МЕХАНИЗМ УСТАНОВКИ КРЫШКИ КОНТЕЙНЕРА (ПЕНАЛА) С ОТРАБОТАВШИМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ Российский патент 2010 года по МПК G21F5/12 G21F5/14 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для объектов использования атомной энергии (ОИАЭ), и может быть преимущественно использовано в защитных камерах АЭС для контейнеров (пеналов) с отработавшим ядерным топливом (ОЯТ).

Отработавшее ядерное топливо в виде пучков тепловыделяющих сборок (ПТ), которые упакованы в ампулы или чехлы, содержащиеся в защитном транспортном контейнере, перевозится на место длительного хранения. На площадке длительного хранения ампулы с ПТ перегружают в контейнеры (пеналы) длительного хранения в специальной защитной (горячей) камере. Пенал длительного хранения представляет собой цилиндрический контейнер, в котором на центральном стержне расположено запорное устройство, например, в виде шарикового замка, удерживающее крышку пенала и позволяющее производить другие технологические операции.

В процессе загрузки контейнеров (пеналов) длительного хранения в защитной камере возникла проблема, связанная с тем, что крышка пенала длительного хранения должна быть снята и отведена, чтобы не препятствовать загрузке ампул с ПТ в вышеупомянутый контейнер (пенал). Кроме того, для снятия крышки с контейнера (пенала) длительного хранения необходимо открыть замок, удерживающий крышку, а после окончания загрузки контейнера (пенала) длительного хранения необходимо закрыть крышкой. Одновременно необходимо учитывать, что после загрузки ОЯТ в пенал возможно произвольное изменение положения оси пенала относительно оси захвата, при этом необходимо обеспечение соосности крышки и посадочного места контейнера (пенала) при установке крышки на контейнер (пенал).

Известен консольно-поворотный кран (RU №2255038, B66C 23/04, опубл. 2004 г.), содержащий колонну, поворотную стрелу, вертикально и параллельно колонне направляющую трубу, имеющую ролики и закрепленную при помощи фланцевого соединения на конце стрелы, каретку с выступом, на конце которого установлено звено для присоединения грузозахватного приспособления.

Недостатком известного изобретения является содержание в конструкции отдельных движителей для обеспечения вертикального движения и поворота, что влияет на надежность и продолжительность выполнения технологической операции.

Известно грузоподъемное устройство (RU №2311335, B66C 23/00, опубл. 2007 г.), содержащее колонну, на которой установлена стрела с возможностью поворота, захват для перемещения изделия, снабженное перемещаемой по стреле кареткой с фиксатором, взаимодействующий с гнездами на стреле и имеющий возможность устанавливать захват на определенную координату.

Недостатком указанного изобретения является то, что колонна и каретка с грузозахватным приспособлением могут находиться в строго определенных положениях, что препятствует центрированию захвата относительно пенала, поскольку после загрузки ОЯТ в пенал ось последнего может занимать произвольное положение относительно оси захвата. Кроме того, наведение захвата на изделие и соединение с изделием производится вручную, что в данном случае недопустимо по соображениям радиационной безопасности.

Известны гайка и роликовый винтовой механизм (RU №2005126240, F16H 25/24, опубл. 2007 г.), при этом роликовый винтовой механизм содержит винт с резьбой и гайку, в корпусе которой выполнены канал, вытянутый вдоль центральной оси, и радиальные отверстия, в которых установлены ролики продольного нагружения с возможностью вращения вокруг своей оси и ролики поперечного нагружения, установленные в отверстиях в корпусе с возможностью вращения и смещения относительно корпуса вдоль оси вращения при взаимодействии винта и гайки, единую систему гидрокомпенсации нагрузки роликов.

Недостатком роликового винтового механизма является содержание единой системы гидрокомпенсации, что с учетом радиационных условий защитной камеры не желательно.

Известно запорное устройство для перекрытия канала горячей камеры (RU №2288395, F16K 1/20, 31/50, C21C 19/00, опубл. 2006 г.), содержащее корпус, запорный орган, размещенный на консольных рычагах, соединенных с поворотным валом привода его перемещения, смонтированного в корпусе, причем привод перемещения запорного органа выполнен в виде винтового механизма, винт которого установлен с возможностью вращения, а гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена винтовым пазом, контактирующим с пальцем, зафиксированным в поворотном валу.

Недостатком известного устройства является то, что при раскрывании замка крышки и захвате крышки требуется два отдельных внешних движителя для обеспечения поворота и линейного (вертикального) движения, кроме того, не обеспечивается центрирование захвата относительно корпуса пенала, так как при загрузке ОЯТ в пенал возможно осевое смещение пенала относительно оси захвата.

Задачей, решаемой изобретением, является разработка дистанционно-управляемого механизма установки крышки контейнера (пенала) с отработавшим ядерным топливом для раскрытия шарикового замка, снятия крышки с контейнера (пенала), удержания крышки в процессе работ с контейнером (пеналом), отведения крышки в сторону для обеспечения возможности беспрепятственной загрузки ампул с ПТ в контейнер (пенал), после окончания загрузки контейнера (пенала) закрытие его крышкой с учетом радиационных условий защитной камеры.

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

- исключение двух отдельных внешних движителей для раскрытия замка крышки и захвата крышки, происходящих последовательно при вращении винта привода захвата;

- обеспечение центрирования захвата относительно оси корпуса контейнера (пенала);

- исключение возможности осевого смещения контейнера (пенала относительно захвата;

- обеспечение соосности крышки и посадочного места пенала при установке крышки в контейнер (пенал);

- обеспечение многофункциональности механизма;

- повышение надежности;

- расширение технологических возможностей;

- сокращение времени работы.

Указанная задача решается тем, что механизм установки крышки контейнера (пенала) с отработавшим ядерным топливом содержит корпус стойки, поворотный вал перемещения, смонтированный в корпусе стойки привод перемещения, выполненный в виде винтового механизма, винт которого установлен с возможностью вращения, а гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена винтовым пазом, контактирующим с пальцем, зафиксированным в корпус стойки, согласно изобретения на поворотном валу установлена головка с хоботом с возможностью ограниченного поворота относительно вала и с размещенным в нем приводом захвата крышки, выполненным в виде винтового механизма,

винт которого установлен в пиноли с возможностью вращения,

гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена пазом под шпонку, закрепленную на хоботе,

хобот головки снабжен пинолью с возможностью линейного перемещения,

пиноль снабжена коническими роликами с возможностью центрирования захвата относительно контейнера,

в захвате размещен плунжер с возможностью вертикального перемещения,

плунжер захвата снабжен пальцем для раскрытия замка крышки контейнера (пенала) и

поворотными рычагами для удержания крышки при ее извлечении и отведении в сторону для обеспечения возможности беспрепятственной загрузки ампул с ПТ в контейнер (пенал), для установки крышки в исходное положение и закрытия его крышкой с учетом радиационных условий защитной камеры.

Предпочтительно пиноль снабдить пружиной, воспринимающей реакцию от винта пиноли.

Целесообразно плунжер захвата выполнить с наклонным пазом.

Желательно гайку привода захвата соединить со штоком, на конце которого установлены ролики, контактирующие с наклонным пазом плунжера захвата.

Предпочтительно палец для раскрытия замка крышки пенала (контейнера) снабдить пружиной.

Желательно поворотные рычаги захвата выполнить с фланцем плунжера захвата при посредстве тяг.

Целесообразно тяги по длине выполнить регулируемые.

Предпочтительно палец плунжера захвата выполнить в виде стержня круглой формы.

Технический результат достигается за счет того, что в механизме установки крышки контейнера (пенала) захват включает вертикально перемещающийся плунжер, снабженный подпружиненным пальцем для раскрытия шарикового замка крышки, и поворотные рычаги, связанные с фланцем плунжера и служащие для удержания крышки при ее извлечении и для установки крышки в исходное положение. Плунжер захвата выполнен с наклонным пазом, привод захвата крышки изготовлен в виде винтового механизма, винт которого установлен в пиноли с возможностью вращения, гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту. Поворотный вал снабжен пазом, выполненным с прямым участком для извлечения крышки из пенала, под шпонку, закрепленную на хоботе, и связана со штоком, на оси которого установлены ролики, контактирующие с наклонным пазом плунжера захвата и служащие для приведения плунжера в движение. В результате последовательного выполнения раскрытия замка крышки и захвата крышки, при вращении винта привода захвата, не требуется двух отдельных внешних движителей, при этом повышается надежность и сокращается время на проведение технологических операций.

Расширение технологических возможностей при использовании механизма обеспечивается выполнением раскрытия шарикового замка, снятия крышки, отведения крышки в сторону, удержания крышки, установка крышки в исходное положение и закрытие крышкой пенала при этом работа производится дистанционно в радиационных условиях защитной камеры.

Центрирование захвата относительно оси корпуса пенала обеспечивается за счет кронштейна с коническими роликами, размещенного на пиноли, выполненной подпружиненной с возможностью линейного перемещения и расположенной на хоботе головки, имеющей возможность ограниченного поворота относительно поворотного вала колонны.

Соосность крышки и посадочного места контейнера (пенала) обеспечивается за счет конических роликов кронштейна на пиноли, пружины, расположенной в хоботе, и возможности ограниченного поворота головки с хоботом.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами, представленными на фиг.1-7:

фиг.1 - общий вид механизма установки крышки контейнера (пенала);

фиг.2 - механизм установки крышки - разрез по А-А (фиг.1);

фиг.3 - механизм установки крышки - разрез по А-А (фиг.1);

фиг.4 - механизм установки крышки - разрез по А-А (фиг.1);

фиг.5 - разрез по Б-Б (фиг.2).

фиг.6 - разрез по В-В (фиг.2).

фиг.7 - разрез по Г-Г (фиг.3).

Механизм установки крышки контейнера (пенала) (фиг.1) состоит из корпуса стойки 1 с подъемно-поворотной колонной 2 (фиг.4). На колонне 2 установлена головка 3 (фиг.1), снабженная хоботом 4. Хобот 4 снабжен пинолью 5 с кронштейном конических роликов 6 и захватом 7.

В колонне 2 (фиг.4) размещены поворотный вал 14, винт 8 и ролик 10, скользящий по пазу “И” гильзы 11, связанной с гайкой 9, и по пазу колонны 2, имеющему вертикальный “П” и винтовому “Л” участки.

В винте 8 перемещения колонны 2 выполнен поворотный вал 14, который посредством конической передачи 15, соединенной с валом 16, винтом 17, штоком 18 и толкателем 19, в котором установлены ролики 20, контактирующие с пазом “З”, выполненным в плунжере 21.

Головка 3 (фиг.1, 3), содержащая коническую передачу 15, имеет возможностью ограниченного поворота за счет упора 25 (фиг.7) и паза “Ж”, выполненного в колонне 2.

В хоботе 4 установленная пиноль 5 подпружинена пружиной 26 (фиг.3) с возможностью линейного перемещения. Параметры пружины 26 таковы, что она может воспринимать реакцию от винта 17, расположенного в хоботе 4.

Пиноль 5 (фиг.1) снабжена кронштейном конических роликов 6, предназначенных для центрирования захвата 7 относительно корпуса контейнера (пенала).

Захват 7 (фиг.1, 2) снабжен лапами 13 для дистанционного упора в крышку 29 контейнера (пенала) и поворотными рычагами 23 для удержания крышки 29 при ее извлечении, отведении в сторону, установки в исходное положение и закрытия контейнера (пенала), связанные с фланцем плунжера 21 через тяги 24, регулируемые по длине.

Захват 7 (фиг.1, 2) содержит плунжер 21, снабженный пружиной 30 и пальцем 22 для раскрытия замка К крышки 29.

Плунжер 21 выполнен с возможностью вертикального перемещения и снабжен пазом “З”.

Привод захвата 7 (фиг.1, 3) крышки выполнен в виде винтового механизма, винт 17 которого установлен в пиноли 5 с возможностью вращения, гайка 28 установлена с возможностью линейного перемещения по винту 17, снабжена пазом “М” под шпонку 27, закрепленную на хоботе 4, и связана со штоком 18. На оси штока 18 (фиг.2, 5) установлены ролики 20, контактирующие с пазом “З” плунжера 21 захвата 7 и служащие для приведения плунжера 21 в движение.

Работа устройства установки крышки пенала происходит следующим образом.

При вращении винта 8 гайка 9 вместе с колонной 2 перемещается вниз, при этом ролик 10 скользит по пазу “И” гильзы 11, связанной с гайкой 9 и по наклонному (винтовому) “Л” участку паза колонны 2, заставляя последнюю после опускания на необходимую величину поворачиваться из исходного положения в положение захвата крышки.

При этом ролики 12 (фиг.3, 6) входят в соприкосновение с боковой поверхностью контейнера (пенала), заставляя перемещаться пиноль 5 в осевом направлении и поворачиваться головку 3, в результате чего происходит центрирование захвата 7 относительно контейнера (пенала).

Опускание колонны 2 происходит до упора лап 13 захвата 7 в поверхность крышки 29, после чего по сигналу датчика привода (не показано) вращение винта 8 прекращается и начинает вращаться вал 14.

Вращение вала 14 (фиг.4, 3) через коническую передачу 15 и вал 16 передается винту 17. Последний, вращаясь, заставляет перемещаться шток 18, связанный с толкателем 19, на оси которого установлены ролики 20. Ролики 20, перемещаясь вместе с толкателем 19 (фиг.2), взаимодействуют с пазом “З”, например наклонным, плунжера 21, заставляя его перемещаться вниз. При этом палец 22 входит в центральное отверстие “Н” крышки 29, раскрывая замок “К”, например шариковый, а поворотные рычаги 23, связанные с плунжером 21 через тяги 24, разворачиваются на 90°, захватывая крышку. По сигналу датчика привода (не показано) вал 14 перестает вращаться и вновь включается винт 8.

При вращении винта 8 (фиг.4) ролик 10 перемещается по вертикальному “П” участку паза колонны 2, происходит подъем колонны 2, извлечение захватом 7 крышки 29 из пенала и подъем ее над торцем последнего.

При дальнейшем вращении винта 8 (фиг.4) ролик 10, взаимодействуя с вертикальным (винтовым) “П” участком паза колонны 2, вызывает ее поворот в исходное положение.

Работа устройства механизма при установке крышки в контейнер (пенал) с отработавшим ядерным топливом производится в обратном порядке.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для объектов использования атомной энергии и может быть использовано в защитных камерах АЭС для контейнеров (пеналов) с отработавшим ядерным топливом. Предложен механизм установки крышки контейнера (пенала) с отработавшим ядерным топливом, на поворотном валу которого установлена головка с хоботом с возможностью ограниченного поворота относительно вала и с размещенным в нем приводом захвата крышки, выполненным в виде винтового механизма, винт которого установлен в пиноли с возможностью вращения, гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена пазом под шпонку, закрепленную на хоботе. Хобот головки снабжен пинолью с возможностью линейного перемещения. Пиноль снабжена коническими роликами с возможностью центрирования захвата относительно контейнера (пенала). В захвате размещен плунжер с возможностью вертикального перемещения. Плунжер захвата снабжен пальцем для раскрытия замка крышки контейнера (пенала) и поворотными рычагами для удержания крышки при ее извлечении и отведении в сторону, для установки крышки в исходное положение, и закрытия его крышкой. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Механизм установки крышки контейнера (пенала) с отработавшим ядерным топливом, содержащий корпус стойки, поворотный вал перемещения, смонтированный в корпусе стойки привод перемещения, выполненный в виде винтового механизма, винт которого установлен с возможностью вращения, а гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена винтовым пазом, контактирующим с пальцем, зафиксированным в корпус стойки, отличающийся тем, что на поворотном валу установлена головка с хоботом с возможностью ограниченного поворота относительно вала и с размещенным в нем приводом захвата крышки, выполненным в виде винтового механизма, винт которого установлен в пиноли с возможностью вращения, гайка установлена с возможностью линейного перемещения по винту и снабжена пазом под шпонку, закрепленную на хоботе, хобот головки снабжен пинолью с возможностью линейного перемещения, пиноль снабжена коническими роликами с возможностью центрирования захвата относительно контейнера (пенала), в захвате размещен плунжер с возможностью вертикального перемещения, плунжер захвата снабжен пальцем для раскрытия замка крышки контейнера (пенала) и поворотными рычагами для удержания крышки при ее извлечении и отведении в сторону, для установки крышки в исходное положение и закрытия его крышкой с учетом радиационных условий защитной камеры.

2. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что пиноль снабжена пружиной, воспринимающей реакцию от винта пиноли.

3. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что плунжер захвата выполнен с наклонным пазом.

4. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что гайка привода захвата соединена со штоком, на конце которого установлены ролики, контактирующие с наклонным пазом плунжера захвата.

5. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что палец для раскрытия замка крышки пенала (контейнера) снабжен пружиной.

6. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что поворотные рычаги захвата выполнены с фланцем плунжера захвата при посредстве тяг.

7. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.6, отличающийся тем, что тяги по длине выполнены регулируемыми.

8. Механизм установки крышки контейнера (пенала) по п.1, отличающийся тем, что палец плунжера захвата выполнен в виде стержня круглой формы.