Автомат для контактной стыковой сварки трубчатой оболочки твэлов с заглушкой Советский патент 1991 года по МПК B23K11/00 

iSSSf,

Л1 г2анав|аж .: л««чваи лвоРА.г.

t--«kweeMW efV - ay«H- ni-n«««sjBM i.4t . ti.-ai

(46) 23.04,91 . Бюл. № 15

(21)4287159/27

(22)2U,U7.87

(72) Ji.Т.Бабкин, Л.А.ГусРв, Л.К.Дружинин, Ю.Ь,Звягин, Д.В.Рогов, Е.Н.ХолмянскиЛ, П.Л.Шлионский и А.Я.Ящунскпй

(53) 621.791.762 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР W 94107U, кл. В 23 К 11/04, 1980.

(54) АВТОМАТ д;1я КОНТАКТНОЙ си.;к(,}((): :

CBAPKJi ТРУБЧАТОЙ ОБОЛОЧКИ 1ИЭЛ()В v; ЗАГЛУШКОЙ

(57)Изобретение относится к Maiiinno-- строению, а именно к автомати-ирован- ному оборудованию для сварки - гс-р метизации оболочек твэлов эиергети- -ческих ядерных реакторов в линиях автоматизированного промышленноги производства. Цель изобретения - повышение качества, стабильности срарк: и безопасности в работе iipii сварке твэлов с высоким давлением нейтрг ль- ного газа. Разъемная сварочная камера выполнена в виде помещенных в корпусы соосных направляющих привслн.;х полых ползунов. В одном ползуне расположен основной зажим для трубчатой оболочки со своим приводом и токопод- водом, в другом ползуне - электрод- держатель для заглушки, связанный с приводом создания сварочного усилия. Автомат содержит приводной фиксатор, датчик сварочного усилия, регулируемые упоры-ограничители рабочего и обратного ходов привода создания сварочного усилия. Фиксатор шарнирно соединен со штоком его привода. Токо- подвод основного зажима выполнен в виде фланца с централг,ным отверстием который герметично игисоединен к noi--:; ку, Hecy. FiN V , Iv. о- :( ., со стороия г йяь( Ми KCMfT - To tono;; под содер гИ ; ко-ыи.к. газ ьрмные то; опо:11юдь и пгще секторгв Ось ь чой и дoпoлни eлb -lй ) тгу 1-;э- тсй иболо ч; вь п l ;i:иь: т вч;;ст- )ьмеюш1)Х aB cHOMFU. e гп -ивод - цяч -, Лс- rjecTKH OA ivJH цанги япля -тгг п-р.дол- Kfii/ieM л- - т л: и С :;.i; tMibi ;- ri v cj-1Гов

ОИ кол ЬиО : JM-: J;p -.; ;;.

тас подо Ф:С Н;,. ,

пазах. Jierri;.i : ;гч1- ii;-/ipHHi )Jio с с i T -hjMii nr;i гой udbrif. l-: iHij .Mt. r ;; п. -- pa выст:;ил но Ci i;i)U:n- -O fnrin, В (2 (iei; граль: о : iacT -; r biri- :.т олс- точка под сок терм Г - : ;:смнот о T-GKI-- no/;BOiia. На бс/кг ; uir ,-,-; -м од- мои из цагл с.; iTi : с;)н:. f гг--..-го ( ч..-

НИЧ -иЛПОЛ - ; к ... .l. i Ь-:.5

В1-1С П. Нг i ;u:fiHf i; лЧ . nOjj;-)y(ia HOL s L иго г;;-. г /к о;),г очку j 1 Ь Г1ол; е.ча ь:олмд и -:;я гтро7 :. 1К под KO i jueBofi иыст:;п uai : . nrj,3v ;a, ;; Id с ;. о I-о sj:; - -i iifiHiji в . KLII:. - .JHbi Б корпусах ч ; : jyjfa трубчатой .fiO4 ,;i создания свзрочН ; . усил::;«. Ка.с-тка установлена ия iinaiirix /гютк- i yicrane с йозмож ис ; Ьл псреме- одения. Лвтоь ат снабже.и jvir4M- ком ми1П1мально допугтиуого лaвJieния,, вь Хлопнь 1-1 кла;;ано, сгрлхоно-. ных зажимом. Страхоаочм. - й за.+.им свнлан п 1 -смомагистраляг-ги с дагч .счо;-, вьгх- клапаном и сис м.мой упракле- ния. Страховочный тал-лш c.cionr пз губок, одна из когорь::-; иодпружи- нлна 1 э . п. ф-лы, S

.ill :ВЛЯЮЩПе

1;о, : j j;i jahi- i x полi .- Л Я

I.)

Р

1-- f- : «At.;.

.t

Изобретение относится к машиностроению, а именно к автоматизированному оборудованию для сварки - герметизации оболочек твэлов энергети- ческих ядерных реакторов в линиях автоматизированного промьшшенного производства.

Целью изобретения является повышение качества, стабильности сварки и безопасности в работе при сварке твэлов с высоким давлением нейтрального газа.

На фиг.1 представлена схема автомата для герметизации твэлов контактной стыковой сваркой; на фиг.2 - блок цанг автомата; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2.

Автомат для герметизации твэлоп содержит (фиг.1) систему управления 1 , электр гчески связанную с исполнительными органами механической части автомата, размещенными на станине 2, представляющей собой сборную прос транственную конструкцию. На этой станине закреплены корпус-направляющая 3 ползуна 4 прижима трубы и через изоляционную прокладку 5 корпус- направляющая 6 привода 7 сварочного усилия сжатия. Направляющая 8 ползу- на 9 зажима заглушки через изоляционную втулку 10 закреплена на двух горизонтальных штангах 11, концы которых закреплены на корпусах-направляющих 3 и 6.

На станине 2 закреплены также источник 12 сварочного тока и страховочный зажим трубы 13, а на направляющей В - механизм 14 автоматической подачи.в зону сварки заглушек (МПЗ),

К торцу ползуна зажима трубы герметично, через уплотнение 15 присоединен фланец-токоподвод 16 (см.фиг.2 на внутренний торец которого опирает ся блок цанговых зажимов труб, состоящий из цанг 17 и 18 основного и дополнительного зажимов трубы. Лепестки цанг соединены между собой кольцевыми пружинами 19, расположенными в кольцевых проточках цанг 17 и 18 со стороны их торцов, и шарнирно соединены между собой попарно штифтами 20. Цанга 17 со стороны большего диаметра имеет кольцевой ради- альньА выступ 21, который входит в кольцевую проточку на торце ползуна 4 зажина трубы, и расточку в центральной части, в которой закреплены

Q

З Q

5

сектора 22 кольцевого разъемного то- коподвсда свариваемой трубы 23. В привод цанг 17 и 18 входят полые, имеющие сменные наконечники штоки 24 и 25, связанные с приводами 26 и 27,- совместно закрепленными на торце ползуна 4 зажима трубы. Штоки 24 и 25 имеют кольцевые, скользящего типа, уплотнения 28 и 29. Шток 25 имеет кольцевое, снабженное приводом (на чертеже не показан) уплотнение 30 свариваемой трубы 23. Блок приводов 27 и 26 связан с двумя, расположенными в горизонтальной плоскости, приводами 31 перемещения ползуна зажима трубы, закрепленными на корпусе направляющей 3 (на фиг.1 привод 3 повернут на 90 ).

Ползун 9 зажима заглушки 32, в котором помещен шток 33 со сменным электродом-держателем 34, имеет кольцевое уплотнение 35 сварочной камеры, скользящее уплотнение 36 и привод 37, закрепленный на направляющей 8. Со штоком 33 шарнирно связан регулируемый по длине шток 38 привода сварочного усилия.сжатия, снабженный возвратной пружиной 39. Другой конец этого штока имеет гайки-ограничители 40 и 41 соответственно рабочего и обратного ходов привода сварочного усилия, взаимодействующие с соответствующими упорами 42 и 43, закрепленными на корпусе 7 привода сварочного усилия.

Ползун 9 зажима заглушки имеет патрубок 44, трубопроводом соединенный со средствами 45 и 46 соответственно вакуумирования и подачи в сварочную камеру нейтрального газа заданного давления.

На станине 2 под корпусом-направляющей 3 закреплен привод 47 фиксатора 48 ползуна 4 зажима трубы. Шток этого привода шарнирно связан с фиксатором 48, конец которого входит в вырез на ползуне 4. В окно корпуса- направляющей 3 на площадке, параллельной оси фиксатора, закреплен датчик 49 сварочного усилия сжатия так, что его опорная пята, связанная с измерительной системой, скользит по фиксатору при перемещениях последнего.

С внешней стороны блока приводов 26 и 27 штоков ползуна зажима трубы соосно этому зажиму на станине 2 закреплен страховочный зажим свариваемой трубы, состоящий из неподвижной губки 5U и подвижной губки 51, связанной с пневмоприводом 13. При этом подвижная губка подпружинена в сторону сжатия трубы, а пневмопривод действует навстречу пружине и снабжен выхлопным клапаном 52, связанным с датчиком минимального допутимого давления в пневмосети и сие- темой управления 1 рабочими органами автомата.

Позицией 53 обозначен регулируемый упор на корпусе-направляющей 3 ползуна 4.

Все исполнительные органы автомата связаны с системой управления 1 , в которую заложена программа автоматического управления автоматом, начиная с автоматической загрузки сва- риваемьгх деталей и кончая выгрузкой сваренного изделия.

Автомат работает следующим образом. В исходном состоянии страховочный эа;к1Ш свариваемой трубы находит- ся в раздвинутом состоянии, ползун зажима трубы - в крайнем левом положении, ползун 9 зажима заглушки - в крайнем правом положении, ограничи35

40

тельные гайки 41 - на упоре 43, соот- зо зажима трубы перемещается вправо до

упора привода 26 в регулируемый упор 53 на корпусе- направляющей 3 ползуна 4 зажима трубы. При этом вырез на ползуне 4 зажима трубы становится напротив фиксатора 48 этого ползуна так, что в верхнем положении фиксатора 48 между боковыми поверхностями его конца и боковыми поверхностями выреза ползуна 4 зажима имеется зазор 1-1,5 мм.

Включается привод 47, и .фиксатор 48 свободно перемещается в крайнее верхнее положение, причем конец его входит в вырез на ползуне 4 зажима трубы.

Включается привод 26 и сектора 22 кольцевого токоподвода трубы зажимают ее, .осаживая ее по диаметру в месте зажима примерно на 0,1 мм (до полного смыкания радиусов этих секторов) . Затем включается привод 27 дополнительного зажима трубы и широкая (по площади соприкосновения с трубой) цанга 18 дополнительного за- gg жима зажимает трубу, не деформируя ее (между лепестками цанги 18 после ее зажима остаются зазоры порядка 1 мм), Одновременно включается привод зажатия кольцевого уплотнения

ветственно и шток-держатель 33-34 заглушки - также в крайнем правом положении, механизм 14 автоматической подачи в зону сварки заглушки - в крайнем верхнем положении, а фиксатор 48 ползуна 4 трубы - в крайнем нижнем положении. При этом штоки 24 и 25 пневмоприводов 26 и 27 цанг 17 и 18 основного и дополнительного зажимов находятся в крайнем левом положении, а цанги 17 и 18 - в раскрытом состоянии. В таком состоянии они удерживаются кольцевым выступом 21 на цанге 17, входящим в кольцевую проточку ползуна 4 зажима трубы.

Таким образом, в этом положении рварочная камера находится в раскрытом состоянии.

После нажатия кнопки Пуск в автоматическом режиме (имеется также наладочный режим раздельного ручного управления рабочими органами автомата) все операции при сварке изделия, включая вакуумирование его и подачу нейтрального газа заданного давления, выполняются автоматически.

Включается вибробункер и по специальному трубопроводу заглушка по- падает в ПМЗ 14, после чего вибро45

50

бункер отключается. МПЗ 14 опускается в раскрытую сварочную камеру, передает заглушку в ее электрод-держатель 34 и воэврацается в исходное положение. Предварительно по специальному упору-калибру, закрепленному на торце ползуна 9 зажима заглушки, регулируемым штоком 38 привода 7 сварочного усилия при раскрытой сварочной камере и крайнем левом положении ползуна 9 регулируется положение штока 38 так, чтобы заглушка 32, вставленная в ее электрод-держатель 34, приила в соприкосновение с указанным упором-калибром на ползуне 9 зажима заглушки.

Упор-калибр изготавливается с таким расчетом, чтобы после закрытия сварочной камеры торец заглушки и торец подведенной в упор к заглушке трубы оказался углубленным относительно торца токоподвода 22 трубы на заданную величину - 1 мм.

Включается роликовый привод трубы (на чертеже не показан), и труба подается до упора в заглушку, Одло- временно сжатый воздух подается в левую полость привода 31 и ползун 4

30 герметизации трубы в штоке 25 и отключается снабженный фрикционом, работающим при остановке трубы, природ подачи ее в автомат.

Переключается клапан привода 31 (аоздух подается в правую его полость а из левой сбрасывается), вследствие чего ползун 4 зажима трубы отходит от упора 53 н становится на упор, нажиная на фиксатор 48, что отмечается по датчику усилия 49. При этом торец трубы отходит от торца заглушки на заданную величину (1-1,5 мм), что необходимо для вакуумирования и последующего заполнения изделия нейтральным 1-азок заданного давление.

Включается привод 37, и ползун 9 зажима заглушки перемещается влево, герметизируя С1:арочную камеру за счет .ж...тиг; уплотнения. 35, что oтмe iлielcя t гг-чиком усилия 49. При этом шток- ..1 .зтр.ль 33-34 заглушки остается не:.г, iwcHbiM. что фиксируется контактом

а-.; Д ; с упором 43.,

гг рыпается клапал вакуумирования, - через канал 4 с помощью вакуумпо- . i. proca 4Ь из спярочной камеры и 4;jenHH откачивается воздух до задан- I D разрежения. По достижении эт го ргзрежеиия клапан вакуумирования закрыв тется и открывается клапан подачи нейтрального газа заданного давления С Т источника 46о

После 2-3-х секундной выдержки ,елия под давлением включается при- ,год / сварочного усилия, а после установления усилия, контролируемого датчиком усилия , через электроды и свариваемые детали пропускается импульс сварочного тока.

Перекрывается клапан подачи нейтрального газа, а остающийся в камере газ специальным клапаном выпускается в систему вентиляции. Затем отключается привод 7 сварочного усилия и переключается на возвратньй ход привода 37 ползуна зажима заглушки. После этого переключается на возвратный ход привод герметизации трубы в шток 25, а также приводы 26 и 27 зажатия трубы, изделие освобождается и ревер сно включеннь1М механизмом подачи трубы удаляется из автомата.

Во время удаления изделия переключается привод 31, освобождая зажатый конец фиксатора 48. Переключается на обратный ход привод 47 фиксатора 48 и после перемещения послед

5

Q

S

0

0

5

0

45

55

него в крайнее нижнее положение вновь переключается привод 31, в результате чего ползун 4 зажима трубы перемещается в крайнее левое положение, полностью раскрывая сварочную камеру. За время удаления изделия в МПЗ 14 подается очередная заглушка и, как только ползун 4,зажима трубы придет в крайнее левое положение, МПЗ 14 пойдет вниз, начиная очередной цикл сварки следующего изделия.

Страховочный зажим (см.фиг.1), раскрывающий после подачи в автомат сжатого воздуха из пневмосети, действует таким образом, что мгновенное отключение электросети, которое ведет к падению давления в пневмосети, приводит к перемещению подвижной губки 51 за счет пружины страховочного заж1тма 13 в направлении неподвижной губки 50. Это приводит к экстренному дополнительному зажатию свариваемой трубы, что исключает вылет ее из автомата при сварке твэлов с повьаиенным давлением нейтрального газа под оболочкой.

Кольцевые пружины в кольцевых пазах цанг основного и дополнительного зажимов позволяют обеспечить разжим цанг, выполнить их достаточно короткими и максимально сблизить основной и дополнительный зажимы, а также выполнить последний в виде единого блока цанг, в общем ползуне, что упрощает обслуживание автомата. Попарное соединение лепестков Цанг и кольцевой выступ на основной цанге со стороны большего основания корпуса необходимы для того, чтобы обе цанги не смещались вдоль оси.

Кроме того, в автомате обеспечена возможность измерения в процессе сварки истинной величины сварочного усилия сжатия, что необходимо для контроля качества сварки по ее параметрам. За счет установки страховочного зажима свариваемой трубы повышена безопасность работы при сварке изделий с повьш1енным (до 30 ати) давлением нейтрального газа. Повьш1ены также жесткость механической части автомата и надежность ее работы в целом с одновременным упрощением технического обслуживания, что имеет важное значение, учитывая, что автомат предназначен преимущественно для использования в линиях автоматизиро )

ванного промышленного .удстпа твэлов.

В частности закрепление направляющей ползуна зажима заглушки на двух штангах (в горизонтальной плоскости позволяет уменьшить прогиб станины под воздействием сварочного усилия сжатия. Это повышает жесткость механизмов зажима трубы и заглушки, обеспечивает большую равномерность сварочного усшшя, распределение сварочного тока по периметру соединения, что также способствует повьпцению качества сварного соединения.

Формула изобретения

9082910

отверст-ием, герметично 11рисонди11е);ло- го к ползуну, несущему трубчатую оРг лочку, со стороны разъема камеры и кольцевых разъемных токоподводов в виде секторов, основной и дополнительный зажимы трубчатой оболочки ль. полнены в виде двух, имеюци . автономные приводы цанг, лепестки л-зжлой

Q из которых соединены между соб(}й

кольцевыми пружинами, рас1:оложенньгмн в выполненных в лепестках со и.орсмы их торцов кольцевых пазах, и шарнирно соединены с лепестка и ,5 гой цанги, причем одна из цанг установлена до упора большего торц; во фланец-токоподвод, в ее центральной части выполнена расточка под секторы разъемного токоподвода, а ня ее бо-0

ковой поверхности со стороны Рольпего торца - кольцевой радиальный выступ, при этом на внутренней поверхности ползуна, несущего трубчатую оболочку, выполнена кольцевая прото ч5 ка под кольцевой выступ цанги, а направляющие ползунов, несущих трубча- оболочку и заглушку, выполнаны я виде корпусов, установленных через изоляцию на штангах, концы которых закреплены на корпусе природ, создания сварочного усилия и корпусе по-п- зуна, несущего трубчатую оболочку.

2, Автомат по п. 1 , о т л и ч с - ю щ и и с я тем, что, с целью гг;:ны:;1и ПИЯ безопасности при работе с п и-ы5 шенным давлением нейтрального гл.а, он снабжен дополнительным страхово- - ным зажимом, устаноаленннм го crop -- ны ползуна для трубчатой оОоло -.кк и выполненным в виде двух г.убок, одн; из которых неподвижна, силового цилиндра, поршень которого подггру. г-и- неи относительно корпуса, а шток соединен с второй губкой, ВЫХЛО/;ЧОГО

клапана, соединенного со штокст-лй полостью силового цилиндра, датч.чка минимально допустимого дарленич пневмосети, включенного в систе1ч - управления и электрически связанного с выхлопным клапаном, а также источника питанил, соединенного со штоко- вой полостью цилиндра.

0

5

0

/У

0U3. /

21

//-/

Фиг.З