CN112863717A - 一种用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具 - 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下压式换料专用抓具，包括外套管、抓取部件和卡爪；所述卡爪设置在所述外套管上；所述抓取部件设置在所述外套管内并控制所述卡爪的动作变化以使控制棒组件外套筒和所述外套管连接或分离；所述抓取部件和所述外套管能够通过锁定结构的动作限制所述卡爪的动作变化。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操作下，外套管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；本发明操作简单，仅通过带载荷下压操作即可控制抓具卡爪的张开与闭合实现专用抓具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下压式换料专用抓具
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下压式换料专用抓具。
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用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，本技术方案能够实现与控制棒组件的外套筒的锁紧与解锁，用于更换控制棒组件的外套筒。
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下压式换料专用抓具，包括外套管、抓取部件和卡爪；所述卡爪设置在所述外套管上；所述抓取部件设置在所述外套管内并控制所述卡爪的动作变化以使控制棒组件外套筒和所述外套管连接或分离；所述抓取部件和所述外套管能够通过锁定结构的动作限制所述卡爪的动作变化。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述抓取部件包括带有挡块的推杆组件；所述推杆组件沿外套管轴向移动以通过所述挡块作用于所述卡爪，使所述卡爪绕销轴转动实现动作变化；所述锁定结构通过限制所述推杆组件的轴向位移来限制所述卡爪的动作变化。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述卡爪通过销轴安装在所述外套管上；
挡块随推杆组件移动时，推动卡爪绕销轴旋转以使卡爪的爪部卡住或脱离外套筒边缘来实现控制棒组件外套筒和所述外套管连接或分离。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述锁定结构包括设置在推杆部件上的锁定部件和设置于所述外套管上的驼峰齿；所述驼峰齿包括上驼峰齿和下驼峰齿，二者相对设置；所述上驼峰齿包括第一斜面、第二斜面、第一齿谷和解锁通道；所述下驼峰齿包括第三斜面和第二齿谷；相邻的两个第二齿谷分别对应于第一斜面和第二斜面；
锁定时，锁定部件由解锁通道下降，沿第三斜面进入第二齿谷后上升，沿第二斜面进入第一齿谷；
解锁时，锁定部件由第一齿谷下降，沿第三斜面进入第二齿谷后上升，沿第一斜面进入解锁通道。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述推杆组件包括依次连接的操作头、推杆和传动杆；其中，外套管套在所述推杆和传动杆外；推杆从外套管一端伸出并与所述操作头连接，传动杆从外套管另一端伸出并设置有与所述卡爪配合的挡块；所述锁定部件设置在所述推杆上。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述外套管靠近推杆的一端设置有端盖；所述驼峰齿设置在端盖上。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述推杆上设置有与所述端盖配合的限位结构。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述外套管内还设置有弹性部件以保证所述锁定部件的上升动作。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述外套管中设置有支撑挡板；所述弹性部件两端分别作用于所述推杆和所述支撑挡板以保证推杆上锁定部件的上升动作；所述支撑挡板上设置有便于所述传动杆伸出的孔。
进一步地，上述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，所述弹性部件为套在所述传动杆上的组合碟簧。
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操作下，外套管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、本发明操作简单，仅通过带载荷下压操作即可控制抓具卡爪的张开与闭合实现专用抓具与外套筒的锁紧与解锁；
3、本发明结构简单，通过内部推杆上销柱、端盖上驼峰齿以及组合碟簧的配合即可维持卡爪的张开与闭合状态，使专用抓具与控制棒组件外套筒建立稳定连接；
4、通过外套组件内通过设置组合碟簧限制锁紧与解锁操作时的下压力，避免了专用抓具与外套筒在转运过程中由于换料系统内其他设备的抓手在抓取专用抓具操作头时导致专用抓具与外套筒解锁，从而提高了专用抓具与外套筒锁紧后连接的可靠性；
5、该专用抓具外形和形状设计易于清洗烘干，专用抓具完成一次外套筒更换操作后，能够通过清洗干燥重复使用；在正常情况下，除更换易损件外，该专用抓具不需要其它维修。
附图说明
图1为本发明的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具的结构示意图(锁定状态)。
图2为本发明的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具的结构示意图(解锁状态)。
图3为锁定结构的解锁过程示意图。
图4为锁定结构的锁定过程示意图。
上述附图中，1、操作头；2、端盖；3、外套管；4、推杆；5、组合碟簧；6、传动杆；7、挡块；8、卡爪；9、螺钉；10、螺母；11、销柱；12、上过渡头；13、抓手套；14、上驼峰齿；15、下驼峰齿；16、解锁部件1401、第一斜面；1402、第二斜面；1403、第一齿谷；1404、解锁通道；1501、第三斜面；1502、第二齿谷。
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和图2所示，本发明提供了一种用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，包括外套管3、抓取部件和卡爪8；所述卡爪8设置在所述外套管3上；所述抓取部件设置在所述外套管3内并控制所述卡爪8的动作变化以使控制棒组件外套筒和所述外套管3连接或分离；所述抓取部件和所述外套管3能够通过锁定结构的动作限制所述卡爪8的动作变化。
所述抓取部件包括带有挡块7的推杆组件；所述推杆组件沿外套管3轴向移动以通过所述挡块7作用于所述卡爪8，使所述卡爪8绕销轴转动实现动作变化；所述锁定结构通过限制所述推杆组件的轴向位移来限制所述卡爪8的动作变化。所述卡爪8通过销轴安装在所述外套管3上；挡块7随推杆组件移动时，推动卡爪8绕销轴旋转以使卡爪8的爪部卡住或脱离外套筒边缘来实现控制棒组件外套筒和所述外套管3连接或分离。
具体而言，所述推杆组件包括依次连接的操作头1、推杆4和传动杆6；其中，外套管3套在所述推杆4和传动杆6外；推杆4从外套管3一端伸出并与所述操作头1连接，传动杆6从外套管3另一端伸出并设置有与所述卡爪8配合的挡块7；所述锁定部件16设置在所述推杆4上。
操作头1与燃料组件的操作头外形尺寸保持一致，整个换料系统内用于转运组件的设备如：新组件装载机、转运机、水池操作机等均可抓取操作头1，从而实现对与专用抓具锁紧的控制棒外套筒的转运操作。
本实施例中，所述外套管3靠近推杆4的一端设置有端盖2，端盖2与外套管3之间通过螺钉9进行连接；所述驼峰齿设置在端盖2上。操作头1和推杆4通过螺纹进行连接并通过点焊进行防松加固；推杆4外部加工出4个均布的圆形销柱，用于端盖2的驼峰齿相配合，维持卡爪8的张开与闭合状态。推杆4下端为传动杆6，二者通过螺纹进行连接，传动杆6下端装有挡块7，挡块7用与卡爪8相配合，实现卡爪8的转动，挡块7下端装有螺母10，通过螺母10与传动杆6下端的螺纹配合使挡块7固定在传动杆6下端。另外，推杆4上还设置有与所述端盖2配合的限位结构以限制推杆4行程。
如图3和图4所示，锁定结构包括设置在推杆部件上的锁定部件16(本实施例中为销柱)和设置于所述外套管3上的驼峰齿；所述驼峰齿包括上驼峰齿14和下驼峰齿15，二者相对设置；所述上驼峰齿14包括第一斜面1401、第二斜面1402、第一齿谷1403和解锁通道1404；所述下驼峰齿15包括第三斜面1501和第二齿谷1502；相邻的两个第二齿谷1502分别对应于第一斜面1401和第二斜面1402；
锁定时，锁定部件16由解锁通道1404下降，沿第三斜面1501进入第二齿谷1502后上升，沿第二斜面1402进入第一齿谷1403；
解锁时，锁定部件16由第一齿谷1403下降，沿第三斜面1501进入第二齿谷1502后上升，沿第一斜面1401进入解锁通道1404。
图1中，所述外套管3内还设置有弹性部件以保证所述锁定部件16的上升动作。具体而言，所述外套管3中设置有支撑挡板；所述弹性部件两端分别作用于所述推杆4和所述支撑挡板以保证推杆4上的锁定部件16的上升动作；所述支撑挡板上设置有便于所述传动杆6伸出的孔。本实施例中，所述弹性部件为套在所述传动杆6上的组合碟簧5；推杆4下移时能够压缩组合碟簧5，从而对推杆4提供向上的弹力。
外套管3外部为圆筒状结构，为整个专用抓具提供结构上的支撑，并且为组合碟簧5提供安装空间与支撑面；外套管3下端为圆锥状结构，在专用抓具插入控制棒外套筒时起到导向作用；外套管3下部加工出3个均匀分布的竖直槽，为3个卡爪提供安装空间。
3个卡爪8上加工出通孔，通过销柱11将卡爪8安装于外套管3下端的竖直槽内，卡爪8内侧上下位置处的内径大小不同，上部内径较小下部内径较大。
当挡块7位于上部位置时，此时挡块7位于卡爪8内侧内径较小处，在挡块7的作用下卡爪8收缩在专用抓具的外套管3的内部。当下压操作头1时，推杆4、传动杆6、挡块7向下移动，在下压过程中，挡块7从卡爪8内侧内径较小处移动至内径较大处，卡爪8在挡块7的作用下绕销柱11向外侧转动逐渐张开，此时专用抓具与控制棒外套筒锁紧。当推杆4、传动杆6、挡块7复位至上部位置时，挡块7在上移过程中从卡爪8内侧内径较大处移动至内径较小处，卡爪8绕销柱11向内侧转动，爪部逐渐收入专用抓具的外套管3内。
本发明的操作如下：
锁紧操作：当需要将专用抓具与外套筒锁紧时，换料机抓取操作头1将整根抓具放入外套筒内，外套管3放置于控制棒组件外套筒上过渡头12的上端。换料机抓手套13带载荷下压操作头1，操作头1通过带动推杆4、传动杆6、挡块7向下移动，通过挡块7与卡爪8内侧相配合，卡爪8绕销柱11向外侧转动逐渐张开，推杆4上的销柱于端盖2下驼峰齿15内，此时抓手套13下压操作头1至下限位，组合碟簧5处于压缩状，抓手套13上移，推杆4在组合碟簧5向上弹力的作用下上移，当推杆4的销柱滑入上驼峰齿14内时，专用抓具卡爪8保持张开状态。此时，卡爪8钩取外套筒上过渡头12下端处，专用抓具与外套筒锁紧，如图4所示。
解锁操作：当需要将专用抓具与外套筒解锁时，换料机抓取操作头1，换料机抓手套13带载荷下压操作头1，推杆4上的销柱从上驼峰齿14进入滑入下驼峰齿15内，抓手套13下压操作头1至下限位。上移抓手套13，推杆4在组合碟簧5的作用下上移，推杆4上的销柱从下驼峰齿15滑入解锁通道1404内，推杆4、传动杆6、挡块7逐渐上移回复至上位，卡爪8的爪部收回外套管3内，卡爪8从外套筒上过渡接头下端脱出，此时专用抓具与外套筒解锁，换料机继续上提专用抓具将其从外套筒中抽出，如图3所示。
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 (10)

1.一种用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，包括外套管、抓取部件和卡爪；所述卡爪设置在所述外套管上；所述抓取部件设置在所述外套管内并控制所述卡爪的动作变化以使控制棒组件外套筒和所述外套管连接或分离；所述抓取部件和所述外套管能够通过锁定结构的动作限制所述卡爪的动作变化。
2.如权利要求1所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述抓取部件包括带有挡块的推杆组件；所述推杆组件沿外套管轴向移动以通过所述挡块作用于所述卡爪，使所述卡爪绕销轴转动实现动作变化；所述锁定结构通过限制所述推杆组件的轴向位移来限制所述卡爪的动作变化。
3.如权利要求2所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述卡爪通过销轴安装在所述外套管上；
挡块随推杆组件移动时，推动卡爪绕销轴旋转以使卡爪的爪部卡住或脱离外套筒边缘来实现控制棒组件外套筒和所述外套管连接或分离。
4.如权利要求2所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述锁定结构包括设置在推杆部件上的锁定部件和设置于所述外套管上的驼峰齿；所述驼峰齿包括上驼峰齿和下驼峰齿，二者相对设置；所述上驼峰齿包括第一斜面、第二斜面、第一齿谷和解锁通道；所述下驼峰齿包括第三斜面和第二齿谷；相邻的两个第二齿谷分别对应于第一斜面和第二斜面；
锁定时，锁定部件由解锁通道下降，沿第三斜面进入第二齿谷后上升，沿第二斜面进入第一齿谷；
解锁时，锁定部件由第一齿谷下降，沿第三斜面进入第二齿谷后上升，沿第一斜面进入解锁通道。
5.如权利要求4所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述推杆组件包括依次连接的操作头、推杆和传动杆；其中，外套管套在所述推杆和传动杆外；推杆从外套管一端伸出并与所述操作头连接，传动杆从外套管另一端伸出并设置有与所述卡爪配合的挡块；所述锁定部件设置在所述推杆上。
6.如权利要求5所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述外套管靠近推杆的一端设置有端盖；所述驼峰齿设置在端盖上。
7.如权利要求6所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述推杆上设置有与所述端盖配合的限位结构。
8.如权利要求5-7任一所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述外套管内还设置有弹性部件以保证所述锁定部件的上升动作。
9.如权利要求8所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述外套管中设置有支撑挡板；所述弹性部件两端分别作用于所述推杆和所述支撑挡板以保证推杆上锁定部件的上升动作；所述支撑挡板上设置有便于所述传动杆伸出的孔。
10.如权利要求9所述的用于更换控制棒组件外套筒的下压式换料专用抓具，其特征在于，所述弹性部件为套在所述传动杆上的组合碟簧。
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