ЗАХВАТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2009 года по МПК B66C1/66 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для объектов использования атомной энергии (ОИАЭ), и может быть использовано, в частности, на судах с атомной паропроизводящей установкой (АППУ) преимущественно для загрузки штоковых тепловыделяющих сборок (ШТВС), самостопорящихся в верхней плите реактора.

Выполнение технологической операции по фиксации ШТВС в реакторе на судах с атомной паропроизводящей установкой (АППУ), например ледоколах, обусловлено необходимостью исключения перемещения на все время перегрузки, в том числе и в условиях непредвиденных внешних воздействий (при переворачивании судна на 180° и т.п.) и связано с обеспечением ядерной и радиационной безопасности. Задача возникла из необходимости фиксации ШТВС в реакторе для повышения ядерной безопасности, а решение этой задачи позволит применить новый тип устройства стопорения плит компенсирующих групп (КГ), которое устанавливается и фиксируется в ШТВС сразу после демонтажа приводов КГ на все время перезарядки вплоть до монтажа приводов КГ. Ранее использовался целый ряд оборудования, которое к тому же не обеспечивало фиксацию штоковых ТВС в реакторе, и при этом использовался целый набор устройств стопорения плит КГ, перестанавливаемых в процессе перезарядки.

Известно захватное устройство для изделий с отверстием (а.с. SU №.812689, В66С 1/66, опубл. 1981 г.), содержащее корпус, установленную в нем штангу и подпружиненную наружную втулку с выступами, зафиксированную от поворота, с установленным в отверстие штанги подвижным стержнем.

Известное захватное устройство при использовании на судах с АППУ, при выполнении загрузки изделия (штоковых тепловыделяющих сборок) в верхнюю плиту реактора требует не только дополнительного оборудования для расстопорения изделия, удержания изделия в вертикальном положении, сцепления штока изделия с плитой КГ и контролирования правильности сцепления, стопорения изделия в верхней плите реактора, но и дополнительного времени на выполнение всех технологических операций в условиях ядерной и радиационной безопасности.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка конструкции одного устройства для выполнения всех технологических операций по приведению ШТВС сначала в расстопоренное положение, удержанию ШТВС в вертикальном положении с помощью грузоподъемного устройства, сцеплению штока ШТВС с плитой компенсирующей группы и контролированию правильности сцепления, с последующим стопорением ШТВС в верхней плите реактора, что приводит к сокращению оборудования, сокращению металлоемкости, сокращению времени на выполнение операции, обеспечению ядерной и радиационной безопасности.

При использовании предлагаемого изобретения могут быть получены, в частности, следующие технические результаты:

- непрерывное фиксирование и исключение перемещения ШТВС на все время перегрузки;

- сокращение времени на загрузку ШТВС;

- сокращение оборудования;

- повышение надежности;

- расширение технологических возможностей;

- снижение металлоемкости;

- улучшение ядерной и радиационной безопасности.

Указанная задача решается тем, что захватное устройство содержит корпус, в котором размещена втулка, согласно изобретению его корпус снабжен рамкой и закрепленным на нем винтом,

в рамке и винте выполнены отверстия с возможностью установки и прохождения через них ключа,

на нижней части ключа установлен наружный квадрат для соединения с равнозначным внутренним квадратом штока ШТВС,

на верхней части ключа установлена рукоятка с возможностью вращения ключа при сцеплении штока ШТВС с плитой КГ и для контроля правильности сцепления,

винт выполнен с опорной поверхностью в виде буртика с возможностью приведения ШТВС в расстопоренное положение,

втулка выполнена с наружной резьбой для соединения с ШТВС и с внутренней резьбой для установки винта.

Целесообразно рамку выполнить с фланцем.

Желательно рамку с фланцем соединить между собой трубой.

Предпочтительно фланец выполнить с глухим отверстием для механического соединения с винтом.

Целесообразно отверстие в рамке, в верхней ее части, выполнить сквозным для установки проушины с отверстием под трос грузоподъемного устройства.

Предпочтительно проушину для установки в сквозное отверстие выполнить с осью со стопорным кольцом.

Желательно отверстие в винте выполнить сквозным.

Технический результат достигается тем, что ШТВС непрерывно фиксируется на все время перегрузки, в том числе и в условиях непредвиденных внешних воздействий за счет того, что корпус устройства снабжен в нижней части винтом с опорной поверхностью для обеспечения приведения ШТВС в расстопоренное положение и сквозным отверстием, а в верхней части корпус содержит рамку со сквозным отверстием и проушиной (ушком) для троса грузоподъемного устройства. На резьбовой части винта установлена втулка с внутренней резьбой, соответствующей резьбе винта, на нижнем конце втулки выполнена наружная резьба для соединения с ШТВС, а через сквозные отверстия винта и рамки корпуса установлен ключ, на нижней части которого размещен наружный квадрат для соединения с равнозначным внутренним квадратом штока ШТВС, а на верхней его части установлена рукоятка для вращения ключа при сцеплении штока ШТВС с плитой КГ.

Сокращение оборудования обеспечивается тем, что на все время перезарядки используют один тип устройства, что исключает применение целого ряда оборудования, ряд захватов и ключей, вследствие чего уменьшается количество их перестановок в процессе перезарядки, уменьшается время на загрузку ШТВС в условиях ядерной и радиационной безопасности; снижается металлоемкость оборудования.

Повышение надежности связано с уменьшением количества используемого оборудования и меньшим количеством его перестановок, а также контролем правильности сцепления с плитами КГ. По положению рукоятки в рамке определяют расстопоренное или застопоренное положение ШТВС, установку ШТВС в реактор и ее фиксацию, и правильность сцепления штока ШТВС с плитой КГ.

О расширении технологических возможностей свидетельствует то, что устройство выполняет функции расстопорения ШТВС, удержания ШТВС в вертикальном положении, фиксации ШТВС, сцепления штока ШТВС с плитой КГ и контроля правильности сцепления.

Улучшение ядерной и радиационной безопасности обеспечивается за счет фиксации ШТВС в реакторе и возможности фактически одноразовой установки и снятия стопоров КГ, которые фиксируются в застопоренных с помощью предлагаемого устройства ШТВС.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами (фиг.1-4):

фиг.1- захватное устройство с расстопоренной ШТВС;

фиг.2- захватное устройство - вид А (фиг.1);

фиг.3 - шток ШТВС в сцепленном положении с плитой КГ, разрез по Б-Б (фиг.1);

фиг.4 - шток ШТВС в сцепленном положении с плитой КГ, разрез по В-В (фиг.1).

Захватное устройство состоит (фиг.1) из корпуса 1, винта 2, втулки 3, ключа 4. Корпус 1 выполнен в виде сварной конструкции, состоящей из рамки 5 с фланцем 6, которые соединены между собой трубой 7.

Фланец 6 (фиг.1) выполнен с глухим отверстием 8 для механического соединения с винтом 2.

В рамке 5 (фиг.1), в верхней ее части, выполнено сквозное отверстие 9 для установки проушины 10 с отверстием 11 под трос грузоподъемного устройства (не показано) и осью 12 со стопорным кольцом 13.

Винт 2 (фиг.1) выполнен со сквозным отверстием 14, резьбой 15, с опорной поверхностью в виде буртика 16 (возможностью приведения ШТВС в расстопоренное положение), шейкой 17 для механического соединения втулки 3 с фланцем рамки 5.

Во втулке 3 (фиг.1, 2) по наружному диаметру сняты лыски 18 для удобства в работе, в нижней ее части выполнена наружная резьба 19, по внутреннему диаметру выполнена резьба 20 одного размера с резьбой 15 винта 2. В верхней части втулки 3 (фиг.1) выполнена внутренняя проточка 21 диаметром, несколько большим диаметра фланца 6, а в нижней части выполнена внутренняя проточка 22 несколько больше диаметра буртика 16 винта 2.

Ключ 4 (фиг.1) представляет собой стержень, на нижнем конце которого выполнен квадрат 23, на верхнем конце механическим способом установлена и закреплена рукоятка 24. Захватное устройство работает следующим образом.

В исходном положении ШТВС 25 (фиг.1) расположена в вертикальном положении, стопорящие элементы 26, удерживающие ШТВС 25 в верхней плите 27 реактора, выступают за пределы наружной посадочной поверхности 28 ШТВС 25, сухарь 37 штока 32 размещен в горизонтальном пазу 29 (фиг.1, 4) ШТВС 25, при этом подпружиненная втулка 30 расположена в крайнем верхнем положении.

В исходном положении захватное устройство подвешено тросом на гаке грузоподъемного устройства, ключ 4 расположен в крайнем нижнем положении. Винт 2 расположен в крайнем верхнем положении относительно втулки 3.

Захватное устройство устанавливают на ШТВС 25, ключ 4 квадратом 23 входит в глухое квадратное отверстие 31 штока 32 ШТВС 25, ввинчивают втулку 3 резьбой 19 в резьбовое отверстие 44 ШТВС 25 до упора буртиком 33 в верхний торец ШТВС 25. Вращением винта 2 за рамку 5 винт 2 перемещают вниз и нижним торцом буртика 16 перемещают подпружиненную пружиной 34 втулку 30 ШТВС 25 в крайнее нижнее положение, стопорящие элементы 26 выходят на меньший диаметр подпружиненной втулки 30 ШТВС 25, обеспечивая ее расстопорение.

Затем захватным устройством с помощью грузоподъемного механизма ШТВС 25 устанавливают в ячейку верхней плиты 27 реактора, предназначенную для ШТВС 25. При этом шпонка 35 ШТВС 25, выступающая за посадочную наружную поверхность 28, входит в продольный шпоночный паз 36 верхней плиты 27 реактора, ориентируя ШТВС.

Затем шток 32 войдет в сквозное отверстие 45, а выступающими частями сухаря 37 (фиг.1, 3) - в вертикальные сквозные пазы 38, проходящие в верхней части плиты КГ 46 до кольцевой канавки 39 диаметром, равным диаметру сухаря 37, и упрется ими в нижнюю поверхность 40 кольцевой канавки 39. Для сцепления штока 32 с плитой КГ 46 и дальнейшего опускания ШТВС 25 необходимо ключом 4 за рукоятку 24 повернуть шток 32 до совмещения выступающих частей сухаря 37 с вертикальными пазами 41 ШТВС.

Затем продолжится опускание ШТВС вниз до упора пояском 42 ШТВС 25 в верхний торец плиты 27 реактора.

При этом ШТВС 25 вертикальными пазами 41 войдет в выступающие части сухаря 37 и зафиксирует шток 32 от вращения относительно самой ШТВС 25, а ШТВС 25 от вращения зафиксирована шпонкой 35 в шпоночном пазу 36 в верхней плите 27 реактора, и по относительному положения ключа 4 и рамки 5 корпуса 1 можно контролировать правильность сцепления штока 32 ШТВС 25 с плитой КГ 46.

Затем захватное устройство демонтируют с ШТВС 25, для чего вращением за рамку 5 вывинчивают винт 2 из втулки 3, втулка 30 под действием пружины 34 поднимается вверх, стопорящие элементы 26 выходят с меньшего диаметра втулки 30 на больший, выталкиваются за пределы посадочной наружной поверхности 28 ШТВС 25 в кольцевую канавку 43 в верхней плите 27 реактора и исключают тем самым вертикальное перемещение ШТВС 25. Потом вывинчивают втулку 3 из ШТВС 25.

По расположению рукоятки 24 ключа 4 относительно рамки 5 и положению штока 32 (в частности, положение Г, Д, Е (фиг.2)) относительно ШТВС 25 обеспечивается контролирование правильности сцепления.

Положение Г - рукоятка 24 ключа 4 расположена в нижнем положении, и это соответствует тому, что квадрат 23 ключа 4 размещен в квадратном глухом отверстии 31 штока 32, а выступающие части сухаря 37 размещены в горизонтальных пазах 29, ШТВС 25 в застопоренном положении.

Положение Д - рукоятка 24 ключа 4 расположена в среднем положении, и это соответствует тому, что подвеска в расстопоренном состоянии, то есть стопорящие элементы 26 выкатились из канавки 43 верхней плиты 27, а выступающие части сухаря 37 размещены в горизонтальных пазах 29.

Положение Е - рукоятка 24 ключа 4 расположена в верхнем положении, и это соответствует тому, что выступающие части сухаря 37 размещены в вертикальных пазах 41, что соответствует сцеплению штока 32 с плитой КГ 46.

Изобретение относится к устройствам для объектов использования атомной энергии и может быть использовано, в частности, на судах с атомной паропроизводящей установкой преимущественно для загрузки штоковых тепловыделяющих сборок, самостопорящихся в верхней плите реактора. Захватное устройство содержит корпус, который снабжен рамкой и закрепленным на нем винтом. В рамке и винте выполнены отверстия с возможностью установки и прохождения через них ключа, на нижней части ключа установлен наружный квадрат для соединения с равнозначным внутренним квадратом штока штоковых тепловыделяющих сборок. На верхней части ключа установлена рукоятка с возможностью вращения ключа при сцеплении штока штоковых тепловыделяющих сборок с плитой компенсирующей группы и для контроля правильности сцепления. Винт выполнен с опорной поверхностью в виде буртика с возможностью приведения штоковых тепловыделяющих сборок в расстопоренное положение, втулка выполнена с наружной резьбой для соединения с штоковыми тепловыделяющими сборками и с внутренней резьбой для установки винта. Достигается повышение надежности, расширение технологических возможностей и улучшение ядерной и радиационной безопасности. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Захватное устройство, содержащее корпус, в котором размещена втулка, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде рамки и снабжен закрепленным на нем винтом, в рамке и винте выполнены отверстия с возможностью установки и прохождения через них ключа, на нижней части ключа установлен наружный квадрат для соединения с равнозначным внутренним квадратом штока штоковых тепловыделяющих сборок, на верхней части ключа установлена рукоятка с возможностью вращения ключа при сцеплении штока штоковых тепловыделяющих сборок с плитой компенсирующей группы и для контроля правильности сцепления, винт выполнен с опорной поверхностью в виде буртика с возможностью приведения штоковых тепловыделяющих сборок в расстопоренное положение, втулка выполнена с наружной резьбой для соединения со штоковыми тепловыделяющими сборками и с внутренней резьбой для установки винта.

2. Захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что рамка выполнена с фланцем.

3. Захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что рамка с фланцем соединены между собой трубой.

4. Захватное устройство по п.3, отличающееся тем, что фланец выполнен с глухим отверстием для механического соединения с винтом.

5. Захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие в рамке, в верхней ее части, выполнено сквозное для установки проушины с отверстием под трос грузоподъемного устройства.

6. Захватное устройство по. п.5, отличающееся тем, что проушина для установки в сквозное отверстие выполнена с осью со стопорным кольцом.

7. Захватное устройство по п.1, отличающееся тем, что отверстие в винте выполнено сквозным.