Стенд восстановления прямолинейности удлиненных подвесок ядерного топлива реактора рбмк

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для правки длинномерных изделий, например, подвесок ядерного топлива для реактора РБМК. Стенд восстановления прямолинейности удлиненных подвесок ядерного топлива для реактора РБМК содержит протяженную станину со смонтированной на ней с возможностью продольного перемещения по направляющим и зубчатой рейке, выполненной в виде силовой рамы, снабженной двумя упорами и силовым органом кареткой с приводом, на которой установлен в быстросъемном корпусе блок панельного компьютера, включающий собственно панельный компьютер, нормирующий преобразователь и блок сопряжения на каретке. На каретке также размещены датчик биения подвески, нивелир лазерно-оптический и приводы ее перемещения. Имеющийся привод вращения подвески, опоры в виде люнетов, блоки контроля зазора, дальномер лазерный и общий блок питания с напряжением 24 В установлены на станине и соединены между собой в электронно-механическую схему. Технический результат - повышение точности и производительности правки прямолинейности удлиненных с переменным сечением подвесок ядерного топлива реактора РБМК обеспечивается не только оригинальной конструкцией, но и применением в ней средств автоматизации и программного управления.

Полезная модель относится к обработке металлов давлением и может быть использована для правки длинномерных изделий, например, подвесок ядерного топлива для реактора РБМК.

Подвески ядерного топлива для реактора РБМК атомной станции представляют собой с переменным сечением в нескольких местах удлиненный до 7 метров сложной формы пустотелый вал, работающий в условиях высокой температуры и повышенного давления, в силу чего подвержен деформации в своих критических точках. И поэтому в процессе замены топлива (ТВС) деформированная подвеска (из-за дороговизны и сложности ее изготовления) для повторной установки на рабочую позицию реактора требует обязательного восстановления ее прямолинейности биения с точностью ±0,2 мм. Для выполнения этой сложной и точной технологической операции восстановления прямолинейности подвески в настоящее время устройств, стендов, станков и прессов в атомной энергетике и других отраслях промышленности не существует.

Так известно устройство для правки деталей типа валов, содержащее стойку и траверсу, в которой установлены опорные захваты, выполняемые в виде скоб. Упомянутые захваты имеют возможность регулирования по высоте посредством гаек и резьбы на хвостовиках, а также перемещения вдоль траверсы по направляющим посредством пазов, выполненных в захватах. Между захватами на траверсе смонтирован правильный инструмент, имеющий привод, выполненный в виде пневмогидроусилителя прямого действия, который включает пневмоцилиндр, установленный на верхней площадке траверсы, поршень которого сообщает движение штоку, входящему в корпус гидроцилиндра. Правильный инструмент в виде башмака закреплен на поршне гидроцилиндра, ход поршня которого предварительно может быть отрегулирован на необходимую величину с помощью фиксирующей гайки с делениями. Сжатый воздух подается в пневмоцилиндр с помощью крана управления. Стойка включает опору, на которой шарнирно закреплен кронштейн, положение которого регулируется посредством стяжки, щеки и регулировочного винта. Траверса подвешена к кронштейну стойки посредством подвески и цепных ветвей. Устройство предназначено для правки изогнутых прутков и кругляка, установленных в центрах токарного станка перед их обработкой. (Авторское свидетельство СССР 889191 B21D 3/00, опубл. 15.12.81 г., бюлл. 46). То есть данное устройство предназначено для восстановления прямолинейности валов с невысокой точностью и ограниченной длины.

Также известен пресс для правки цилиндрических изделий, содержащий опоры, станину, на которой закреплены гидроцилиндр с двусторонним штоком, регулируемый упор с механизмом регулировки, штатив с опорной площадкой. Один конец штока гидроцилиндра жестко связан с бойком, другой проходит через отверстие в регулируемом упоре и снабжен закрепленном на конце упорным элементом, выполненным в виде упорной шайбы. Механизм регулировки упора состоит из двух винтов, имеющих упорную резьбу и проходящих через соответствующие резьбовые отверстия в упоре. Винты связаны с приводными двигателями через зубчатую передачу. К регулируемому упору крепится измеритель перемещения - индикаторные часы, которые своей ножкой опираются на опорную площадку штатива. Опорная площадка крепится с помощью винта и имеет возможность перемещения по штативу (Патент РФ 2107569 B21D 3/10, опубл. 27.03.98 г. Бюлл. 9). Этот пресс характеризуется сложностью настройки выполнения операции правки цилиндрических изделий, поскольку каждый раз необходимо при различной кривизне, например, трубы проводить расчет зазора между бойком и ее поверхностью, и в связи с этим перенастраивать механизм давления пресса, что вообще-то обусловливает и невысокий уровень точности правки изделия.

Задача полезной модели состоит в устранении недостатков, имеющихся у аналогов, в части касающейся повышения производительности и точности восстановления прямолинейности удлиненных с переменным сечением цилиндрических изделий. По конструктивному исполнению ни один из аналогов не может быть определен в качестве прототипа стенда восстановления прямолинейности удлиненных с переменным сечением подвесок ядерного топлива реактора РБМК (далее - стенд).

Технический результат - повышение производительности и точности восстановления прямолинейности удлиненных с переменным сечением подвесок ядерного топлива реактора РБМК обеспечивается созданием стенда, содержащего протяженную станину со смонтированной на ней с возможностью продольного перемещения по направляющим и зубчатой рейке, выполненной в виде силовой рамы, снабженной двумя упорами и силовым органом, кареткой с приводом, на которой установлен в быстросъемном корпусе блок панельного компьютера, включающий собственно панельный компьютер, нормирующий преобразователь и блок сопряжения. На каретке также размещены датчик биения подвески, нивелир лазерно-оптический и приводы ее перемещения. А привод вращения, опоры подвески, блоки контроля зазора, дальномер лазерный и общий блок питания установлены на станине. При этом датчик биения подвесок связан через нормирующий преобразователь с панельным компьютером, входы которого через блок сопряжения подключены к выходам двух блоков контроля зазора, связанных с входами приводов перемещения каретки, причем последний вход компьютера соединен с выходом дальномера лазерного.

Стенд характеризуется тем, что в качестве вращающихся опор подвесок использованы люнеты, перемещаемые в вертикальной и частично в горизонтальной плоскости, а привод каретки выполнен электрическим или в ручном исполнении, при этом блок питания с напряжением 24 В постоянного тока для всех конструктивных элементов является общим. Стенд также отличается и тем, что блок контроля зазора выполнен в виде передатчика и приемника светового сигнала и снабжен флеш-накопителем информации, который может быть связан с внешним компьютером.

Заявляемый стенд по совокупности технических средств, узлов, механизмов (станина, каретка, люнеты, нивелир лазерно-оптический и другие элементы), их взаимное расположение находятся в конструктивном и функциональном взаимодействии и представляют собой единое устройство, обеспечивающее достижение более высокого уровня технического результата, а именно высокое качество и одновременно производительность правки чрезмерно длинной (более 7 м) и сложной по конфигурации дорогостоящей подвески ядерного топлива реактора и поэтому заявляется в качестве полезной модели. Отсутствие любого из средств делает стенд неработоспособным или значительно снижающим его достоинства.

Полезная модель является новой, поскольку совокупность существенных признаков ее формулы не обнаружена в информационных и патентных источниках (см. источники информации, принятые во внимание при оформлении данной заявки на полезную модель). Компоновка конструктивных элементов стенда сама по себе является новой, так как с найденными аналогами совпадает только по функциональному назначению.

Промышленная применимость полезной модели не вызывает сомнения, так как в основном каждый элемент конструкции стенда известен в технике и может быть применен и изготовлен методом обычного инженерного проектирования с использованием известных промышленных технологий. По предлагаемому стенду разработана конструкторская документация. Стенд предполагается использовать на Курской атомной станции.

Полезная модель проиллюстрирована чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид стенда в сборе, на фиг. 2 изображен его вид сверху, общий вид каретки с компьютерным блоком и силовым органом отражен на фиг. 3, на фиг. 4 и 5 показаны соответственно ее виды сверху и сбоку, на фиг. 6 изображена схема установки люнетов с механизмом перемещения. Схема структурная стенда показана на фиг. 7.

Стенд восстановления прямолинейности удлиненных подвесок ядерного топлива для реактора РБМК (далее - стенд) содержит протяженную станину 1 со смонтированной на ней с возможностью продольного перемещения по направляющим 2 и зубчатой рейке 3 кареткой 4. Каретка 4 выполнена в виде силовой рамы, снабженной двумя упорами 6 и 7 и силовым органом 8, и на которой установлен в быстросъемном корпусе 9 блок панельного компьютера 10, включающий собственно панельный компьютер 11, нормирующий преобразователь 12 и блок сопряжения 13. На каретке 4 также размещены датчик 14 биения подвески 15, нивелир 16 лазерно-оптический и приводы 16 и 17 перемещения каретки, соответственно ручной и электрический, а на самой станине 1 установлены вращающиеся опоры для подвески 15 в виде люнетов 18, привод 19 ее вращения, блоки 20 контроля зазора, дальномер 21 лазерный и общий блок 22 питания. Стенд может быть снабжен флеш-накопителем 23 информации и который может быть подключен к внешнему компьютеру 24 с целью распечатывания протокола восстановления прямолинейности подвесок 15. При этом в электротехнической схеме стенда датчик 14 биения подвесок 15 связан через нормирующий преобразователь 12 с панельным компьютером 11, входы которого через блок 13 сопряжения подключены с выходом двух блоков 20 контроля зазора, связанных с входами приводов 16 и 17 перемещения каретки 4, причем последний вход компьютера 11 соединен с выходом дальномера 21 лазерного. Стенд также может быть снабжен магазин -контейнером 25, который можно установить в кронштейны 26. Станина 1 должна обладать достаточной жесткостью и неизменностью формы и размеров в процессе всего срока службы и во всем диапазоне рабочих температур. Направляющие 2 и зубчатые рейки 3 могут набираться из отрезков любой длины, при этом зубчатая рейка 3 комплектуется шестернями 27 с определенной линейкой диаметров. Упоры 6 и 7 функционально конструктивно разделяются на упорный элемент 28 и механизм 29 его перемещения. Упорный элемент 28 представляет собой сориентированный в пространстве ложемент 30 сложной формы с центральной канавкой 31 для предотвращения сжатия сварного шва подвески 15. Механизм 29 перемещения упоров 6 и 7 выполнен в виде червячной пары 32 (на фиг. не показаны), винта 33 и ходового колеса 34. Механизм 29 перемещения упоров 6 и 7 должен обеспечивать линейное перемещение в пределах от 0 до 70 мм, выдерживать продольное усилие 1000 кгс и быть необратимым.

Для механизации подачи усилия на приводы могут быть установлены двигатели с редукторами. С целью создания усилия, восстанавливающего прямолинейность формы подвески 15, на каретке 4 имеется силовой орган 8, который по конструкции аналогичен конструкции упоров 6 и 7 и развивает с помощью ходового винта 35 и штурвала 36 усилие до 1000 кгс. Люнеты 18 предназначены для удержания подвески 15 в опорных сечениях «D» и обеспечения их правильной ориентации. При выставлении подвески 15 или при перенастройке стенда на другие типы подвесок люнет 18 имеет возможность вертикального перемещения с помощью привода 37, аналогичного приводу упоров 6 и 7 и может осуществлять поворот вокруг вертикальной оси. Вращающихся поверхностей 38 контакта в люнете 18 должно быть несколько, и люнет в целом должен выдерживать достаточно большую боковую нагрузку и при этом не сминать подвеску 15 ядерного топлива. Сама различного типа подвеска 15 с длиной до 7000 мм имеет сложную с различными переходами и диаметрами (в пределах от 25 до 90 мм) цилиндрическую форму и поэтому вращающий момент на такую подвеску необходимо передавать без проскальзывания гарантированно в зоне максимального ее диаметра «D», оказывая в то же время минимальное воздействие на ее форму. Привод 19 вращения подвески 15 может быть снабжен, например, мотор-редуктором с регулируемым количеством оборотов ведущего вала. В качестве измерителя исходного биения подвески 15 в стенде выбран бесконтактный лазерный датчик 14, в частности, лазерный датчик ODHI фирмы «Sick Sensor Intelligence)) с диапазоном измерения (0-140) мм и разрешающей способностью 20 мкм. Причем датчик 14 на каретке 4 установлен так, чтобы его лазерный луч имел возможность лежать в одной плоскости, совпадающей с осями силового органа 8 и упоров 6 и 7. Ручной привод 16 каретки 4 составлен из пары: зубчатая рейка 3 - зубчатое колесо 27 и передачи на него через зубчатый механизм 39 и маховик 40 усилия движения этой каретки относительно стенда. Электрический привод 17 обеспечивает перемещение каретки 4 относительно направляющих 2 и зубчатой рейки 3 с помощью мотор-редуктора 41 и шестерни 27. Для возможности точной контрольной проверки установки подвески 15 в стенде последний оснащается лазерно-оптическим нивелиром 46, принцип действия которого основан на явлении отражения света от цилиндрической поверхности. Для контроля заданного положения источник и приемник нивелира 46 должны находиться в одной плоскости, а ось диаметра подвески 15 - в области измерения. В дальномер 21 лазерный по общепринятой схеме входит собственно дальномер лазерный «Hilti», контроллер (на фиг. не показаны) и лазерная мишень 42. Дальномер лазерный предназначен для определения местонахождения каретки 4 относительно места правки подвески 15 и люнетов 18, в которых установлена подвеска 15. Одним из условий перемещения каретки 4 является выведение из области подвески 15 ее упоров 6 и 7 и силового органа 8, так чтобы между границами люнета 18 и перечисленными устройствами присутствовал зазор a. Наличие зазора a с каждой стороны контролируется блоками 20 контроля зазора, каждый из которых состоит из передающей и приемной частей 43, 44 лазерного луча. Передатчик 43 осуществляет передачу на приемник 44 узконаправленного светового сигнала, модулированного частотой, не кратной 50 Гц. Приемник 44 принимает сигнал при отсутствии препятствий в просвете и пропускает сигнал с выхода фотоэлемента через полосовой фильтр с целью отсечения световой засветки. При отсутствии зазора оптический сигнал не доходит до приемника 44 и сигнал на его выходе равен нулю. Данный сигнал поступает на вход компьютера 11 и одновременно блокирует питание на движение каретки 4. При свободном зазоре a сигнал в виде единицы поступает на вход того же компьютера 11 и он разрешает подачу питания на блок управления электрическим приводом каретки 4. Компьютер 11, нормирующий преобразователь 12 и блок сопряжения 13 помещены в быстросъемный корпус 9, который в целях механической и радиационной сохранности после выполнения правки подвесок 15 удаляются с рабочей позиции стенда, а с целью исключения механического повреждения компьютера 11, он с боков снабжен предохранительными (защитными) дугами 45. Блок питания 22 напряжением в 24 В является общим для всех потребляющих ток конструктивных элементов.

Стенд восстановления прямолинейности удлиненных подвесок ядерного топлива для реактора РБМК может быть использован при необходимости правки многих подвесок и совместно с магазин-контейнером и их кантователем.

Имеющееся программное обеспечение стенда позволяет осуществлять полуавтоматизацию правки подвески 15.

Стенд работает следующим образом.

После того, как краном (на фиг. не показан) подвеску 15, например, из магазин-контейнера 25 устанавливают большим диаметром «D» в люнеты 18 стенда, включают общий блок 22 питания и привод 19 вращения подвески 15, которой сообщается вращение со скоростью 6-7 об/мин, после чего камеру 4 перемещают относительно этой подвески для определения ее критических точек кривизны вдоль продольной оси. Перемещаясь между люнетами 18 в начальной позиции измерения, настроенный на ось симметрии упоров 6, 7 и силового органа 8 датчик 14 биения передает аналоговый сигнал величины max кривизны в нормирующий преобразователь 12, который уже в цифровой форме передает его в компьютер 11, как исходные данные для проведения восстановления прямолинейности подвески 15.

При построении векторной диаграммы биений и при достижении требуемой ориентации подвески по сигналу от компьютера 11 произойдет остановка двигателя привода 19. После выявления местонахождения, количества и величины радиальных биений (прогибов) подвески каретка 4 отводится в начальное положение I для восстановления ее прямолинейности. Затем, вращая колесо 34 с помощью механизма 29 перемещения, устанавливают упоры 6 и 7 до полного соприкосновения с подвеской 15. К установленному месту прогиба, используя ходовой винт 35 и штурвал 36, прикладывают горизонтально к силовому органу 8 усилие в пределах до 1000 кгс в зависимости от жесткости подвески 15, контролируя уменьшение величины прогиба до нормы по индикатору нормирующего преобразователя 12. Закончив устранение прогиба на I измерительной позиции, отводят упоры 6,7 и силовой орган 8 за пределы люнета 18 и, образовав зазор a, который контролируется блоками 20, включают передатчики 43 и приемники 44 узконаправленного светового сигнала. От приемника 44 при отсутствии зазора а сигнал поступает на вход компьютера 11 и блокирует подачу питания на блок управления электрическим приводом каретки 4, а при наличии свободного зазора a разрешает подачу ее питания на электрический привод 17 и каретка 4 перемещается по направляющим 2 и зубчатой передаче 3-27 на позицию измерения II. Для более точной подгонки и установки силового органа 8 к критическому месту прогиба подвески 15 используют ручной привод 16, приводя во вращение колесо 34 через зубчатое зацепление 3-27. Как только упоры 6,7 и силовой орган 8 подведены к подвеске 15, каретка 4 обесточивается и жестко стоит на выверенной рабочей позиции II измерения. Устранив прогиб подвески 15 на этом участке, снова отводят упоры 6, 7 и силовой орган 8 за пределы люнета 18, блок 20 контроля зазора подает сигнал компьютеру 11 и последний подает питание на каретку 4 для возможного перемещения ее на следующую позицию восстановления прямолинейности подвески 15 и цикл повторяется до полного восстановления всей ее длины. При всех совершаемых перемещениях каретки 4, позиции ее остановки компьютер 11 четко следит с помощью дальномера 21 и лазерной мишени 42. Поскольку стенд предназначен для исправления различного типа с различными диаметрами подвесок, то разнодиаметральность устраняется возможностью вертикального подъема люнетов 18, а эксплуатационные дефекты направляющих 2, зубчатой рейки 3 можно контролировать, применяя нивелир 46 лазерно-оптический. После восстановления подвесок отклонение их от эталонной нормы с учетом их длины и различных сечений должны быть в пределах (0,5-1) мм.

Предлагаемая полезная модель предназначена обеспечить в ядерной энергетике:

- повышение достоверности контроля радиальных биений подвесок;

- сокращение времени диагностирования подвесок;

- повышение производительности восстановления прямолинейности подвесок;

- оперативный контроль и регистрацию информации о выполнении технологии по восстановлению прямолинейности подвесок.

Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на полезную модель.

1. Авторское свидетельство СССР 564042 B21D 3/10 опубл. 05.07.1977 г.

2. Авторское свидетельство СССР 667276 B21D 3/10 опубл. 15.06.1979 г.

3. Авторское свидетельство СССР 1433535 B21D 3/10 опубл. 30.10.1988 г.

4. Авторское свидетельство СССР 1655595 B21D 3/10 опубл. 15.06.1991 г.

5. Патент РФ 2070456 B21D 3/10 опубл. 20.12.1996 г.

6. Патент РФ 2104108 B21D 3/10, 3/16 опубл. 10.02.1998 г.

7. Авторское свидетельство СССР 1013018 B21D 3/10 опубл. 31.12.1981 г.

8. Авторское свидетельство СССР 841704 B21D 3/16 опубл. 31.06.1981 г.

9. Свидетельство на полезную модель 15863 B21D 3/00 опубл. 20.11.2000 г.

10. Свидетельство на полезную модель 33724 B21D 3/00 опубл. 10.11.2009 г.

11. Патент РФ на полезную модель 75968 B21D 3/00, 3/16 опубл. 10.09.2008 г.

12. Патент США 3823588 B21D 3/02 опубл. 16.07.1974 г.

13. Авторское свидетельство 239199 B21D 3/04 опубл. 04.07.1967 г.

14. Авторское свидетельство 656696 B21D 3/00 опубл. 07.03.1986 г.

1. Стенд для восстановления прямолинейности удлиненных подвесок ядерного топлива реактора РБМК, характеризующийся тем, что он содержит протяженную станину со смонтированной на ней с возможностью продольного перемещения по направляющим и зубчатой рейке, выполненной в виде силовой рамы, снабженной двумя упорами и силовым органом, кареткой с приводом, на которой установлен в быстросъемном корпусе блок панельного компьютера, включающий панельный компьютер, нормирующий преобразователь и блок сопряжения, на каретке размещены датчик биения подвески, нивелир лазерно-оптический и приводы перемещения каретки, а на станине установлены опоры и привод вращения подвески, блоки контроля зазора, дальномер лазерный и общий блок питания, при этом датчик биения подвесок связан через нормирующий преобразователь с панельным компьютером, входы которого через блок сопряжения подключены с выходом двух блоков контроля зазора, связанных с входами приводов перемещения каретки, причем последний вход компьютера соединен с выходом дальномера лазерного.

2. Стенд по п. 1, характеризующийся тем, что он снабжен флеш-накопителем информации, связанным с внешним компьютером.

3. Стенд по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве вращающихся опор подвесок использованы люнеты, выполненные с возможностью перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскости.

4. Стенд по п. 1 или 2, характеризующийся тем, что он снабжен общим для всех конструктивных элементов блоком питания с напряжением 24 В постоянного тока.

5. Стенд по п. 1, характеризующийся тем, что привод каретки выполнен электрическим или ручным.

6. Стенд по п. 1, характеризующийся тем, что блок контроля зазора выполнен в виде передатчика и приемника светового сигнала.