпуса, с обеих сторон которого расположены кулачки с пальцами, установленными в эксцентричных пазах, выполненных в двух дисках. Между дисками расположено зубчатое колесо, которое связано с вышеупомянутыми дисками плавающим сферическим пальцем. С зубчатым колесом сцеплена рейка, для тангенциального перемещения которой в патроне смонтирован механизм "винт-гайка", а на конце винта имеется квадрат под рабочий орган для вращения винта. Указанный патрон для своего обслуживания требует наличия дополнительного средства для обслуживания патрона.

Был предложен кулачковый патрон [5], в радиальных пазах корпуса которого перемещаются зажимные кулачки. Одна пара встречных кулачков при помощи двух винтов-шестерен соединена с центральной наружной конической шестерней. Другая пара встречных кулачков при помощи двух других винтов-шестерен соединена с центральной внутренней конической шестерней. Обе шестерни сцеплены между собой при помощи подпружиненных шариковых фиксаторов. При зажиме детали в первоначальный момент обе пары кулачков перемещаются одновременно. Как только одна из пар кулачков войдет в контакт с зажимаемой деталью, она остановится, при этом подпружиненные шариковые фиксаторы выйдут из зацепления, происходит проскальзывание одной конической шестерни относительно другой при одновременном перемещении второй пары кулачков до контакта с зажимаемой деталью. Указанный патрон для своего обслуживания, так же как и патрон [4], требует наличия дополнительного средства.

Наиболее близким по своей технической сущности по отношению к заявляемому изобретению является самоцентрирующий кулачковый патрон [6], установленный в корпусе зажимного устройства, содержащий планшайбу с приводом ее вращения и зажимные кулачки, перемещаемые в радиальных пазах планшайбы посредством винтовых механизмов, соединенных с приводами в виде конических зубчатых колес, размещенных на планшайбе, при этом ведущие конические колеса связаны посредством кулачковых муфт с коаксиально установленными в центральном отверстии патрона валами, вращаемыми от одного привода и независимо перемещаемыми в осевом направлении.

В указанном патроне перемещение зажимных кулачков осуществляется с помощью привода, элементы которого расположены в центральном отверстии патрона, что исключает возможность его применения в зажимных устройствах для разделки отработавших топливных сборок ядерного реактора.

В основу заявляемого изобретения была поставлена задача разработать устройство самоцентрирующего патрона для зажимного устройства, которое позволило бы осуществлять перемещение зажимных кулачков с использованием привода вращения планшайбы при обеспечении возможности прохода разделываемой топливной сборки через патрон. Технический эффект заявляемого изобретения заключается в использовании привода вращения планшайбы для перемещения зажимных кулачков с одновременным освобождением центрального отверстия патрона.

Указанная задача решается тем, что в самоцентрирующем кулачковом патроне, установленном в корпусе зажимного устройства, содержащем планшайбу с приводом ее вращения и зажимные кулачки, перемещаемые в радиальных пазах планшайбы посредством винтовых механизмов, соединенных с приводами в виде конических зубчатых колес, размещенных на планшайбе, согласно изобретению патрон снабжен центральным цилиндрическим зубчатым колесом, установленным соосно планшайбе в корпусе зажимного устройства с возможностью совместного с ней вращения, сцепленными с центральным цилиндрическим зубчатым колесом по числу зажимных кулачков зубчатыми цилиндрическими колесами, жестко соединенными с соответствующими коническими зубчатыми колесами, и средством торможения центрального цилиндрического зубчатого колеса относительно планшайбы.

Отличительная особенность заявляемого устройства состоит в том, что центральное цилиндрическое зубчатое колесо, установленное в корпусе зажимного "устройства соосно планшайбе, охватывает планшайбу с наружной стороны и установлено таким образом, что оно может вращаться совместно с планшайбой. При его торможении относительно планшайбы за счет обкатывания по нему цилиндрических зубчатых колес, жестко соединенных с коническими зубчатыми колесами, происходит выдвижения винтов винтовых механизмов, а следовательно, перемещение зажимных кулачков. При этом остается свободным центральное отверстие патрона, что позволяет пропустить через него длинномерный предмет, например подлежащую разделке топливную сборку.

Эти и другие особенности заявляемого изобретения будут приведены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображены:
фиг.1 - устройство разделки отработавшей топливной сборки,
фиг.2 - принципиальная кинематическая схема самоцентрирующего патрона,
фиг.3 - разрез по А-А (фиг.2).

Самоцентрирующий кулачковый патрон 1 предназначен для фиксации подлежащей разделке отработавшей топливной сборки 2 ядерного реактора, сцепленной с грузовой подвеской 3 крана (не показан) и пропущенной через центральное отверстие 4 самоцентрирующего кулачкового патрона 1. Самоцентрирующий кулачковый патрон 1, установленный в корпусе зажимного устройства 5, содержит планшайбу 6 с приводом ее вращения 7 и зажимные кулачки 8, перемещаемые в радиальных пазах 9 планшайбы 6 посредством винтовых механизмов 10, соединенных с независимыми приводами 11 в виде конических зубчатых колес 12 и 13, размещенных на планшайбе 6.

Патрон 1 также снабжен центральным цилиндрическим зубчатым колесом 14, установленным соосно планшайбе в подшипниковой опоре 15 корпуса 5, сцепленными с центральным цилиндрическим зубчатым колесом 14 по числу зажимных кулачков 8 зубчатыми цилиндрическими колесами 16, жестко соединенными с соответствующими коническими зубчатыми колесами 13, и средством торможения 17 центрального цилиндрического зубчатого колеса относительно планшайбы. Средство торможения 17 расположено на корпусе 5 зажимного устройства и выполнено, например, в виде пневмоцилиндра 18. Шток 19 пневмоцилиндра подпружинен пружиной 20.

Планшайба 6 установлена в корпусе 5 зажимного устройства в подшипниковом узле 21. Привод 7 вращения планшайбы может быть выполнен в виде пары 22 конических зубчатых колес, пары 23 цилиндрических зубчатых колес, червяка 24 и червячного колеса 25, жестко соединенного с планшайбой 6. На периферийной поверхности центрального цилиндрического зубчатого колеса 14 по окружности с равномерным шагом выполнены углубления 26 под выступающий за пределы пневмоцилиндра 18 шток 19.

Работа самоцентрирующего кулачкового патрона 1 осуществляется в следующей последовательности. Подлежащую разделке топливную сборку 2 на подвеске 3 опускают через центральное отверстие 4 на требуемую величину. Затем включают привод 7, который через коническую пару 22, цилиндрическую пару 23, червяк 24 и червячное колесо 25 на медленной скорости начинает вращать планшайбу 6. Одновременно с вращением планшайбы 6 приходит во вращение, с той же частотой вращения, центральное цилиндрическое зубчатое колесо 14. Такое синхронное вращение обусловлено тем, что усилие в зубчатом зацеплении 14-16 всегда больше силы трения в подшипниковой опоре 15, а поэтому перекатывание зубчатых колес 16 по центральному цилиндрическому зубчатому колесу 14 отсутствует.

При подаче рабочей среды в пневмоцилиндр 18 его шток 19 начнет скользить по периферийной поверхности центрального цилиндрического зубчатого колеса 14. В силу того что планшайба 6, а следовательно, и колесо 14 вращаются с незначительными скоростями, шток 19 войдет в контакт с первым углублением 26, оказавшимся на его пути. Поскольку средство торможения 17 установлено на неподвижном корпусе 5, вращение центрального цилиндрического зубчатого колеса 14 прекратится. В этом случат цилиндрические зубчатые колеса 16 начнут обкатываться по колесу 14. Вращение цилиндрических зубчатых колес 16 приведет к вращению приводов 11 и связанных с ними винтов винтовых механизмов 10. Вращение этих винтов вызовет одновременное и с равными скоростями перемещение зажимных кулачков в радиальных пазах 9 к центру планшайбы 6. В силу того что отработавшая топливная сборка не выставлена строго вдоль продольной оси вращения планшайбы, какой-то из зажимных кулачков первым войдет в контакт с поверхностью топливной сборки и начнет ее отклонять. Так как топливная сборка подвешена на гибкой подвеске, то она под действием воздействующего на нее зажимного кулачка будет смещаться. Такое смещение будет происходить до тех пор, пока все три зажимных кулачка не войдут в контакт с топливной сборкой. После этого известным способом шток 19 будет выведен из контакта с отверстием 26. Планшайба 6, зафиксированная в кулачках 8 топливная сборка 2 и центральное цилиндрическое зубчатое колесо 14 начнут вращаться одновременно. Подводимый в этот момент к топливной сборке режущий инструмент (не показан) перережет топливную сборку.

Затем вновь подают давление в пневмоцилиндр 18 и осуществляют затормаживание центрального цилиндрического зубчатого колеса 14. Вращение привода 7 включают на обратное и зажимные кулачки 8 перемещают по радиальным пазам 9 в обратном направлении. Происходит разжим отрезанной части топливной сборки, и после полного разжима отрезанная часть топливной сборки падает под действием собственного веса в емкость для отходов (не показана).

Таким образом, в заявляемом устройстве с использованием одного привода вращения планшайбы осуществляют зажим топливной сборки в патроне и отвод зажимных кулачков для удаления отрезанной части топливной сборки с одновременным освобождением центрального отверстия патрона для прохода разделываемой тойливной сборки.

Источники информации
1. П. US 2575662, публ. 1951 г.

2. А.С. SU 1065103, публ. 1984 г.

3. А.С. SU 1166906, публ. 1985 г.

4. А.С. SU 764859, публ. 1980 г.

5. А.С. SU 650728, публ. 1979 г.

6. А.С. SU 475222, публ. 1975 г.

Изобретение относится к обработке металлов резанием, устройствам для закрепления деталей, применяемым в горячих камерах при разделке отработавших топливных сборок ядерных реакторов. Патрон, предназначенный для установки в корпусе зажимного устройства, содержит планшайбу с приводом ее вращения и зажимные кулачки, перемещаемые в радиальных пазах планшайбы посредством винтовых механизмов, соединенных с приводами в виде конических колес, размещенных на планшайбе. Для возможности перемещения зажимных кулачков с использованием привода вращения планшайбы при обеспечении возможности прохода через патрон разделываемой топливной сборки он снабжен центральным цилиндрическим зубчатым колесом, установленным соосно с планшайбой с возможностью совместного с ней вращения, сцепленными с центральным зубчатым цилиндрическим колесом и жестко соединенными с соответствующими коническими колесами зубчатыми цилиндрическими колесами, число которых равно числу кулачков, и средством торможения центрального цилиндрического зубчатого колеса относительно планшайбы. Средство торможения центрального цилиндрического зубчатого колеса может быть выполнено в виде пневмоцилиндра. Шток пневмоцилиндра может быть выполнен подпружиненным. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Самоцентрирующий кулачковый патрон, предназначенный для установки в корпусе зажимного устройства и содержащий планшайбу с приводом ее вращения и зажимные кулачки, перемещаемые в радиальных пазах планшайбы посредством винтовых механизмов, соединенных с приводами в виде конических колес, размещенных на планшайбе, отличающийся тем, что он снабжен центральным цилиндрическим зубчатым колесом, установленным соосно с планшайбой с возможностью совместного с ней вращения, сцепленными с центральным зубчатым цилиндрическим колесом и жестко соединенными с соответствующими коническими колесами зубчатыми цилиндрическими колесами, число которых равно числу кулачков, и средством торможения центрального цилиндрического зубчатого колеса относительно планшайбы. 2. Патрон по п. 1, отличающийся тем, что средство торможения центрального цилиндрического зубчатого колеса выполнено в виде пневмоцилиндра. 3. Патрон по п. 2, отличающийся тем, что шток пневмоцилиндра выполнен подпружиненным.