CN102306505A - 防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，涉及远程控制机械领域，解决了现有的控制棒驱动杆解锁装置在使用的过程中，由于在水下作业，水下的污染物会使控制棒驱动杆组件芯轴与控制棒驱动杆解锁装置的芯轴抓爪无法正确卡合，造成控制棒驱动杆解锁装置出现卡阻的问题。本发明实施例提供的方案为：一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，利用主气缸驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪动作，利用副气缸驱动控制棒驱动杆壳体卡爪动作，控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴上端的凹槽相适配，解锁装置的控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴凹槽的接触面之间存在预留间隙。本发明实施例适用于远程操作的解锁设备等。

Description

防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置
技术领域
本发明涉及远程控制机械领域，尤其涉及一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置。
背景技术
压水堆核电站在现场安装、反应堆停堆换料以及在役检查期间，要实现控制棒驱动杆组件与控制棒组件之间的解锁(脱扣和连接)，核电站运行后，反应堆堆腔具有强放射性，控制棒驱动杆组件位于堆腔换料水池水面下大约4米多，操作人员不能接近，而且控制棒驱动杆组件解锁时，需要多个步骤，每个步骤都有规定的行程和抽插力，难以进行手动操作。因此需要有专门可远程操作的解锁装置，名称为“控制棒驱动杆解锁装置”，申请号为“200910001071.2”的发明提供了一种控制棒驱动杆解锁装置。
在实现上述控制棒驱动杆组件与控制棒组件之间的解锁的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
上述的控制棒驱动杆解锁装置，在现有技术中，将芯轴行程限定为一个固定值，在制造调试中，制造厂为了使芯轴抓爪顺利到位、解决卡阻，很容易人为地预留抓爪与芯轴间的间隙，造成实际芯轴被抽出的行程小于实际需要的后果；如果不留间隙，在使用的过程中，由于在水下作业，水下的污染物会使控制棒驱动杆组件芯轴与解锁装置的控制棒驱动杆芯轴抓爪无法正确卡合，造成控制棒驱动杆解锁装置出现卡阻。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，使控制棒驱动杆组件芯轴与解锁装置的控制棒驱动杆芯轴抓爪正确卡合，防止解锁装置出现卡阻。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下所描述：
一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，包括一个壳体，壳体上安装主气缸和副气缸，主气缸活塞杆下端用于驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪，副气缸活塞杆下端用于驱动控制棒驱动杆壳体卡爪，控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴上端的凹槽相适配，控制棒驱动杆芯轴可以伸入到壳体连接的卡爪套筒内，卡爪套筒内设有可升降的抓爪套筒，在抓爪套筒的上端连接有弹簧座，弹簧座上设有弹簧，控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴凹槽的接触面之间存在预留间隙；同时，弹簧的工作行程相应增加所述预留间隙的长度。
进一步的，在壳体下方安装有支撑构架，一个主气缸和两个副气缸安装在支撑构架上，主气缸和副气缸与气路控制箱连接，在支撑构架的下端连接有卡爪套筒，卡爪套筒底端连接有对中喇叭口，卡爪套筒外设有可沿卡爪套筒上下滑动的外套筒。
进一步的，主气缸活塞杆上端连接管状壳体内所设置的可上下移动的行程指示杆，主气缸活塞杆下端固接驱动头，驱动头上下移动可拨动位于抓爪套筒内的控制棒驱动杆芯轴抓爪张合，继续上移压缩或放开弹簧可带动闭合的控制棒驱动杆芯轴抓爪上下移动；两个副气缸活塞杆下端分别与外套筒外壁固定连接，在抓爪套筒下方、卡爪套筒壁上沿其周向均匀布置有至少两个相同的控制棒驱动杆壳体卡爪；
进一步的，控制棒驱动杆芯轴通过卡爪套筒底端的对中喇叭口进入卡爪套筒内。
进一步的，所述预留间隙的间隙值不大于控制棒驱动杆芯轴的行程值H的1/10。
进一步的，所述预留间隙的间隙值为5mm，所述控制棒驱动杆芯轴的行程值为50-55mm。
进一步的，在壳体顶端还固定有操作手柄。
进一步的，在壳体外还设有支撑板。另外，支撑板也可以用其他的支撑结构来代替。
进一步的，气路控制箱内设有两个“三位四通”阀门；其中一个“三位四通”阀门连接有两路气路，这两路气路沿壳体布置，分别与主气缸的上下两端气口相连；另一个“三位四通”阀门也连接有两路气路，这两路气路也沿管状壳体布置，分别与气体分配器相连，每路气路均通过气体分配器分成两路气路，每两路气路分别与副气缸或的上下两端气口相连。另外，阀门的个数和类型还可以根据主副气缸的个数具体确定。
进一步的，在抓爪套筒下方、卡爪套筒壁上沿其周向均匀布置三个相同的控制棒驱动杆壳体卡爪。
本发明的效果在于：本发明在采取了上述技术方案以后，利用主气缸驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪动作，利用副气缸驱动控制棒驱动杆壳体卡爪动作，使得控制棒驱动杆芯轴从控制棒驱动杆壳体中拔出或插入一段固定的长度，使驱动杆组件末端从控制棒组件头部顺利地拔出或插入(脱扣和连接)；并且在控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴之间存在预留间隙后，实现控制棒驱动杆组件解锁、操作方便、可有效防操作卡阻、定位准确、安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置的结构示意图；
图2为本发明实施例防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置的局部(I)结构示意图；
图3为本发明实施例防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置的控制气路示意图。
图中：1.控制箱；2.操作手柄；3.行程指示杆；4.副气缸；5.支撑板；6.壳体；7.气路分配器；8.主气缸；9.支撑构架；10.副气缸；11.主气缸活塞上端；12.主气缸活塞下端；13.副气缸活塞；14.副气缸活塞；15.驱动头；16.弹簧；17.弹簧座；18.控制棒驱动杆芯轴抓爪；19.外套筒；20.抓爪套筒；21.卡爪套筒；22.控制棒驱动杆壳体卡爪；23.对中喇叭口；24.“三位四通”阀门；25.“三位四通”阀门；26.气路；27.气路；28.气路；29.气路；30.控制棒驱动杆芯轴。
具体实施方式
下面结合具体实施例对防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置进一步描述。
实施例
如图1和图2所示，防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置包括一个壳体6，在壳体6下方安装有支撑构架9，支撑构架9上安装有一个主气缸8和两个副气缸4、10，利用主气缸8驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪动作，利用副气缸4、10驱动控制棒驱动杆壳体卡爪动作，在支撑构架9的下端连接有卡爪套筒21，卡爪套筒21底端连接有对中喇叭口23，卡爪套筒21内设有可升降的抓爪套筒20，在抓爪套筒20的上端连接有弹簧座17，弹簧座17上设有弹簧16，卡爪套筒21外设有可沿卡爪套筒21上下滑动的外套筒19；主气缸活塞杆上端11连接管状壳体6内所设置的可上下移动的行程指示杆3，主气缸活塞杆下端12与驱动头15固定连接，驱动头15上下移动可拨动控制棒驱动杆芯轴抓爪18的张合及移动，控制棒驱动杆芯轴抓爪18位于抓爪套筒20内；两个副气缸活塞杆13、14下端分别与外套筒19外壁固定连接，在抓爪套筒20下方、卡爪套筒21壁上沿其周向均匀布置有三个相同的控制棒驱动杆壳体卡爪22；如图3所示，该装置还包括一个气路控制箱1，气路控制箱1内设有两个“三位四通”阀门24、25；其中一个“三位四通”阀门24连接有两路气路26、27，这两路气路26、27沿壳体6布置，分别与主气缸8的上下两端气口相连；另一个“三位四通”阀门25也连接有两路气路28、29，这两路气路28、29也沿管状壳体6布置，分别与气体分配器7相连，每路气路均通过气体分配器7分成两路气路，每两路气路分别与副气缸4或10的上下两端气口相连；如图2所示，控制棒驱动杆芯轴30通过卡爪套筒21底端的对中喇叭口23进入卡爪套筒21内，控制棒驱动杆芯轴抓爪18与控制棒驱动杆芯轴30上端的凹槽相适配；控制棒驱动杆芯轴抓爪18与控制棒驱动杆芯轴30之间存在预留间隙。所述预留间隙的间隙值不大于控制棒驱动杆芯轴的行程值H的1/10。
本发明实施例采用预留间隙并调整弹簧行程的结构方案，有效解决卡阻问题：在设计中在芯轴抓爪和凹槽间预留一定间隙ΔH，同时为了保证控制棒驱动杆芯轴30的行程H，弹簧的工作行程也应该相应增加同样的间隙值ΔH，这样，控制棒驱动杆芯轴30的行程理论值仍为H。另外，经分析并试验，如果控制棒驱动杆芯轴30的行程在一定范围(H-H+ΔH)内，也同样能满足功能。所以上述方案的防卡阻效果体现在两个方面：1、便于制造调试中消除卡阻，由于微小偏差造成抓爪和芯轴凹槽之间可能会有间隙，但间隙值只要在0-ΔH之间，芯轴行程即为H-H+ΔH，也满足要求，这就降低了加工调试难度；2、避免了在实际使用中由于水下污染造成的卡阻，因为污染间隙也会造成抓爪和芯轴凹槽的间隙值在0-ΔH之间波动，间隙ΔH就是可以容纳微量污物的空间，否则使用中也极易卡阻。在本实施例中，控制棒驱动杆芯轴的行程值取值范围为50-55mm，预留间隙ΔH取值范围为5mm。
所以设计中将解锁时芯轴行程设计为一个范围(而非一个固定值)，从设计、制造、调试和使用中都大大降低了发生卡阻的概率，又满足实际需要的行程，解决了如前所述现有技术存在的问题。
在壳体6顶端还固定有操作手柄2。在壳体6外还设有支撑板5。
本发明实施例提供的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置用于对控制棒驱动杆组件解锁时，通过操作控制箱1内的“三位四通”阀门24控制气路26、27，从而控制主气缸8的活塞运动，主气缸活塞杆的上下动作可带动与其固接的驱动头15上下动作，从而拨动驱动头15下方的控制棒驱动杆芯轴抓爪18张合，使得控制棒驱动杆芯轴被芯轴抓爪18抓住或松开，然后随抓爪套筒20被提起或放下；通过控制箱1内的“三位四通”阀门25控制气路28、29，从而控制两个副气缸4、10的活塞运动，两个副气缸活塞杆13、14同时上下动作，使外套筒19上下移动，从而拨动控制棒驱动杆壳体卡爪22张开或合拢，使得控制棒驱动杆壳体被固定。当驱动头15带动控制棒驱动杆芯轴抓爪18向上移动时，与其固定连接的行程指示杆3可从管状壳体6顶端伸出，通过行程指示杆3伸出的长度可知道总行程和控制棒驱动杆芯轴被抓起的高度。本发明装置中壳体6上还设有支撑板5，可通过支撑板5挂在挂架上。
本发明实施例的装置具体操作如下：如图3所示，压缩空气由装卸料机供气系统送至控制箱1，经过“三位四通”阀门24、25，
当阀门24位于A位置(锁紧位置)时，主气缸活塞向上运动，控制棒驱动杆芯轴抓爪18锁紧并提升；
当阀门24位于B位置(固定位置)时，主气缸活塞18停止运动；
当阀门24位于C位置(打开位置)时，主气缸活塞18向下运动，控制棒驱动杆抓爪18张开；
当阀门25位于A位置(打开位置)时，副气缸活塞13、14向上，控制棒驱动杆壳体卡爪22打开。
当阀门25位于B位置(固定位置)时，副气缸活塞13、14停止运动。
当阀门25位于C位置(锁紧位置)时，副气缸活塞13、14向下运动，控制棒驱动杆壳体卡爪22锁紧。
本发明实施例所示的装置借助于装卸料机的辅助吊钩或者环吊的吊钩连接在操作手柄2上，可实现其下列功能：(1)在拆除反应堆压力容器顶盖后，用本发明装置逐组断开控制棒驱动杆和控制棒组件之间的连接，为拆卸上部堆内构件做准备；(2)在回装上部堆内构件之后，用本发明装置将控制棒驱动杆和控制棒组件连接在一起，为装封反应堆做准备；(3)需要时，将控制棒驱动杆组件吊运到控制棒驱动杆存放架上；(4)将新控制棒驱动杆组件安装在上部堆内构件上。
综上所述，本发明实施例在采取了上述技术方案以后，利用主气缸驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪动作，利用副气缸驱动控制棒驱动杆壳体卡爪动作，使得控制棒驱动杆芯轴从控制棒驱动杆壳体中拔出或插入一段固定的长度，使驱动杆组件末端从控制棒组件头部顺利地拔出或插入(脱扣和连接)；并且在控制棒驱动杆芯轴抓爪与控制棒驱动杆芯轴之间存在预留间隙后，实现控制棒驱动杆组件解锁、操作方便、可有效防操作卡阻、定位准确、安全可靠。本发明实施例提供的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置广泛应用于远程操作的解锁设备等。
需要注意的是，上述具体实施例仅仅是示例性的，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该明白，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，包括一个壳体(6)，壳体(6)上安装主气缸和副气缸，主气缸活塞杆下端用于驱动控制棒驱动杆芯轴抓爪(18)，副气缸活塞杆下端用于驱动控制棒驱动杆壳体卡爪(22)，控制棒驱动杆芯轴抓爪(18)与控制棒驱动杆芯轴(30)上端的凹槽相适配，控制棒驱动杆芯轴(30)可以伸入到壳体(6)连接的卡爪套筒(21)内，卡爪套筒(21)内设有可升降的抓爪套筒(20)，在抓爪套筒(20)的上端连接有弹簧座(17)，弹簧座(17)上设有弹簧(16)，
其特征在于，控制棒驱动杆芯轴抓爪(18)与控制棒驱动杆芯轴(30)凹槽的接触面之间存在预留间隙；同时，弹簧的工作行程相应增加所述预留间隙的长度。
2.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，在壳体(6)下方安装有支撑构架(9)，一个主气缸(8)和两个副气缸(4、10)安装在支撑构架(9)上，主气缸(8)和副气缸(4、10)与气路控制箱(1)连接，在支撑构架(9)的下端连接有卡爪套筒(21)，卡爪套筒(21)底端连接有对中喇叭口(23)，卡爪套筒(21)外设有可沿卡爪套筒(21)上下滑动的外套筒(19)。
3.根据权利要求2所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，主气缸活塞杆上端(11)连接管状壳体(6)内所设置的可上下移动的行程指示杆(3)，主气缸活塞杆下端(12)固接驱动头(15)，驱动头上下移动可拨动与位于抓爪套筒(20)内的控制棒驱动杆芯轴抓爪(18)张合，继续上移压缩或放开弹簧可带动闭合的控制棒驱动杆芯轴抓爪(18)上下移动；
两个副气缸活塞杆(13、14)下端分别与外套筒(19)外壁固定连接，在抓爪套筒(20)下方、卡爪套筒(21)壁上沿其周向均匀布置有至少两个相同的控制棒驱动杆壳体卡爪(22)。
4.根据权利要求1或2所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，控制棒驱动杆芯轴(30)通过卡爪套筒(21)底端的对中喇叭口(23)进入卡爪套筒(21)内。
5.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，所述预留间隙的间隙值不大于控制棒驱动杆芯轴的行程值的1/10。
6.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，所述预留间隙的间隙值为5mm，所述控制棒驱动杆芯轴的行程值为50-55mm。
7.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，在壳体(6)顶端还固定有操作手柄(2)。
8.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，在壳体(6)外还设有支撑板(5)。
9.根据权利要求2所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，气路控制箱(1)内设有两个“三位四通”阀门(24)、(25)；其中一个“三位四通”阀门(24)连接有两路气路(26)、(27)，这两路气路(26)、(27)沿壳体(6)布置，分别与主气缸(8)的上下两端气口相连；另一个“三位四通”阀门(25)也连接有两路气路(28)、(29)，这两路气路(28)、(29)也沿管状壳体(6)布置，分别与气体分配器(7)相连，每路气路均通过气体分配器(7)分成两路气路，每两路气路分别与副气缸(4)或(10)的上下两端气口相连。
10.根据权利要求1所述的防操作卡阻的控制棒驱动杆解锁装置，其特征在于，在抓爪套筒(20)下方、卡爪套筒(21)壁上沿其周向均匀布置三个相同的控制棒驱动杆壳体卡爪(22)。
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