RO112485B1 - Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative - Google Patents

Description

Prezenta invenție se referă la un dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative și mișcare planetară, pentru prelucrarea fină și precisă a suprafețelor de rotație situate la capetele pieselor tubulare, cilindrice, destinate îmbinărilor etanșe prin care se vehiculează medii cu temperatură ridicată și presiune înaltă, în mod special dispozitivul este destinat finisării, prin abrazare, a suprafețelor de etanșare la subansamblul de capăt al canlelor de cobustibil ale reactoarelor nucleare. El cuprinde mai multe scule abrazive aflate simultan în contact cu suprafața de prelucrat și asigură o reducere substanțială a duratei de lucru. Această durată de lucru redusă este importantă, în general, pentru economia lucrării, inclusiv pentru suprafețele de etanșare ale canalelor de combustibil de la subansamblurile de capăt ale reactoarelor nucleare. Ea este deosebit de importantă pentru suprafețele de etanșare ale canalelor de combustibil de la subansamblurile de capăt ale reactoarelor nucleare care au fost supuse radiației nucleare. în aceste cazuri, care sunt dominante în practică, durata de expunere a operatorului uman și dispozitivului de finisat devine un factor important. Folosirea acestui dispozitiv conduce la reducerea substanțială a duratei de expunere, mergând până la o cincime din durata corespunzătoare folosirii dispozitivelor anterior utiizate la astfel de lucrări.

Sunt cunoscute dispozitive de abrazat cu scule rotative pentru finisarea suprafețelor de rotație, prin îndepărtarea adaosului de prelucrare la alezaje sau canale situate la capetele subansamblurilor sau organelor de mașini.

Aceste scule de abrazat pentru realizarea suprafețelor finisate la un grad de acuratețe corespunzător al subansamblurilor de capăt sunt, în general, realizate prin alcătuirea lor din componente convenționale, respectiv de prelucrare inițială a suprafeței, prin tehnici abrazive și de polizare și finisarea lor prin lepuire cu o sculă având o configurație fizică conjugată cu suprafața de prelucrat. Această sculă, atunci când este utilizată cu un material de polizare abraziv adecvat, conduce la o finisare a suprafeței de prelucrat până la gradul cerut de etanșarea pentru temperatură și presiune ridicată.

Dezavantajele acestor dispozitive constau în aceea că impun o durată de timp mare, dezavantajoasă în cazul desfășurării lucrărilor în medii iradiate și realizează precizii dimensionale și de formă redusă.

Problema pe care o rezolvă invenția este construirea unui dispozitiv de finisare prin abrazare a suprafețelor de rotație aflate la canalele de combustibil de la subansamblurile de capăt ale reactoarelor nucleare, care să cuprindă un număr redus de componente, să permită lucrul simultan al unui număr mare de scule și care să folosească mișcarea planetară a axelor sculelor.

Dispozitivul conform invenției înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că este alcătuit dintr-un subansamblu de lucru rotitor, aplicat în poziție coaxială cu o suprafață conică de prelucrat, prin intermediul unui subansamblu de montare, pe o piesă de capăt. Subansamblul de lucru este prevăzut cu o suprafață frontală inelară, perpendiculară pe axa sa de rotație, în care sunt montate; la deschideri unghiulare egale și la distanțe radiale egale, niște scule abrazive rotitoare în jurul axelor de rotație proprii și odată cu corpul tubular în jurul axei sale.

Corpul tubular se rotește în jurul unui ax tubular care a fost centrat cu multă acuratețe în subansamblul de capăt al reactorului nuclear. Corpul tubular este astfel executat încât să formeze, în funcționare, cu axul tubular, un alezaj alunecător de tip bucșă și să se poată roti, în jurul axului tubular, fără să existe o toleranță excesivă care să conducă la scurgerea mediului interior. Corpul tubular are, în general, forma unui cilindru gol în interior, alungit, și este înzestrat cu un număr de scule abrazive amplasate circumferențial la una dintre suprafețele de capăt ale acestuia, situate la intervale egale între ele și față de ax de rotație.

Sculele abrazive sunt montate astfel încât fiecare să se poată roti în jurul unui

RO 112485 Bl ax propriu care trece prin peretele corpului tubular paralel cu axa de rotație a acestuia. Aceste scule abrazive au o formă cilindrică, care le permite să fie prevăzute cu câte cel puțin un inel în forma literei O. Acest inel poate fi de exemplu din neopren. în acest caz, axa sculei abrazive este distanțată față de axul tubular, pentru a permite ca atunci când corpul tubular care poartă sculele abrazive se rotește, inelele O, din neopren, să se angajeze prin frecare cu axul tubular, provocând rotirea acestora. Desigur, sculele abrazive se vor roti în aceeași direcție cu corpul tubular. Sculele abrazive sunt confecționare astfel încât să aibă suprafața de lucru conjugată, de exemplu tronconică, pentru a se angaja cu suprafața de prelucrat. Unghiul conului pe sculele abrazive care se rotesc este astfel ales încât să asigure unghiul prestabilit pentru suprafața fațetei finisate pe piesa de prelucrat, în acest caz piesa de capăt a reactorului nuclear.

Finisarea cu acest dispozitiv este foarte eficientă, ca urmare a vitezei compuse pe care o execută sculele abrazive. Dacă se compară lucrările efectuate cu acest dispozitiv cu lucrările efectuate cu dispozitivele anterioare, se constată că lucrările executate cu dispozitivul conform prezentei invenții necesită o durată de timp cu mult mai mică pentru a produce suprafața finisată. Suprafețele active ale sculelor abrazive sunt impregnate cu diamant cu dimesiunea granulației de 280 și mai mare, ceea ce conduce la o suprafață finisată acceptabil, în cazul în care se dorește, suprafețele sculelor abrazive pot fi impregnate în mod gradat, de la o granulație grosieră până la una fină, făcând astfel posibil ca suprafața prelucrată să fie finisată în trepte.

Folosirea inelelor de fricțiune din neopren pentru rotirea sculelor abrazive, prin contactul lor cu axul tubular conduce la obținerea unei rotații a sculelor abrazive care este complet lipsită de orice vibrații, vibrații proprii dispozitivelor echipate cu roți dințate. Astfel, o suprafață acceptabil finisată este produsă într-un timp rezonabil.

Dispozitivul conform invenției prezin tă următoarele avantaje:

- asigură reducerea duratei de executare a lucrărilor de finisare;

- permite îmbunătățirea preciziei de formă și dimensionale.

Se dă în continuare un exmeplu de realizare a invenției, în legătură și cu fig. 1 ... 5, care reprezintă:

- fig. 1, vedere în perspectivă a unui subansamblu de capăt al unui reactor nuclear;

- fig. 2, vedere în perspectivă a subansamblului de montare a dispozitivului conform invenției în piesa de prelurat;

- fig. 3, vedere în perspectivă a subansamblului de lucru a dispozitivului conform invenției;

- fig. 4, vedere în perspectivă a sculei abrazive montată pe subansamblul de lucru din fig.3;

-fig. 5, vedere în perspectivă a unei a doua variante, a sculei abrazive montată pe subansamblul de lucru din fig. 3.

Dispozitivul de abrazat cu scule rotative, conform invenției, este alcătuit dintr-un subansamblu de montare 20, conform fig. 2, cu rol de mandrină, care se solidarizează într-un alezaj 12, în cazul reactoarelor nucleare, într-un canal de combustibil al unui subansamblu de capăt 10 al unui reactor nuclear, pe care se montează un subansamblu de lucru 30. în acest caz, piesa 10 este un subansamblu de capăt al reactorului nulear, dar în esență piesa 10 poate fi orice dispoizițiv tubular cilindric care cuprinde o suprafață de rotație care trebuie finisată cu acuratețe în vederea etanșării. Piesa 10 are un alezaj 12, realizat în mod îngrijit prin perforare mecanică și o suprafață teșită 14, care, la intervale de timp, pe durata funcționării reactorului nuclear, necesită refinisare. Subansamblul de capăt 10 este prevăzut cu canale adecvate și contururi, ca de exemplu canalul 16, în vederea introducerii în aceste canale a unor dispozitive de etanțare și alte elemente, funcție de locul de folosire.

Dispozitivul conform invenției cuprinde și subansambul 20 de montare a sa în subansamblul de capăt 10 a cărui supra

RO 112485 Bl față 14 trebuie finisată. Acest subansamblu 20 face obiectul cererii de brevet canadian numărul 2092949 ce se numește Aparat pentru aliniament axial În canalul de combustibil al subansamblului de capăt'.

Acest subansamblu, prezentat în fig. 2, este alcătuit dintr-un axtubular 22, prevăzut, spre capătul din dreapta, cu un tronson conic, la exterior, conjugat cu o bucșă exterioară 24 alungită. Bucșa alungită 24 se deplasează în lungul axului tubular 22 cu ajutorul unui manșon de reglare 26, care este legat, printr-un tronson filetat, nefigurat, cu axul tubular 22. Bucșa alungită 24 este elasticizată, spre exemplu prin tăieturi longitudinale, pentru a-și modifica diametrul exterior atunci când este deplasată axial spre dreapta sau spre stânga tronsonului conic al axului 22. Segmentele bucșei tubulare 24 sunt ținute, laolaltă, în jurul axului tubular 22, de niște inele elastice 28, care au forma literei O.

Detalii suplimentare privind subansamblul de montare 20 pot fi găsite cu referire la cererea de brevet canadian menționată anterior. Conținutul ei este cuprins aici drept referință.

în cadrul acestei invenții, este important ca subansamblul 20 să fie introdus în piesa de capăt 10 în starea sa de repaus. După ce subansamblul 20 a fost așezat, în poziția sa prestabilită, manșonul de manevră 26 avansează pe axul tubular 22, pentru a lărgi bucșa alungită 24 într-o angajare corespunzătoare cu piesa 10. în acest timp, axa de rotație a arborelui tubular 22 va deveni coaxială, respectiv coincidentă, cu axa centrală a piesei 10.

După ce subansamblul 20 este asigurat, în alezajul 12 al piesei 10, se procedează la montarea subansamblului de lucru 30, așa cum este arătat în fig. 3, pe arborele tubular 22.

Subansamblul de lucru 30 este format, în esență, dintr-un corp tubular cilindric 32, pe care este montată o pereche de mânere 34 pentru a permite operatorului să răsucească subansamblul de lucru 30 într-o mișcare de rotație în jurul arborelui 22. Corpul tubular 32 are un diametru interior d. Diametrul interior d este astfel ales încât să asigure o toleranță suficientă față de arborele tubular 22 pentru a forma, cu el, un lagăr de tip bucșă atunci când subansamblul de lucru 30 este cuplat la arborele tubular 22. Astfel, legătura sau ajustajul dintre subansamblul de lucru 30 și arborele tubular 22 este critică și nu trebuie să prezinte o toleranță excesivă, dar nici nu trenuie ca suprafețele să interfere. Un diametru exterior D este astfel ales încât să asigure o grosime T a peretelui corpului tubular 32 suficientă pentru a realiza o grosime inelară de capăt 36, care să permită ca un număr de cinci scule abrazive rotitoare 38 să poată fi montate pe aceasta.

Sculele abrazive rotitoare 38 sunt prezentate în fig. 4 și 5. Aici sunt arătate două scule abrazive rotitoare, ambele fiind capabile să realizeze suprafețe excelent finisate. Astfel, în fig. 4 este ilustrată în perspectivă, o sculă abrazivă 38 cu un arbore 40 de montare în corpul tubular 32. Scula rotativă 38 cuprinde un corp cilindric 42, care are un alezaj 45 coaxial cu axa de rotație a acestuia. Alezajul 45, împreună cu arborele 40, formează prin asambrare un ajustaj, respectiv un lagăr de tip bucșă, astfel încât scula rotativă 38 se poate roti fără interferență, adică continuu, fără vibrații, pe arborele 40.

Scula abrazivă rotitoare 38 are, la exterior, o pereche de canale, transversale paralele 44, prevăzute aici pentru montarea unei perechi de inele 46, având forma literei O. Este preferat ca inelele 0 46 să fie confecționate din neopren, cu toate că și alte tipuri de compuși butii ar putea fi acceptabile.

în esență, inelele 46 în forma literei O trebuie să fie aplicate pe o suprafață exterioară 48 a sculei rotitoare 38. Pe o suprafață de capăt 50, adică frontală, a sculei 38 se formează, spre exterior, o suprafață 52 de formă tronconică. Această suprafață 52 are o asemenea

RO 112485 Bl formă, conjugată cu suprafața de prelucrat 14 de pe piesa de prelucrat 10, pentru a se suprapune exact pe această suprafață teșită 14 a piesei 10. Suprafața activă de pe conul 52 este o suprafață impregnată cu diamant. Impregnarea cu diamant este făcută într-o densitate suficientă pentru ca aceasta să fie capabilă să abrazeze și să șlefuiască suprafața ce urmează a fi finisată.

Fig. 5 ilustrează o sculă abrazivă 60 formată dintr-un corp cilindric 62. El este prevăzut cu un singur canal 64. Acest canal este transversal și exterior. în el se montează un inel 66 de forma literei O. Corpul cilindric 62 are un alezaj central 68 prin care se montează pe un arbore de legătură 70. Aeborele 70, prin tronsonul său filetat, se montează în peretele T al corpului tubular 32.

Sculele abrazive rotitoare 38 și 60 sunt montate cu ajutorul arborilor aferenți 40 și 70, prin înșurubare în peretele corpului tubular 32 pe suprafața frontală 36, conform fig. 3.

Pentru exploatarea dispozitivului conform invenției, subansamblul de montare 20 este asigurat, respectiv blocat, în piesa de prelucrat 10, în așa fel încât alezajul de prelucrat 12 și axul tubular 22 să fie coaxial, adică axele lor de rotație să se suprapună. După operația de montare a subansamblului 20 în piesa de prelucrat 10, se procedează la montarea subansamblului de lucru 30 pe arborele tubular 22. După ce acest subansamblu 30 este montat pe arborele 22, el este forțat să alunece de-a lungul acestui arbore 22, până când sculele abrazive 38 intră în angajare cu suprafața de prelucrat 14 a piesei 10. Acest contact între sculele abrazive 38 și suprafața 14 a piesei 10 se face prin suprafața tronconică 52 a sculei abrazive.

După realizarea acestui contact, operatorul uman răsucește subansamblul 30, prin intermediul mânerelor 34, într-o mișcare de rotație. Sculele abrazive 38 sunt montate în peretele frontal al corpului tubular 32, în poziții diametrale, care să asigure conjugarea, respectiv îmbucarea dintre suprafața teșită 14 și suprafețele tronconice 52, în timp ce periferia inelelor 46 angrenează, prin frecare, arborele tubular 22. în acest fel, în timp ce corpul tubular 30 se rotește, sculele abrazive 38 sunt forțate să se rotească datorită angajării inelelor 46 ale sculelor 38 cu arborele tubular 22. în acest fel, suprafețele de lucru ale sculelor abrazive 38 în mișcare de rotație sunt supuse unei mișcări epicicloidale atunci când corpul tubular 30 este răsucit în jurul arborelui sau madrinei.

Suprafețele tronconice de lucru 52 ale sculelor abrazive 38 sunt impregnate cu diamant, având o granulație prestabilită în raport cu materialul piesei de prelucrat 10. Prin manevrarea corpului tubular 30, de către operator, sculele abrazive 38 se rotesc într-un mod uniform lin, ca urmare a angajării prin frecare cu arborele tubular 22. Nu sunt necesare nici un fel de angrenaje cu roți dințate. în cazul unor lucrări de abrazare cu sarcină mare, sculele abrazive 38, cu inelele lor de antrenare 46 duble vor asigura momentul de torsiune necesar pentru a prelucra suprafața 14 a piesei de prelucrat 10.

în acest fel, prin rotirea sculelor abrazive 38 în jurul arborelui tubular 22, rezultă o mișcare de acționare lină. Dimensiunea sculelor abrazive 38 este astfel aleasă încât să asigure un moment de torsiune suficient pentru a prelucra suprafața 14 a piesei 10. Diametrul interior al corpului tubular 30 notat cu d este dictat de diametrul arborelui tubular 22. Cu toate acestea, deși grosimea T a peretelui corpului tubular 32 poate fi variată numai în anumite limite, poziția arborilor 40 și 70 ai sculelor abrazive 38 și 60 poate fi deplasată radial în anumite limite prescrise. Odată selectată poziția arborilor 40 și 70, este stabilită dimensiunea sculelor abrazive 38 sau 60. Forma suprafeței conice 52 este dictată de geometria corpului tubular 30 și de diametrul teșiturii 14 din piesa de prelucrat 10.

RO 112485 Bl

Alternative la scula abrazivă din invenția de față pot exista cu ușurință; de exemplu, forma suprafeței abrazive 52 poate fi diferită în funcție de forma diferitelor suprafețe de etanșare ce urmează a fi prelucrate.

Claims (7)

1. Revendicări

   1. Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative și mișcare planetară, pentru prelucrarea fină și precisă a suprafețelor de rotație aflate la capetele pieselor tubulare cilindrice, destinate îmbinărilor etanșe prin care se vehiculează medii cu temperatură ridicată și presiune înaltă; și, în special, pentru prelucrarea de finisare prin abrazare a suprafețelor de etanșare ale alezajelor ce formează canalele de combustibil la subansamblul de capăt al reactoarelor nucleare, care, în scopul reducerii duratei operației de prelucrare și îmbunătățirii preciziei de formă și dimensionale, se caracterizează prin aceea că, este alcătuit dintr-un subansamblu de lucru (30) rotitor, aplicat, în poziție coaxială, cu o suprafață conică (14) de prelucrat, prin intermediul unui subansamblu de montare (20). pe o piesă de capăt (10), subansamblul de lucru (30) fiind prevăzut cu o suprafață frontală inelară (36), perpendiculară pe axa sa de rotație, în care sunt montate; la deschideri unghiulare egale și la distanțe radiale egale, niște scule abrazive (38) rotitoare în jurul axelor de rotație proprii și odată cu corpul tubular (30) în jurul axei sale.
2. 2. Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că subansamblul (20) pentru montarea subansamblului de lucru (30) este format dintr-un ax tubular cu rol de mandrină (22), iar sculele abrazive (38) sunt montate pe fața frontală (36) a unui corp tubular (32) al subansamblului de lucru (30), în poziție tangentă, prin niște inele de contact (46) la axul tubular (22), pentru a asigura frecarea necesară rotirii sculelor abrazive (38) ca o consecință a rotirii corpului tubular (32).
3. 3. Dispozitiv de finisare prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 2, caracterizat prin aceea că sculele abrazive (38) sunt prevăzute cu câte o suprafață conjugată (52), de exemplu tronconică, prestabilită, în vederea angajării sale în raport cu o suprafață ce urmează a fi finisată (14).
4. 4. Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 1 caracterizat prin aceea că este prevăzut cu un subansamblu de montare (20) , care asigură coaxialitatea suprafeței de prelucrat (14) cu a suprafeței corpului tubular (32) al subansamblului de lucru (30), caz în care cele două axe de rotație se suprapun, suprafața de prelucrat (14) fiind suprafață de referință cu diametru prestabilit, care impune și diametrul interior al corpului tubular (32) acest corp tubular (32) formând, împreună cu axul tubular (22) un ajustaj, cu funcție de lagăr bucșă, care are acest rol când corpul tubular (32) este rotit, în jurul axului tubular (20), de operator, prin niște mânere (34), montate de o parte și de alta a corpului tubular 32, acest corp tubular (32) fiind prevăzut cu niște scule abrazive (38), în cadrul căruia se rotesc în jurul propiilor lor axe, situate paralel cu axa de rotație a corpului tubular (32) datorită unor inele de contact (46) , care le asigură rotirea în aceeași direcție cu direcția în care se rotește zisul corp tubular (32).
5. 5. Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că este prevăzut cu un subansamblu (20) cu rol de mandrină, de centrare, echipată cu un ax tubular de cuplare (22), care, împreună cu corpul tubular (32), se montează pe piesa de prelucrat (10), pentru a asigura rotirea numitului corp tubular (32) în jurul axului tubular (22) și simultan rotirea sculelor abrazive (38) angajate în rotație, prin fricțiune cu axul tubular (22), astfel încât sculele abrazive să se rotească și ele atunci când corpul tubular (32) se rotește în jurul axului tubular (22).

   RO 112485 Bl
6. 6. Dispozitiv de finisare prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 5, caracterizat prin aceea că sculele abrazive (38) sunt prevăzute cu câte o suprafață de capăt (52), adică 5 frontală, situată spre exterior, de o formă prestabilită, care să se conjuge și să angajeze suprafața de etanșare (14) ce urmează a fi prelucrată pe piesa de capăt (10).
7. 7. Dispozitiv de finisat prin abrazare cu scule rotative, conform revendicării 6, caracterizat prin aceea că sculele abrazive (38) sunt prevăzute cu cel puțin un canal periferial (44), în care se montează câte un inel de contact (46) având forma literei O.