ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕЛЕСКОПА МАНИПУЛЯТОРА

Полезная модель относится к ядерной технике, в частности к средствам для перегрузки ампул с пучками отработавших тепловыделяющих элементов (твэлов) реактора РБМК-1000 в пеналы и предназначено для использования в камере комплектации пеналов (ККП) сухого хранилища.
В ККП сухого хранилища отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) ампулы для отработавшей тепловыделяющей сборки (см. патент РФ №2353010, кл. G21F 5/008, 2008), с размещенными в них пучками тепловыделяющих элементов (далее по тексту - ампулы с пучками твэлов) поступают в транспортном чехле. Перегрузка ампул с пучками твэлов из транспортного чехла в герметичные пеналы хранения отработавшего ядерного топлива (см. патент РФ №2372678, кл. G21F 5/008, 2008) осуществляется дистанционно манипулятором грузоподъемностью 500 кг (проект 1697-20-0002 разработки ОАО «Центральное конструкторское бюро машиностроения»).
Манипулятор содержит мост, на котором размещена тележка с приводом перемещения и с установленным на ней исполнительным механизмом, включающим приводы вертикального перемещения телескопа исполнительного механизма, и управления захватом. Телескоп исполнительного механизма состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого установлены две трубы, внутренняя и наружная, которые перемещаются на роликах одна относительно другой при помощи самостоятельных для каждой трубы винтовых пар. Трубы снабжены в верхней части фланцами. Винтовые пары состоят из установленных в корпусе на подшипниковых опорах вертикальных винтов, по которым по двухзаходной трапецеидальной резьбе перемещаются гайки, закрепленные во фланцах труб, при этом винты изготовлены из конструкционной легированной стали, а резьбовые втулки - из оловянистой бронзы. Винтовая пара, перемещающая наружную трубу, выполнена с двухзаходной трапецеидальной резьбой с шагом 8 мм - Тr 50×16(Р8), а винтовая пара, перемещающая внутреннюю трубу, выполнена с двухзаходной трапецеидальной резьбой с шагом 8 мм - Тr 65×16(Р8)мм. На фланце внешней трубы установлена стальная втулка, ограничивающая подъем внешней трубы и препятствующая заклиниванию винтовой пары вследствие поджатая фланца к корпусу. Внутри внутренней трубы смонтированы телескопические валопроводы, осуществляющие управление работой используемого при перегрузке ампул из чехла в пеналы захвата. При работе телескопа одновременным вращением винтов осуществляется одновременное выдвижение внутренней и наружной труб из корпуса, при котором осуществляются зацепление и извлечение ампулы из транспортного чехла и ее установка в пенал хранения. Также одновременным вращением винтов осуществляется одновременное введение внутренней и наружной труб в корпус, при котором осуществляются поднятие и перемещение ампул, а также перемещение манипулятора в депо для проведения осмотров и ремонта.
При эксплуатации телескопа наблюдался несанкционированный выход его внешней трубы из корпуса, причиной которого был повышенный износ витков трапецеидальной резьбы Тr 50х16(Р8) гайки, установленной во фланце внешней, более нагруженной трубы, приведший к полному срезанию ее витков. Манипулятор с вышедшей внешней трубой, увеличившей его габаритный размер по высоте, не может быть перемещен в депо для ремонта и требует присутствия персонала в ККП, что приводит к повышенному радиационному воздействию. К тому же проконтролировать износ резьбы гайки можно только после снятия телескопа с манипулятора и его разборки.
Известный телескоп манипулятора принят заявителем в качестве прототипа.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в исключении несанкционированного выхода внешней трубы из корпуса телескопа.
Для достижения указанного технического результата в телескопе манипулятора, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого установлены внутренняя и наружная трубы с возможностью перемещения одна относительно другой при помощи самостоятельных для каждой трубы винтовых пар с трапецеидальной двухзаходной резьбой, состоящих из установленных в корпусе на подшипниковых опорах винтов, закрепленных во фланцах труб гаек и прикрепленную к фланцу внешней трубы стальную втулку, на внутренней поверхности втулки выполнена трапецеидальная двухзаходная резьба с уменьшенным профилем витков, а втулка устанавливается на фланец со смещением по резьбе винта таким образом, чтобы зазор между нижними сторонами профиля втулки и верхними сторонами профиля винта превышал зазор между верхними сторонами профиля втулки и нижними сторонами профиля винта.
В частном случае исполнения профиль витков уменьшен на 1 мм на сторону, а превышение зазора между нижними сторонами профиля втулки и верхними сторонами профиля винта и зазора между верхними сторонами профиля втулки и нижними сторонами профиля винта составляет 2 мм.
В другом частном случае исполнения в корпусе телескопа выполнено отверстие напротив торца втулки в ее верхнем положении, а на втулку и винт нанесены риски при верхнем положении втулки.
Выполнение на внутренней поверхности втулки трапецеидальной двухзаходной резьбы с уменьшенным профилем витков, установка втулки на фланец со смещением по резьбе винта таким образом, чтобы зазор между нижними сторонами профиля втулки и верхними сторонами профиля винта превышал зазор между верхними сторонами профиля втулки и нижними сторонами профиля винта, позволяет в начальный период эксплуатации гайки без износа ее витков обеспечить увеличенный зазор между профилями витков втулки и винта. При этом обеспечивается работа винтовой пары «винт-втулка» практически без трения и износа. По мере износа витков гайки происходит уменьшение зазора между нижними сторонами профиля витков втулки и верхними сторонами профиля витков винта вплоть до их взаимодействия между собой. Дополнительное взаимодействие витков резьбы втулки с витками резьбы винта позволяет предотвратить дальнейший износ витков гайки и тем самым исключить несанкционированный выход внешней трубы из корпуса телескопа.
Уменьшение профиля витков резьбы во втулке на 1 мм на сторону и превышение зазора между нижними сторонами профиля втулки и верхними сторонами профиля винта зазора между верхними сторонами профиля втулки и нижними сторонами профиля винта на 2 мм позволяет ограничить износ витков резьбы в гайке на глубину не более 2 мм.
Выполнение в корпусе телескопа отверстия напротив торца втулки в ее верхнем положении и нанесение рисок на втулке и винте позволяет периодически при эксплуатации манипулятора перемещать его в депо и через отверстие осуществлять контроль величины зазора между торцами втулки и винта при совмещении рисок, свидетельствующего о величине износа витков резьбы на гайке и своевременно выводить манипулятор в ремонт, тем самым предотвратить несанкционированный выход внешней трубы из корпуса телескопа.
Предлагаемый телескоп манипулятора иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3.
На фиг. 1 показано предлагаемое предохранительное устройство телескопа манипулятора;
на фиг. 2 - выносной элемент Г с фиг. 1 с винтовые парами «винт-втулка» и «винт-гайка» в начале эксплуатации гайки;
на фиг. 3 - выносной элемент Г с фиг. 1 с винтовыми парами «винт-втулка» и «винт-гайка» в конце эксплуатации гайки.
Предлагаемое предохранительное устройство телескопа состоит (см. фиг. 1) из втулки 1, закрепленной на фланце 2 наружной трубы 3. Втулка 1 установлена на винт 4, выполненный со стандартной двухзаходной трапецеидальной резьбой 5 - Тr 50×16(Р8). Во втулке 1 выполнена двухзаходная трапецеидальная резьба 6 с шагом 8 мм, равным шагу резьбы винта 4, но с уменьшенным на 1 мм профилем 7 (см. фиг. 2). Втулка 1 установлена на фланец 2 со смещением по резьбе 5 винта 4 и закреплена на фланце 2 накладным полуфланцем 8, а зафиксирована от проворачивания винтом 9 таким образом, чтобы зазор «А» между нижними сторонами 10 профиля 7 втулки 1 и верхними сторонами 11 профиля винта 4 превышал зазор «Б» между верхними сторонами 12 профиля 7 втулки 1 и нижними сторонами 13 профиля винта 4 на 2 мм. На винт 4 также по двухзаходной трапецеидальной резьбе Тr 50×16(Р8) установлена гайка 14, закрепленная на фланце 2 наружной трубы 3. Величины зазоров «А» и «Б» указаны при применении гайки 14 без износа ее витков.
В цилиндрическом корпусе 15 телескопа выполнено отверстие 16 напротив торца втулки 1 в ее верхнем положении, а на втулку 1 и винт 4 нанесены риски 17 при верхнем положении втулки 1. В этом положении между торцом 18 втулки 1 и торцом 19 винта 4 образован зазор «В». На отверстие 16 устанавливается заглушка 20.
Предлагаемое предохранительное устройство телескопа используется следующим образом.
В начале эксплуатации телескопа работает винтовая пара «винт 4 -гайка 14», а винтовая пара устройства безопасности «винт 4 - втулка 1» при наличии зазора «А» не оказывает влияния на работу телескопа и не взаимодействует между собой. По мере износа гайки 14 и ее проседания на винте 4 зазоры «А» и «В» уменьшаются. После выборки установленной величины зазора «А», равного 2 мм (см. фиг. 3), нижние стороны 9 профиля 7 втулки 1 начнут опираться на верхние стороны 11 профиля винта 4. Величина зазора «А» принята исходя из условия сохранения несущей способности оставшегося профиля резьбы гайки 14 под нагрузкой. Возникающее дополнительное взаимодействие витков резьбы 7 стальной втулки 1 с витками резьбы 5 винта 4 позволяет предотвратить дальнейший износ витков гайки 14 и закончить операцию по перегрузке ампул без выхода внешней трубы 3 из корпуса 15 телескопа. При вводе в эксплуатацию манипулятора с замененной гайкой 14 через отверстие 16 измеряется при совмещении рисок 17 первоначальный зазор «В». Исходя из установленной величины зазора «А», равного 2 мм, увеличивающегося при износе профиля резьбы гайки 14, предельное увеличение зазора «В» также равно 2 мм. Периодическое измерение величины зазора «В», осуществляемое с большей частотой при приближении размера «В» к его предельному значению, позволяет судить о степени износа резьбы гайки 14 и обеспечить своевременный вывод телескопа в ремонт.