КЛЕЩИ ДЛЯ КОНТАКТНО-ТОЧЕЧНОЙ СВАРКИ ДИСТАНЦИОНИРУЮЩЕЙ РЕШЕТКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩЕЙ СБОРКИ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА

Полезная модель относится к атомной энергетике и может найти применение на предприятиях по изготовлению тепловыделяющих сборок (ТВС) ядерного реактора, в частности, при проведении операций контактной точечной сварки дистанционирующих решеток (ДР) ТВС на роботизированных сварочных модулях.
Известно, что технологический процесс и применяемое оборудование должны отвечать условиям высокопроизводительного механизированного и автоматизированного производств, обеспечивать требуемую точность взаимного позиционирования сварочного инструмента и изделия. Сварные точки должны находиться в местах, оговоренных чертежом (см. ОСТ 95 503-2000, стр.56).
При изготовлении дистанционирующих решеток применяют контактно-точечную сварку, при этом для выведения электродов на координату точки сварки используют промышленные роботы. Известно, что при сварке с использованием робота практически невозможно точное воспроизведение относительного расположения свариваемого узла и робота, соответствующего заложенному в программу (см. Сварочные работы, под ред. Г.Гердена, перевод с немецкого, М.Машиностроение 1988 г. стр.186), а это может привести к изменению условий усилия сжатия электродов в процессе простановки сварной точки и уменьшению сварочного импульса (плотности сварочного тока) вследствие возникновения шунтирования, возникающего из-за касания электродом поверхности ячейки вне места сварки. Для корректировки позиционирования электродов проводят касания электродом свариваемых поверхностей, после чего рассчитывают траекторию движения электродов (см. патент RU №2236049, МКИ 6 G21C 3/34).
Известно, что клещи для точечной сварки должны иметь конструкцию, обеспечивающую получение качественного шва при различных геометрии и положении свариваемых деталей. Сварочные клещи содержат систему охлаждения электродов и зажим токового кабеля. Усилие сжатия электродов сварочных клещей создается гидравлическим или пневматическим цилиндром, ход поршня которого определяет расстояние между электродами в свету (см. В.Геттерт. Сварочные роботы, пер. с нем. Г.Н.Клебанова, М.: Машиностроение, 1988 г., стр.154).
Известны конструкции сварочных клещей, содержащие подвижный и неподвижный электроды. Недостатком их является сложность определения точного расположения места сварки, т.к. алгоритм вывода электродов на координату сварной точки должен содержать этап ощупывания свариваемых поверхностей, определения центральной точки, вывод неподвижного электрода на позицию, подвод его к свариваемой поверхности и после этого сжатие электродов и сварку. При этом существует вероятность технологических деформаций, т.е. повреждения дистанционирующей решетки и выход приводов робота из строя вследствие жесткого контакта «робот - дистанционирующая решетка», т.к. при сжатии клещей свариваемые поверхности будут деформироваться в направлении к неподвижному электроду.
Известно устройство для сжатия, содержащее два подвижных рабочих элемента, выполненных с возможностью перемещаться симметрично относительно средней плоскости (продольной оси), рычаги 1-го рода, на которых крепятся рабочие элементы, совершающие вращательные движения (см. Челпанов И.Б.. Устройство промышленных роботов: Учебник для учащихся приборостроительных техникумов. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд, 1990 г., стр.159, рис.7.15 (г)). Использование такой конструкции позволяет снизить технологические деформации за счет движения электродов навстречу друг другу в направлении центральной точки.
Недостатками этого устройства при использовании его для сварки ячеек дистанционирующих решеток является то, что при раскрытии электродов линейный размер горизонтальной проекции будет увеличен в случае использования электродов большей длины, что необходимо для сварки ячеек большой высоты, за одну установку, т.е. без переворота поля ДР. При увеличении размера горизонтальной проекции будет затруднен заход электродов в ячейки на позицию сварки, а при замере усилия сжатия электродов необходимо использовать специальные измерительные приборы.
Этот недостаток устраняется в конструкции клещей для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки (см. патент на полезную модель RU №69790 U1, МПК В23К 11/10, Н02К 15/00, заявка 2007120340/22, 30.052007, опубликовано: 10.01.2008 Бюл.№1) - прототип, содержащих корпус с закрепленным на нем пневмоцилиндром, на штоке которого соосно, с возможностью вращения, закреплены два рычага, соединенные с двумя двуплечими рычагами, установленными с возможностью вращения на двух параллельных осях в корпусе и оснащенными рабочими элементами, а в крышке пневмоцилиндра размещен регулировочный винт, ограничивающий ход поршня.
За счет регулировки хода поршня в пневмоцилиндре можно задавать величину раскрытия электродов, что позволит обеспечить свободный заход электродов в ячейки на позицию сварки, а также использовать стандартные средства измерения сварочного усилия.
Недостатками устройства являются нестабильность усилия сжатия электродов из-за возможных потерь давления в воздушной магистрали, так как приборы подготовки воздуха и регулировки его давления расположены на удалении от подвижной руки робота и соединены с клещами гибкими шлангами.
Технической задачей полезной модели является обеспечение возможности прямого замера давления в пневмоцилиндре с целью выявления неисправностей и сбоев в работе пневмосети для стабилизации усилия сжатия электродов.
Эта техническая задача решается тем, что клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки, содержащие корпус с закрепленным на нем пневмоцилиндром, на штоке которого соосно, с возможностью вращения, закреплены два рычага, соединенные с двумя двуплечими рычагами, установленными с возможностью вращения на двух параллельных осях в корпусе и оснащенными рабочими элементами, при этом в крышке пневмоцилиндра размещен регулировочный винт, ограничивающий ход поршня, согласно полезной модели, на крышке пневмоцилиндра закреплен датчик давления в рабочей камере пневмоцилиндра для фиксации значений давления перед прохождением сварочного импульса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На чертежах представлены клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора:
фиг.1 - клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки, общий вид;
фиг.2 - клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки, измерение усилия сжатия электродов;
фиг.3 - клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки, уменьшение зазора между электродами с целью свободного их расположения в ячейках.
Клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора содержат корпус 1 с закрепленным на нем пневмоцилиндром 2, на штоке 3 которого соосно, с возможностью вращения, закреплены два рычага 4, соединенные с двумя двуплечими рычагами 5, установленными с возможностью вращения на двух параллельных осях 6 в корпусе 1 и оснащенными рабочими элементами 7, в крышке 8 пневмоцилиндра 2 размещен регулировочный винт 9, ограничивающий ход поршня 10 для регулировки величины схождения электродов 11, что позволяет размещать измеритель усилия 12, и заводить электроды 11 в ячейки 13 дистанционирующей решетки 14, датчик давления 15 в пневмоцилиндре 2, закрепленный на крышке 8 пневмоцилиндра 2.
Клещи для контактно-точечной сварки дистанционирующей решетки тепловыделяющей сборки ядерного реактора работают следующим образом.
Перед началом сварки, вращая регулировочный винт 9, разводят электроды 11 на величину, достаточную для размещения между ними измерителя усилия 12. Меняя давление в пневмоцилиндре 2, выставляют необходимое усилие на электродах 11, затем выставляют величину раскрытия электродов 11 такого размера, который позволяет электродам 11 свободно размещаться в ячейках 13, после этого проводят сварку дистанционирующих решеток 14.
Посредством датчика давления 15 в начале смены фиксируют минимальную и максимальную величины давления, соответствующие минимальному и максимальному усилию сжатия электродов 11, определяемому с помощью измерителя усилия 12. В случае выхода значения давления за установленные границы оператор остановит процесс сварки.
Использование предложенного устройства позволяет выполнять контактно-точечную сварку дистанционирующих решеток на роботизированных сварочных модулях, обеспечивая стабильность усилия сжатия электродов и своевременного останова процесса сварки в случае падения давления в пневмосети.