УСТРОЙСТВО ЗАМЕНЫ ЭЛЕКТРОДОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОВЫШЕННУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ
DEVICE FOR ELECTRODES REPLACEMENT ENSURING IMPROVED SAFETY

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству смены электродов, а более конкретно, к устройству, предназначенному для установки электрода в устройство и удаления электрода из устройства, предназначенного для изготовления ядерных топливных стержней.
Уровень техники
Топливный стержень содержит оболочку, внутри которой размещены таблетки ядерного топлива, и заглушку для закрывания оболочки.
Заглушка затем приваривается первым сварочным устройством по всей периферии. В заглушке имеется отверстие, через которое топливный стержень заполняется газом. Это отверстие затем перекрывается с помощью другого сварочного устройства, называемого герметизирующим сварочным устройством.
Каждое из этих сварочных устройств содержит электрод, предназначенный для выполнения сварки. Этот электрод подвержен износу и подлежит замене. Эта замена в таком случае осуществляется оператором вручную.
Один конец электрода вставляют в электрододержатель, а другой конец используют для сварки.
Когда оператор хочет заменить электрод, он берет его пальцами за свободный конец и тянет за него, чтобы вытащить из электрододержателя. Когда оператор хочет установить новый электрод, он берет его за сварочный конец и вставляет другой конец в электрододержатель.
Более того, эти устройства расположены в перчаточных камерах, изолирующих топливные стержни от оператора. Оператор может совершать действия со сварочными устройствами только через перчатки, закрепленные на стене перчаточной камеры. Поэтому, эти действия затруднительны.
Должна быть гарантирована целостность изоляции, а, следовательно, необходимо избегать разрыва перчаток. Однако концы электродов, использованных для сварки, являются очень острыми. Следовательно, оператор может порвать свои перчатки при замене электрода.
Следует напомнить, что внутреннее пространство перчаточной камеры может быть радиоактивным, и такой разрыв может привести к заражению оператора и внешней среды.
Раскрытие изобретения
Поэтому, одной из задач изобретения является создание устройства, предназначенного для замены электродов и обеспечивающего дополнительную безопасность, а конкретнее, защищающее от риска разрыва электродом.
Отмеченная выше задача решена с помощью устройства замены электродов, содержащего контейнер для использованных электродов, средство отделения электрода от электрододержателя или закрепления его в электрододержателе, средство закрепления его в устройстве замены, затем использованный электрод под действием гравитации падает в контейнер, при этом во время замены электрододержатель находится в вертикальном положении.
Это устройство может в таком случае исключить какие-либо операции, производимые вручную, с использованным электродом и сократить этапы действий вручную с новым электродом.
При использовании устройства в соответствии с настоящим изобретением оператору необходимо только вставить неострый конец нового электрода в устройство, а остальные этапы не требуют какого-либо прямого контакта с электродом.
Предпочтительно, чтобы устройство могло быть использовано для того, чтобы установить новый электрод непосредственно в нужное место.
Объектом изобретения является устройство, предназначенное для удаления электрода из электрододержателя и/или установки электрода в электрододержатель, причем указанный электрододержатель представляет собой часть сварочного устройства, при этом указанное устройство содержит контейнер для использованных электродов, с выполненным в нем отверстием, а на указанном отверстии установлен узел, при этом указанный узел содержит сквозной канал, продольная ось которого соединяет гнездо, предназначенное для удержания одного конца электрододержателя, образующего оправку, и контейнер, при этом указанная продольная ось выполнена по существу вертикально, средство для затягивания или ослабления оправки электрододержателя, средство закрепления электрода в указанном устройстве и средство выполнения или блокировки сброса использованного электрода в контейнер.
Например, приспособление содержит корпус и средство затягивания или ослабления оправки электрододержателя, средство закрепления электрода в указанном устройстве и опору, установленную на отверстии контейнера, которая содержит средство выполнения или блокировки сброса использованного электрода в контейнер.
Например, средство затягивания или ослабления оправки электрододержателя образуется углублением, имеющимся в указанном корпусе и соответствующим форме гайки затягивания/ослабления. Углубление может быть сформировано либо непосредственно боковыми стенками корпуса, либо на дополнительной вставке на нижней части корпуса.
Средство закрепления электрода в указанном устройстве может содержать два элемента, которые могут свободно перемещаться вокруг двух осей, и у которых выполнены два конца, соприкасающихся с электродом, чтобы зажать его. Например, два подвижных элемента лежат в плоскости, содержащей продольную ось, или в плоскости, перпендикулярной продольной оси. Предпочтительно выполняется возвратное средство, предназначенное для того, чтобы возвращать два подвижных элемента в такое положение, в котором они отделены друг от друга, чтобы закрепить электрод в указанном устройстве.
Средство выполнения или блокировки сброса использованного электрода в контейнер предпочтительно может содержать, например, заслонку, перекрывающую продольный канал, в которой имеется отверстие, которое в исходном положении не совмещено с указанным каналом, и которое может быть совмещено с ним путем передвигания заслонки. Заслонка может быть установлена так, чтобы она могла свободно сдвигаться в опоре вдоль оси, перпендикулярной продольной оси. Предпочтительно, выполняется средство, предназначенное для возврата крышки в положение, при котором перекрывается канал.
Например, заслонка содержит пластину, выполненную с указанным отверстием, и управляющий стержень, выходящий наружу опоры.
Устройство для удаления электрода из электрододержателя и/или установки электрода в электрододержатель, предпочтительно, содержит средство для регулирования расстояния между заслонкой и корпусом указанной оправки устройства. Например, приспособление установлено на опору посредством, по меньшей мере, двух резьбовых стержней, средство регулировки формируется из гайки и/или контргайки, навинченной на резьбовые стержни.
Устройство может также содержать опору электрододержателя, при этом у электрододержателя на конце, держащем электрод, имеется сужающаяся часть, причем указанная опора электрододержателя имеет сужающийся корпус, соответствующий форме сужающейся части электрододержателя, и образует вертикальное удлинение корпуса электрододержателя. Опора электрододержателя, например, может быть прикреплена к указанному приспособлению по осевому направлению и может свободно поворачиваться относительно нее вокруг продольной оси.
Например, опора электрододержателя содержит кольцеобразную стойку напротив конца, через который вставляется электрододержатель, при этом указанная стойка вставляется в корпус указанного приспособления. Опора электрододержателя может содержать внутреннюю резьбу, предназначенную для взаимодействия с резьбой на электрододержателе, при этом указанная резьба находится на верхней стороне сужающегося корпуса.
Устройство может в таком случае содержать средство удерживания опоры электрододержателя на оси, выполненное в виде лапок, закрепленных на приспособлении.
Другим предметом этого изобретения является способ удаления электрода из электрододержателя посредством устройства, выполненного в соответствии с данным изобретением, содержащий следующие этапы:
- вставляют электрододержатель в гнездо, элемент затягивания оправки проникает в средство затягивания/ослабления, а свободный конец электрода входит в соприкосновение с заслонкой,
- электрододержатель вращают для ослабления,
- закрепляют электрод в указанном устройстве,
- удаляют электрододержатель,
- отсоединяют электрод от указанного устройства,
- открывают канал, ведущий в контейнер, и электрод под действием гравитации падает в указанный контейнер.
Для ослабления можно вращать указанную опору электрододержателя, и вращение передастся электрододержателю.
Когда электрододержатель вставлен в гнездо, то электрододержатель предпочтительно прикручен к опоре электрододержателя.
Другим предметом этого изобретения является способ установки электрода в электрододержатель с использованием устройства, выполненного в соответствии с данным изобретением, содержащий следующие этапы:
- электрод помещают на место в канал, при этом острый конец электрода входит в соприкосновение с заслонкой,
- электрододержатель без электрода помещают в гнездо, при этом конец электрода выступает из устройства и проникает в оправку,
- вращают оправку для затягивания, фиксируя электрод в оправке,
- удаляют электрододержатель, оснащенный электродом.
Для затягивания можно вращать указанную опору электрододержателя, и вращение передастся электрододержателю.
Предпочтительно, чтобы электрододержатель был ввинчен в опору электрододержателя до или во время вставки электрододержателя в гнездо, и чтобы электрододержатель убирался из опоры электрододержателя до или во время удаления электрододержателя.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно после прочтения нижеследующего описания и чертежей.
На фиг.1А показан первый вариант осуществления устройства замены электродов, вид спереди;
на фиг.1В детально показана часть, изображенная на фиг.1А;
на фиг.2 показана верхняя часть устройства, изображенного на фиг.1А, вид в продольном разрезе;
на фиг.3 показано устройство, изображенное на фиг.1А, вид сверху с частичным разрезом;
на фиг.4А показана отдельная часть устройства, изображенного на фиг.1А, образующая опору, вид в перспективе;
на фиг.4В показан вид сверху фиг.4А;
на фиг.5 показана заслонка, которую вставляют в опору, изображенную на фиг.4А, вид сверху;
на фиг.6А показана отдельная часть приспособления устройства, изображенного на фиг.1А, вид в перспективе;
на фиг.6В показана часть, изображенная на фиг.6А, вид в разрезе вдоль плоскости А-А;
на фиг.7 показана отдельная часть, образующая зажим приспособления, вид в перспективе;
на фиг.8 показан электрододержатель, оснащенный электродом, к которому очень хорошо подходит устройство, изображенное на фиг.1А, вид в перспективе;
на фиг.9А показан второй вариант осуществления устройства замены электродов, вид сбоку;
на фиг.9В показана верхняя часть устройства, изображенного на фиг.9А, вид в продольном разрезе;
на фиг.9С показана верхняя часть устройства, изображенного на фиг.9А, вид в перспективе;
на фиг.10 показана отдельная часть устройства, изображенного на фиг.9А, образующая опору электрододержателя, вид в перспективе;
на фиг.11А показана отдельная часть устройства, изображенного на фиг.11А, образующая опору, вид в перспективе;
на фиг.11В показан вид сверху фиг.11А.
на фиг.12 показана заслонка, которую вставляют в опору, изображенную на фиг.11А, вид сверху;
на фиг.13А показана одна из частей приспособления в устройстве, изображенном на фиг.9А, вид в перспективе;
на фиг.13В показана другая часть приспособления закрепленная на части, изображенной на фиг.13А вид сверху;
на фиг.13С показана часть, изображенная на фиг.13А, вид в разрезе вдоль плоскости В-В;
на фиг.14 показана отдельная часть, образующая зажим приспособления, вид в перспективе;
на фиг.15 показана отдельная часть, предназначенная для затягивания и ослабления оправки вид в перспективе;
на фиг.16А и 16В показано устройство, изображенное на фиг.9В, в исходном положении, виды в поперечных разрезах вдоль двух параллельных плоскостей С-С и D-D;
на фиг.17А - то же, что на фиг.16А, при этом зажим находится в положении затянутом на электроде;
на фиг.17В - то же, что на фиг.16В, при этом заслонка находится в открытом положении;
на фиг.18 показан держатель инструмента, снабженный электродом, к которому очень хорошо подходит устройство, показанное на фиг.9А, вид в перспективе.
Осуществление изобретения
Описанные устройства симметричны относительно продольной оси X. На фиг.1А и 1В показан вид сбоку первого примера устройства D1 замены электродов, хорошо приспособленного для замены электродов, предназначенных для приваривания заглушки на оболочку ядерного топливного стержня.
Устройство D1 содержит контейнер 2, предназначенный для хранения использованных электродов, приспособление 4 для замены электродов, предназначенное для удаления электрода из электрододержателя или установки электрода в электрододержатель, и опору 6 приспособления для замены электродов, которая установлена на контейнере 2, является съемной и при этом также образует заглушку для контейнера.
У устройства D1 имеется продольная ось Х и канал 7 для электрода с осью X, который проходит через приспособление 4 и опору 6 и открывается в контейнер 2.
Канал 7 можно увидеть на виде в разрезе на фиг.2.
Для упрощения в оставшейся части описания приспособление 4 для замены электродов будет обозначаться как "приспособление 4".
На фиг.8 показан пример электрододержателя Т сварочного устройства, к которому адаптировано устройство D1.
Электроде держатель 7' содержит удлиненный корпус, выполненный с оправкой на одном конце, которая удерживает электрод 11 на своем месте; при этом оправка содержит зажимную гайку 13, предназначенную для закрепления электрода 11.
Контейнер 2 представляет собой сосуд, у которого сверху имеется отверстие (не видно) окруженное горловиной (не видно). В показанном примере контейнер вставлен в элемент 12, который удерживает контейнер в вертикальном положении.
В показанном примере опорный элемент 12 изготовлен в виде каркаса из металлической проволоки, который, во-первых, формирует раму 12.1 для контейнера, а, во-вторых, подставку 12.2, предназначенную для удержания контейнера в стабильном вертикальном положении.
Может применяться любой другой опорный элемент, например, отлитый из пластика, применение которого не выходит за пределы объема изобретения.
Предпочтительно, чтобы горловина 10 была выполнена с резьбой, чтобы закрепить опору 6 на контейнере.
Тем не менее, может быть использовано любое другое средство фиксации, например, соединение на защелках или байонетное соединение.
Опора 6 приспособления, которую хорошо видно на фиг.2, 4А и 4В, содержит корпус 14, имеющий продольную ось X, выполненный со сквозным каналом 16, также имеющим продольную ось X, через который использованный электрод может попасть внутрь контейнера 2.
Корпус 14 также содержит торцевую стенку 18 на первом торце, направленном к приспособлению 4, и кольцевую выточку 20 с внутренней резьбой 22 на втором торце, которая взаимодействует с резьбой, выполненной на горловине контейнера, в результате чего горловина заходит в выточку 20.
Стенка 18 содержит отверстие 24, образующее один конец канала 16.
Корпус 14 содержит промежуточную часть 25, расположенную между торцевой стенкой 18 и выточкой 20, и в отверстие 24 которой входит заслонка 26 и свободно перемещается в корпусе 14 вдоль оси Y, перпендикулярной продольной оси X.
Заслонка 26 перемещается вдоль поверхности стенки 18 противоположной стенке, направленной к приспособлению 4.
На фиг.5 изображен пример показанной отдельно сдвигающейся заслонки 26, которая содержит пластину 28 и управляющий стержень 30, закрепленный на одном конце пластины 28.
Сама пластина 28 выполнена со сквозным отверстием 32, имеющим диаметр, достаточный для того, чтобы в него проходил электрод.
Промежуточная часть 25 содержит боковую стенку, выполненную с боковой прорезью 34, в которой скользит пластина 28, и с расположенным напротив поперечным отверстием 35 вдоль оси Y, через которое проходит управляющий стержень 30.
Когда пластина 28 движется вдоль оси Y под действием управляющего стержня 30, отверстие 32 на пластине может быть совмещено со сквозным отверстием 24 торцевой стенки 18, что позволяет электроду пройти сквозь опору 6 и упасть в контейнер 2.
Пластина 28 обычно находится в закрытом положении. Предпочтительно, чтобы было установлено упругое возвращающее средство, предназначенное для того, чтобы возвращать пластину 28 в положение, при котором сквозное отверстие 24 закрыто.
Показанный пример включает в себя винтовую пружину 35, установленную в нагруженном состоянии между внешней поверхностью промежуточной части 25 и кнопкой 36, закрепленной на свободном конце управляющего стержня 30.
В показанном примере сквозное отверстие 32 пластины 28 расположено так, что для того, чтобы совместить отверстие в пластине со сквозным отверстием 24 в торцевой стенке, к управляющему стержню 30 должна быть приложена сила в направлении оси Х управляющего стержня.
Как вариант, заслонка может быть выполнена так, что для того, чтобы выровнять отверстия 24 и 32, необходимо приложить силу, вызывающую отделение вдоль оси X, т.е. к стержню 30 прикладывается сила натяжения.
В показанном примере пластина предпочтительно содержит утонченные боковые края, которые ограничивают трение, когда пластина скользит в боковой прорези 34.
В показанном примере внешний диаметр промежуточной части 25 меньше, чем внешний диаметр конца, в котором сделана выточка, это уменьшение диаметра выполнено так, чтобы там мог поместиться конец управляющего стержня 30, оснащенный кнопкой 36. В таком случае поперечный размер ограничен.
Уменьшение диаметра таково, что может быть образована кольцеобразная боковая поверхность 38, от которой выступают два резьбовых стержня 40, на которые устанавливается приспособление 4.
Приспособление 4, показанное отдельно на фиг.6А и 6В, содержит корпус 42, выполненный со сквозным каналом 44, через который проходит электрод, и ось которого совпадает с осью X. В нем также выполнено гнездо для конца электрододержателя, так что электрод может быть удален из электрододержателя или закреплен в электрододержателе.
Для этого канал содержит первый участок 46 на одном продольном конце 44.1 канала, расположенном напротив опоры, и имеющем сечение, позволяющее предотвратить вращение конца электрододержателя, а конкретнее, гайки 13, которая прочно удерживает электрод в электрододержателе. Канал 44 содержит второй участок 48, имеющий меньшее сечение, и третий участок 50 еще меньшего диаметра, обеспечивающий правильное направление, когда электрод вставлен в приспособление.
В показанном примере гнездо 46 имеет продолговатое сечение, а гайка 13 имеет шестиугольное сечение, расстояние, отделяющее две параллельных грани 46.1 от стенки продолговатого гнезда, выполнено приблизительно равным расстоянию, отделяющему две параллельные грани гайки 13.
Приспособление также содержит средство 52, предназначенное для фиксации электрода в приспособлении. В показанном примере средство 52 фиксации образовано зажимом, приводимым в действие оператором.
Средство 52 содержит две части 54, установленные в корпусе 42 и имеющие возможность свободно поворачиваться вокруг осей 55, перпендикулярных оси X. Отдельная часть 54 показана на фиг.7. Две части 54 расположены друг напротив друга на противоположных сторонах от продольной оси X.
Каждая часть 54 выполнена с выступом 56, обращенным к оси X, который соприкасается с электродом, при этом электрод зажат между двумя выступами 56.
Части 54 также содержат два рабочих конца 58, расположенные радиально от оси X, которые оператор использует для того, чтобы передвигать части 54 вокруг осей 55.
Два выступа 56 двигаются к электроду в пространстве, разделяющем приспособление 4 и опору 6 приспособления.
Корпус 42 содержит два гнезда 57, проходящие перпендикулярно к оси Х и расположенные на каждой стороне от оси X, при этом в каждом гнезде расположена часть 54, как показано на фиг.2.
Также имеется средство, предназначенное для возврата выступов зажимов в разделенное положение и состоящее из двух пружин 62, установленных в нагруженном состоянии между частями 54 и центральной частью 64 корпуса 42. В показанном примере пружины 62 установлены в отверстиях 63, выполненных в краях частей 54.
Более того, как уже было описано, приспособление устанавливают на два резьбовых стержня. Для этого корпус 42 приспособления 4 с каждой стороны от оси Х содержит два боковых выступа 66, в каждом из которых просверлены отверстия 68, через которые проходят резьбовые стержни.
Положение приспособления 4 относительно опоры 6 в таком случае может регулироваться посредством блоков 70 гайки и контргайки.
Блоки 70 гайки и контргайки регулируют расстояние между нижней частью первого участка 46, через который проходит корпус инструмента, на который опирается электрододержатель, и пластиной 28 заслонки 26.
Это расстояние равно длине, на которую из электрододержателя выступает электрод. Для получения хорошей сварки это расстояние должно быть точно зафиксировано. Таким образом, эта длина автоматически фиксируется, когда электрод установлен. Оператору не нужно совершать какие-либо действия для регулировки расстояния.
Это устройство D1 замены электродов хорошо подходит для замены сварочных электродов, для которых электрододержатель, показанный на фиг.8, является относительно небольшим.
Теперь мы объясним, как функционирует это устройство D1 замены электродов.
Для того чтобы удалить электрод, оператор отсоединяет электрододержатель от сварочного устройства; во время этого этапа он осуществляет манипуляции с концом электрододержателя, противоположным концу, из которого выступает электрод.
Во время следующего этапа он вставляет электрододержатель в приспособление 4, вставляя сначала свободный конец электрода в канал в приспособлении 4 до тех пор, пока электрододержатель не остановится, упершись в нижнюю часть первого участка 46 канала 7.
Электрод опирается на верхнюю поверхность пластины 28 заслонки 26.
Затем оператор вращает электрододержатель в таком направлении, чтобы ослабить гайку электрододержателя, благодаря взаимодействию гайки и углубления первого участка 46 канала, проходящего через приспособление 4.
Теперь электрод больше не закреплен в электрододержателе.
Затем одной рукой оператор нажимает на две части 54 зажимов, чтобы переместить их друг к другу и зажать электрод, который в таком случае фиксируется в приспособлении 4, и удаляет электрододержатель другой рукой.
Затем оператор отпускает части 54, которые под действием пружин 62 отодвигаются от электрода.
Затем оператор нажимает на кнопку 36 на управляющем стержне 30 заслонки 26, что приводит к совмещению друг с другом отверстий 32, 24 проходящих через пластину 28 и стенку 18, так, что электрод падает в контейнер 2.
Используя это изобретение, оператор может удалить электрод без необходимости прикасаться к его острому концу.
Использованный электрод затем может быть выброшен путем опрокидывания контейнера, с которого были убраны опора и приспособление.
Чтобы установить новый электрод на место, оператор достает новый электрод из коробки, беря его за неострый конец. Отметим, что это единственный конец, за который оператор может взяться.
Затем он вставляет электрод в устройство острым концом сначала в приспособление 4, а затем в опору 6, пока он не остановится, уперевшись в верхнюю поверхность пластины 28 заслонки 26.
Затем оператор берет электрододержатель за конец, противоположный тому, который будет держать электрод, и устанавливает его на конец электрода, выступающий из приспособления 4, причем этот конец неострый.
Электрододержатель останавливается, уперевшись в нижнюю часть первого участка 46 канала 7 приспособления. Если положение приспособления 4 относительно опоры 6 было правильно отрегулировано, то длина электрода, выступающего из электрододержателя, будет правильной.
Затем оператор фиксирует электрод в электрододержателе путем затягивания гайки; для этого он вращает электрододержатель в направлении вращения, противоположном направлению вращения, при котором освобождался электрод, а гайка затягивается посредством гнезда приспособления 4.
Затем оператор удаляет электрододержатель, оснащенный новым электродом. Электрододержатель с новым электродом готов к установке на место в сварочном устройстве.
Используя это изобретение, оператору никогда не придется манипулировать острым концом электрода, который будет защищен во время всех этапов удаления и установки электрода, а также при его выбрасывании.
Единственный этап, во время которого острый конец электрода является "видимым", появляется во время удаления электрододержателя из сварочного устройства и установки электрододержателя с новым электродом в сварочное устройство; во время этих этапов оператору не нужно выполнять действия с устройством D1 замены, так что он может более внимательно манипулировать острым концом электрода.
Более того, производимые действия очень просты, что особенно предпочтительно в случае проведения работ в перчаточной камере.
Поэтому, риски того, что перчатка будет порвана острым концом, очень сильно снижаются.
Точное позиционирование электрода в электрододержателе также легко достигается.
Устройство D1 в показанном примере является переносным, но контейнер может быть вставлен в фиксированное место в перчаточной камере.
Все устройство может быть изготовлено из твердого материала такого, как нержавеющая сталь или анодированный алюминий. Однако пластина заслонки изготовлена из нержавеющей стали, чтобы гарантировать, что на новый электрод не попадут частицы алюминия, что может ухудшить качество сварки.
На фиг.9А-9С показан другой пример варианта осуществления устройства D2 замены электродов, хорошо подходящего для замены электродов герметизированной сварки, предназначенных для сварки концов заглушек стержней.
Тем не менее, как будет объяснено ниже, устройство D2 может быть приспособлено для замены сварочных электродов.
Устройство D1 может быть приспособлено для замены электродов герметизированной сварки.
Сначала будет описан пример электрододержателя герметизированной сварки, показанный на фиг.18.
Электрододержатель 74 герметизированной сварки содержит корпус 76, в котором оправка 78, удерживающая электрод, окружена сужающейся фарфоровой частью 80; конец оправки выступает из сужающейся части 80 и имеет гайку 82, предназначенную для затягивания электрода 11 в корпусе 76.
В показанном электрододержателе корпус 76 также содержит резьбу 84 на верхней части суживающейся части 80, которая будет использоваться для его установки в устройстве герметизированной сварки.
Как и устройство D1, устройство D2 содержит контейнер 86, приспособление 88 для замены электродов и опору 90 приспособления, установленную на контейнере 86 и удерживающую приспособление 88 для замены электродов. Закрывающийся канал 91 проходит через устройство в продольном направлении.
Для простоты в оставшейся части описания приспособление 88 для замены электродов будет именоваться "приспособлением 88".
Устройство D2 также содержит показанную на фиг.10 опору 92 электрододержателя, установленную на приспособлении 88. Опора 92 электрододержателя может быть изготовлена, например, из эрталона.
Опора 92 электрододержателя имеет форму, близкую к форме усеченого полого конуса, внутренний профиль которого соответствует внешнему профилю сужающейся части 80 электрододержателя 74, при этом конус 80 выполнен так, чтобы вставляться в опору 92.
Опора 92 электрододержателя содержит отверстие 94 большого диаметра, через которое вставляют электрододержатель 74, и отверстие 96 малого диаметра, из которого выступает конец электрододержателя и острый конец электрода.
Отверстие 96 малого диаметра предпочтительно окружено кольцеобразным ободком 97, образующим опорную стойку для опоры 92 электрододержателя, когда электрододержатель установлен на приспособление 88.
В показанном примере со стороны отверстия 96 на конце опоры 92 электрододержателя предпочтительно имеются отверстия, так что оператор может видеть электрод, когда он устанавливается на место.
Как и для устройства D1, контейнер 86 выполняется в виде сосуда, у которого сверху имеется отверстие 98 окруженное горловиной 100.
Опорный элемент 102, удерживающий контейнер в вертикальном положении может быть выполнен так же, как и для устройства D1.
Предпочтительно, чтобы горловина 100 была выполнена с резьбой, чтобы закрепить опору 90 на контейнере 86. Тем не менее, может быть использовано другое средство фиксации, например, соединение на защелках или байонетное соединение.
Конструкция опоры 90 очень похожа на конструкцию опоры 6 устройства D1.
Опора 90 приспособления, которую хорошо видно на фиг.11А и 11В, содержит корпус 104, имеющий продольную ось X, выполненный со сквозным каналом 106, также имеющим продольную ось X, через который использованный электрод может попасть внутрь контейнера 86.
Корпус 104 на первом продольном торце содержит торцевую стенку 108, направленную на приспособление 88, а на втором продольном торце - кольцевую выточку 110, окруженную внутренней резьбой, взаимодействующей с резьбой на, выполненной горловине 100, за счет чего горловина 100 может заходить в выточку 110.
Стенка 108 содержит отверстие 114, образующее один конец канала 106.
Корпус 104 содержит промежуточную часть 115, расположенную между торцевой стенкой 108 и выточкой 110, в которой размещена заслонка 116 отверстия 114, которая свободно перемещается в корпусе 104 вдоль оси Y, перпендикулярной продольной оси X. Заслонка 116 сдвигается вдоль поверхности стенки 108, направленной от приспособления 88.
На фиг.12 изображен пример показанной отдельно сдвигающейся заслонки 116, которая содержит пластину 118 и управляющий стержень 120, закрепленный на одном конце пластины 118.
Пластина 118 выполнена со сквозным отверстием 122, имеющим диаметр, достаточный для того, чтобы через него проходил электрод.
Промежуточная часть 115 содержит боковую стенку, выполненную с боковой прорезью 124, по которой скользит пластина 118, и с расположенным напротив поперечным отверстием 125 вдоль оси Y, через которое проходит управляющий стержень 120.
Когда пластина 118 движется вдоль оси Y под действием управляющего стержня 120, отверстие 122 на пластине 118 может быть совмещено со сквозным отверстием 114 в торцевой стенке 108, так что электрод может пройти сквозь опору 90.
Пластина 118 обычно находится в закрытом положении (фиг.16В).
Предпочтительно, чтобы было установлено упругое возвращающее средство, предназначенное для того, чтобы возвращать пластину 118 в положение, при котором сквозное отверстие 114 закрыто.
В показанном примере винтовая пружина 124, установлена в нагруженном состоянии между внешней поверхностью промежуточной части 115 и кнопкой 126, закрепленной на свободном конце управляющего стержня 120.
В показанном примере сквозное отверстие 122 пластины 118 расположено так, что для того, чтобы совместить его со сквозным отверстием 114 в торцевой стенке (фиг.17В), к управляющему стержню 120 должна быть приложена сила в направлении оси X.
Как вариант, заслонка может быть выполнена так, что для того, чтобы совместить отверстия 114 и 122, необходимо приложить силу по направлению от оси X.
В показанном примере пластина содержит тонкие боковые края, предназначенные для снижения трения, когда пластина сдвигается в боковой прорези 124.
Заслонка, у которой управляющий стержень 120 образован путем продления пластины, не выходит за объем этого изобретения.
В показанном примере промежуточная часть 115 предпочтительно выполнена с двумя гранями 130, расположенными на ее боковой поверхности с каждой стороны от оси Х, параллельными друг другу, предназначенными для того, чтобы предотвратить блокировку в части, обозначенной ссылочной позицией 136 и образующей основу приспособления 88, и которую можно увидеть на фиг.13А-13С.
Опора 90 также выполнена с двумя боковыми выступами 132, выступающими с каждой стороны от оси Х в плоскости, перпендикулярной оси X, при этом в каждом выступе имеется отверстие 134, в которое может вставляться приспособление 88.
В показанном примере приспособление 88, изображенное отдельно на фиг.13А-13С, состоит главным образом из трех частей: первой части 136, образующей основу для закрепления приспособления к опоре, второй части 138, образующей направляющую для размещения опоры 92 электрододержателя, и пластины 140 затягивания-ослабления, которая взаимодействует с гайкой электрододержателя.
Основа 136 для закрепления содержит кольцеобразную соединительную поверхность 137 направляющей части 138 и два выступа 140, выступающих с каждой стороны от оси X.
Каждый выступ 140 выполнен с отверстиями 142, вмещающими резьбовые стержни 144, каждый из которых проходит между выступом 132 опоры и выступом 140 основы 136 для закрепления приспособления 88.
Предпочтительно, чтобы отверстия в двух выступах 140 были выполнены в виде выреза, а не в виде просверленного отверстия, чтобы было проще установить резьбовые стержни 144.
В показанном примере верхние поверхности выступов 140 и соединительной пластины 137 находятся в двух различных плоскостях.
В показанном примере соединительная пластина 137 содержит разрез 141 такой, что при виде сверху сечение пластины имеет С-образную форму.
Этот разрез 141 предпочтительно вмещает управляющий стержень 120 заслонки 116, так что может быть получено более компактное устройство, как показано на фиг.13А.
Основа 136 для закрепления также содержит два просверленных отверстия 143, расположенных радиально напротив друг друга, образованных в соединительной пластине 137, и через которые проходят оси, вокруг которых могут свободно поворачиваться части для зажима электрода, которые будут описаны ниже.
Просверленные отверстия содержат первый участок 143.1 большого диаметра и участки 143.2 меньшего диаметра, в участках 143.1 большого диаметра размещается головка оси, при этом устраняется необходимость выступания частей, что могло бы сделать установку на опору 90 затруднительной.
В показанном примере диаметр, на котором расположены два просверленных отверстия 143, не лежит на одной прямой с осью, проходящей между двумя отверстиями 142, чтобы можно было управлять зажимными частями.
В показанном примере резьбовые стержни 144 на одном конце содержат головку 144.1 и фланец 144.2, расположенный вдоль их оси и перпендикулярный их оси, при этом расстояние, отделяющее головку от фланца, выполнено таким, чтобы можно было вставить выступы 140.
Выступы 140 основы 136 для закрепления помещаются между головкой 144.1 и фланцем каждого винта.
Гайка 144.3 навинчена на часть каждого резьбового стержня 144 и расположена под выступом опоры 90. Расстояние между опорой 90 и приспособлением 88 может быть отрегулировано путем затягивания или ослабления гаек 144.3, которые фиксируют длину электрода, выступающего из электрододержателя.
Направляющая часть 138 (фиг.13В и 13С) имеет приблизительно кольцеобразную стенку 145 вокруг оси X, перекрытую на торце торцевой стенкой 146. Торцевая стенка 146 также содержит в центре сквозное отверстие 148 вдоль оси X, через которое может пройти электрод.
В направляющей части на одной линии с просверленными в основе 136 для закрепления отверстиями 143 просверлены отверстия 149.
Кольцеобразная стенка 145 и торцевая стенка 146 определяют границы гнезда 151, имеющего диаметр, приблизительно равный внешнему диаметру опорной стойки 97 опоры 92 электрододержателя.
В показанном примере торцевая стенка 146 содержит выточку 150 со стороны отверстия 148, в которой фиксируется пластина 152, показанная на фиг.15, оснащенная отверстием 153, имеющим форму, соответствующую форме гайки электрододержателя, куда эта гайка будет помещена и будет взаимодействовать с ним для затягивания или ослабления гайки.
Эта пластина 152 закреплена, например, винтами в нижней части гнезда 151 так, что она может быть заменена, например, если она износилась, или если требуется использовать устройство, оснащенное гайками с другой формой.
Если не требуется заменять эту пластину, то она может быть жестко закреплена, например, путем приклеивания или сварки.
Предпочтительно, чтобы направляющая часть 138 содержала средство 154, предназначенное для удержания опоры 92 электрододержателя в осевом положении, в то время как она могла бы свободно вращаться вокруг оси X.
В показанном примере средство 154 образовано тремя удерживающими лапками, закрепленными на верхней грани направляющей части 138 и образующими осевой фиксатор для опорной стойки для опоры 92 электрододержателя, предотвращая ее смещение с приспособления 88.
В показанном примере направляющая часть 138 содержит три выемки 156, выполненные на ее верхней грани и разнесенные друг от друга под углом 120°, в каждой из которых закреплена удерживающая пластина 154. Пластины 154 могут быть закреплены, например, винтами.
Приспособление 88 также содержит средство 56, предназначенное для фиксации электрода в приспособлении 88. Фиксирующее средство 56 образует зажим, содержащий две затягивающие части 158, шарнирно закрепленные на оси 160, параллельной оси X.
В этом варианте осуществления элементы зажима двигаются в плоскости, перпендикулярной оси X. На фиг.14 отдельно показана одна из частей 158. На фиг.16А затягивающие части 158 видны в исходном положении, которое соответствует раздвинутому положению, а на фиг.17А затягивающие части находятся в соприкосновении с электродом.
Затягивающие части 158 имеют форму приблизительно четверти диска, при этом зона с прямым углом 162 предназначена для того, чтобы соприкасаться с электродом.
Затягивающие части содержат отверстие 164, через которое проходит ось 160, приблизительно расположенное в угле, образованном между закругленным краем зажимной части 158 и плоским краем. Закругленный край также содержит выступающий участок 165, расположенный напротив отверстия так, что оператор может работать зажимными частями. Один конец осей 160 установлен в отверстиях 143.1, 143.2 основы 136 для закрепления, а другой конец установлен в отверстиях 149 направляющей части. Предпочтительно, чтобы в отверстиях 149 была нарезана внутренняя резьба, а оси 160 были выполнены из винтов, ввинченных в отверстия 149, фиксируя таким образом направляющую часть на основе для закрепления.
Предпочтительно, чтобы было установлено средство 166, предназначенное для возврата зажимных частей в раздвинутое положение, например, это могут быть пружины 166, установленные в нагруженном состоянии между направляющей частью и зажимными частями, при этом пружины 166 установлены в отверстия 168, выполненные в направляющей части.
Форма в виде четверти диска делает возможным включение зажимных частей в приспособление, которое имеет круглое сечение, при этом выступающими остаются только два рабочих участка.
Это делает устройство более компактным.
Так же как и устройство D1, все устройство D2 может быть изготовлено из твердого материала, такого, как нержавеющая сталь или анодированный алюминий.
Однако пластина 118 заслонки 116 выполнена из нержавеющей стали, чтобы гарантировать, что на новый электрод не попадут частицы алюминия, что может ухудшить качество сварки.
Далее следует пояснение, как функционирует устройство D2 замены электродов.
Электрододержатель удаляют из герметизирующего сварочного устройства и ввинчивают в опору 92 электрододержателя.
В случае, когда опора 92 электрододержателя не закреплена на приспособлении 88, оператор предпочтительно устанавливает опору 92 электрододержателя на место на приспособление 88, устанавливая опорную стойку 97 на место в гнезде 151 направляющей части 138, а затем оператор ввинчивает электрододержатель в опору 92 электрододержателя, чтобы снизить риск питтинговой коррозии.
Гайка электрододержателя устанавливается в отверстие 153 пластины 154, а затем электрододержатель ввинчивают в опору 92 электрододержателя.
Оператор прекращает ввинчивание, когда гайка останавливается, уперевшись в торцевую стенку 146 направляющей части 138.
Оператор отделяет электрод от электрододержателя путем ослабления гайки, и для того, чтобы сделать это, он вращает опору 92 электрододержателя вокруг оси X, которая вращает электрододержатель вокруг оси X. Так как гайка удерживается от вращения, находясь внутри пластины 154, то она ослабляется.
Напомним, что опора 92 электрододержателя может свободно вращаться вокруг оси Х.
Затем электрод освобождается из электрододержателя.
В случае если опора 92 электрододержателя не содержит резьбы, взаимодействующей с резьбой электрододержателя, оператор прикладывает к электрододержателю осевое усилие по направлению к опоре 92, одновременно осуществляя вращение.
Взаимодействие между коническими формами обычно приводит к тому, что опора 92 электрододержателя и электрододержатель блокируются во вращении, и приложенное к опоре 92 электрододержателя ослабляющее вращение передается электрододержателю.
Оператор прикладывает усилие к зажимным частям 158, чтобы захватить электрод 11 и удержать его в приспособлении, и в то же время он удаляет электрододержатель (фиг.17А).
Далее оператор прекращает воздействовать на зажимные части 158, которые затем под действием пружин 166 отходят от электрода 11, освобождая его, и путем нажатия кнопки управляющего стержня 120 сдвигает заслонку 116, чтобы совместить отверстия 122, 114 заслонки 116 и опоры 90, а когда совмещение достигнуто, электрод 11 под действием силы тяжести падает в контейнер 86 (фиг.17В).
Оператор устанавливает новый электрод 11 на место, беря новый электрод за неострый конец, устанавливает его на место острым концом в приспособление, пока острый конец не соприкоснется с верхней гранью пластины 118 заслонки 116.
Затем оператор устанавливает электрододержатель на приспособление 88 путем вставки неострого конца электрода в электрододержатель.
Электрододержатель затем ввинчивают в опору 92 электрододержателя.
Затем оператор вращает опору 92 электрододержателя в сторону затягивания гайки электрододержателя, и тогда электрод 11 закрепляется в электрододержателе.
Затем, Электрододержатель вывинчивается из опоры 92 электрододержателя и удаляется из опоры 92 электрододержателя, и устанавливается обратно на место в герметизирующее сварочное устройство.
В показанном примере опора 92 электрододержателя прикреплена к приспособлению 88 в осевом направлении, но можно выполнить ее независимой, тогда она бы отдельно навинчивалась на Электрододержатель, и сформированный таким образом узел устанавливался бы на приспособление.
Основная разница между устройствами D1 и D2, кроме наличия опоры 92 электрододержателя, заключается в ориентации зажимных частей средства фиксации электрода в устройстве, которые в устройстве D2 подвижны в горизонтальной плоскости, в то время как в устройстве D1 они подвижны в вертикальной плоскости.
Устройство D2 может быть очень просто адаптировано к сварочному электрододержателю, например, путем изменения формы корпуса направляющей части так, чтобы получить корпус, соответствующий форме гайки сварочного электрододержателя.
Устройства D1 и D2 содержат переносной контейнер для использованных электродов, при этом является возможной установка этого контейнера непосредственно на рабочем месте в перчаточной камере, с обеспечением доступа к нему в другом месте, а опустошаться, например, он мог бы автоматически, дополнительно снижая риск контакта.
Устройства замены электродов в соответствии с изобретением защищают оператора во время всех этапов удаления и установки электрода, тем самым, риски того, что перчатки могут быть порваны, значительно снижаются. Более того, манипуляции с использованными электродами осуществляются только через контейнер, который, к тому же, закрывают перед тем, как вынести из перчаточной камеры.
Оператор контактирует только с новыми электродами и только с теми их частями, которые не являются острыми.
Устройства замены электродов в соответствии с этим изобретением также имеют преимущество, заключающееся в том, что они очень надежны. Процесс функционирования полностью механический и не требует какой-либо сложной конструкции. Более того, они очень компактны, благодаря их вертикальной конфигурации.
Приспособление 88 устройства D2 имеет очень малую высоту из-за горизонтальной направленности зажимных частей, что компенсирует высоту опоры 92 электроде держателя.
Выполнение устройства D1 с зажимными частями, ориентированными горизонтально, как в устройстве D2, предпочтительно может дать устройство относительно малой высоты.
Заслонка может приводиться в действие автоматически, например, с помощью пневматического управления.