CN112837832B - 一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，包括操作头和套管组件；所述操作头与所述套管组件固定连接；所述操作头通过防滑结构与抓手套连接以保证操作头和抓手套之间不发生相对转动；所述套管组件通过第一锁定结构与控制棒组件外套筒连接以使所述套管组件与控制棒组件外套筒锁定或解锁。本发明的有益效果如下：本发明能够在堆芯内换料机的下压与旋转操作下，套管组件能够可靠地与外套筒锁紧与解锁，能够兼容整个换料系统内的各个设备；本发明操作方便，在堆芯内换料机的旋转操作下即可实现与外套筒的锁紧与解锁；本发明结构简单，仅通过销柱与槽的配合即可实现套管组件与外套筒的锁紧与解锁。

Description

一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构
技术领域
本发明属于核工业领域，具体涉及一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构。
背景技术
中国实验快堆为国内第一座钠冷快堆，控制棒组件外形与燃料组件相同，其结构为一体式结构，控制棒组件的换料工艺流程与燃料组件相同。
600MW示范快堆内控制棒组件在中国实验快堆结构的基础上进行改进采取了分体式结构，控制棒组件由控制棒移动体与控制棒外套筒两部分组成，采取该结构能有效降低堆容器的高度，同时提高材料的利用率降低了核废物量。控制棒组件采取分体式结构后与燃料组件的换料工艺流程不同，控制棒移动体与控制棒外套筒分开进行更换。
控制棒外套筒为长筒状结构，总长约为3000mm，内径最大处约为90mm，内部空间狭小。
目前没有能够套用于更换控制棒移动体和控制棒外套筒的换料专用工具。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，本技术方案能够实现与外套筒的锁紧与解锁，用于更换控制棒组件外套筒。
本发明的技术方案如下：
一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，包括操作头和套管组件；所述操作头与所述套管组件固定连接；所述操作头通过防滑结构与抓手套连接以保证操作头和抓手套之间不发生相对转动；所述套管组件通过第一锁定结构与控制棒组件外套筒连接以使所述套管组件与控制棒组件外套筒锁定或解锁。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，控制棒组件外套筒通过第二锁定结构与小栅板联箱连接以使控制棒组件外套筒与小栅板联箱锁定或解锁；所述套管组件还与所述第二锁定结构控制连接；在所述套管组件与控制棒组件外套筒锁定时，所述控制棒组件外套筒与小栅板联箱解锁；在所述套管组件与控制棒组件外套筒解锁时，所述控制棒组件外套筒与小栅板联箱锁定。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述防滑结构包括防滑销柱和防滑竖直槽；所述防滑销柱设置在所述操作头上；所述防滑竖直槽设置在抓手套上；所述防滑销柱能够沿所述防滑竖直槽滑动且所述防滑销柱能够被防滑竖直槽壁挡住以防止抓手套和操作头之间的相对转动。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述第一锁定结构包括第一销柱和第一竖直槽；所述第一销柱设置在套管组件上，第一竖直槽设置在控制棒组件外套筒中；所述第一竖直槽中还设置有第一内凸台；所述第一销柱能够沿第一竖直槽滑动至该第一竖直槽底部，旋转后能够被所述第一内凸台挡住以使控制棒组件外套筒和所述套管组件锁定。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述第一销柱上设置有便于与所述第一内凸台配合的平面。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述第二锁定结构包括锁紧套和弹性部件；所述锁紧套和弹性部件设置在控制棒组件外套筒的管脚中；所述锁紧套能够与管脚轴向相对移动；所述锁紧套能够在所述弹性部件的作用下抵住所述套管组件以使所述第一销柱压紧所述第一内凸台；所述套管组件能够旋转所述锁紧套以实现所述控制棒组件外套筒与所述小栅板联箱锁定或解锁；
所述锁紧套上设置有第二销柱；控制棒组件外套筒的管脚上设置有锁定通孔，小栅板联箱上设置有带有第二内凸台的第二竖直槽；所述第二销柱穿过所述锁定通孔，能够沿第二竖直槽滑动至该第二竖直槽底部，旋转后能够被所述第二内凸台挡住以使所述控制棒组件外套筒与所述小栅板联箱锁定。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述锁定通孔为横孔和竖孔组成的L形孔；所述锁紧套与管脚轴向相对移动时，所述第二销柱沿所述竖孔移动；锁紧套旋转时，第二销柱沿横孔运动。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述套管组件包括上套管、下套管、连接段和连接头；所述操作头、上套管、连接段、下套管和连接头依次固定连接。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，所述锁紧套上设置有与所述连接头的下部匹配的孔以便所述连接头的下部伸入并使所述锁紧套旋转。
本发明的有益效果如下：
1、本发明能够在堆芯内换料机的下压与旋转操作下，套管组件能够可靠地与外套筒锁紧与解锁，能够兼容整个换料系统内的各个设备；
2、本发明操作方便，在堆芯内换料机的旋转操作下即可实现与外套筒的锁紧与解锁；
3、本发明结构简单，仅通过销柱与槽的配合即可实现套管组件与外套筒的锁紧与解锁；
4、操作头上销柱与换料机抓手套竖直槽相配合，避免了换料机抓手套带动套管组件转动时发生打滑现象，提高了锁紧解锁操作过程的可靠性；
5、通过与外套筒内的锁紧套以及螺旋弹簧的配合，提高了套管组件与外套筒锁紧后的可靠性，避免了在转运过程中套管组件与外套筒因震动发生意外解锁；
6、套管组件与外套筒，外套筒与小栅板联箱分别通过两个锁定结构建立了连锁关系，通过该连锁关系能够确保只有当套管组件与外套筒锁紧时，外套筒才能从小栅板联箱中抽出，避免了在堆芯内转移外套筒时，外套筒发生跌落事故；
7、该套管组件外形和形状设计易于清洗烘干，套管组件完成一次外套筒更换操作后，能够通过清洗干燥重复使用。
附图说明
图1为本发明的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构的示意图。
图2为外套组件与控制棒组件外套筒锁紧状态的示意图。
图3为外套组件与控制棒组件外套筒解锁状态的示意图。
图4为图3中AA方向的截面示意图。
上述附图中，1、抓手套；2、防滑竖直槽；3、操作头；4、防滑销柱；5、上套管；6、连接段；7、下套管；8、连接头；9、第一销柱；10、第一竖直槽；11、第一内凸台；12、锁紧套；13、第二销柱；14、弹簧；15、小栅板联箱；16、外套筒。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供了一种用于更换控制棒组件外套筒16的旋转式换料专用结构，包括操作头3和套管组件；所述操作头3与所述套管组件固定连接；所述操作头3通过防滑结构与抓手套1连接以保证操作头3和抓手套1之间不发生相对转动；所述套管组件通过第一锁定结构与控制棒组件外套筒16连接以使所述套管组件与控制棒组件外套筒16锁定或解锁。
操作头3与燃料组件操作头的外形尺寸一致，整个换料系统内用于转运组件的机械设备如新组件装载机、转运机、水池操作机等均可抓取套管组件的操作头3。
所述防滑结构包括防滑销柱4和防滑竖直槽2；所述防滑销柱4设置在所述操作头3上；所述防滑竖直槽2设置在抓手套1上；所述防滑销柱4能够沿所述防滑竖直槽2滑动且所述防滑销柱4能够被防滑竖直槽2壁挡住以防止抓手套1和操作头3之间的相对转动。
防滑销柱4有3个，其能与换料机抓手套1内部的防滑竖直槽2相配合，当换料机抓取套管组件时，操作头3上的3个防滑销柱4位于抓手套1防滑竖直槽2内，操作头3与抓手套1之间形成刚性连接，当换料机抓手套1旋转时能够确保操作头3随之转动，避免套管组件在转动时出现打滑现象。
套管组件包括上套管5、下套管7、连接段6和连接头8；所述操作头3、上套管5、连接段6、下套管7和连接头8依次固定连接。上套管5为薄壁圆筒件位于操作头3下方，与操作头3通过螺纹连接后进行焊接加固防松；连接段6用于连接外径不同的上套管5与下套管7，与上下套管通过螺纹连接后进行焊接加固防松，上套管5、连接段6、下套管7为套管组件的主体支撑部件，为套管组件提供了结构上的支撑；连接头8位于下套管7的下端，与下套管7通过螺纹连接然后通过焊接加固防松。
所述第一锁定结构包括第一销柱9和第一竖直槽10；所述第一销柱9设置在套管组件上，第一竖直槽10设置在控制棒组件外套筒16中。本实施例中，第一销柱9设置在连接头8上，共计6个，用于与控制棒组件外套筒16内的第一竖直槽10相配合实现锁紧与解锁。第一竖直槽10中还设置有第一内凸台11；所述第一销柱9能够沿第一竖直槽10滑动至该第一竖直槽10底部，旋转后能够被所述第一内凸台11挡住以使控制棒组件外套筒16和所述套管组件锁定。所述第一销柱9上设置有便于与所述第一内凸台11配合的平面，本实施例中，所述第一销柱9优选为方形以提供上述平面。
控制棒组件外套筒16通过第二锁定结构与小栅板联箱15连接以使控制棒组件外套筒16与小栅板联箱15锁定或解锁；所述套管组件还与所述第二锁定结构控制连接；在所述套管组件与控制棒组件外套筒16锁定时，所述控制棒组件外套筒16与小栅板联箱15解锁；在所述套管组件与控制棒组件外套筒16解锁时，所述控制棒组件外套筒16与小栅板联箱15锁定。
所述第二锁定结构包括锁紧套12和弹性部件；所述锁紧套12和弹性部件设置在控制棒组件外套筒16的管脚中；所述锁紧套12能够与管脚轴向相对移动；所述锁紧套12能够在所述弹性部件的作用下抵住所述套管组件以使所述第一销柱9压紧所述第一内凸台11；所述套管组件能够旋转所述锁紧套12以实现所述控制棒组件外套筒16与所述小栅板联箱15锁定或解锁；
所述锁紧套12上设置有第二销柱13，本实施例中第二销柱13为在同一水平面处加工出3个均匀分布的方形销柱，实现外套筒16与小栅板联箱15的锁紧与解锁；控制棒组件外套筒16的管脚上设置有锁定通孔，小栅板联箱15上设置有带有第二内凸台的第二竖直槽；所述第二销柱13穿过所述锁定通孔，能够沿第二竖直槽滑动至该第二竖直槽底部，旋转后能够被所述第二内凸台挡住以使所述控制棒组件外套筒16与所述小栅板联箱15锁定。
锁紧套12上设置有与所述连接头8的下部匹配的孔以便所述连接头8的下部伸入并使所述锁紧套12旋转。本实施例中，连接头8下端结构为六边形，能够与外套筒16管脚内锁紧套12的六边形槽相配合。
本发明通过套管组件与外套筒16、外套筒16与小栅板联箱15之间建立了连锁关系，即套管组件与外套筒16锁紧时，外套筒16与小栅板联箱15解锁，套管组件与外套筒16解锁时，外套筒16与小栅板联箱15锁紧，通过该连锁关系能够确保只有当套管组件与外套筒16锁紧时，外套筒16才能从小栅板联箱15内抽出，避免了在堆芯内转移外套筒16时，发生跌落事故。
所述锁定通孔为横孔和竖孔组成的L形孔；所述锁紧套12与管脚轴向相对移动时，所述第二销柱13沿所述竖孔移动；锁紧套12旋转时，第二销柱13沿横孔运动。
本发明操作过程如下：
锁紧操作如图2所示，当需要将套管组件与外套筒16锁紧时，首先换料机抓手部件进行旋转定位，使抓手套1内的防滑竖直槽2对准操作头3上的防滑销柱4，然后换料机抓手部件抓取套管组件的操作头3，此时操作头3上的防滑销柱4进入抓手套1的防滑竖直槽2内。换料机抓手部件将套管组件放入外套筒16内，第一销柱9进入外套筒16的第一竖直槽10内，连接头8下端插入外套筒16的锁紧套12内，位于锁紧套12下端的螺旋弹簧14在套管组件下插过程中逐渐压缩。当下插到位后，换料机抓手部件顺时针进行转动，此时套管组件随之进行转动，第一销柱9从第一竖直槽10转动至第一内凸台11的下方换料机抓手部件松开套管组件，套管组件与外套筒16完成锁紧操作。
在套管组件顺时针转动的过程中，第二销柱13从第二内凸台上脱离并能够沿第二竖直槽运动，实现外套筒16与小栅板联箱15解锁；从而，螺旋弹簧14提供向上的弹力使套管组件第一销柱9与第一内凸台11压紧。
解锁操作如图3和图4所示，当需要将套管组件与外套筒16解锁时，首先换料机抓手部件进行旋转定位，使抓手套1内的防滑竖直槽2对准套管组件的操作头3上的防滑销柱4，然后换料机抓手部件抓取操作头3，换料机抓手部件进行逆时针转动，套管组件随之进行转动，第一销柱9从第一内凸台11下方转至第一竖直槽10内，此时套管组件与外套筒16解锁，换料机抓手部件上移将套管组件从外套筒16内抽出。
在套管组件逆时针转动的过程中，第二销柱13随之转到第二内凸台对应的位置被其挡住并在弹簧14作用下第二销柱13与第二内凸台压紧以实现外套筒16与小栅板联箱15锁定。
本发明能够在堆芯内换料机的下压与旋转操作下，套管组件能够可靠地与外套筒锁紧与解锁，能够兼容整个换料系统内的各个设备；本发明操作方便，在堆芯内换料机的旋转操作下即可实现与外套筒的锁紧与解锁；本发明结构简单，仅通过销柱与槽的配合即可实现套管组件与外套筒的锁紧与解锁；操作头上销柱与换料机抓手套竖直槽相配合，避免了换料机抓手套带动套管组件转动时发生打滑现象，提高了锁紧解锁操作过程的可靠性；通过与外套筒内的锁紧套以及螺旋弹簧的配合，提高了套管组件与外套筒锁紧后的可靠性，避免了在转运过程中套管组件与外套筒因震动发生意外解锁；套管组件与外套筒，外套筒与小栅板联箱分别通过两个锁定结构建立了连锁关系，通过该连锁关系能够确保只有当套管组件与外套筒锁紧时，外套筒才能从小栅板联箱中抽出，避免了在堆芯内转移外套筒时，外套筒发生跌落事故；该套管组件外形和形状设计易于清洗烘干，套管组件完成一次外套筒更换操作后，能够通过清洗干燥重复使用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，包括操作头和套管组件；所述操作头与所述套管组件固定连接；所述操作头通过防滑结构与抓手套连接以保证操作头和抓手套之间不发生相对转动；所述套管组件通过第一锁定结构与控制棒组件外套筒连接以使所述套管组件与控制棒组件外套筒锁定或解锁；
控制棒组件外套筒通过第二锁定结构与小栅板联箱连接以使控制棒组件外套筒与小栅板联箱锁定或解锁；所述套管组件还与所述第二锁定结构控制连接；在所述套管组件与控制棒组件外套筒锁定时，所述控制棒组件外套筒与小栅板联箱解锁；在所述套管组件与控制棒组件外套筒解锁时，所述控制棒组件外套筒与小栅板联箱锁定；
所述第二锁定结构包括锁紧套和弹性部件；所述锁紧套和弹性部件设置在控制棒组件外套筒的管脚中；所述锁紧套能够与管脚轴向相对移动；所述锁紧套能够在所述弹性部件的作用下抵住所述套管组件以使所述第一销柱压紧所述第一内凸台；所述套管组件能够旋转所述锁紧套以实现所述控制棒组件外套筒与所述小栅板联箱锁定或解锁。
2.如权利要求1所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述防滑结构包括防滑销柱和防滑竖直槽；所述防滑销柱设置在所述操作头上；所述防滑竖直槽设置在抓手套上；所述防滑销柱能够沿所述防滑竖直槽滑动且所述防滑销柱能够被防滑竖直槽壁挡住以防止抓手套和操作头之间的相对转动。
3.如权利要求1-2任一所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述第一锁定结构包括第一销柱和第一竖直槽；所述第一销柱设置在套管组件上，第一竖直槽设置在控制棒组件外套筒中；所述第一竖直槽中还设置有第一内凸台；所述第一销柱能够沿第一竖直槽滑动至该第一竖直槽底部，旋转后能够被所述第一内凸台挡住以使控制棒组件外套筒和所述套管组件锁定。
4.如权利要求3所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述第一销柱上设置有便于与所述第一内凸台配合的平面。
5.如权利要求3所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述锁紧套上设置有第二销柱；控制棒组件外套筒的管脚上设置有锁定通孔，小栅板联箱上设置有带有第二内凸台的第二竖直槽；所述第二销柱穿过所述锁定通孔，能够沿第二竖直槽滑动至该第二竖直槽底部，旋转后能够被所述第二内凸台挡住以使所述控制棒组件外套筒与所述小栅板联箱锁定。
6.如权利要求5所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述锁定通孔为横孔和竖孔组成的L形孔；所述锁紧套与管脚轴向相对移动时，所述第二销柱沿所述竖孔移动；锁紧套旋转时，第二销柱沿横孔运动。
7.如权利要求5所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述套管组件包括上套管、下套管、连接段和连接头；所述操作头、上套管、连接段、下套管和连接头依次固定连接。
8.如权利要求7所述的用于更换控制棒组件外套筒的旋转式换料专用结构，其特征在于，所述锁紧套上设置有与所述连接头的下部匹配的孔以便所述连接头的下部伸入并使所述锁紧套旋转。
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