ЗАХВАТ НАПОЛЬНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ ПЕРЕГРУЗКИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК

Полезная модель относится к области атомной энергетики, а более конкретно к оборудованию для транспортировки при изготовлении тепловыделяющих сборок (ТВС) из смешанного уран-плутониевого топлива (МОКС-топлива).
На ФГУП «Горно-химический комбинат» используется напольная машина, предназначенная для транспортировки частей и окончательно собранной ТВС между технологическими установками сборки и контроля, выполненная по проекту СМ-889 разработки конструкторского бюро специального машиностроения (КБСМ) г. Санкт-Петербург. ТВС шестигранного сечения с наружным размером «под ключ» 96 мм транспортируется в вертикальном защитном контейнере напольной машины в гнезде шестигранного сечения с внутренним размером «под ключ» 130 мм. Над каждой технологической установкой на перекрытии смонтировано гнездо перегрузки, состоящее из шибера и гильзы такого же шестигранного сечения с внутренним размером «под ключ» 130 мм.
В известной напольной машине применен механизм подъема с энкодером и захватом для зацепления ТВС, установленным на гибкой подвеске. Энкодер (счетчик числа оборотов барабана) предназначен для передачи в систему управления показаний высотного положения захвата. Захват для зацепления ТВС, выполненный по чертежу СМ-889. Сб. 0105 - 10, также имеет шестигранное сечение с размером «под ключ» 128 мм.
При переустановке ТВС с одной технологической установки на другую захват опускается из гнезда контейнера на ТВС, проходя через шибер и гильзу, автоматически зацепляет ТВС за ее головку и втаскивает ТВС в гнездо контейнера. Напольная машина перемещает и устанавливает контейнер на шибер гнезда перегрузки следующей технологической установки, где ТВС опускается из гнезда и захват вновь проходит через шибер и гильзу, расположенные над следующей технологической установкой. В соответствии с требованиями п. 2.4.11 «Правил безопасности при хранении и транспортировании ядерного топлива на объектах использования атомной энергии» НП-061-05 конструкция захвата должна исключать падение ядерного топлива. С этой целью автоматические захваты, как правило, должны снабжаться устройствами, препятствующими несанкционированному расцеплению захватов. Автоматический захват напольной машины не имеет устройства, препятствующего несанкционированному расцеплению.
Известен захват напольной машины для перегрузки тепловыделяющих сборок (патент №163128 МПК7 G21F 5/012), снабженный устройством, препятствующим несанкционированному расцеплению.
Известный захват содержит подвеску и корпус. В подвеске установлена полая направляющая с выполненным в ней вертикальным пазом. Внутри направляющей размещен управляющий ролик с выполненным на его поверхности замкнутым фигурным пазом.
К направляющей прикреплен фиксатор, имеющий ступенчатую форму. Корпус соединен с подвеской посредством втулки, выполненной с возможностью перемещения по направляющей и снабженной копиром, входящим и взаимодействующим с фигурным пазом ролика через вертикальный паз в направляющей. Фигурный паз состоит из чередующихся коротких и длинных вертикальных пазов, соединенных наклонными пазами, в которых перемещается копир при взаимном перемещении подвески и корпуса. Между торцами подвески и втулки возникает переменный при работе захвата зазор. В корпусе установлены двуплечие рычаги с возможностью взаимодействия при помощи пружины их верхних плеч с фиксатором, а нижних - с головкой ТВС. В подвеске установлены три микропереключателя, сигнализирующие о различных положениях захвата.
Устройство, препятствующее несанкционированному расцеплению захвата, выполнено в виде флажка, установленного на фланце подвески.
Флажок соединен муфтой с валом поворотного соленоида, который поворачивается на угол до 95° при подаче питания и возвращается обратно при его выключении.
Известный захват работает следующим образом.
Известный захват обеспечивает последовательное автоматическое зацепление ТВС при его постановке на ТВС и расцепление под действием своей весовой нагрузки после установки ТВС на место соответственно.
При опускании находящегося в открытом положении захвата на ТВС после упора корпуса в ее головку подвеска продолжает опускаться. В этом случае поворотный соленоид выключен и соединенный с его валом флажок выведен из зазора между подвеской и корпусом. При этом опускающийся управляющий ролик, взаимодействуя с копиром, поворачивается вокруг своей оси и размещает под копиром другой наклонный паз, соединенный с длинным вертикальным пазом.
При последующем поднятии захвата сначала происходит только подъем подвески относительно корпуса, стоящего на ТВС. При этом копир переходит по наклонному пазу в длинный вертикальный паз, поворачивая ролик вокруг его оси. При продолжении подъема буртик втулки корпуса упирается в буртик направляющей подвески, верхние плечи рычагов, перемещаясь по фиксатору, переходят с его меньшего диаметра на больший, обеспечивая зацепление нижними плечами ТВС.
Включением поворотного соленоида флажок вводится в зазор между подвеской и корпусом, препятствуя несанкционированному расцеплению захвата. Включение поворотного соленоида осуществляется при замыкании контактов микропереключателя, сигнализирующего о закрытом положении захвата, а отключение - от энкодера, сигнализирующего о высотном положении захвата.
Известный захват принят заявителем в качестве прототипа.
К недостаткам известного захвата относится то, что установка поворотного соленоида вызывает затруднения в связи с тем, что в подвеске шестигранной формы найти место для установки поворотного соленоида затруднительно. Подключение поворотного соленоида потребует монтажа дополнительного кабеля с выводом его на кабельный барабан и модернизации кабельного барабана. Также будет необходимо вводить изменения в систему управления механизмом подъема для автоматического включения поворотного соленоида и его выключения. Кроме того, для надежной работы захвата необходимо иметь обратную связь, сигнализирующую о положении флажка.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в исключении несанкционированного раскрытия захвата.
Технический результат - механическая блокировка перемещения подвески относительно корпуса при прохождении захватом шестигранных отверстий контейнера, шибера и гильзы гнезда перегрузки.
Для достижения названного технического результата в известном захвате, включающим подвеску, установленную в подвеске полую направляющую с выполненным в ней вертикальным пазом, внутри которой размещен управляющий ролик с выполненным на его поверхности замкнутым фигурным пазом переменной высоты, прикрепленный к нижней части направляющей ступенчатый фиксатор с верхней и нижней ступенями, корпус, соединенный с подвеской посредством втулки, выполненной с возможностью перемещения по направляющей и снабженной копиром, взаимодействующим с фигурным пазом ролика, установленные в корпусе двуплечие рычаги с возможностью взаимодействия с нижней ступенью фиксатора, в верхней части корпуса выполнено отверстие, расположенное под верхней ступенью фиксатора при его верхнем положении. Соосно с отверстием к корпусу прикреплена втулка, в которой установлен с возможностью возвратно-поступательного движения подпружиненный палец, один конец которого размещен в отверстии, а на другой конец установлен упор, выполненный с возможностью взаимодействия с гранью шестигранных отверстий контейнера, шибера и гильзы гнезда перегрузки при прохождении по ним захвата, причем при этом взаимодействии конец пальца размещается под верхней ступенью фиксатора, а при отсутствии взаимодействия - в отверстии корпуса.
В подвеске над упором выполнена выборка по траектории движения упора, ширина и высота которой превышает ширину упора и высоту фигурного паза ролика.
В частном случае исполнения упор выполнен в виде лыжи
Выполнение в верхней части корпуса отверстия, расположенного под верхней ступенью фиксатора при его верхнем положении, прикрепление соосно с отверстием к корпусу втулки и установка в ней с возможностью возвратно-поступательного движения подпружиненного пальца, один конец которого размещен в отверстии, а на другой конец установлен упор, позволило воздействием на упор выводить палец из отверстия, сжимая пружину и размещая его под верхней ступенью фиксатора, а при снятии воздействия с упора возвращать палец в исходное положение в корпусе.
В результате, при подклинивании корпуса фиксатор подвески опирается на палец, установленный в корпусе и, тем самым, блокируется перемещение подвески относительно корпуса.
При этом блокируется соответственно и взаимодействие фигурного паза управляющего ролика с копиром и выход последнего из длинного вертикального паза, что исключает несанкционированное раскрытие захвата.
Выполнение упора с возможностью взаимодействия с гранью шестигранных отверстий контейнера, шибера и гильзы гнезда перегрузки при прохождении по ним захвата позволило на всем пути опускания захвата с ТВС оставлять палец в выведенном из отверстия и размещенном под верхней ступенью фиксатора положении и, тем самым, заблокировать перемещение подвески относительно корпуса и исключить несанкционированное раскрытие захвата на всем пути его опускания с ТВС.
При выходе корпуса захвата из гильзы в помещение технологической установки взаимодействие упора с ее гранью прекращается, палец под действием пружины возвращается в исходное положение в корпусе, снимая тем самым блокировку несанкционированного раскрытия захвата, и делая возможным автоматическое его раскрытие для расцепления с ТВС после ее установки на место.
Выполнение в подвеске выборки по траектории движения упора, ширина и высота которой превышает ширину упора и высоту фигурного паза ролика позволяет осуществить перемещение корпуса в подвеске при автоматических переключениях захвата на зацепление и расцепление.
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - предлагаемый захват;
на фиг. 2 - развертка фигурного паза управляющего ролика;
на фиг. 3 - предлагаемый захват с ТВС, корпус которого расположен в гильзе гнезда перегрузки;
на фиг. 4 - предлагаемый захват с ТВС, корпус которого расположен ниже гильзы гнезда перегрузки;
Предлагаемый захват (см. фиг. 1) состоит из подвески 1 и корпуса 2. В подвеске 1 установлена полая направляющая 3 с выполненным в ней вертикальным пазом 4. Внутри направляющей 3 размещен управляющий ролик 5 с выполненным на его поверхности замкнутым фигурным пазом 6.
К направляющей 3 прикреплен фиксатор 7, имеющий ступенчатую форму с нижней 8 и верхней 9 ступенями. Корпус 2 соединен с подвеской 1 посредством втулки 10, выполненной с возможностью перемещения по направляющей 3 и снабженной копиром 11, входящим и взаимодействующим с фигурным пазом 6 ролика 5 через вертикальный паз 4 в направляющей 3. Фигурный паз 6 (см. фиг. 2), состоит из чередующихся коротких 12 и длинных 13 вертикальных пазов, соединенных наклонными пазами 14 и 15, в которых перемещается копир 11 при взаимном перемещении подвески 1 и корпуса 2. В корпусе 2 установлены двуплечие рычаги 16 с возможностью взаимодействия их верхних плеч 17 с фиксатором 7, а нижних 18 с головкой 19 ТВС 20.
В корпусе 2 выполнено отверстие 21, соосно с которым к корпусу 2 присоединена втулка 22, в которой установлен палец 23 с пружиной 24. Один конец 25 пальца 23 размещен в отверстии 21, а на другой конец 26 установлен упор 27, выполненный с возможностью взаимодействия с гранью 28 шестигранных отверстий гильзы 29, а затем последовательно шибера гнезда перегрузки и контейнера (на чертежах не показаны) при прохождении по ним корпуса 2, причем при этом взаимодействии конец 25 пальца 23 размещается под верхней ступенью 9 фиксатора 7, а при отсутствии взаимодействия в отверстии 21. Упор 27 выполнен в виде лыжи, а в подвеске 1 выполнен паз 30. Захват обеспечивает последовательное автоматическое зацепление ТВС 20 при его постановке на ТВС 20 и последующее расцепление под действием своей весовой нагрузки после установки ТВС 20 на место.
На ТВС 20 захват опускается в открытом положении, при этом копир 11 находится в нижней части короткого паза 12 (положение I фиг. 2), весовая нагрузка от корпуса 2 передается на подвеску 1 через копир 11, а верхние плечи 17 рычагов 16 поджаты к меньшему диаметру фиксатора 7 между его верхней 9 и нижней 8 ступенями. При спуске на всем пути следования упор 27 взаимодействует с гранью 28 шестигранных отверстий сначала контейнера, затем шибера и гильзы 29, и на всем пути корпуса 2 в этих отверстиях конец 25 пальца 23 размещается под верхней ступенью 9 фиксатора 7, не позволяя подвеске 1 опуститься на корпус 2 в случае подклинивания корпуса 2.
При выходе корпуса 2 захвата из гильзы 29 (фиг. 4) взаимодействие упора 27 с ее гранью 28 прекращается, палец 23 под действием пружины 24 возвращается в исходное положение в корпусе 2, снимая тем самым блокировку несанкционированного раскрытия захвата, действующую внутри шестигранных отверстий, и делая возможным автоматическое его раскрытие или закрытие для расцепления с ТВС 20 после ее установки на место или зацепления ТВС 20 соответственно.
Зацепление ТВС 20 осуществляется следующим образом.
После упора корпуса 2 в головку 19 ТВС 20 происходит опускание подвески 1 на корпус 2. При этом копир 11 сначала по короткому пазу 12, а затем по наклонному пазу 15 переходит в его верхнюю часть (положение II, фиг. 2), а ролик 5 поворачивается на определенный угол. Положения I и II соответствуют открытому положению захвата.
При последующем поднятии захвата сначала происходит только подъем подвески 1 относительно корпуса 2, стоящего на ТВС 20. При этом копир 11 переходит по следующему наклонному пазу 14 в длинный вертикальный паз 13 (положение III фиг. 2), поворачивая управляющий ролик 5 вокруг его оси. При продолжении подъема буртик втулки 8 упирается в буртик направляющей 3, а верхние плечи 17 рычагов 16, перемещаясь по фиксатору 7, переходят с его меньшего диаметра на нижнюю ступень фиксатора, обеспечивая зацепление нижними плечами 18 головки 19 ТВС 20.
После установки ТВС 20 на место происходит опускание подвески 1 захвата на его корпус 2, при этом копир 11 сначала по длинному вертикальному пазу 13, а затем по наклонному 15 переходит в верхнее положение его длинной части (положение IV фиг. 2). Одновременно верхние плечи 17 рычагов 16, перемещаясь по фиксатору 7, переходят с его большего диаметра нижней ступени 8 на меньший, обеспечивая расцепление захвата с ТВС 20.