一种核电站用阻流塞的水下组件操作工具的制作方法

1.本发明涉及核反应堆用组件领域，具体为一种核电站用阻流塞的水下组件操作工具。


背景技术：

2.压水堆是技术成熟、运行安全、经济实用的堆型。国际上，压水堆核电厂装机总容量约占所有核电厂各类反应堆总和的60％以上；我国目前已经投入商业运行和正在建造的核电机组中，压水堆堆型占90％以上。压水堆利用加压轻水作为反应堆冷却剂和慢化剂，将核裂变产生的热能转换为电能供人类使用。
3.压水堆的堆芯由燃料组件和相关组件组成，燃料组件一般由燃料棒、导向管、仪表管和定位格架等结构组成，相关组件可细分为控制棒组件、可燃毒物组件、中子源组件、阻流塞组件等。燃料棒中主要包含维持裂变反应所需的燃料成分，仪表管栅元中能够放置堆内探测器。导向管中可根据需要放置控制棒组件、可燃毒物组件或中子源组件，而对于没有装载上述组件的空导向管，则插入阻流塞组件以避免冷却剂旁流。
4.核电站阻流塞组件抓具是用来抓取、释放和升降阻流塞组件的专用抓具，其功能是将阻流塞组件从一个燃料组件抽出，安全平稳的插到其他的燃料组件中。核电站阻流塞组件抓具在乏燃料贮存水池内使用，抓取阻流塞组件的整个过程都是在水下进行的，使用时由乏燃料水池吊车进行操作，使用后存放在燃料操作工具组合支架上。
5.申请号为cn200920004083.6的实用新型专利公开了一种阻流塞组件抓具，包括上段部件、下段部件，下段部件包括锁紧导向套筒、行走机构、定位装置，上段部件的顶部设有上吊臂，上吊臂内设有卷扬机装置，卷扬机装置通过提升钢丝绳与设在上段部件下部的下吊臂内操作组件连接。
6.随着国内核电机组的大规模建设和投入，以及核电技术的更新换代，原有核电站阻流塞组件抓具的结构不够合理、操作繁琐、容易发生故障，已经不能满足新发展的核电技术的需求，因此设计一种安全可靠、操作简便的适用于新核电技术发展的核电站用阻流塞的水下组件操作工具已成为一个迫切需要解决的问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本发明提供一种核电站用阻流塞的水下组件操作工具，其结构合理、操作简单、可靠，不易发生故障，能够满足新核电技术的需求。
8.为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种核电站用阻流塞的水下组件操作工具，包括上段组件和下段组件，上段组件和下段组件通过方形框架端盖连接，所述上段组件包括上吊臂、外管、支撑管和传动装置，所述下段组件包括方形框架、行走机构、外管、内管、底板、定位装置和抓取装置；所述外管的顶部设有上吊臂，外管的上段套装在支撑管中，支撑管的两端与外管之间设有导向套，支撑管的底部固定在方形框架端盖上，内管套装在外管的下段中，内管的顶部与第二轴承连
接，第二轴承固定在外管的中段内，内管的底部从外管中伸出后与抓取装置连接；所述传动装置包括传动管、弹簧帽、弹簧、插销、圆柱销、曲柄轴、锁定板、第一轴承、拨指、拨叉和第三轴承，所述锁定板固定在支撑管上，锁定板上设有第一轴承并开设有锁定孔和解锁孔，曲柄轴位于锁定板上方且曲柄轴的轴与第一轴承连接，曲柄轴的曲柄与弹簧帽连接，弹簧帽内设有弹簧，插销穿过弹簧帽、弹簧和曲柄轴的曲柄后其底部插入锁定孔或解锁孔中，插销的顶部设有圆柱销，传动管的顶部与第一轴承连接，传动管的底部与第三轴承连接，第三轴承固定在方形框架端盖上，传动管的下端设有拨叉，内管的上端设有与拨叉配套的拨指，拨指位于方形框架端盖的上方；所述方形框架的顶部固定在方形框架端盖上，方形框架的底部固定在底板上，定位装置固定在底板的底部，底板中部开设有允许抓取装置及阻流塞组件通过的第一开口，所述方形框架的下段设有上行程挡块，底板上设有下行程挡块，行走机构固定在外管的下端并位于上行程挡块和下行程挡块之间。
9.所述上段组件还包括限位机构，所述限位机构包括锁定组件、第一t型槽、第二t型槽和第三t型槽，其中第一t型槽、第二t型槽和第三t型槽从上到下依次开设在外管的上段，所述锁定组件包括弹簧帽、弹簧、插销和圆柱销，弹簧帽固定在支撑板的上段，弹簧帽内设有弹簧，插销穿过弹簧帽和弹簧后其内端插入第一t型槽、第二t型槽或第三t型槽中，插销的外端设有圆柱销；插销插入第一t型槽、第二t型槽、第三t型槽时，由外管带动内管带动抓取装置分别位于低位、初始位和高位；当由初始位变成低位时，传动装置中的插销插在解锁孔中，拨指向下运动插入拨叉中，抓取装置伸出底板之下，阻流塞压紧件通过抓取装置上的卡口的开口进入卡口的解锁位置，然后拉动传动装置中的圆柱销拔出插销，在曲柄轴的转动下将插销插入锁定孔中，同时曲柄轴带动传动轴转动从而带动拨叉拨动拨指，使内筒带动抓取装置转动，使得阻流塞压紧件位于卡口的锁定位置，此时由低位变成高位，抓取装置带动阻流塞组件向上运动，使阻流塞组件完全被抓取至核电站用阻流塞的水下组件操作工具内部。
10.所述抓取装置包括外套筒、端盖、内套筒和销轴，内套筒套装在内筒底部并套装在外套筒内部，端盖封装在外套筒和内套筒顶部，销轴穿过外套筒、内套筒和内筒，将外套筒和内套筒固定在内筒底部，外套筒和内套筒的下部开设有用于抓取和锁定阻流塞压紧件的卡口。
11.所述定位装置包括定位板、定距管、定位销和支撑销，四根定距管的顶部分别固定在底板的四角，定位板固定在四根定距管的下部，两根对角线的定距管底部设置定位销，另外两根定距管底部设置支撑销，定位板中心开设有与第一开口大小及形状相同的第二开口。
12.所述行走机构包括运行板和设置在运行板对角的两套滚动装置，运行板固定在外管的下部，所述滚动装置包括滑块、滚轮、滚轮轴和双弹簧，双弹簧的一端固定在运行板上，另一端连接滑块，滑块连接滚轮轴，滚轮轴上设有滚轮，两套滚动装置的两个滚轮在方形框架的两根对角的角钢间滑动。
13.所述支撑管上开设有行程孔，行程孔内设有圆柱销，且所述圆柱销穿过外管和支撑管。
14.所述方形框架端盖上设有吊杆，吊杆与下吊臂连接。
15.所述支撑管上设有悬挂板，用于将所述核电站用阻流塞的水下组件操作工具悬挂
在燃料操作工具组合挂架上。
16.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供的核电站用阻流塞的水下组件操作工具，采用新的传动装置代替原有的传动方式，能够使得内筒带动抓取装置可靠转动，对阻流塞组件的抓取效果好；同时本发明改进了原有的上下运动方式，取消了人工转动卷扬机，采用外筒带动内筒上下运动的方式，通过机械臂拉动上吊臂即可实现外筒带动内筒带动抓取装置从而带动阻流塞组件上下移动。本发明结构合理、操作简单、可靠，不易发生故障，能够满足新核电技术的需求。
17.进一步的，本发明中，增加了限位机构，对本发明的核电站用阻流塞的水下组件操作工具的工位进行了很好的限定，工作过程中通过在初始位、低位和高位之间的切换，能够很好的完成塞住或拔出阻流塞组件的任务，提高了操作的安全性和可靠性。
18.进一步的，本发明中设置的行程孔以及穿过行程孔和外管的圆柱销，能够配合限位机构起到进一步的限位作用，其限位范围为低位至高位，实现了限位作用的双保险，进一步增强了安全性和可靠性。
附图说明
19.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
20.在附图中：图1是本发明核电站用阻流塞的水下组件操作工具的整体结构示意图；图2是图1中的a-a剖视图；图3是图1中的b-b视图；图4是图1中i处的局部放大图；图5是图1中的c-c视图；图6是图1中ii处的局部放大图；图7是图6中的k-k剖视图；图8是图1中的d-d局部剖视图；图9是图1中的定位装置和抓取装置的局部放大图；图10是图8中的l-l剖视图；图11是图9中的外套筒和内套筒上的卡口形状示意图；图12是图1中的e-e视图；图13是图12中的n-n剖视图和o-o剖视图；图14是图1中的f-f视图；图中：1-上吊臂，2-外管，3-锁定组件，4-导向套，5-支撑管，6-传动管，7-方形框架，8-行走机构，9-第一t型槽，10-第二t型槽，11-底板，12-内管，13-定位板，14-弹簧帽，15-弹簧，16-插销，17-圆柱销，18-曲柄轴，19-锁定板，20-第一轴承，22-上行程挡块，23-第三t型槽，24-第二轴承，25-方形框架端盖，26-吊杆，27-行程孔，28-悬挂板，31-第一开口，32-第二开口，34-拨指，35-拨叉，36-第三轴承，37-下吊臂，41-下行程挡块，42-滑块，43-运行板，44-滚轮，45-滚轮轴，46-双弹簧，47-销轴，61-外套筒，62-端盖，63-内套筒，64-定距管，65-定位销，66-支撑销，67-阻流塞压紧件，68-卡口。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
22.参见图1，本发明提供的核电站用阻流塞的水下组件操作工具，包括上段组件和下段组件，上段组件和下段组件通过方形框架端盖25连接，所述上段组件包括上吊臂1、外管2、支撑管5、限位机构和传动装置，所述下段组件包括方形框架7、行走机构8、外管2、内管12、底板11、定位装置和抓取装置。
23.参见图1和图6、所述外管2的顶部设有上吊臂1，外管2的上段套装在支撑管5中，支撑管5的两端与外管2之间设有导向套4，支撑管5的底部固定在方形框架端盖25上，内管12套装在外管2的下段中，内管12的顶部与第二轴承24连接，第二轴承24固定在外管2的中段内，内管12的底部从外管2中伸出后与抓取装置连接。
24.参见图3-7，所述传动装置包括传动管6、弹簧帽14、弹簧15、插销16、圆柱销17、曲柄轴18、锁定板19、第一轴承20、拨指34、拨叉35和第三轴承36，所述锁定板19固定在支撑管5上，锁定板19上设有第一轴承20并开设有锁定孔和解锁孔，曲柄轴18位于锁定板19上方且曲柄轴18的轴与第一轴承20连接，曲柄轴18的曲柄与弹簧帽14连接，弹簧帽14内设有弹簧15，插销16穿过弹簧帽14、弹簧15和曲柄轴18的曲柄后其底部插入锁定孔或解锁孔中，插销16的顶部设有圆柱销17，传动管6的顶部与第一轴承20连接，传动管6的底部与第三轴承36连接，第三轴承36固定在方形框架端盖25上，传动管6的下端设有拨叉35，内管12的上端设有与拨叉35配套的拨指34，拨指34位于方形框架端盖25的上方。
25.参见图1、图9、图12，所述方形框架7的顶部固定在方形框架端盖25上，方形框架7的底部固定在底板11上，定位装置固定在底板11的底部，底板11中部开设有允许抓取装置及阻流塞组件通过的第一开口31，所述方形框架7的下段设有上行程挡块22，底板11上设有下行程挡块41，行走机构8固定在外管2的下端并位于上行程挡块22和下行程挡块41之间。
26.参见图2-3，所述限位机构包括第一t型槽9、第二t型槽10、第三t型槽23和两套对称设置在支撑管5上的锁定组件3，其中第一t型槽9、第二t型槽10和第三t型槽23从上到下依次开设在外管2的上段，所述锁定组件3包括弹簧帽14、弹簧15、插销16和圆柱销17，弹簧帽14固定在支撑板5的上段，弹簧帽14内设有弹簧15，插销16穿过弹簧帽14和弹簧15后其内端插入第一t型槽9、第二t型槽10或第三t型槽23中，插销16的外端设有圆柱销17；插销16插入第一t型槽9、第二t型槽10、第三t型槽23时，由外管2带动内管12带动抓取装置分别位于低位、初始位和高位，即第一t型槽9对应低位，第二t型槽10对应初始位，第三t型槽23对应高位。仅在低位时拨指34插入拨叉35中，初始位和高位时拨指34位于拨叉35上方。
27.将两个圆柱销17同时向外拉，使得插销16内端从第一t型槽9、第二t型槽10、第三t型槽23中脱出后，用机械臂拉动上吊臂1或下吊臂37，使得外管2与支撑管5相对移动，当移动至插销16对准任意一个t型槽时，在弹簧15的回复力作用下插销16会自动插入该t型槽中。
28.参见图9、图11-14，所述抓取装置包括外套筒61、端盖62、内套筒63和销轴47，内套筒63套装在内筒12底部并套装在外套筒61内部，端盖62封装在外套筒61和内套筒63顶部，销轴47穿过外套筒61、内套筒63和内筒12，将外套筒61和内套筒63固定在内筒12底部，外套筒61和内套筒63的下部开设有用于抓取和锁定阻流塞压紧件67的卡口68。
29.参见图9、图12-14，所述定位装置包括定位板13、定距管64、定位销65和支撑销66，
四根定距管64的顶部分别固定在底板11的四角，定位板13固定在四根定距管64的下部，两根对角线的定距管64底部设置定位销65，另外两根定距管64底部设置支撑销66，定位板13中心开设有与第一开口31大小及形状相同的第二开口32。
30.参见图8、图10，所述行走机构8包括运行板43和设置在运行板43对角的两套滚动装置，运行板43固定在外管2的下部，所述滚动装置包括滑块42、滚轮44、滚轮轴45和双弹簧46，双弹簧46的一端固定在运行板43上，另一端连接滑块42，滑块42连接滚轮轴45，滚轮轴45上设有滚轮44，两套滚动装置的两个滚轮44在方形框架7的两根对角的角钢间滑动。
31.参见图1、图5，所述支撑管5上开设有行程孔27，行程孔27内设有圆柱销17，且所述圆柱销17穿过外管2和支撑管5。
32.参见图1、图5、图6，所述方形框架端盖25上设有吊杆26，吊杆26与下吊臂37连接。
33.参见图1-2，所述支撑管5上设有悬挂板28，用于将所述核电站用阻流塞的水下组件操作工具悬挂在燃料操作工具组合挂架上。本发明的核电站用阻流塞的水下组件操作工具使用后存放在燃料操作工具组合挂架上。
34.本发明的具体工作过程如下：当需要插入阻流塞组件时，由初始位变成低位，传动装置中的插销16插在解锁孔中，拨指34向下运动插入拨叉35中，抓取装置伸出底板11之下，阻流塞压紧件67通过抓取装置上的卡口68的开口进入卡口68的解锁位置，然后拉动传动装置中的圆柱销17拔出插销16，在曲柄轴18的转动下将插销16插入锁定孔中，同时曲柄轴18带动传动轴6转动从而带动拨叉35拨动拨指34，使内筒12带动抓取装置转动，使得阻流塞压紧件67位于卡口68的锁定位置，此时由机械臂带动上吊臂1和下吊臂37，使得整个核电站用阻流塞的水下组件操作工具带动阻流塞组件向下运动，经由定位装置定位后，将阻流塞组件插入预定位置，此时转动传动装置至解锁位置，再由低位变成初始位，然后由机械臂带动整个核电站用阻流塞的水下组件操作工具上移。
35.当需要拔出阻流塞组件时，由机械臂带动上吊臂1和下吊臂37，使得整个核电站用阻流塞的水下组件操作工具下移靠近阻流塞组件，经由定位装置定位后，由初始位变成低位，传动装置中的插销16插在解锁孔中，拨指34向下运动插入拨叉35中，抓取装置伸出底板11之下，阻流塞压紧件67通过抓取装置上的卡口68的开口进入卡口68的解锁位置，然后拉动传动装置中的圆柱销17拔出插销16，在曲柄轴18的转动下将插销16插入锁定孔中，同时曲柄轴18带动传动轴6转动从而带动拨叉35拨动拨指34，使内筒12带动抓取装置转动，使得阻流塞压紧件67位于卡口68的锁定位置，然后由低位变成高位，抓取装置带动阻流塞组件向上运动，使阻流塞组件完全被抓取至核电站用阻流塞的水下组件操作工具内部，再由机械臂带动整个核电站用阻流塞的水下组件操作工具和阻流塞组件一起上移。
36.以上是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。