УСТРОЙСТВО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ БЛОКА ПЕРЕДАЧ ГАЙКОВЕРТА ФЛАНЦЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ Российский патент 2015 года по МПК B25B21/00 B23P19/06 G21C21/00 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к области передач машинного оборудования для затяжки резьбовых соединений. Изобретение применимо в ходе выполнения сервисных работ в атомной промышленности.

Уровень техники

Ныне применяются гайковерты фланцевых соединений верхних блоков реакторов АЭС двух типов - работающие по принципу гидравлического преднатяга шпилек осевым растяжением или по принципу электрической затяжки крутящим моментом. Некоторые из гайковертов, работающие по принципу преднатяга, позволяют завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем, где фланцы имеют резьбовые соединения двух типов (шпильки + гайки и отжимные винты). Обычно используют завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений с главным фланцем и одним типом резьбового соединения (шпильки + гайки). Гайковерты в состоянии выполнить завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений в один подход, что означает, что у фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем могут обслуживать оба типа резьбовых соединений одновременно. Поэтому гайковерты оснащены двумя типами штанг. Первый тип предназначен для шпилек и позволяет гидравлическую затяжку шпилек по значению удлинения с ручной затяжкой гайки на фланце с помощью моментного ключа. Второй тип предназначен для отжимных винтов и позволяет ручную затяжку винтов по значению момента с помощью моментного ключа. Перед непосредственной натяжкой шпилек необходимо установить датчик измерения удлинения шпильки, интегрированный в штангу, на торец шпильки и подключить к вычислительной аппаратуре. После завинчивания, перед подъемом гайковерта с соединения необходимо датчик удлинения отключить от аппаратуры, после чего демонтировать датчик с торца шпильки.

Недостатком данного решения является сложная и продолжительная подготовка гайковерта перед проведением завинчивания и последующая подготовка перед подъемом гайковерта с соединения, что приводит к удлинению времени, затрачиваемого на завинчивание/отвинчивание соединения.

Гайковерт иной конструкции, также работающий по принципу преднатяга, позволяет завинчивание/отвинчивание части фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем, причем фланцы состоят из винтовых соединений двух типов (шпилька + гайка и отжимные винты). Гайковерт оснащен одним типом штанг для завинчивания/отвинчивания отжимных винтов по значению момента.

Недостатком данного решения является невозможность завинчивания/отвинчивания всего фланцевого соединения, выполняется завинчивание/отвинчивание лишь части соединения, что приводит к удлинению времени, затрачиваемого на завинчивание/отвинчивание соединения.

Следующим типом применяемых гайковертов является электрический гайковерт. Электрический гайковерт позволяет завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем, причем фланцы имеют резьбовые соединения двух типов (шпилька + гайка и отжимные винты). Электрические гайковерты позволяют завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений лишь с главным фланцем и одним типом винтового соединения (шпильки + гайки) на момент. Гайковерты оснащены штангами со сменными головками с внутренним шестиугольником для обоих типов резьбовых соединений. Штанги соединены с выходами блока передач, приводимого в движение приводами с электронным управлением. Перед непосредственной установкой гайковерта на фланцевое соединение необходимо выполнить монтаж штанг с соответствующими головками к соответствующим выходам блока передач в зависимости от того, какой тип резьбового соединения будет обслуживаться. После установки гайковерта на фланцевое соединение и начала процесса завинчивания/отвинчивания следует завинчивание/отвинчивание первого типа соединения. Следующим шагом является подъем гайковерта, демонтаж штанг, замена головок и монтаж штанг к соответствующим выводам блока передач. После установки гайковерта на фланцевое соединение и начала процесса завинчивания/отвинчивания происходит завинчивание/отвинчивание второго типа резьбового соединения.

Недостатком данного решения является невозможность завинчивания/отвинчивания фланцевого соединения в один подход, что вызвано необходимостью замены головки с внутренним шестиугольником и перестановкой штанги на соответствующий вывод блока передач. Это приводит к увеличению времени, необходимого для завинчивания/отвинчивания соединения и к более длительному воздействию ионизирующего излучения на персонал.

Патент CZ 283239 описывает устройство для затяжки и ослабления резьбовых шпилек для крепления крышки на пластмассовом сосуде или баке. Данная система предназначена, в частности, для первичного насоса атомной электростанции. Фланцевое соединение первичного насоса, по сравнению с фланцевыми соединениями главного блока, отличается не только по размеру, но и по доступности. Фланцевое соединение главного блока в сравнении с фланцевым соединением первичного насоса намного меньше и находится на глубине около 3 м, в окружении иных соединений подобного размера. Главный блок типа ВВЭР-1000 имеет, например, 91 фланцевое соединение, причем непосредственно доступными являются лишь крайние соединения данной группы, остальные лишь через отверстия дистанционной плиты главного блока. Система, описанная в CZ 283239, не пригодна для применения при затяжке соединений главного блока. Кроме того, гидравлический преднатяг шпилек, который применяется в данной системе, работает очень медленно, что при количестве 91 штук соединений проявилось бы существенным образом.

Раскрытие изобретения

Сутью технического решения является разработка конструкции переключения блока передач гайковерта фланцевых соединений. Предмет изобретения применим на гайковерте фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора.

Переключение является составной частью блока передач, к которому присоединены две шестерки штанг для завинчивания или отвинчивания шпилек. Первые шесть штанг оснащены интегрированным устройством для измерения удлинения отвинчиваемых шпилек. Переключение блока передач состоит из двух рычагов, которые могут находиться в двух положениях. Первый рычаг связан с первым пальцем, находящимся в первой втулке, через первый комплект шарниров и первую штангу закреплен с первым валом. На первом валу закреплена первая шестерня для управления верхним управляющим кольцом с помощью первой зубчатой рейки. Второй рычаг соединен со вторым пальцем, расположенным во второй втулке, а через второй комплект шарниров и вторую штангу закреплен со вторым валом. На втором валу закреплена вторая шестерня для управления верхним управляющим кольцом с помощью второй зубчатой рейки.

Верхнее управляющее кольцо по периметру снабжено канавками и косыми прорезями, в которые заскакивают пальцы первой шестерки вилок, установленных в первой шестерке направляющих скольжения. Первая шестерка вилок управляется верхним управляющим кольцом.

Нижнее управляющее кольцо по периметру снабжено канавками и косыми прорезями, в которые заскакивают пальцы второй шестерки вилок, установленных во второй шестерке направляющих скольжения. Вторая шестерка вилок управляется нижним управляющим кольцом.

Первая шестерка вилок опирается на венчики первой шестерки зубчатых муфт, которые подвижно размещены на первой шестерке валов, снабженных штангами. Зубчатые муфты зафиксированы от поворота по отношению к валам, с помощью первой шестерки пружин приведены в зацепление с первой шестеркой зубчатых колес, для передачи крутящего момента с первой шестерки зубчатых колес на первую шестерку валов через шпонки.

Вторая шестерка вилок опирается на венчики второй шестерки зубчатых муфт, которые подвижно размещены на второй шестерке валов, снабженных штангами. Зубчатые муфты зафиксированы от поворота по отношению к валам, с помощью второй шестерки пружин приведены в зацепление со второй шестеркой зубчатых колес, для передачи крутящего момента со второй шестерки зубчатых колес на вторую шестерку валов через шпонки. Все зубчатые колеса одновременно соединены с приводами блока передач.

Вилками, которые установлены в направляющих скольжения, могут сжиматься и отжиматься пружины, что приводит к выдвижению и вставлению зубчатых муфт из зацепления и в зацепление с зубчатыми колесами. Изменением положения первого рычага с 0° на 180° можно поворачивать верхнее управляющее кольцо для зацепления первой шестерки зубчатых муфт с первой шестеркой зубчатых колес.

Изменением положения второго рычага с 0° на 180° можно поворачивать нижнее управляющее кольцо, для зацепления второй шестерки зубчатых муфт со второй шестеркой зубчатых колес. Выполнением действий в обратном порядке можно выдвинуть первую шестерку зубчатых муфт и засунуть вторую шестерку зубчатых муфт.

Предлагаемое решение переключения блока передач гайковерта шпилек фланцевых соединений позволяет, в случае применения для фланцевых соединений крышки ядерного реактора, завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем, в которых применяются резьбовые соединения двух типов (шпильки+гайки и отжимные винты). Также позволяет завинчивание/отвинчивание и фланцевых соединений, в которых применен лишь главный фланец и один тип резьбового соединения (шпильки+гайки).

Гайковерт благодаря указанному переключению блока передач позволяет выполнять завинчивание/отвинчивание фланцевых соединений в один подход. Это означает, что у фланцевых соединений с главным и отжимным фланцем гайковерт в состоянии одновременно обслуживать два типа резьбовых соединений. Для этого к блоку передач подключены два типа штанг, причем первый тип предназначен для шпилек и позволяет завинчивание шпилек по значению удлинения, а второй тип предназначен для отжимных винтов и позволяет затяжку винтов по значению момента.

Переключение блока передач по предполагаемому изобретению пригодно к применению в комплекте гайковерта, состоящего из коробки передач с соответствующим программным обеспечением, блока передач с приводами с электронным управлением, штангами и опорной рамой. После установки гайковерта на фланцевое соединение и начала процесса завинчивания/отвинчивания происходит завинчивание/отвинчивание первого типа резьбового соединения. Далее с помощью двух рычагов вручную выполняется выбор второго типа резьбового соединения и начинается второй процесс завинчивания/отвинчивания, после чего следует подъем гайковерта с фланцевого соединения и транспортировка на следующее соединение.

Преимуществом данного решения является простота и скорость обслуживания гайковерта, что приводит к сокращению времени, необходимого для завинчивания/отвинчивания соединения. Благодаря этому сокращается продолжительность планово-предупредительных ремонтов реактора, уменьшается уровень поглощенной дозы, получаемой обслуживающим персоналом во время монтажа.

Краткое описание чертежей

Примерное исполнение предлагаемого решения приведено со ссылкой на чертежи, на которых показано:

на рис. 1 - крупный план соединения шестерни с рычагами,

на рис. 2 - крупный план размещения зубчатых колес, зубчатых муфт и управляющих вилок,

на рис. 3 - крупный план расположения колец с зубчатыми рейками,

на рис. 4 - общий вид блока передач.

Подробное описание изобретения

Переключение блока передач гайковерта фланцевых соединений согласно предлагаемому изобретению пригодно для применения на фланцевых соединениях верхнего блока ядерного реактора. Переключение блока передач - это составная часть блока передач, к которому подключены две шестерки штанг для затяжки и/или ослабления шпилек. Одна шестерка штанг содержит интегрированную систему измерения удлинения шпилек.

Переключение блока передач состоит из двух рычагов 1, 1′ с положением 0° и 180°. Первый рычаг 1 соединен с первым пальцем 2, вставленным в первую втулку 3, и через шарнир 4 первого комплекта и первую управляющую штангу 5 связан с первым валом 13. На первом валу 13 закреплена первая шестерня 12 для управления верхним управляющим кольцом 9 с помощью зубчатой рейки 11.

Второй рычаг 1′ соединен со вторым пальцем 2′, вставленным во вторую втулку 3′, и через шарнир 4′ второго комплекта и вторую управляющую штангу 5′ связан со вторым валом 13′. На втором валу 13′ закреплена вторая шестерня 12′ для управления нижним управляющим кольцом 10 с помощью зубчатой рейки 11′.

Верхнее управляющее кольцо 9 по периметру снабжено канавками и косыми прорезями, в которые заскакивают пальцы первой шестерки управляющих вилок 14, установленных в первой шестерке направляющих скольжения 18. Первая шестерка управляющих вилок 14 управляется верхним управляющим кольцом 9.

Нижнее управляющее кольцо 10 по периметру снабжено канавками и косыми прорезями, в которые заскакивают пальцы второй шестерки управляющих вилок 15, установленных во второй шестерке направляющих скольжения 18′. Вторая шестерка управляющих вилок 15 управляется нижним управляющим кольцом 10.

Первая шестерка управляющих вилок 14 опирается на венчики первой шестерки зубчатых муфт 8, которые подвижно размещены на первой шестерке валов 7, снабженных штангами. Зубчатые муфты 8 зафиксированы от поворота по отношению к валам 7, с помощью первой шестерки пружин 16 первая шестерка зубчатых муфт 8 приведена в зацепление с первой шестеркой зубчатых колес 6 для передачи крутящего момента с первой шестерки зубчатых колес 6 на первую шестерку валов 7 через шпонки 17. Зубчатые колеса 6 соединены с шестеркой приводов блока передачи.

Вторая шестерка управляющих вилок 15 опирается на венчики второй шестерки зубчатых муфт 8′, которые подвижно размещены на второй шестерке валов 7′, снабженных затяжными штангами. Зубчатые муфты 8′ зафиксированы от поворота по отношению к валам 7′, с помощью второй шестерки пружин 16′ вторая шестерка зубчатых муфт 8′ приведена в зацепление со второй шестеркой зубчатых колес 6′ для передачи крутящего момента со второй шестерки зубчатых колес 6′, на валы 7′ через шпонки 17′. Зубчатые колеса 6′ соединены с шестеркой приводов блока передачи.

Управляющими вилками 14, 15, которые установлены в направляющих скольжения 18, 18′, могут сжиматься и отжиматься пружины 16, 16′, что приводит зубчатые муфты 8, 8′ в состояние зацепления и расцепления с зубчатыми колесами 6, 6′.

Изменением положения первого рычага 1 с 0° на 180° можно поворачивать верхнее управляющее кольцо 9 для зацепления первой шестерки зубчатых муфт 8 с первой шестеркой зубчатых колес 6.

Изменением положения второго рычага 1′ с 0° на 180° можно поворачивать нижнее управляющее кольцо 10 для зацепления второй шестерки зубчатых муфт 8′ со второй шестеркой зубчатых колес 8′.

Гайковерт, снабженный переключением блока передач, позволял завинчивание/отвинчивание всех фланцевых соединений верхнего блока реактора ВВЭР-1000. Речь идет о соединениях ШЭМ - фланцевое соединение чехла привода, ТК - фланцевое соединение канала измерений температуры, КНИ - фланцевое соединение канала измерений нейтронного тока.

Примерное исполнение показано на рис. 1-4.

Описание возможного функционирования блока переключения передач гайковерта шпилек фланцевых соединений согласно настоящему изобретению следующее. Затягиваемое фланцевое соединение имеет как главный фланец, закрепленный шестью шпильками с гайками, затягиваемыми до заданного удлинения шпилек, так и отжимной фланец с шестью отжимными винтами, затягиваемыми по заданному моменту. После установки гайковерта, оснащенного блоком переключения передач согласно настоящему изобретению, на фланцевое соединение и попадания обеих шестерок штанг на соответствующие шпильки с гайками и болтами, сначала путем поворота рычага 1 с положения 0° в положение 180° повернется подключенное к нему верхнее управляющее кольцо 9, что приведет в зацепление первую шестерку зубчатых муфт 8 с зубчатыми колесами 6, далее в работу вовлекаются шесть валов 7, снабженных не показанными здесь штангами с измерением удлинения шпилек. Это позволит перенести момент кручения с зубчатых колес 6 на данные штанги. Далее поворотом рычага 1′ с положения 0° в положение 180° повернется соединенное с ним нижнее управляющее кольцо 10, что выведет из зацепления вторую шестерку зубчатых муфт 8′, находившуюся в контакте с зубчатыми колесами 6′, таким образом, невозможен перенос момента кручения с зубчатых колес 6′ на вторую шестерку валов 7′ и на шестерку штанг без измерения удлинения, с помощью которых затягиваются шесть отжимных болтов. В данной настройке рычагов 1, 1′ происходит затяжка шести шпилек с гайками, затягиваемыми по значению удлинения. Изменение положения рычагов 1, 1′ с 180° на 0° отсоединяется шестерка штанг с измерением удлинения и соединяется вторая шестерка штанг без измерения удлинения, с помощью которых можно затягивать шестерку болтов отжимного фланца, затягиваемых по значению момента. С помощью переключения блока передач гайковерта согласно данному изобретению можно во время одной установки гайковерта на фланцевом соединении затягивать как главный фланец, так и отжимной фланец.

Обратным направлением движения зубчатых колес 6, 6′ можно провести ослабление соответствующих соединений, в ходе которого используется настройка рычагов 1, 1′, описанная для затяжки соединений.

Как видно из описания, гайковерт, оснащенный переключением блока передач согласно настоящему изобретению, можно применять и для затяжки фланцевых соединений, содержащих лишь главный фланец, когда применяется конфигурация рычагов 1, 1′, при которой в работу включена лишь первая шестерка валов 7, снабженных штангами с измерением удлинения шпилек, как было описано выше.

Простым поворотом рычагов 1, 1′ можно управлять гайковертом, оснащенным переключением блоков передач, согласно настоящему изобретению так, чтобы при помощи одного гайковерта было можно затягивать или ослаблять все типы фланцевых соединений, имеющихся на верхнем блоке ядерного реактора.

Кроме того, можно проводить затяжку соответствующего фланцевого соединения в ходе одной установки гайковерта на фланец, что существенно сокращает время, необходимое для затяжки соединений на верхнем блоке ядерного реактора.

Список обозначений

1 - первый рычаг

1′ - второй рычаг

2 - первый палец

2′ - второй палец

3 - первая втулка

3′ - вторая втулка

4 - шарнир первого комплекта

4′ - шарнир второго комплекта

5 - первая штанга

5′ - вторая штанга

6 - зубчатое колесо первой шестерки

6′ - зубчатое колесо второй шестерки

7 - вал первой шестерки

7′ - вал второй шестерки

8 - зубчатая муфта первой шестерки

8′ - зубчатая муфта второй шестерки

9 - верхнее управляющее кольцо

10 - нижнее управляющее кольцо

11 - первая зубчатая рейка

11′ - вторая зубчатая рейка

12 - первая шестерня

12′ - вторая шестерня

13 - первый вал

13′ - второй вал

14 - вилка первой шестерки

15 - вилка второй шестерки

16 - пружина первой шестерки

16′ - пружина второй шестерки

17 - шпонка первого комплекта

17′ - шпонка второго комплекта

18 - направляющая скольжения первой шестерки

18′ - направляющая скольжения второй шестерки.

Изобретение относится к гайковертам. Устройство для переключения блока передач гайковерта фланцевых соединений применимо для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора, при этом является составной частью блока передач, к которому подключены две шестерки штанг для затяжки и/или ослабления шпилек. Переключение блока передач предназначено для присоединения или отсоединения привода шестерок штанг. Образовано двумя рычагами (1), (1'), соединенными с шестернями (12), (12') для управления управляющими кольцами (9), (10). Управляющие кольца (9), (10) предназначены для управления вилками (14), (15). Вилки (14), (15) опираются на венчики зубчатых муфт (8), (8'), подвижно размещены на валах (7), (7'), снабженных штангами. Зубчатые муфты (8), (8') зафиксированы от поворота по отношению к валам (7), (7'), а с помощью пружин (16), (16') находятся в зацеплении с зубчатыми колесами (6), (6'), для передачи крутящего момента с зубчатых колес (6), (6') на валы (7), (7') через шпонки (17), (17'). Зубчатые колеса (6), (6') соединены с шестерками приводов блока передач. Вилками (14), (15), установленными в направляющих скольжения (18), (18'), могут сжиматься и отжиматься пружины (16), (16'), что приводит зубчатые муфты (8), (8') в состояние зацепления или расцепления с зубчатыми колесами (6), (6'). Изменением положения рычагов (1), (1') с одного положения в другое можно поворачивать управляющее кольцо (9), (10), для того чтобы зубчатые муфты (8), (8') вошли в зацепление с зубчатыми колесами (6), (6'), или наоборот. Технический результат заключается в уменьшении времени для завинчивания или отвинчивания фланцевых соединений блока ядерного реактора. 4 ил.

Устройство для переключения блока передач гайковерта фланцевых соединений, используемое для фланцевых соединений верхнего блока ядерного реактора, являющееся составной частью блока передач, к которому подключены две шестерки штанг для затяжки и/или ослабления шпилек, причём первая шестерка штанг содержит интегрированное устройство для измерения удлинения шпилек, отличающееся тем, что оно образовано двумя рычагами (1), (1´) с двумя положениями, причем первый рычаг (1) соединен с первым пальцем (2), вставленным в первую втулку (3), а через шарниры (4) первого комплекта и первую штангу (5) соединен с первым валом (13), на котором закреплена первая шестерня (12), для управления верхним управляющим кольцом (9) с помощью первой зубчатой рейки (11), а второй рычаг (1´) соединен со вторым пальцем (2´), вставленным во вторую втулку (3´), а через шарниры (4´) второго комплекта и вторую штангу (5´) соединен со вторым валом (13´), на котором закреплена вторая шестерня (12´) для управления нижним управляющим кольцом (10) с помощью второй зубчатой рейки (11´), причем верхнее управляющее кольцо (9) по периметру выполнено с канавками и косыми прорезями, в которые заходят пальцы первой шестерки вилок (14), установленных в первой шестерке направляющих скольжения (18), при этом первая шестерка вилок (14) управляется верхним управляющим кольцом (9), а нижнее управляющее кольцо (10) по периметру выполнено с канавками и косыми прорезями, в которые заходят пальцы второй шестерки вилок (15), установленных во второй шестерке направляющих скольжения (18´), причем вторая шестерка вилок (15) управляется нижним управляющим кольцом (10), а первая шестерка вилок (14) опирается на венчики первой шестерки зубчатых муфт (8), которые подвижно размещены на первой шестерке валов (7), снабженных штангами, и зафиксированы от поворота по отношению к валам (7), при этом с помощью первой шестерки пружин (16) первая шестерка зубчатых муфт (8) приведена в зацепление с первой шестеркой зубчатых колес (6) для передачи крутящего момента с первой шестерки зубчатых колес (6) на первую шестерку валов (7) через шпонки (17), причем зубчатые колеса (6) соединены с шестеркой приводов блока передачи, а вторая шестерка вилок (15) опирается на венчики второй шестерки зубчатых муфт (8´), которые подвижно размещены на второй шестерке валов (7´), снабженных штангами, зафиксированы от поворота по отношению к валам (7´), при этом с помощью второй шестерки пружин (16´) вторая шестерка зубчатых муфт (8´) приведена в зацепление со второй шестеркой зубчатых колес (6´) для передачи крутящего момента со второй шестерки зубчатых колес (6´) на валы (7´) через шпонки (17´), причем зубчатые колеса (6´) соединены с шестеркой приводов блока передачи, а вилками (14), (15), которые установлены в направляющих скольжения (18), (18´), могут сжиматься и отжиматься пружины (16), (16´) для приведения зубчатых муфт (8), (8´) в состояние зацепления и расцепления с зубчатыми колесами (6), (6´), причем изменением положения первого рычага (1) с 0° на 180° можно поворачивать верхнее управляющее кольцо (9) для зацепления первой шестерки зубчатых муфт (8) с первой шестеркой зубчатых колес (6), и наоборот, изменением положения второго рычага (1´) из одного положения в другое можно поворачивать нижнее управляющее кольцо (10) для зацепления второй шестерки зубчатых муфт (8´) со второй шестеркой зубчатых колес (6´), и наоборот.