一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置和方法与流程

本发明涉及核燃料棒制造，尤其涉及一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置和方法。

背景技术：

1、本发明涉及的核燃料棒包括内、外两层锆合金包壳管和其中的环形燃料芯块，需要实现三者的装配。中国专利《一种环形燃料元件的组装方法》(cn201611218765.8)中记载了借助导向头进行内包壳管的穿管，其组装方法为：先将环形芯块逐个装入外包壳管，将导向头装入内包壳管一端，再将内包壳管装有导向头的一端穿入环形芯块，卸下导向头，安装上、下端塞完成燃料棒焊接。

2、该发明的导向头不能自动去除，需要专门设置人员完成去除操作，人工去除较难保证去除时导向头与管的同轴度，特别是当导向头与内包壳管配合略紧时，拔除费力，可能会对环形芯块内壁施加径向力。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置和方法，实现内包壳管穿入后导向帽的自动去除。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，包括安装在外包壳管传输架末端的取导向帽机构，所述取导向帽机构具有进退气缸，所述进退气缸连接导套，所述导套具有内腔并在所述内腔里设置导向帽夹爪用以抓取导向帽，所述导套上设有开槽，顶块固定安装在外包壳管传输架上，所述顶块的端部穿过所述导套开槽并可在所述导向帽夹爪内滑动，用以撑开所述导向帽夹爪的爪。

4、作为一种可实施的方式，所述导套一端设有方板结构用于连接所述进退气缸，另一端设有轴肩结构用于定位。

5、作为一种可实施的方式，所述方板结构设有4个通孔以连接转接板。

6、作为一种可实施的方式，所述导套正上方和正下方均开有矩形槽，所述顶块从正下方的所述矩形槽插入所述导套中部。

7、作为一种可实施的方式，所述导套端部为轴肩结构，用于穿内包壳管及取导向帽过程中对外包壳管和环形芯块进行阻挡。

8、作为一种可实施的方式，所述导套内孔由三段直径不同的第一内孔、第二内孔、第三内孔组成，所述第一内孔容纳所述导向帽夹爪的末端圆环并进行轴向定位，所述第二内孔容纳所述导向帽夹爪的爪钩部分，所述第三内孔用来使带有所述导向帽的内包壳管通过，所述第二内孔与第三内孔通过一小直径孔段过渡。

9、作为一种可实施的方式，所述导向帽夹爪的末端圆环直径大于爪钩部分直径。导向帽夹爪的末端圆环在导套第一内孔内轴向定位。

10、作为一种可实施的方式，所述导向帽夹爪为两瓣爪钩结构，通过在空心圆环上铣槽制成，中部直槽段槽宽大于端部过渡段，故导向帽夹爪的中部直槽段沿所述顶块运动时不会使爪钩部分被撑开，但其端部过渡段沿所述顶块运动时夹爪会被所述顶块撑开；爪钩部分每瓣棱边均倒钝并圆滑过渡，每瓣末端均加工出爪。

11、作为一种可实施的方式，所述穿管取帽装置还包括外包壳管传输架和内包壳管传输架，外包壳管传输架和内包壳管传输架一字对齐安装在水平地面上，均为铝型材框架，通过调整框架整体高度，使待穿的单支内包壳管与外包壳管同心，便于内包壳管插入外包壳管中，取导向帽机构安装在外包壳管传输架上，其导套高度与外包壳管同心，轴向位于内包壳管穿出外包壳管一侧。

12、作为一种可实施的方式，所述导向帽包括配装部分、导向部分和抓取部分，所述配装部分外径与内包壳管内径匹配且设有倒角，方便插入内包壳管中；所述导向部分为一锥面过渡，穿管时起到导向自找正的作用；所述抓取部分为头部带导向的t型结构，其直径小于所述内包壳管外径。

13、此外，本发明还提供了一种核燃料棒内包壳管穿管取帽方法，包括以下步骤：

14、步骤1：单支已装环形芯块的外包壳管在外包壳管传输架体定位后，取导向帽机构的气缸活塞伸出，使导套头部伸入外包壳管内；

15、步骤2：在内包壳头部安装导向帽，启动已开发的控制程序使内包壳管穿入外包壳管中；

16、步骤3：导向帽运动到导套内后，被钩挂在导向帽夹爪上；

17、步骤4：取导向帽机构的气缸活塞收回，内部顶块将导向帽夹爪撑开，使导向帽自动掉落在接帽容器内，同时取导向帽机构的导套随气缸活塞收回与外包壳管脱离。

18、与现有技术相比，本发明提供的核燃料棒内包壳管穿管后取帽装置和方法具有以下有益效果：

19、本发明既可完成内包壳管穿管过程的导向，又无需人工干预取帽动作，起到了提高操作连续性的效果。

20、通过本发明，取帽过程减少人为干预，更好地保证包壳表面的清洁度，减少对环形芯块的径向应力。

技术特征：

1.一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，包括安装在外包壳管传输架(9)末端的取导向帽机构(11)，所述取导向帽机构(11)具有进退气缸(4)，所述进退气缸(4)连接导套(5)，所述导套(5)具有内腔并在所述内腔里设置导向帽夹爪(6)用以抓取导向帽(14)；

2.根据权利要求1所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导套(5)一端设有方板结构(51)用于连接所述进退气缸(4)，另一端设有轴肩结构(52)用于定位。

3.根据权利要求2所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述方板结构(51)设有4个通孔以连接转接板(8)。

4.根据权利要求1所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导套(5)正上方和正下方均开有所述矩形槽(53)，所述顶块(7)从正下方的所述矩形槽(53)插入所述导套(5)中部。

5.根据权利要求1所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导套(5)内孔由三段直径不同的第一内孔(54)、第二内孔(55)、第三内孔(56)组成，所述第一内孔(54)容纳所述导向帽夹爪(6)的端部圆环(61)并进行轴向定位，所述第二内孔(55)容纳所述导向帽夹爪(6)的爪钩部分(62)，所述第三内孔(56)用来使带有所述导向帽(14)的内包壳管(3)通过，所述第二内孔(55)与所述第三内孔(56)通过一段小直径孔段(57)过渡。

6.根据权利要求5所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导向帽夹爪(6)的末端圆环(61)直径大于爪钩部分(62)直径，所述末端圆环(61)在所述第一内孔(54)内轴向定位。

7.根据权利要求1或6所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导向帽夹爪(6)为两瓣爪钩结构，通过在空心圆环上铣槽制成，中部直槽段(64)槽宽大于端部过渡段(65)，以使导向帽夹爪(6)的中部直槽段(64)沿所述顶块(7)运动时不能使所述爪钩部分(62)被撑开，但其端部过渡段(65)沿所述顶块(7)运动时爪钩部分(62)能被所述顶块(7)撑开；所述爪钩部分(62)每瓣棱边均倒钝并圆滑过渡，每瓣末端均加工出爪(63)。

8.根据权利要求1所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述穿管取帽装置还包括内包壳管传输架(10)，所述内包壳管传输架(10)和所述外包壳管传输架(9)一字对齐安装在水平地面上，通过调整框架整体高度，使待穿的单支内包壳管(3)与外包壳管(1)同心，便于所述内包壳(3)管插入所述外包壳管(1)中，所述取导向帽机构(11)安装在所述外包壳管传输架(9)上，所述导套(5)高度与所述外包壳管(1)同心，轴向位于所述内包壳管(3)穿出所述外包壳管(1)一侧。

9.根据权利要求1所述的核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，其特征在于，所述导向帽(14)包括配装部分(58)、导向部分(59)和抓取部分(60)，所述配装部分(58)外径与内包壳管(3)内径匹配且设有倒角，方便插入内包壳管(3)中；所述导向部分(59)为一锥面过渡，穿管时起到导向自找正的作用；所述抓取部分(60)为头部带导向的t型结构，其直径小于所述内包壳管(3)外径。

10.一种核燃料棒内包壳管穿管取帽方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种核燃料棒内包壳管穿管取帽装置，包括安装在外包壳管传输架末端的取导向帽机构，所述取导向帽机构具有进退气缸，所述进退气缸连接导套，所述导套具有内腔并在所述内腔里设置导向帽夹爪用以抓取导向帽，所述导套上设有开槽，顶块固定安装在外包壳管传输架上，所述顶块的端部穿过所述导套开槽并可在所述导向帽夹爪内滑动，用以撑开所述导向帽夹爪的爪。此外，本发明还提供了一种核燃料棒内包壳管穿管取帽方法。本发明既可完成内包壳管穿管过程的导向，又无需人工干预取帽动作，起到了提高操作连续性的效果。

技术研发人员：刘宝桐,杨光宇,郝新贵,赵瑞瑞,刘杰,底乐,魏启飞,李超,刘飞,赵一霖,丁永斌,邱启文
受保护的技术使用者：中核北方核燃料元件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5