УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ВЫВОДИМЫХ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ Российский патент 2020 года по МПК B23K7/10 B23K10/00 B23K37/02 B26F3/06 

Описание патента на изобретение RU2711285C1

Изобретение относится к термической тепловой резке металлов и может быть использовано для создания проходок в металлоконструкциях при выводе из эксплуатации уран-графитовых реакторов.

Известен телескопический буровой став [SU 1712578, МПК Е21В 17/07, опубл. 15.02.1992], выбранный в качестве аналога. Указанное устройство включает в себя буровую штангу, привод, породоразрушающий орган, узел выдвижения и возврата секции. Буровая штанга состоит из телескопически связанных трубчатых секций с узлом передачи крутящего момента. Привод связан с забойной частью буровой штанги. Породоразрушающий орган соединен с забойной частью внутренней трубчатой секции с расположенными в полости буровой штанги рабочими элементами, одни концы которых связаны с торцовой частью выдвижной секции, а другие концы - с приводом. Узел выдвижения и возврата секции выполнен в виде длинномерных элементов с термонагревателем, уложенных спирально один в другом и изготовленных из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Известное устройство имеет следующие недостатки:

- сложность конструкции, вызванная наличием большого количества подвижных в различных плоскостях элементов;

- низкая эффективность работы, связанная с использованием механических средств бурения и создания проходок;

- использование длинномерных элементов, связанных с подвижными частями устройства, увеличивает вероятность его заклинивания и выход из строя.

Известно устройство для немеханической резки [RU 2019369, МПК B23D 31/00, B26F 3/00, опубл. 15.09.1994], выбранное в качестве аналога. Указанное устройство состоит из подвижного модуля резака, модуля энергетического обеспечения, гибких энергопроводов для подвода энергоносителя к резаку, системы управления. Гибкие энергопроводы размещены в жестком кожухе, который шарнирно закреплен относительно модуля энергетического обеспечения и установлен с возможностью взаимодействия с механизмом ограничения его перемещения. Кроме того, гибкие энергопроводы установлены с зазором между жестким кожухом и местом их соединения с резаком. Шарнирное соединение жесткого кожуха выполнено в виде кардана из трех концентрично расположенных в горизонтальной плоскости рамок, из которых две внутренние установлены с возможностью поворота вокруг взаимно перпендикулярных осей кардана. При этом механизм ограничения перемещения жесткого кожуха выполнен в виде пар точечных бесконтактных датчиков, установленных в точках наибольшего радиуса поворота рамок с возможностью взаимодействия с экранами, которые закреплены на сопрягаемых рамках кардана. Направления осей подвески рамок кардана совпадают с направлениями продольного и поперечного перемещений модулей резака и энергетического обеспечения.

Указанное устройство имеет недостатки:

- использование неспаренной пружины, соединяющей кардан и трубу, через которую проходят модуль энергетического обеспечения и гибкие энергопроводы, приводит к неустойчивому горению теплового резака за счет изменения расстояния между ним и поверхностью материала;

- большие габаритные размеры устройства сокращают возможности его промышленного использования;

- запас хода трубы, через которую проходят модуль энергетического обеспечения и гибкие энергопроводы, ограничен в вертикальной плоскости, что не позволяет использовать устройство для резки листовых материалов различной толщины.

Известна универсальная машина тепловой резки и зачистной инструмент для нее [RU 2594547, МПК B23K 7/00, B23K 10/00, B23K 5/00, опубл. 20.08.2016], выбранная в качестве прототипа. Указанное устройство состоит из вертикального электропривода с редуктором, устройства ЧПУ, выполненного в виде консоли суппорта, упорной планки и подпятника, в который упирается штанга электропривода. При этом суппорт содержит узел держателя сменного инструмента, выполненный в виде газового или плазменного резака, и в него установлены параллельно оси инструмента два датчика расстояния инструмента до металлической поверхности, один из которых индуктивный, а другой - вихретоковый. Узел держателя инструмента присоединен к подпятнику двумя плоскими пружинами с жестко закрепленными концами, расположенными с зазором параллельно друг другу и поперечно вертикальной оси инструмента, и прижат ими к упорной планке. В корпусе устройства выполнены гнезда для хранения сменного инструмента. Дополнительно устройство снабжено сменными маркирующим и зачистным инструментами и индивидуальными по конфигурации и размерам одновитковыми антеннами для автоматического позиционирования соответствующего инструмента относительно обрабатываемого металлического листа. При этом на срезе держателя инструмента рядом с корпусом вихретокового датчика образован разъемный узел крепления сменного инструмента с двумя присоединительными элементами, закрепленными на держателе и на каждом инструменте. В корпусе вихретокового датчика образован разъемный узел крепления сменных одновитковых антенн, выполненный в виде двух электроизолированных гнезд под выводы антенны с зажимными винтами. Диаметр витка индивидуальной антенны для каждого соответствующего инструмента больше диаметра его наконечника, расположенного внутри витка, на величину не менее 35 мм, а наконечник выступает за пределы плоскости витка на величину не менее 12 мм

Недостатки этого устройства:

- запас хода штанги, соединяющей электропривод с суппортом, ограничен ее длиной, что не позволяет использовать данную машину тепловой резки для решения широкого круга задач и считать ее универсальной;

- узел держателя сменного инструмента имеет одну точку закрепления, что существенно снижает точность реза металла за счет колебаний и вибраций, возникающих при взаимодействии термической струи с обрабатываемой поверхностью.

Техническим результатом изобретения является возможность эффективного создания проходок в удаленных друг от друга радиационно загрязненных металлоконструкциях ядерного реактора.

Для достижения указанного технического результата может быть использована известная универсальная машина тепловой резки, которая состоит из электропривода с редуктором, вертикальной штанги, узла держателя сменного инструмента, выполненного в виде плазменного резака и присоединенного к подпятнику двумя плоскими пружинами с жестко закрепленными концами. Согласно предлагаемому изобретению, устройство состоит из шагового электродвигателя с редуктором, который расположен на подставке под электропривод. Шаговый электродвигатель с редуктором сцеплен с вертикально расположенной наборной штангой, выполненной из звеньев, соединенных друг с другом посредством резьбовых соединений. В верхней части наборной штанги расположена опорная втулка, перемещающаяся по внешней поверхности первого звена штанги и фиксируемая на ней двумя болтами. Нижняя часть наборной штанги выполнена в виде втулки, верхний конец которой соединен с последним звеном наборной штанги посредством резьбового соединения, а в нижний конец вкручен конусообразный опорный наконечник. На внешней поверхности втулки установлена видеокамера с фонариком. С внешней стороны втулки с помощью шарнирного соединения закреплен подвижный узел держателя плазменного резака, способный отклонятся на угол до 20° от вертикального положения, в который установлена головка плазменного резака. Узел держателя плазменного резака дополнительно снабжен возвращающими пружинами, соединяющими его с втулкой. По всей длине наборной штанги с помощью хомутов закреплен кабель-шланг, соединяющий плазменный резак с источником тока и компрессором.

Указанный технический результат достигается за счет того, что для бесперебойного создания проходок в удаленных друг от друга радиационно загрязненных металлоконструкциях ядерного реактора используют наборную штангу, имеющую возможность грубой и тонкой регулировки по высоте. Грубую регулировку проводят за счет изменения количества звеньев, а тонкую выполняют путем перемещения конусообразного опорного наконечника по длине втулки, расположенной в нижней части наборной штанги. Неподвижность наборной штанги в горизонтальном направлении и сокращение величины частоты ее биения при вращении обеспечивают с помощью подставки под электропривод, опорных втулок, которые могут упираться в ранее созданную проходку, и конусообразного опорного наконечника. Увеличение эффективности резки металлоконструкций достигают путем использования плазменного резака, головка которого закреплена в подвижном узле держателя, способного отклонятся на угол до 20° от вертикального положения. Это позволяет поддерживать постоянную величину зазора между выходным отверстием головки плазменного резака и обрабатываемой поверхностью металлоконструкций, что компенсирует ее неровности. Устойчивое движение плазменного резака обеспечивают возвращающими пружинами, которые соединяют узел держателя плазменного резака с втулкой. Контроль за процессом резки и его точностью осуществляют с помощью видеокамеры с фонариком.

На фиг. 1 показан внешний вид устройства для дистанционной резки металлоконструкций ядерных реакторов.

На фиг. 2 представлен чертеж штанги для дистанционной плазменной резки металлоконструкций ядерных реакторов.

На фиг. 3 приведен детализированный чертеж нижней части штанги.

Предлагаемое устройство для дистанционной резки металлоконструкций ядерных реакторов содержит шаговый электродвигатель с редуктором 1, который размещен на виброустойчивой подставке под электропривод 2, выполненной в виде стола (фиг. 1). Шаговый электродвигатель с редуктором 1 сцеплен с вертикально расположенной наборной штангой 3, выполненной из звеньев переменной длины, представляющих собой металлические трубы, соединенные посредством резьбовых соединений друг с другом. В верхней части наборной штанги 3 расположена опорная втулка 4, прочно фиксируемая на ней двумя болтами 5, расположенными друг напротив друга.

Последнее нижнее звено наборной штанги 3 соединено с втулкой 6 (фиг. 1, 2, 3). В нижний конец втулки 6 вкручен массивный конусообразный опорный наконечник 7, запас хода которого зависит от его размера и длины резьбового соединения с втулкой 6. Материал звеньев наборной штанги 3, втулки 6 и конусообразного опорного наконечника 7 выбирается таким образом, чтобы центр тяжести наборной штанги 3 для дистанционной плазменной резки металлоконструкций был смещен в сторону последнего.

На внешней поверхности втулки 6 установлена и закреплена с помощью хомутов видеокамера с фонариком 8. С внешней стороны втулки 6 с помощью шарнирного соединения закреплен подвижный узел держателя плазменного резака 9, способный отклонятся на угол до 20° от вертикального положения, в который установлена головка плазменного резака 10. Узел держателя плазменного резака 9 дополнительно снабжен возвращающими пружинами 11, соединяющими его с втулкой 6.

Головка плазменного резака 10, установленная в узле держателя плазменного резака 9, соединена с источником тока и компрессором (на чертежах не показаны) с помощью кабель-шланга 12, который закреплен на наборной штанге 3 с помощью хомутов.

Устройство работает следующим образом.

После выбора горизонтально расположенной области металлоконструкций 13 ядерного ректора, в которой необходимо создать проходку, проводится грубая регулировка длины наборной штанги 3 путем изменения количества звеньев, расположенных между первым и последним звеном. Затем наборная штанга с головкой плазменного резака 10, установленной в узле держателя плазменного резака 9, опускается на, заданную глубину. При этом за процессом опускания наблюдают с помощью видеокамеры с фонариком 8, установленной с внешней стороны втулки 6. В случае работы в ограниченном пространстве и на глубине осуществляется подсветка с помощью встроенного фонарика. При необходимости выполняется тонкая настройка длины наборной штанги 3 путем перемещения конусообразного опорного наконечника 7 вдоль втулки 6.

Выставляется необходимый зазор между выходным отверстием головки плазменного резака 10 и обрабатываемой путем перемещения наборной штанги 3 в вертикальной плоскости поверхностью металлоконструкций 13. Положение наборной штанги 3 фиксируется с помощью двух болтов 5 опорной втулки 4, которые упираются о неподвижную поверхность (например, края ранее созданной проходки или виброустойчивой подставки под электропривод 2). Верхняя часть наборной штанги 3 с шаговым электродвигателем с редуктором 1.

Дистанционно с пульта управления плазменным резаком на головку плазменного резака 10 по кабель-шлангу 12 подается питание, в результате чего создается струя низкотемпературной плазмы, направленная перпендикулярно обрабатываемой поверхности металлоконструкций 13. Наборная штанга 3 приводится в движение с помощью шагового электродвигателя с редуктором 1. Путем перемещения подвижного узла держателя плазменного резака 9, соединенного с наборной штангой 3, головка плазменного резака 10 поворачивается вокруг конусообразного опорного наконечника 7, опирающегося на поверхность металлоконструкций 13. Скорость поворота и, следовательно, эффективность реза контролируется с помощью видеокамеры с фонариком 8. Неровности поверхности металлоконструкций 13 компенсируются за счет перемещения узла держателя плазменного резака 9 в вертикальной плоскости, которое ограничивается возвращающими пружинами 11, соединенными с втулкой 6.

Угол между направлением движения струи низкотемпературной плазмы, выходящей из головки плазменного резака 10, и, следовательно, радиус создаваемой в металлоконструкциях 13 проходки может быть оперативно и дистанционно изменен путем увеличения расхода теплоносителя (плазмообразующего газа), проходящего через сопло головки плазменного резака 10, и возможности отклонения держателя плазменного резака 9 на угол до 20° от вертикального положения.

После создания проходки в металлоконструкциях 13 наборная штанга 3 по необходимости опускается на следующую отметку, на которой требуется создать новую проходку в нижележащих металлоконструкциях. Для этого болты 5, фиксирующие опорную втулку 4 ослабляются. В случае, если запаса хода не достаточно, то наборная штанга 3 извлекается из вновь созданной проходки в металлоконструкциях 13 и наращивается путем добавления звеньев или увеличения длины конусообразного опорного наконечника 7.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет создавать проходки в удаленных друг от друга радиационно загрязненных металлоконструкциях ядерного реактора за счет использования наборной штанги изменяемой длины, позволяющей выполнять работы дистанционно и в труднодоступных местах. Эффективность создания проходок повышается за счет использования плазменного резака, движение которого автоматически стабилизируется с помощью возвращающих пружин и возможности отклонения держателя плазменного резака на угол до 20° от вертикального положения, а также за счет непрерывного контроля процесса обработки поверхности металлоконструкций и оперативного изменения режимов реза.

Похожие патенты RU2711285C1

название год авторы номер документа
УНИВЕРСАЛЬНАЯ МАШИНА ТЕПЛОВОЙ РЕЗКИ И ЗАЧИСТНОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ НЕЕ 2015
  • Герасимов Олег Михайлович
  • Кириллов Вячеслав Федорович
  • Мангутов Артём Максимович
  • Синицкий Валентин Андреевич
RU2594547C1
Способ очистки транспортно-технологических емкостей ядерного реактора от длинномерных радиоактивных элементов технологического оборудования 2017
  • Мевиус Вячеслав Владимирович
  • Мевиус Андрей Владимирович
  • Южаков Дмитрий Геннадьевич
  • Зубавленко Алексей Вячеславович
  • Корлюков Иван Николаевич
  • Дмитриев Василий Архипович
RU2666152C1
СПОСОБ ДЕМОНТАЖА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Этинген А.А.
  • Берела А.И.
  • Сорокин В.Н.
  • Елин В.А.
  • Шавков В.П.
  • Былкин Б.К.
  • Лобов Ю.П.
  • Вебер В.В.
  • Колядко А.А.
  • Шпицер В.Я.
RU2029398C1
СПОСОБ РАЗДЕЛКИ НА ФРАГМЕНТЫ ДЛИННОМЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2018
  • Мевиус Вячеслав Владимирович
  • Мевиус Андрей Владимирович
  • Южаков Дмитрий Геннадьевич
  • Зубавленко Алексей Вячеславович
  • Корлюков Иван Николаевич
  • Дмитриев Василий Архипович
RU2687048C1
Устройство для орбитальной обработки неповоротных стыков и торцов труб 2018
  • Бублик Дмитрий Алексеевич
  • Ефимов Илья Алексеевич
  • Кононенко Роман Владимирович
  • Кузин Егор Владимирович
RU2696984C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛОКАЛЬНОГО ВЫБУРИВАНИЯ УЧАСТКОВ ГРАФИТОВЫХ КОЛОНН КЛАДКИ РЕАКТОРА 2016
  • Марков Сергей Анатольевич
  • Шевченко Олег Михайлович
  • Павлюк Александр Олегович
  • Беспала Евгений Владимирович
  • Котляревский Сергей Геннадьевич
  • Шевченко Анна Олеговна
RU2618214C1
ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩАЯ СБОРКА ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2012
  • Аксенов Петр Михайлович
  • Григорьянц Ашот Владимирович
  • Евстигнеев Игорь Владимирович
  • Ершов Валентин Федорович
  • Кострицын Владимир Алексеевич
  • Романов Александр Иванович
  • Самойлов Олег Борисович
  • Санников Евгений Леонидович
  • Шолин Евгений Васильевич
RU2506657C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УПАВШИХ ПРЕДМЕТОВ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2016
  • Тумаков Евгений Алексеевич
  • Палагин Евгений Александрович
  • Кульбицкий Евгений Петрович
  • Шлепкин Сергей Юрьевич
RU2684392C2
СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ НА НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ С УСТЬЯ ФОНТАНИРУЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ 2012
  • Журавлев Валерий Владимирович
  • Кустышев Александр Васильевич
  • Новоселов Владимир Васильевич
  • Зозуля Григорий Павлович
  • Чабаев Леча Усманович
  • Вакорин Егор Викторович
RU2493356C1
УСТАНОВКА ВСКРЫТИЯ ПЕНАЛА ХРАНЕНИЯ ОТРАБОТАВШЕГО ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА 2015
  • Гаврилов Пётр Михайлович
  • Гамза Юрий Вячеславович
  • Бараков Борис Николаевич
  • Ильиных Юрий Сергеевич
  • Рыбалкин Игорь Андреевич
  • Кочергин Александр Владимирович
  • Ченцов Василий Александрович
RU2601955C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 711 285 C1

Реферат патента 2020 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ВЫВОДИМЫХ ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ

Изобретение относится к устройству для дистанционной резки металлоконструкций выводимых из эксплуатации ядерных реакторов. Техническим результатом изобретения является возможность эффективного создания проходок в удаленных друг от друга радиационно загрязненных металлоконструкциях ядерного реактора. Шаговый электродвигатель с редуктором устройства расположен на подставке под электропривод. Шаговый электродвигатель с редуктором сцеплен с вертикально расположенной наборной штангой, выполненной из звеньев, соединенных друг с другом посредством резьбовых соединений. В верхней части штанги расположена опорная втулка, перемещающаяся по внешней поверхности первого звена штанги и фиксируемая на ней двумя болтами. Нижняя часть наборной штанги выполнена в виде втулки, верхний конец которой соединен с последним звеном наборной штанги посредством резьбового соединения, а в нижний конец вкручен конусообразный опорный наконечник. На внешней поверхности втулки установлена видеокамера с фонариком. С внешней стороны втулки с помощью шарнирного соединения закреплен подвижный узел держателя плазменного резака, способный отклонятся на угол до 20° от вертикального положения, в который установлена головка плазменного резака. Узел держателя плазменного резака дополнительно снабжен возвращающими пружинами, соединяющими его с втулкой. По всей длине наборной штанги с помощью хомутов закреплен кабель-шланг, соединяющий плазменный резак с источником тока и компрессором. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 711 285 C1

Устройство для дистанционной резки металлоконструкций выводимых из эксплуатации ядерных реакторов, содержащее электропривод с редуктором, вертикальную штангу, узел держателя сменного инструмента, выполненного в виде плазменного резака и подсоединенного к подпятнику двумя плоскими пружинами с жестко закрепленными концами, отличающееся тем, что электропривод в виде шагового электродвигателя расположен на подставке под электропривод и сцеплен с вертикально расположенной наборной штангой, выполненной из звеньев, соединенных друг с другом посредством резьбовых соединений, при этом в верхней части наборной штанги расположена опорная втулка, перемещающаяся по внешней поверхности первого звена наборной штанги и фиксируемая на ней двумя болтами, а нижняя часть наборной штанги выполнена в виде втулки, в нижний конец которой вкручен конусообразный опорный наконечник, а ее верхний конец соединен с последним звеном наборной штанги посредством резьбового соединения, причем на ее внешней поверхности установлена видеокамера с фонариком и с помощью шарнирного соединения закреплен подвижный узел держателя плазменного резака с возможностью отклонения на угол до 20° от вертикального положения и снабженный возвращающими пружинами, соединяющими его с втулкой, в который установлена головка плазменного резака, кабель-шланг от которой закреплен с помощью хомутов по все длине наборной штанги.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2711285C1

УНИВЕРСАЛЬНАЯ МАШИНА ТЕПЛОВОЙ РЕЗКИ И ЗАЧИСТНОЙ ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ НЕЕ 2015
  • Герасимов Олег Михайлович
  • Кириллов Вячеслав Федорович
  • Мангутов Артём Максимович
  • Синицкий Валентин Андреевич
RU2594547C1
СПОСОБ ДЕМОНТАЖА ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1992
  • Этинген А.А.
  • Берела А.И.
  • Сорокин В.Н.
  • Елин В.А.
  • Шавков В.П.
  • Былкин Б.К.
  • Лобов Ю.П.
  • Вебер В.В.
  • Колядко А.А.
  • Шпицер В.Я.
RU2029398C1
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛКИ ОТРАБОТАВШЕЙ ТОПЛИВНОЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА 2001
  • Божко А.Г.
  • Винников А.И.
  • Дмитриев А.П.
  • Шишкин В.А.
  • Матвеев П.С.
  • Савельева И.Н.
  • Щуров Л.И.
  • Марков В.В.
  • Романов В.Г.
RU2208849C2
Устройство для кислородной резки 1980
  • Запорожец Виталий Федорович
  • Литвинов Александр Дмитриевич
  • Дьяченко Авенир Никифорович
  • Губа Владимир Васильевич
SU935224A1
УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕЗКИ 1995
  • Коваль П.А.
  • Величко В.С.
RU2098244C1
Устройство для кислородной резки проката круглого сечения 1978
  • Овчинников Виталий Макарович
  • Докукин Виктор Михайлович
SU738796A1
Переносное устройство для вырезки круглых отверстий 1973
  • Подшивалин Александр Алексеевич
  • Сигарев Валентин Семенович
  • Молтянина Майя Ильинична
SU462678A1
JP 8066767 A, 12.03.1996
US 4285503 A1, 25.08.1981.

RU 2 711 285 C1

Авторы

Антоненко Михаил Викторович

Леонов Алексей Вячеславович

Жирников Даниил Валентинович

Чубреев Дмитрий Олегович

Беспала Евгений Владимирович

Ярцев Александр Владимирович

Иванов Евгений Сергеевич

Даты

2020-01-16Публикация

2019-09-23Подача