CN114986432A - 一种核废物暂存用钢桶支架组装工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核废物暂存用钢桶支架组装工装及方法，属于核废物处理技术领域，解决了钢桶支架焊接后需要机械矫正，效率低的问题，包括中心支撑件，中心支撑件的一端固定有第一定位盘，第一定位盘与中心支撑件同轴垂直设置，中心支撑件外周套接有多个沿中心件轴向分布的支架，支架边缘处连接有径向顶紧机构，支架的位置与待组装的加强环位置相匹配，径向顶紧机构位置与待组装的导向管相匹配以使得径向顶紧机构能够沿加强环径向将导向管与加强环顶紧，采用本发明的工装避免了钢桶支架焊接完成后的机械矫正，提高了工作效率。

Description

一种核废物暂存用钢桶支架组装工装及方法

技术领域

本发明涉及核废物处理技术领域，具体涉及一种核废物暂存用钢桶支架组装工装及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

在核电厂，有一种厂址废物处理设施废物暂存用钢桶支架组件(如图1所示)，由导向管1和加强环2焊接而成，其主要用于贮存、屏蔽和防护中放射性废物桶，并在废物桶吊运过程中起到导向定位功能，防止废物桶倾倒和滚动。该钢桶支架组件的同轴度、平面度等要求很高，且全部由奥氏体不锈钢材料焊接而成，焊接变形较大，因此其制造难度较大。

发明人发现，类似结构的产品由于导向管的长度(L)约4m、导向管的直径(D)介于Φ70mm～Φ80mm、导向管的L/D≥50，在组装和焊接过程中易产生弯曲变形，因此在组装焊接后大多存在组装精度超差问题，目前多采用在组装焊接后进行局部机械矫正的方法，但在机械矫正过程中，很容易对导向管和加强环造成挤压变形，且局部机械矫正的效果也不好，矫正工作效率较低。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，能够保证导向管和加强环的组装精度，避免了局部机械矫正，提高了工作效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案

第一方面，本发明的实施例提供了一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，包括中心支撑件，中心支撑件的一端固定有第一定位盘，第一定位盘与中心支撑件同轴垂直设置，中心支撑件外周套接有多个沿中心支撑件轴向分布的支架，支架边缘处连接有多个径向顶紧机构，支架的位置与待组装的加强环位置相匹配，径向顶紧机构位置与待组装的导向管位置相匹配以使得径向顶紧机构能够沿加强环径向将导向管和加强环顶紧。

可选的，支架包括套接部，套接部沿圆周设置有多个分支部，分支部的位置与带组装的导向管的位置相匹配，分支部的一端与套接部固定，另一端连接有径向顶紧机构。

可选的，径向顶紧机构包括与支架固定连接的固定螺母，固定螺母螺纹连接顶紧螺杆，顶紧螺杆的轴线沿中心支撑件的径向分布。

进一步的，顶紧螺杆用于顶住导向管的端部设有与导向管外径相匹配的弧形垫板。

可选的，支架的边缘处设置有安装槽，固定螺母固定在安装槽的槽口位置处，安装槽内部固定有导向筒，顶进螺杆穿过所述导向筒。

可选的，支架与中心支撑件滑动连接，且中心支撑件连接有用于将支架和中心支撑件锁紧的锁紧件。

可选的，所述中心支撑件的外侧面开设有多条沿其中心支撑件轴线方向分布的锁紧件安装槽，其中至少有两条锁紧件安装槽分别位于中心支撑件截面圆周同一条直径线的两个端部，锁紧件安装槽的底部槽面设置有多个沿中心支撑件轴向分布的锁紧孔，锁紧孔连接有锁紧件，相邻锁紧件能够夹住支架。

可选的，所述锁紧件采用锁紧螺栓，锁紧螺栓的头部厚度不大于锁紧件安装槽的槽深。

可选的，所述中心支撑件的一端固定于第一定位盘，另一端可拆卸的连接有第二定位盘，第二定位盘与第一定位盘和中心支撑件同轴设置。

第二方面，本发明的实施例提供了一种核废物暂存用钢桶支架组装工装的方法，包括以下步骤：

将一个加强环与第一定位盘固定；

依次安装多个导向管，导向管的一端穿过与第一定位盘固定的加强环；

在导向管上依次穿过其余加强环，将加强环移动至与支架对应的位置；

径向顶紧机构工作，对导向管施加沿加强环径向的荷载，将导向管压在加强环；

将导向管与加强环焊接固定。

可选的，加强环与第一定位盘之间的最大间隙不大于1mm。

本发明的有益效果：

1.本发明的组装工装，具有第一定位盘，能够对最端部的加强环进行定位，以形成加强环安装基准，通过径向顶紧机构，能够将导向管压紧在加强环，对导向管进行径向定位，使得导向管在组装和焊接过程中不会产生变形，同时保证了加强环的平行度和同轴度，进而保证了导向管和加强环的组装精度，避免了局部机械矫正，提高了工作效率。

2.本发明的组装工装，采用与固定螺母螺纹连接的顶紧螺杆，能够实现微调。顶紧螺杆与导向管之间放置了弧形垫板，弧形板的内径与导向管的外径相匹配，其避免了顶紧螺杆在微调过程中对导向管产生挤压变形和表面擦伤，同时操作方便。

3.本发明的组装工装，具有导向筒，能够对顶紧螺杆的运动进行导向，从而使得顶紧螺杆的工作不受长度限制，满足了较大尺寸支架的组装需求。

4.本发明的组装工装，支架与中心支撑件滑动连接，且能够通过锁紧件固定，使得支架能够根据加强环的位置进行调节，满足了不同钢桶支架的组装需求，提高了工装的适用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为核废物暂存用钢桶支架结构示意图；

图2为本发明实施例1整体结构爆炸示意图；

图3为本发明实施例1工装与导向管和加强环组装示意图；

图4为本发明图3中的A向截面示意图；

图5为本发明实施例2中U型卡板固定第一定位盘与加强环示意图；

图6为本发明实施例2圆锥销结构示意图；

图7为本发明实施例2焊接示意图；

其中，1.导向管，2.加强环，3.第一定位盘，4.中心支撑钢管，5.第二定位盘，6.插板，7.十字形支架，8.安装槽，9.固定螺母，10.顶紧螺杆，11.导向筒，12.锁紧件安装槽，13.内六角螺栓，14.U型卡板，15.圆锥销。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，用于对图1所述的钢桶支架进行焊接组装，钢桶支架如图1所示，具有六个平行设置的加强环2，加强环2上设置四个通孔，六个加强环2之间通过通孔穿过有四根导向管1，四根导向管1沿圆周等间隔布置。

如图2-图4所示，本实施例的组装工装包括第一定位盘3，第一定位盘3采用圆形盘，其外径与加强环2的外径相等，方便对与其配合的加强环2进行定位，加强环2能够贴合在第一定位盘3的一侧端面，且外圆周面与第一定位盘3的外圆周面相平齐。

第一定位盘3上设置有四个沿圆周均匀分布的扇形通孔，用于减少第一定位盘3的重量，方便整个工装的加工制作。

第一定位盘3的中心位置固定有中心支撑件，中心支撑件与第一定位盘3同轴设置，且中心支撑件的轴线与第一定位盘3垂直。

本实施例中的中心支撑件采用中心支撑钢管4或中心支撑杆，为了降低整个工装的重量，中心支撑件采用中心支撑钢管4，中心支撑钢管4的一端与第一定位盘3的中心位置焊接固定。

中心支撑钢管4的一端与第一定位盘3焊接固定，中心支撑钢管4的另一端可拆卸的连接有第二定位盘5。第二定位盘5与中心支撑钢管4及第一定位盘3同轴设置。

具体的，第二定位盘5的结构及尺寸与第一定位盘3相同，其区别在于第二定位盘5的中心部位设置有一个矩形通孔，相应的，中心支撑钢管的端部设置有一个与矩形通孔相匹配的插板6，插板6与中心支撑钢管4焊接固定，插板6采用U型板，插板能够插入矩形通孔中，插板6露出第二定位盘5的部分插入斜铁，实现第二定位盘与中心支撑钢管的可拆卸连接。

中心支撑钢管4上套接有多个支架，多个支架沿中心支撑钢管的轴线方向分布，支架的边缘设置有多个径向顶紧机构，支架的位置与待组装的加强环2的位置相匹配，径向顶紧机构的位置与待组装的导向管1的位置相匹配，以使得径向顶紧机构能够沿加强环径向对导向管1施加荷载，将导向管1压紧在加强环2通孔的孔面上，进而实现加强环2与导向管1的精准定位。

支架包括套接部，套接部套在中心支撑钢管的外周，套接部的外周面上设置有多个分支，分支沿套接部所在的圆周等间隔设置，分支一端与套接部固定，另一端的边缘处设置有径向顶紧机构。

本实施例中，由于待组装的钢桶支架具有四根导向管1，因此支架具有四个分支，形成十字形支架7，由于第一定位盘3和第二定位盘5在使用时分别固定一个加强环2，所以十字形支架7设置四个，分别对应于一个加强环2。

十字形支架7的分支的外端面开设有安装槽8，并通过安装槽8安装径向顶紧机构，径向顶紧机构包括固定螺母9，固定螺母9设置在安装槽8的槽口位置处，并且固定螺母9焊接在分支的外端面上，固定螺母9的轴线沿中心支撑管4的径向设置，固定螺母9中螺纹连接有顶紧螺杆10，顶紧螺杆10的轴线沿中心支撑管4的径向设置，顶紧螺杆10的一端端部伸入安装槽8内部，转动顶紧螺杆10，能够带动顶紧螺杆10沿自身轴线方向运动，进而对导向管1施加沿加强环2径向的荷载，将导向管1与加强环2压紧。

而且通过顶紧螺杆10，能够实现微调，避免了将导向管挤压变形，同时操作方便。

本实施例中，顶紧螺杆10用于顶住导向管1的端部设有内径与导向管1外径相同的5mm厚的不锈钢弧形垫板，避免了顶紧螺杆在微调过程中对导向管产生挤压变形和表面擦伤，同时操作方便。

而且采用顶紧螺杆10进行顶紧，与采用弧形板顶紧相比，精度更好，实施效果更好。

本实施例中，安装槽8的内部设置有导向筒11，导向筒11与安装槽8的槽面焊接固定，顶紧螺杆10穿过导向筒11，导向筒11用于对顶紧螺杆10的运动进行导向，使得顶紧螺杆10长度较长时也能够沿着加强环的径向运动，满足了较大尺寸钢桶支架的组装需求。

为了方便转动顶紧螺杆10，顶紧螺杆10上设置有一段截面为方形的杆段，方便用扳手转动顶紧螺杆10。

第一定位盘3和第二定位盘5均有采用洋冲方式打的0°和90°基准线，在钢桶支架组件制造过程中，便于对中和控制每个十字形支架7之间、十字形支架7与定位盘之间的同轴度。

为了满足不同钢桶支架的组装需求，提高整个工装的适用性，十字形支架7的套接部与中心支撑钢管4滑动连接，能够沿中心支撑钢管的轴线方向运动，以满足不同位置加强环与导向管的顶紧需求。

中心支撑钢管4上设置有锁紧件，用于将十字形支架7与中心支撑钢管4锁紧固定。

具体的，中心支撑钢管4的外管壁上开设有多条锁紧件安装槽12，锁紧件安装槽12沿中心支撑钢管4的轴线方向设置，其中至少两条锁紧件安装槽12位于中心支撑钢管4截面圆周同一条直径线的两端。

本实施例中，设置三条锁紧件安装槽12，三条锁紧件安装槽分别位于0°、90°和180°方位。

锁紧件安装槽的底部槽面上设置有多个锁紧孔，多个锁紧孔沿中心支撑管的轴线方向分布，锁紧孔为螺纹孔，锁紧孔中螺纹连接有锁紧件，本实施例中的锁紧件为锁紧螺栓，优选的为内六角螺栓13，方便进行转动。

相邻两个内六角螺栓13能够夹住支架的套接部，进而实现将支架与中心支撑管锁紧4固定。

内六角螺栓13的头部厚度不大于锁紧件安装槽12的槽深，当转动内六角螺栓13，使得其头部凸出于中心支撑管4的外周面时，能够夹紧固定十字形支架7，当内六角螺栓13的头部收入锁紧件安装槽12时，能够调节十字形支架7的位置。

在其他一些实施例中，也可在套接部上开设锁紧孔，内六角螺栓穿过锁紧并且与螺纹孔螺纹连接，进而将十字形支架7与中心支撑管4锁紧固定，本领域技术人员根据实际选择锁紧方式即可，在此不进行详细叙述。

采用本实施例的组装工装，能够利用第一定位盘3对一个加强环2进行定位，作为其余加强环2的定位基准，由于中心支撑钢管4与第一定位盘3之间的垂直度能够保证，因此，利用顶进螺杆10将多个导向管1与加强环2顶紧固定，对导向管1进行了径向定位，避免了组装和焊接过程中导向管由于长度过长产生的变形，进而保证了加强环的平行度、同轴度，保证了焊接组装精度，避免了后续的局部机械矫正，提高了工作效率。

实施例2

本实施例提供了一种实施例1所述的核废物暂存用钢桶支架组装工装的方法，用于对钢桶支架进行组装，钢桶支架具有六个加强环，分别为1号加强环、2号加强环、3号加强环、4号加强环、5号加强环及6号加强环，钢桶支架具有四个导向管。

其具体的使用方法包括以下步骤：

步骤1：如图5-图6所示，将1号加强环与第一定位盘采用U形卡板14与圆锥销15进行铆固固定，每隔90°铆固固定一处。1号加强环的外周面与第一定位盘的外周面平齐。

具体的，设置四个U形卡板14，四个U形卡板14间隔90°设置，第一定位盘3和1号加强环伸入U形卡板14的内部，U形卡板14的其中一个平行于第一定位盘3和1号加强环板的板部内侧面设有一个截面为半圆形的紧固槽，紧固槽中插入圆锥销15，利用圆锥销15将第一定位盘3和1号加强环挤压固定在U形卡板14内部。

采用相同的方法，对第一定位盘3和1号加强环的四处位置进行铆固固定。

1号加强环和第一定位盘3铆固固定完成后，利用塞尺检查1号加强环和第一定位盘之间的间隙，保证1号加强环与第一定位盘之间的最大间隙不超过1mm。否则重新对1号加强环与第一定位盘进行固定，直至达到要求。

步骤2：根据导向管1上不同加强环2之间的间距，调节十字形支架7在中心支撑管4的布置位置，使得十字形支架7与加强环2的位置相对应。

步骤3：调整十字形支架7上顶紧螺杆10，使其外露长度符合组装要求。

步骤4：依次安装四个导向管1，导向管分别通过1号加强环上的通孔穿过1号加强环。

步骤5：在安装好的四个导向管1依次穿入2号加强环、3号加强环、4号加强环、5号加强环和6号加强环，转动顶紧螺杆10，使得顶紧螺杆10将导向管1压紧在加强环2上，完成导向管1压紧2号-5号加强环的工作，将6号加强环与第二定位盘5固定，固定方法采用1号加强环与第一定位盘3的固定方法即可在此不进行重复叙述，将第二定位盘5通过矩形通孔与中心支撑管4端部的插板6插接，并在插板6漏出第二定位盘5部分的空腔中插入斜铁，完成第二定位盘5与中心支撑管4的固定。

步骤6：将四根导向管与六个加强环焊接固定。

具体的焊接顺序为：

步骤A:对3号加强环进行打底焊。

步骤B:对2号、4号加强环进行打底焊。

步骤C:对3号加强环进行填充及盖面焊。

步骤D:对2号、4号加强环进行填充及盖面焊。

步骤E:焊接1号加强环。

步骤F：焊接5号加强环，仅焊接每条焊缝长度的50％，如图7所示。

步骤G:焊接6号加强环。

步骤H:焊接5号加强环每条焊缝长度的剩余50％。

上述焊接过程中要求每个加强环由两名焊工左右对称焊接。

从加强环的空间位置来看，由于采用了从中部加强环向两端加强环同时对称焊接的顺序，且每个加强环由两名焊工左右对称焊接，较好地控制和减小了焊接变形。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，包括中心支撑件，中心支撑件的一端固定有第一定位盘，第一定位盘与中心支撑件同轴垂直设置，中心支撑件外周套接有多个沿中心件轴向分布的支架，支架边缘处连接有多个径向顶紧机构，支架的位置与待组装的加强环位置相匹配，径向顶紧机构位置与待组装的导向管位置相匹配以使得径向顶紧机构能够沿加强环径向将导向管和加强环顶紧。

2.如权利要求1所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，支架包括套接部，套接部沿圆周设置有多个分支部，分支部的位置与带组装的导向管的位置相匹配，分支部的一端与套接部固定，另一端连接有径向顶紧机构。

3.如权利要求1所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，径向顶紧机构包括与支架固定连接的固定螺母，固定螺母螺纹连接顶紧螺杆，顶紧螺杆的轴线沿中心支撑件的径向分布；

进一步的，顶紧螺杆用于顶住导向管的端部设有与导向管外径相匹配的弧形垫板。

4.如权利要求3所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，支架的边缘处设置有安装槽，固定螺母固定在安装槽的槽口位置处，安装槽内部固定有导向筒，顶紧螺杆穿过所述导向筒。

5.如权利要求1所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，支架与中心支撑件滑动连接，且中心支撑件连接有用于将支架和中心支撑件锁紧的锁紧件。

6.如权利要求5所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，所述中心支撑件的外侧面开设有多条沿其中心支撑件轴线方向分布的锁紧件安装槽，其中至少有两条锁紧件安装槽分别位于中心支撑件截面圆周同一条直径线的两个端部，锁紧件安装槽的底部槽面设置有多个沿中心支撑件轴向分布的锁紧孔，锁紧孔连接有锁紧件，相邻锁紧件能够夹住支架。

7.如权利要求6所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，所述锁紧件采用锁紧螺栓，锁紧螺栓的头部厚度不大于锁紧件安装槽的槽深。

8.如权利要求1所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装，其特征在于，所述中心支撑件的一端固定与第一定位盘，另一端可拆卸的连接有第二定位盘，第二定位盘与第一定位盘和中心支撑件同轴设置。

9.一种核废物暂存用钢桶支架组装工装的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将一个加强环与第一定位盘固定；

依次安装多个导向管，导向管的一端穿过与第一定位盘固定的加强环；

在导向管上依次穿过其余加强环，将加强环移动至与支架对应的位置；

径向顶紧机构工作，对导向管施加沿加强环径向的荷载，将导向管压在加强环；

将导向管与加强环焊接固定。

10.如权利要求9所述的一种核废物暂存用钢桶支架组装工装的方法，其特征在于，加强环与第一定位盘之间的最大间隙不大于1mm。

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