CN103118835A - 用于在无心磨床中插入、引导和排出诸如核燃料芯块之类的圆柱形部件的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于插入、引导和移除在无心磨床(10)中进行磨削的圆柱形部件的设备(1)。根据本发明，提供用于调节引导轨道(2)的进口引导件(3)和出口引导件(5)的排布的精密调节装置(4，40，41)，其中，所述精密调节装置相互独立地提供。利用本发明可实现非常精确的排布，从而避免部件的任何偏离。

Description

用于在无心磨床中插入、引导和排出诸如核燃料芯块之类的圆柱形部件的设备
技术领域
本发明涉及一种用于在无心磨床中插入、引导和排出诸如核燃料芯块之类的圆柱形部件的设备。
其目的尤其在于改善无心磨削的可靠性。
主要应用是磨削核燃料芯块，对核燃料芯块的质量有严格且强制的要求，以避免在芯块上产生缺陷。
背景技术
无心磨削是已知的用于磨削圆柱形部件、特别是核燃料芯块的一种有利的磨削工艺。
无心磨床通常包括两个砂轮，其中一个砂轮是驱动轮，用于使芯块自身旋转并使芯块在当为核燃料芯块时被称为引导滑轨的引导轨道上前进，另一个砂轮为具有通过磨蚀来磨削芯块的直径的功能的砂轮。
显然，经磨削的核燃料芯块的质量取决于无心磨床本身的效能，但也取决于在紧靠通向无心磨床中的进口侧处、在无心磨床中以及在从无心磨床中出来的出口侧处的芯块转移的质量，换句话说，取决于芯块插入引导滑轨中的质量、芯块在引导滑轨中在砂轮与驱动轮之间引导的质量以及芯块在磨削后从驱动轮排出的质量。
本发明的一般性目的在于提出一种进一步改善圆柱形部件(例如核燃料芯块)在紧靠通向无心磨床中的进口侧处、在无心磨床中以及在紧靠无心磨床的出口侧处的转移质量的方案。
一个特别目的在于提出一种易于在手套式操作箱环境中使用的方案。
发明内容
为了实现这些，本发明的目的在于提供一种用于在无心磨床中插入、引导和排出诸如核燃料芯块之类的圆柱形部件的设备，包括：
插入引导滑轨，适于在无心磨床的砂轮和驱动轮的长度上引导所述圆柱形部件；
第一引导件，称为进口引导件，配置于所述引导滑轨的一个纵向端部处，适于允许圆柱形部件从所述无心磨床的进口侧的传送系统中一个接一个地插入到所述引导滑轨上；
机械装置，用于对所述进口引导件相对于所述引导滑轨进行调节；
第二引导件，称为出口引导件，配置于所述引导滑轨的另一个纵向端部处，适于将部件从所述滑轨向所述无心磨床的出口侧的传送系统转移；
机械装置，用于对所述出口引导件相对于所述引导滑轨的排布进行调节。
根据本发明，其中，用于对所述进口引导件的排布进行精密调节(micrometric adjustment)的所述机械装置独立于所述出口引导件的排布装置。
换句话说，根据本发明，用于调节进口和出口引导件的排布的装置被提供为允许对引导件以及砂轮与驱动轮之间的间隔进行非常精确校准，达到最接近的微米值。使得两个调节装置相互独立可允许更精确的调节。这防止要磨削的部件(如核燃料芯块)的任何位移而使该部分始终在砂轮之间。
因此，所述部件(燃料芯块)可在入口处插入装置无心磨床中，而不在它们之间产生任何机械干涉。
类似地，经磨削的部件在磨床的出口处与驱动轮之间的接触线存在连续性。这防止在现有技术中存在的与接触不连续有关的磨削缺陷。
优选地，引导滑轨为一件式钢制部件，所述引导滑轨表面和内部经过退火和淬火热处理。这些处理优选地通过在精加工(finish)所述部件(引导滑轨)之后立即进行表面处理而完成，从而增加某些性质，例如更好的摩擦系数和更大的耐磨性。该钢优选为XC38钢。
根据现有技术的用于核燃料芯块的无心磨床的引导滑轨包括钢制基座，在该钢制基座上添加形成实际芯块引导轨道的碳化钨板，换句话说，形成与要磨削的芯块直接接触的部分。
碳化钨板的优点是其非常耐磨。主要缺点是其在振动和钢制基板内的内应力的情况下较为脆弱。因此，通过制造经过内核和表面热处理的一件式钢制滑轨，提供与碳化钨同等的耐磨性和耐震性并缓和滑轨内的内应力，避免了根据现有技术的引导滑轨的缺点。
根据一个有利的实施方式，所述两个引导件中的至少一个由两个条板组成，其中一个条板固定并平行于所述滑轨的位于砂轮侧的纵向边缘，另一个条板安装于枢轴上，所述枢轴调节所述另一个条板与面向该另一个条板的固定的引导件之间的间距，与枢转的引导件之间的距离通过用于调节所述引导件的排布的机械装置的致动而改变。优选地，所述进口引导件和所述出口引导件分别由两个条板组成，其中一个条板固定并平行于所述滑轨的纵向边缘，另一个条板自由枢转以调节该引导件与面对该引导件的固定的引导件之间的间距。
同样优选地，所述可调引导件的枢转轴装配有聚合物轴承。这使得枢转轴能适应芯块磨削期间带来的粉尘和碎片，并从而降低卡死的风险。
根据一个有利的变形实施方式：
所述进口引导件和/或所述出口引导件的枢转条板的所述枢转轴安装于支架中；
用于对所述进口引导件相对于所述引导滑轨的排布进行调节的所述机械精密装置和/或所述出口引导件的机械调节装置包括旋拧至所述枢转轴支架中的第一螺纹件和嵌套至所述第一螺纹件中的第二螺纹件，所述第二螺纹件的螺距小于所述第一螺纹件并且适于接触支承所述枢转条板的一部分，将所述第一螺纹件旋拧至所述支架中使得所述两个螺纹件平移，而将所述第二螺纹件旋拧至所述第一螺纹件中和接触支承所述枢转条板的所述一部分使得所述枢转条板枢转。
所述第二螺纹件的螺距小于但充分接近所述第一螺纹件的螺距，以产生所述枢转条板的精密调节，从而达到最大可能的精确度。所述设备有利地包括弹簧，所述弹簧配置用于通过保证第二螺纹件与枢转条板之间的永久性支承来补偿设备的功能性间隙。
每个枢转轴和螺纹件轴支架都固定于所述引导滑轨上，以便于安装。
每个枢转轴和螺纹件轴支架的被成形为具有两个螺纹件的转台，所述螺纹件相互嵌套并配置在所述转台的上部部分中。
由于具有转台型配置，可以通过从上方操作螺纹件手动地进行排布调节。这极好地适用于其内安装有无心磨床的手套式操作箱的环境。
所述出口引导件的几何形状和长度优选适于限制在所述轮的出口处(at theexit from the wheel)缓冲的经磨削的圆柱形部件的数量。换句话说，这避免了芯块累积，一些芯块可能集中于砂轮之间并被加工超过所需的公差。出口引导件的倾斜和倾斜长度使得芯块被排出，同时限制向出口侧的传送装置排出期间的动能，从而它们在传送装置上保持在水平位置。
如果不限制它们的动能，则可能会在传送装置上翻倒，结果损害最终的质量。
所述的设备优选形成一件式组件，在所述一件式组件上固定适当的手柄以允许所述一件式组件插入到手套式操作箱中的无心磨床中和从手套式操作箱中的无心磨床移除。使设备易于手动移除便于在无心磨床上进行维护操作。
本发明还涉及一种无心磨床，其包括上述的设备。这样的无心磨床适于磨削核燃料芯块。
最后，本发明涉及一种手套式操作箱，其内配置有上述的无心磨床。
附图说明
结合附图阅读下述描述后，本发明的其他优点和特征将会变得明显。附图中：
图1为根据本发明的非安装配置的设备的进口引导件侧的立体图；
图2为根据本发明的非安装配置的设备的出口引导件侧的立体图；
图3为安装于无心磨床中用于核燃料芯块的根据本发明的设备的侧视图；
图3A和图3B为根据图3的设备分别沿A-A和B-B的剖视图。
具体实施方式
应当在根据本发明的设备1的安装配置中，换言之在如图3中所示的引导滑轨在无心磨床的砂轮与驱动轮之间处于水平位置时考虑术语“下部”、“上部”、“之下”、“之上”、“进口侧”、“出口侧”。
根据本发明的设备1首先包括引导滑轨2，引导滑轨2适于在无心磨床10的砂轮8和驱动轮(未示出)的长度上引导芯块，如图3所示。
引导滑轨2是由XC38钢制成的一件式部件，其表面和内部经过退火和淬火热处理。进行热处理使引导滑轨具有与碳化钨相当的耐磨性，良好的抗震性，并且使得滑轨2没有内应力。该滑轨2包括上部部分20，上部部分20的功能是引导核燃料芯块P。在图3A和图3B中可以更好地看出，引导部件20是倾斜的，并且由两个纵向边缘200、201界定。
进口引导件3配置于引导滑轨2的纵向端部处：进口滑轨3适于允许芯块P从无心磨床10的进口侧的传送系统(未示出)滑动到滑轨2上。该进口引导件3包括在滑轨2的纵向边缘200上近似对齐(align)的固定条板(strip)30，以及自由枢转以相对于滑轨2的另一个纵向边缘201改变倾斜度的另一个条板31。
条板31自由枢转地安装于轴310上，轴310装配有聚合物轴承，安装于配置为转台的支架32中。
通过机械装置4对枢转条板31相对于滑轨的边缘201的排布进行调节。这些装置由两个螺纹件(screw)40和41组成，两个螺纹件40和41在转台32的上部部分中一个嵌套在另一个中(图3A)。第一螺纹件40旋拧至支架32中。第二螺纹件41具有类似于(similar to)螺纹件40的螺距的较小的螺距，并且螺纹件41在旋转中固定(fixed in rotation)。
旋转螺纹件40导致沿其轴相对于固定支架32的平移(螺母连接)。同时，螺纹件61的这种旋转造成沿其轴相对于第二螺纹件41的第二平移。螺距的差导致螺纹件41在引导件31上的支承点的微小平移，这使得引导件31旋转。这些调节装置4、40和41使得能够实现将枢转条板31的排布(alignment)非常精确地调节至最接近的微米值。
弹簧42补偿所述设备的功能性间隙，以实现螺纹件41与枢转位置上的条板31的永久性支承。
由于上述进口引导件5的形状和尺寸特征以及枢转条板的排布调节，可将核燃料芯块P插入而不带来它们之间的任何机械干涉。
出口引导件5配置于引导滑轨2的另一个纵向端部处，适于允许芯块P从滑轨2转移到无心磨床10的出口处的传送系统(未示出)。
进口引导件5与调节枢转条板31的排布的装置之间的组装和配置以与出口引导件5类似的方式实现，出口引导件5的枢转条板51的调节装置6、60和61独立于进口引导件3的枢转条板31的调节装置4、40和41。
因此，出口引导件5包括与滑轨2的纵向边缘200接近成一直线的固定条板50，以及自由枢转地安装以相对于滑轨2的另一个纵向边缘201改变倾斜度的另一个条板51。
条板51自由枢转地安装于轴510上，轴510装有聚合物轴承，安装于配置为转台的支架52中。
提供机械装置6以相对于滑轨的边缘201调节枢转条板51的排布。这些装置由两个螺纹件60和61组成，两个螺纹件60和61在转台52上部部分中一个嵌套在另一个中(图3B)。第一螺纹件60旋拧至支架52中。第二螺纹件61具有较小的螺距，但该较小的螺距类似于(similar to)螺纹件60的螺距，并且螺纹件61在旋转中固定。螺纹件60的旋转导致沿其轴相对于固定支架52的平移(螺母连接)。同时，螺纹件60的这种旋转导致沿其轴相对于第二螺纹件61的第二平移。螺距的差导致螺纹件61在引导件51上的支承点的微小平移，这导致引导件51旋转。这些调节装置6、60和61能够实现将枢转条板51的排布非常精确地调节至最接近的微米值。
用于补偿所述设备的功能性间隙的弹簧62安装于枢转条板51和支架52之间，从而弹簧62能够提供螺纹件61和枢转位置上的条板51之间的永久性支承。
如图所示，出口引导件5的几何形状和长度适于限制缓冲器(buffer)中的经磨削的芯块的数量及它们的出口速度(exit speed)。这防止所述芯块P在无心磨床10的出口处在传送系统上翻倒(tipping)。
如图1和图2所示，根据本发明1的设备1形成一件式组件，该一件式组件上固定有枢转手柄70和71，手柄70和71适于允许向无心磨床10插入和从无心磨床10抽出。这使得难以在手套式操作箱环境中进行的维护操作简单。
组件1是一件式的，因为：
转台32和52中，枢转条板31和51被安装为具有调节装置4和6；并且
手柄70和71上的支架72上固定有固定条板30和50，支架72通过旋拧固定至本身为单个零件的引导滑轨上。
虽然作为参考，描述了在无心磨床中的应用，其中设备的功能是在无心磨床中插入、引导和排出核燃料芯块，但是，需要以非常高的精确度插入、引导和排出圆柱形部件以防止部件的任何位移的任何应用都是可以想象的。

Claims (15)

1.一种用于在无心磨床(10)中插入、引导和排出诸如核燃料芯块(P)之类的圆柱形部件的设备，包括：
插入引导滑轨(2)，适于在无心磨床的砂轮(8)和驱动轮的长度上引导所述圆柱形部件；
第一引导件(3，30，31)，称为进口引导件，配置于所述引导滑轨的一个纵向端部处，适于允许圆柱形部件从所述无心磨床的进口侧的传送系统中一个接一个地插入到所述引导滑轨上；
机械装置(4，40，41)，用于对所述进口引导件相对于所述引导滑轨进行精密调节；
第二引导件(5，50，51)，称为出口引导件，配置于所述引导滑轨的另一个纵向端部处，适于将部件从所述滑轨向所述无心磨床的出口侧的传送系统转移；
机械装置(6，60，61)，用于对所述出口引导件相对于所述引导滑轨的排布进行精密调节；
其中，用于对所述进口引导件的排布进行精密调节的所述机械装置(4，40，41)独立于所述出口引导件的精密排布装置。
2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中所述引导滑轨为由XC38钢制成的一件式部件，所述引导滑轨的表面和内部经过退火和淬火热处理，优选地在精加工所述引导滑轨(2)之后立即进行表面处理。
3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其中所述两个引导件中的至少一个由两个条板(30，31，50，51)组成，其中一个条板(30，50)是固定的并平行于所述滑轨的纵向边缘(200)，另一个条板(31，51)安装于一枢轴上，所述枢轴调节所述另一个条板(31，51)与面向该另一个条板(31，51)的固定的引导件之间的间距，与枢转的引导件之间的距离通过用于调节所述引导件的排布的机械装置的致动而改变。
4.根据权利要求3所述的设备(1)，其中所述进口引导件和所述出口引导件分别由两个条板组成，其中一个条板是固定的并平行于所述滑轨的纵向边缘，另一个条板为自由枢转的以调节该引导件与面对该引导件的固定的引导件之间的间距。
5.根据权利要求3或4所述的设备(1)，其中所述两个引导件的枢转条板(31，51)被安装为围绕装配有聚合物轴承的轴(310，510)枢转。
6.根据权利要求4或5所述的设备(1)，其中：
所述进口引导件和/或所述出口引导件的枢转条板的所述枢转轴(310，510)安装于支架(32，52)中，
用于对所述进口引导件相对于所述引导滑轨的排布进行调节的所述机械精密装置(4，40，41)和/或所述出口引导件的机械调节装置(6，60，61)，包括旋拧至所述枢转轴支架中的第一螺纹件(40，60)和嵌套至所述第一螺纹件中的第二螺纹件(41，61)，所述第二螺纹件的螺距小于所述第一螺纹件并且适于接触支承所述枢转条板的一部分，将所述第一螺纹件旋拧至所述支架中使得所述两个螺纹件平移，而将所述第二螺纹件旋拧至所述第一螺纹件中和接触支承所述枢转条板的所述一部分使得所述枢转条板枢转。
7.根据权利要求6所述的设备(1)，其中所述第二螺纹件(41，61)的螺距小于但充分接近所述第一螺纹件(40，60)的螺距，以产生所述枢转条板的精密调节。
8.根据权利要求6或7所述的设备(1)，包括弹簧(42，62)，所述弹簧(42，62)通过保证所述第二螺纹件(41，61)与所述枢转条板(31，51)之间的永久性支承来补偿所述设备的功能性间隙。
9.根据权利要求7或8所述的设备(1)，其中每个枢转轴和螺纹件轴支架(32，52)都固定于所述引导滑轨上。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的设备(1)，其中每个枢转轴和螺纹件轴支架(32，52)都被成形为具有所述两个螺纹件的转台，所述两个螺纹件相互嵌套并配置在所述转台的上部部分中。
11.根据前述任一项权利要求所述的设备(1)，其中所述出口引导件(5)的几何形状和长度适于限制在所述轮的出口处缓冲的经磨削的圆柱形部件的数量。
12.根据前述任一项权利要求所述的设备(1)，形成如下所述的一件式组件：所述一件式组件上固定有适当的手柄(70，71)以允许所述一件式组件插入到无心磨床(10)中和从无心磨床(10)移除。
13.一种无心磨床(10)，其特征在于，包括根据前述任一项权利要求所述的设备。
14.根据权利要求13所述的无心磨床，适于磨削核燃料芯块(P)。
15.一种手套式操作箱，其内配置有根据权利要求13或14所述的无心磨床。
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