RU2391726C2

RU2391726C2 - Automatic line for fabricating cases of fuel elements of nuclear reactor

Info

Publication number: RU2391726C2
Application number: RU2008127933/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Петрович Разин (RU); Владимир Петрович Разин; Михаил Григорьевич Зарубин (RU); Михаил Григорьевич Зарубин; Александр Иосифович Рабин (RU); Александр Иосифович Рабин; Николай Андреевич Бычихин (RU); Николай Андреевич Бычихин; Олег Дмитриевич Березовский (RU); Олег Дмитриевич Березовский; Александр Владимирович Струков (RU); Александр Владимирович Струков; Виктор Анатольевич Лисин (RU); Виктор Анатольевич Лисин; Игорь Львович Георгиевский (RU); Игорь Львович Георгиевский; Андрей Николаевич Петров (RU); Андрей Николаевич Петров; Александр Александрович Кондратьев (RU); Александр Александрович Кондратьев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2010-06-10
Also published as: RU2008127933A

Abstract

FIELD: power industry. ^ SUBSTANCE: automatic line is equipped with mechanism of inter-operational cassette unloading installed before facility for cutting-off and with mechanism of inter-operational cassette loading arranged after weighting facility. The mechanisms of unloading and loading the inter-operational cassette are equipped with devices of vertical step motion at a value equal to a step of flanges of the inter-operational cassette whereon tubes or cases are arranged in the cassette. The automatic line is equipped with an installation of cases laser labelling; the installation consists of a case storage with a facility for lengthwise supply of cases to a labelling position; also the installation consists of a precision laser labelling complex arranged coaxially to the facility for lengthwise supply and of a bar-code scanner. The facility for cutting-off and a facility for external and internal chamfering are equipped with mechanisms of precision feed of the case into the mechanisms of cutting-off and chambering. A welding module is made in form of an installation for contact-butt-seam welding additionally containing a facility for inert gas blowing through a welding chamber. Devices of transfer from a mechanism to mechanism are arranged on the installations and are made in form of a stepped conveyor rack with several parallel rows of racks installed perpendicular to axes of line mechanisms; also distance between neighbour racks prevents deformation of tubes and cases. Racks have coaxial through all racks cuts to receive tubes and cases. ^ EFFECT: fabricating fuel elements of various length on one line without mechanisms resetting.

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и может найти применение при изготовлении оболочек тепловыделяющих элементов для ядерных энергетических реакторов.The invention relates to nuclear energy and may find application in the manufacture of shells of fuel elements for nuclear power reactors.

Известно, что к оболочке тепловыделяющего элемента предъявляются самые жесткие требования по отсутствию механических дефектов, которые могут повлечь за собой нарушение герметичности тепловыделяющих элементов при их эксплуатации в составе тепловыделяющей сборки (ТВС), и к их геометрическим размерам, в частности к прямолинейности, поскольку снаряженные ядерным топливным материалом и загерметизированные тепловыделяющие элементы с дефектами внешней формы при сборке их в ТВС испытывают недопустимые нагрузки при прохождении соосно размещенных ячеек дистанционирующих решеток, последовательно размещенных по длине ТВС, что приводит к разрушению тепловыделяющих элементов. Такие же высокие требования предъявляются к качеству учета и контроля ядерных делящихся материалов, поэтому важно знать их точный вес в каждом тепловыделяющем элементе.It is known that the most stringent requirements are imposed on the shell of a fuel element for the absence of mechanical defects, which can lead to a violation of the tightness of the fuel elements during operation as part of the fuel assembly (FA), and to their geometric dimensions, in particular to straightness, since they are equipped with nuclear fuel material and sealed fuel elements with external defects when assembling them in fuel assemblies experience unacceptable loads when passing coaxially whelping cells in spacing grids, successively placed along the length of the fuel assembly, which leads to the destruction of the fuel elements. The same high demands are placed on the quality of accounting and control of nuclear fissile materials, so it is important to know their exact weight in each fuel element.

Известна автоматическая линия изготовления оболочек тепловыделяющих элементов, преимущественно для ядерного реактора ВВЭР, содержащая первый наклонный стол, вдоль которого в технологической последовательности размещены механизмы отрезки трубок в размер оболочки, контроля длины оболочки в виде подвижного в осевом направлении и неподвижного упоров, калибровки конца оболочки, ванны обезжиривания, промывки и сушки наружной и внутренней поверхностей оболочек с механизмами роторно-рычажного перемещения оболочек из ванны в ванну, примыкающий к ваннам второй наклонный стол, вдоль которого в технологической последовательности размещены механизмы запрессовки заглушки в калиброванный конец оболочки, взвешивания, установка электронно-лучевой сварки заглушки к оболочке, сбрасыватели оболочки с каждого механизма на наклонный стол и датчики, сблокированные с этими механизмами, где между датчиками на позиции отрезки трубки в размер оболочки и между датчиками на позиции калибровки одного конца оболочки горизонтально размещены датчики, взаимодействующие с противовесами вертикально установленных опорных роликов с желобами по образующей, взаимодействующими с оболочкой, где каждый противовес выполнен металлическим, равным по диаметру горизонтальному датчику, корпус опорного ролика выполнен из полимерного материала, а каждый горизонтальный датчик электрически связан с электрической схемой отключения механизмов отрезки трубок в размер оболочки и калибровки одного конца оболочки, отключаемых при смещении вокруг своей оси опорного ролика и отклонения противовеса опорного ролика от оси горизонтального датчика (см. патент Российской Федерации RU 2170463 от 29.06.1999 г., опубл. 20.07.2001 г. МПК G21С 21/02, «Автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента»).A well-known automatic production line for the shells of fuel elements, mainly for a VVER nuclear reactor, containing a first inclined table along which in the technological sequence there are placed pipe cut-to-shell size mechanisms, control the length of the shell in the form of axially movable and fixed stops, calibrate the end of the shell, bath degreasing, washing and drying the outer and inner surfaces of the shells with mechanisms of rotary-lever movement of the shells from the bath to the bath, adjacent the second inclined table leading to the bathtubs, along which, in the technological sequence, there are placed mechanisms for pressing the plug into the calibrated end of the shell, weighing, electron beam welding of the plug to the shell, shell ejectors from each mechanism to the inclined table and sensors interlocked with these mechanisms, where between sensors at the position of the tube segments in the size of the shell and between the sensors at the calibration position of one end of the shell horizontally placed sensors interacting with the counterweights vert finely mounted support rollers with grooves along a generatrix interacting with the shell, where each counterweight is made of metal, equal in diameter to the horizontal sensor, the housing of the support roller is made of polymer material, and each horizontal sensor is electrically connected to the electrical circuit for disconnecting the pipe cut mechanisms to the shell size and calibration of one end of the shell, which is disabled when the support roller is displaced around its axis and the counterweight of the support roller deviates from the axis of the horizontal sensor ka (see. patent of the Russian Federation RU 2170463 from 06/29/1999, publ. July 20, 2001 IPC G21C 21/02, “Automatic production line for the shell of a fuel element”).

Недостатком данной линии является то, что перемещение оболочек посредством перекатывания по наклонным столам, а также наличие сбрасывателей с каждого механизма на наклонные столы не исключает нанесение недопустимых дефектов на оболочки в процессе их перемещения между технологическими операциями за счет соударения оболочек друг с другом, а также искривление оболочек. Кроме того, при изготовлении оболочек, значительно различающихся длиной, на одних и тех же позициях необходима перенастройка механизмов отрезки на другую длину, а ускоренное перемещение массивных механизмов отрезки на технологическую позицию ведет к позиционной ошибке при их останове, а также к увеличению операционного времени и повышенному расходу электроэнергии. Наличие опорных роликов с противовесами позволяет исключить деформацию оболочек при их смещении на позиции отрезки, однако приводит к останову отрезных головок и, как следствие, к необходимости вмешательства оператора для ликвидации нештатной ситуации.The disadvantage of this line is that the movement of the shells by rolling on inclined tables, as well as the presence of ejectors from each mechanism on the inclined tables, does not preclude the application of unacceptable defects on the shells during their movement between technological operations due to the collision of the shells with each other, as well as distortion shells. In addition, in the manufacture of shells that differ significantly in length at the same positions, it is necessary to reconfigure the cut-off mechanisms to a different length, and the accelerated movement of massive cut-off mechanisms to a technological position leads to a positional error when they stop, as well as to an increase in operating time and increased electricity consumption. The presence of support rollers with counterweights eliminates the deformation of the shells when they are shifted to the position of the segments, however, leads to the stop of the cutting heads and, as a consequence, to the need for operator intervention to eliminate the emergency.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента, содержащая наклонный реечный стол, вдоль которого в технологической последовательности размещены механизм отрезки трубки с двух сторон в размер оболочки для тепловыделяющего элемента с приводами вращения и осевого возвратно-поступательного перемещения, с фасонными резцами снятия фаски с двух сторон трубки-оболочки, размещенными относительно отрезных резцов на смещенных траекториях вращения, с цанговыми зажимами, в штоках которых выполнены каналы подачи сжатого воздуха в зоны резания с обеих сторон трубки-оболочки, с прижимами крепежа трубки к наклонному реечному столу в момент отрезки трубки в размер оболочки для тепловыделяющего элемента, совмещающими в себе выталкиватель и скат с рабочими поверхностями, покрытыми полимерным материалом, выполненными на поворотном валу и снабженными датчиками управления работой прижима с упорами по оси размещения трубки на позиции отрезки, ограничивающими ход движения механизмов отрезки трубок с расстоянием между ними, определяющим заданную длину трубки-оболочки, механизм контроля длины трубки-оболочки в виде неподвижного в осевом направлении и подвижного упоров с датчиками, механизм калибровки штоком одного конца трубки-оболочки с приводом осевого возвратно-поступательного перемещения, с конусной обоймой цангового зажима, коаксиально расположенной относительно штока с размещенными внутри «плавающими» самоустанавливающимися кулачками со сферической наружной поверхностью, механизм очистки внутренней и наружной поверхностей трубки-оболочки, механизм запрессовки заглушки в калиброванный конец трубки-оболочки, механизм взвешивания трубки-оболочки с запрессованной заглушкой, установку электронно-лучевой сварки запрессованной заглушки к оболочке, механизм выравнивания торцов оболочек, механизм зачистки сварного шва, механизм ультразвукового контроля сварного шва и средства проводки трубки-оболочки, а впоследствии оболочки с механизма на механизм (см. патент RU 2195723 от 09.06.2000 г. МПК 7 G21C 21/02, G21C 3/06 «Автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента» - прототип).The closest in technical essence and the achieved result is an automatic production line of the shell of the fuel element containing an inclined rack table along which in the technological sequence there is a mechanism for cutting off the tube on both sides to the size of the shell for the fuel element with drives of rotation and axial reciprocating movement, with chamfering chisels on both sides of the tube-shell placed relative to the cutting chisels on the offset trajectories of the joints, with collet clamps, in the rods of which there are channels for supplying compressed air to the cutting zones on both sides of the tube-shell, with clamps of the tube fastener to the inclined rack table at the time of the tube cutting to the size of the shell for the fuel element, combining the ejector and the ramp with work surfaces coated with polymeric material, made on a rotary shaft and equipped with sensors for controlling the work of the clamp with stops along the axis of the tube at the position of the segments, limiting the movement of mechanisms about tube trimming with a distance between them, which determines the specified length of the tube-shell, a mechanism for controlling the length of the tube-shell in the form of axially fixed and movable stops with sensors, a rod calibration mechanism for one end of the tube-shell with an axial reciprocating drive, with a cone collet chuck, coaxially located relative to the rod with internally “floating” self-aligning cams with a spherical outer surface, internal and external cleaning mechanism the surface of the sheath tube, the mechanism for pressing the plug into the calibrated end of the sheath, the weighing mechanism of the sheath with a pressed plug, the installation of electron beam welding of the pressed plug to the shell, the mechanism for aligning the ends of the shells, the mechanism for cleaning the weld, the mechanism for ultrasonic inspection of the weld and means of wiring the tube-shell, and subsequently the shell, from mechanism to mechanism (see patent RU 2195723 dated 06/09/2000 IPC 7 G21C 21/02, G21C 3/06 "Automatic production line of the shell of the fuel element" - prototype).

Недостатком данной линии является то, что сварка запрессованной заглушки к оболочке осуществляется на установке электронно-лучевой сварки, в сварочной камере которой создается и поддерживается высокий вакуум (1×10^-4 мм рт.ст.), необходимый для работы электронно-лучевой пушки. Опыт эксплуатации установок электронно-лучевой сварки показал, что сложность конструкции узлов герметизации вследствие необходимости использования эластичных высоковакуумных уплотнительных элементов скольжения для герметизации ввода в сварочные камеры подвижного элемента - оболочек требует ежедневного осмотра и еженедельной замены эластичного уплотнительного элемента узла герметизации, что приводит к увеличению трудозатрат.The disadvantage of this line is that the welding of the pressed-in plug to the shell is carried out at the electron-beam welding installation, in the welding chamber of which a high vacuum is created and maintained (1 × 10 ^-4 mm Hg), which is necessary for the operation of the electron-beam gun. Operating experience of electron beam welding plants has shown that the complexity of the design of the sealing units due to the need to use high-elastic flexible sliding sealing elements to seal the input of the movable element - shells into the welding chambers requires daily inspection and weekly replacement of the elastic sealing element of the sealing unit, which leads to an increase in labor costs.

Электронно-лучевая сварка требует устанавливать заглушку в оболочку с минимальным зазором, а операции калибровки посадочного места и последующей запрессовки заглушки в оболочку вследствие значительных усилий, развиваемых механизмами, являются энергонасыщенными, к тому же, как показала практика, инструмент для калибровки - дорн требует частого контроля рабочего диаметра и частой замены вследствие значительного износа в процессе работы.Electron beam welding requires installing the plug in the shell with a minimum gap, and the calibration of the seat and the subsequent mounting of the plug in the shell due to the considerable efforts developed by the mechanisms are energy-saturated, in addition, as practice has shown, the calibration tool - mandrel requires frequent monitoring working diameter and frequent replacement due to significant wear during operation.

Загрузка линии вручную не исключает нанесения недопустимых дефектов на оболочки и их деформацию в процессе перекладывания из тары на наклонный стол линии.Manual loading of the line does not preclude the application of unacceptable defects on the shell and their deformation during transfer from the container to the inclined line table.

Перемещение трубок-оболочек по линии между технологическими операциями посредством перекатывания по наклонным реечным столам, а также наличие сбрасывателей с каждого механизма на наклонные реечные столы не исключает нанесения недопустимых дефектов на трубки-оболочки в процессе их перемещения между технологическими операциями за счет соударения друг с другом, а также искривление трубок-оболочек вследствие неравномерности движения противоположных концов при перекатывании вследствие большой гибкости оболочки (отношение длины оболочки к ее диаметру составляет 420) приводит в ряде случаев к искривлению (непрямолинейности) трубки-оболочки и, как следствие, к необходимости выполнения дополнительной операции - рихтовки для исправления этого дефекта. В результате снижается производительность линии, качество оболочек и требуются дополнительные затраты ручного труда на устранение дефектов, которые возможно исправить. Трубки-оболочки с неисправимыми дефектами направляются в брак.The movement of shell tubes along the line between technological operations by rolling along inclined rack tables, as well as the presence of ejectors from each mechanism on inclined rack tables, does not preclude the application of unacceptable defects on the shell tubes during their movement between technological operations due to collision with each other, as well as the curvature of the shell tubes due to the uneven movement of the opposite ends when rolling due to the great flexibility of the shell (the ratio of the length of the shell ki to its diameter is 420) leads in many cases to a curvature (misalignment) of the tube shell and, consequently, the need to perform an additional operation - for correction of alignment defect. As a result, the line productivity, the quality of the shells are reduced, and additional manual labor is required to eliminate defects that can be fixed. Tube-shells with irreparable defects are sent to the marriage.

При изготовлении оболочек, значительно различающихся длиной, на одних и тех же позициях необходима перенастройка механизмов отрезки на другую длину, а ускоренное перемещение массивных механизмов отрезки на технологическую позицию ведет к позиционной ошибке при их останове, а также к увеличению операционного времени и повышенному расходу электроэнергии.In the manufacture of shells that differ significantly in length at the same positions, it is necessary to reconfigure the cut-off mechanisms to a different length, and the accelerated movement of massive cut-off mechanisms to a technological position leads to a positional error when they stop, as well as to an increase in operating time and increased energy consumption.

Определение веса единичной оболочки с запрессованной заглушкой производится групповым методом, поскольку визуальное считывание номера оболочки, нанесенного арабскими цифрами на цилиндрической образующей нижней заглушки, оператором не позволяет с необходимой вероятностью идентифицировать номер оболочки с ее весом. Поэтому суммарный вес всех оболочек в партии делится на количество оболочек и таким образом определяется средний вес, который и принимается за вес единичной оболочки. Отклонение фактического веса оболочки от принятого среднего веса оболочки не позволяет в дальнейшем определить с необходимой точностью вес диоксида урана в топливном сердечнике тепловыделяющего элемента, что вызывает проблему качества учета ядерных материалов с точностью, требуемой нормативными документами в области учета и контроля ядерных материалов. Также операция определения среднего веса оболочки увеличивает технологический цикл изготовления оболочки.Determining the weight of a single shell with a pressed-in plug is a group method, since the visual reading of the number of the shell, printed in Arabic numerals on the cylindrical generatrix of the bottom plug, does not allow the operator to identify the number of the shell with its weight with the necessary probability. Therefore, the total weight of all shells in a batch is divided by the number of shells, and thus the average weight is determined, which is taken as the weight of a single shell. The deviation of the actual shell weight from the accepted average shell weight does not allow us to determine with the necessary accuracy the weight of uranium dioxide in the fuel core of the fuel element, which causes a problem in the quality of accounting for nuclear materials with the accuracy required by regulatory documents in the field of accounting and control of nuclear materials. Also, the operation of determining the average weight of the shell increases the technological cycle of manufacturing the shell.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение производительности автоматической линии при повышении качества изготовления тепловыделяющих элементов за счет обеспечения возможности изготовления на одной линии оболочек тепловыделяющих элементов различной длины без перенастройки механизмов с гарантированной идентификацией оболочек и за счет исключения возможности нанесения недопустимых механических дефектов на оболочки.The technical task of the invention is to increase the productivity of an automatic line while improving the quality of manufacture of fuel elements by providing the possibility of manufacturing on one line of shells of fuel elements of various lengths without reconfiguring mechanisms with guaranteed identification of the shells and by eliminating the possibility of causing unacceptable mechanical defects on the shells.

Эта техническая задача решается тем, что автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента, содержащая установку отрезки с механизмами отрезки трубки с двух сторон в размер оболочки тепловыделяющего элемента и с механизмом продольной подачи, установку снятия наружной и внутренней фасок и контроля с механизмами снятия фасок с обоих торцов оболочки, механизмами очистки внутренней поверхности оболочки, механизмом контроля длины оболочки, установку сварки заглушки к одному из торцов оболочки с модулем сварки, установку взвешивания с механизмом наложения оболочки, средства проводки трубки и оболочки с механизма на механизм и между установками, согласно изобретению линия дополнительно снабжена механизмом разгрузки межоперационной кассеты, размещенным перед установкой отрезки, и механизмом загрузки межоперационной кассеты, размещенным после установки взвешивания. Межоперационная кассета предназначена для межоперационного хранения и транспортировки трубок или оболочек, причем механизмы разгрузки и загрузки межоперационной кассеты снабжены устройствами вертикального шагового перемещения на величину, равную шагу полок межоперационной кассеты, на которых в ней размещены трубки или оболочки. Кроме того, автоматическая линия снабжена установкой лазерного маркирования оболочек, выполняемого преимущественно путем нанесения штрихкода, содержащей накопитель оболочек с устройством продольной подачи оболочек на позицию маркирования, прецизионный лазерный маркирующий комплекс, расположенный соосно устройству продольной подачи, и устройство считывания штрихкода. Установка отрезки и установка снятия наружной и внутренней фасок снабжены механизмами точной подачи оболочки в механизмы отрезки и снятия фаски, модуль сварки выполнен в виде установки контактно-стыковой сварки, содержащей дополнительно устройство продувки инертного газа через камеру сварки, средства проводки с механизма на механизм размещены на установках и выполнены в виде шагового реечного конвейера с несколькими параллельными рядами реек, расположенными перпендикулярно осям механизмов линии с расстоянием между соседними рейками, исключающим деформацию трубок и оболочек, причем рейки снабжены выполненными соосно через все рейки вырезами для размещения трубок и оболочек.This technical problem is solved by the fact that the automatic production line of the shell of the fuel element, containing the installation of segments with mechanisms for cutting the tube on both sides to the size of the shell of the fuel element and with the longitudinal feed mechanism, the installation of removing the outer and inner chamfers and control with mechanisms for chamfering from both ends shell, cleaning mechanisms of the inner surface of the shell, a mechanism for controlling the length of the shell, the installation of welding plugs to one of the ends of the shell with a welding module, setting y weighing mechanism sheathing, wiring tubes and shell means with a mechanism for the mechanism and between sets, the line according to the invention additionally provided with a mechanism for unloading the cassette interoperational placed before installing segments and interoperational cassette loading mechanism placed after the weighing installation. The inter-operational cassette is designed for inter-operational storage and transportation of tubes or shells, and the mechanisms for unloading and loading the inter-operational cassette are equipped with vertical step-by-step devices equal to the pitch of the shelves of the inter-operational cassette on which the tubes or casings are placed in it. In addition, the automatic line is equipped with a laser marking system for shells, which is performed mainly by applying a barcode containing a shell drive with a device for longitudinal feeding of shells to the marking position, a precision laser marking complex located coaxially with the longitudinal feeding device, and a barcode reader. The installation of sections and the installation of removing the outer and inner chamfers are equipped with mechanisms for accurately feeding the shell into the mechanisms of cutting and chamfering, the welding module is made in the form of a contact-butt welding installation, which additionally contains an inert gas purge device through the welding chamber, the wiring means from the mechanism to the mechanism are placed on installations and made in the form of a step rack conveyor with several parallel rows of rails located perpendicular to the axes of the line mechanisms with the distance between adjacent rails and eliminating the deformation of the tubes and shells, and the rails are provided with cuts made coaxially through all the rails to accommodate the tubes and shells.

Другими отличиями является то, что рейки шагового конвейера выполнены из полимерного материала, а вырезы для размещения трубок и оболочек выполнены треугольной формы.Other differences are that the rails of the step conveyor are made of polymer material, and the cutouts for accommodating tubes and shells are made of a triangular shape.

Снабжение линии механизмами разгрузки и загрузки межоперационной кассеты с устройствами вертикального шагового перемещения позволит подавать трубки на линию, а также снимать оболочки с линии равномерно, по одной, и тем самым исключить деформацию трубок и оболочек, вызванную ручными операциями перекладывания трубок и оболочек.Providing the line with the mechanisms for unloading and loading the inter-operational cassette with vertical stepping devices will allow feeding tubes to the line, as well as removing shells from the line evenly, one at a time, and thereby eliminate the deformation of tubes and shells caused by manual operations of transferring tubes and shells.

Наличие установки лазерного маркирования с накопителем, устройством продольной подачи, лазерным маркирующим комплексом и устройством считывания штрихкода оболочек позволит обеспечить качество нанесения штрихкода и гарантированно идентифицировать каждую оболочку, что позволит знать точный вес каждой оболочки и позволяет в дальнейшем определить с необходимой точностью вес диоксида урана в топливном сердечнике тепловыделяющего элемента, что решает проблему качества учета ядерных материалов с точностью, требуемой нормативными документами в области учета и контроля ядерных материалов.The presence of a laser marking unit with a storage device, a longitudinal feed device, a laser marking complex and a shell barcode reader will ensure the quality of applying a barcode and ensure that each shell is guaranteed to be identified, which will allow you to know the exact weight of each shell and later determine the weight of uranium dioxide in the fuel with the necessary accuracy the core of the fuel element, which solves the problem of the quality of accounting for nuclear materials with the accuracy required by regulatory documents agents in the field of accounting and control of nuclear materials.

Снабжение установки отрезки и установки снятия наружной и внутренней фасок механизмами точной подачи трубки в механизмы отрезки и снятия наружной и внутренней фасок позволит изготавливать на линии партии оболочек существенно разной длины, не перемещая при настройке сами механизмы, исключив таким образом время на перенастройку механизмов и перемещение массивных механизмов при их работе, повысить точность получения размера длины оболочки за счет отсутствия необходимости точного позиционирования движущихся массивных механизмов.Providing the installation of the segments and the installation of removing the outer and inner chamfers with the mechanisms for accurately feeding the tube into the mechanisms of cutting and removing the outer and inner chamfers will make it possible to produce shells of substantially different lengths on the line, without moving the mechanisms themselves during adjustment, thus eliminating the time to reconfigure the mechanisms and move massive mechanisms during their operation, to increase the accuracy of obtaining the size of the shell due to the lack of the need for accurate positioning of moving massive mechanisms.

Снабжение модуля сварки установкой контактно-стыковой сварки с устройством продувки инертного газа через камеру сварки позволит исключить устройства калибровки посадочного места трубы под заглушку и запрессовки заглушки, трудоемкое в эксплуатации оборудование установки электронно-лучевой сварки, а также энергоемкое вакуумное оборудование, которое обеспечивает работу установки электронно-лучевой сварки.Supplying the welding module with a flash butt welding device with an inert gas purge through the welding chamber will eliminate the calibration of the pipe seat for the plug and the plug fittings, the time-consuming equipment of the electron beam welding installation, as well as the energy-intensive vacuum equipment that ensures the operation of the installation electronically beam welding.

Снабжение линии средствами проводки с механизма на механизм, которые размещены на установках и выполнены в виде шагового реечного конвейера с несколькими параллельными рядами реек, в которых выполнены соосно через все рейки вырезы, например, треугольной формы, для размещения трубок или оболочек, причем рейки расположены перпендикулярно осям механизмов линии с расстоянием между соседними рейками, исключающим деформацию трубок и оболочек под собственным весом, позволяет гарантировать идентификацию последовательности прохождения каждой трубкой и оболочкой технологических операций, а также исключить деформацию трубок и оболочек и нанесение на них механических повреждений при перемещении по линии за счет того, что каждая трубка и оболочка расположена на реечном конвейере индивидуально и не соприкасается с соседними трубками-оболочками, а рейки выполнены из материала, не наносящего механические повреждения на трубки-оболочки, например полимерного.Providing the line with the means of wiring from the mechanism to the mechanism, which are installed on the units and made in the form of a step rack conveyor with several parallel rows of rails, in which cutouts, for example, triangular in shape, are arranged coaxially through all the racks to accommodate tubes or shells, the rails being perpendicular the axes of the line mechanisms with the distance between adjacent rails, eliminating the deformation of the tubes and shells under their own weight, allows us to guarantee the identification of the sequence of passage of each the tube and the shell of technological operations, as well as to exclude the deformation of the tubes and shells and causing mechanical damage to them when moving along the line due to the fact that each tube and shell is individually located on the rack conveyor and does not come into contact with adjacent shell tubes, and the rails are made from a material that does not cause mechanical damage to the tube tubes, for example polymeric.

Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На чертежах представлена автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента, где:The drawings show an automatic production line of a shell of a fuel element, where:

на фиг.1 - автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента, вид сверху;figure 1 - automatic production line of the shell of the fuel element, top view;

на фиг.2 - установка разгрузки, вид сбоку;figure 2 - installation of unloading, side view;

на фиг.3 - установка отрезки, вид сверху;figure 3 - installation of segments, top view;

на фиг.4 - установка снятия наружной и внутренней фаски, вид сверху;figure 4 - installation of removal of the outer and inner chamfer, top view;

на фиг.5 - установка для сварки, вид сверху;figure 5 - installation for welding, top view;

на фиг.6 - установка лазерного маркирования, вид сверху;figure 6 - installation of laser marking, top view;

на фиг.7 - шаговый конвейер, поперечный разрез;7 is a step conveyor, a cross section;

на фиг.8 - установка загрузки, вид сбоку.on Fig - installation download, side view.

Автоматическая линия изготовления оболочки тепловыделяющего элемента содержит расположенные в технологической последовательности установку разгрузки 1 кассет 2, на раме 3 которой установлен механизм 4 вертикального пошагового перемещения кассеты 2 и механизм поштучной выдачи 5 оболочек 6, установку отрезки 7 с шаговым конвейером 8, в вырезах 9 реек 10 которого размещаются трубки 6, резцовыми головками 11 и 12, устройствами продольной подачи 13 и 14, механизмами точной подачи 15 и 16, устройством контроля длины 17 оболочки 6 с датчиком 18 измерения абсолютного значения длины с пневмоприводом 19 перемещения датчика 18 и модуль разбраковки 20, установку снятия наружной и внутренней фасок 21 с шаговым конвейером 8, операционными головками 22 и 23, устройствами продольной подачи 24 и 25, механизмами точной подачи 26 и 27, штуцерами 28 и 29 для подачи продувочного сжатого воздуха и приемными воронками 30 и 31 для сбора загрязнений при продувке, устройством контроля длины 32 оболочки 6 с датчиком 33 измерения абсолютного значения длины с пневмоприводом 34 перемещения датчика и модулем разбраковки 35 с изолятором брака 36, установку для сварки 37 контактно-стыковым способом нижней заглушки к оболочке 6 с шаговым конвейером 8, устройством продольной подачи 38, механизмом точной подачи 39, модулем сварки 40 с источником питания 41.The automatic production line of the shell of the fuel element contains an unloading unit 1 of cartridges 2 located in a technological sequence, on the frame 3 of which there is a mechanism 4 for the vertical step-by-step movement of the cartridge 2 and a piece-by-piece dispensing mechanism 5 of the shells 6, the installation of segments 7 with a step conveyor 8, in the cutouts 9 rails 10 of which tubes 6, cutter heads 11 and 12, longitudinal feed devices 13 and 14, precision feed mechanisms 15 and 16, length control device 17 of the shell 6 with the sensor 18 for measuring abs lute value of length with a pneumatic actuator 19 for moving the sensor 18 and the reject module 20, installation for removing the outer and inner chamfers 21 with a step conveyor 8, operating heads 22 and 23, longitudinal feed devices 24 and 25, precision feed mechanisms 26 and 27, fittings 28 and 29 for supplying purged compressed air and receiving funnels 30 and 31 for collecting contaminants during purging with a length control device 32 of the shell 6 with a sensor 33 for measuring the absolute value of the length with a pneumatic actuator 34 for moving the sensor and a sorting module 35 with an insulator marriage 36, fitting 37 for welding contact-joint manner to a bottom plug shell 6 stepper conveyor 8, longitudinal feed device 38, fine feed mechanism 39, the welding unit 40 to the power source 41.

Между установкой для сварки 37 и установкой лазерного маркирования 42 установлен рольганг 43 для транспортировки оболочек 6. Установка лазерного маркирования 42 содержит прецизионный лазерный маркирующий комплекс 44 с устройством считывания 45 нанесенного штрихкода, устройством продольной подачи 46, шаговым конвейером 8. Установка взвешивания 47 содержит устройство взвешивания 48. Шаговый конвейер 8 при этом выполняет также роль устройства для наложения оболочки 6 на устройство взвешивания 48. После установки взвешивания 47 размещена установка загрузки 49 кассет 2, на раме 50 которой установлен механизм 51 вертикального пошагового перемещения кассеты 2 и механизм поштучной приемки 52 оболочек 6 с шагового конвейера 8 установки взвешивания 47.A roller table 43 is installed between the welding machine 37 and the laser marking unit 42 for transporting the shells 6. The laser marking unit 42 contains a precision laser marking complex 44 with a barcode reader 45, a longitudinal feed device 46, and a step conveyor 8. The weighing unit 47 contains a weighing device 48. The step conveyor 8 also performs the role of a device for applying a shell 6 to the weighing device 48. After setting the weighing 47, the installation of load 49 of the cassettes 2, on the frame 50 of which there is a mechanism 51 for the vertical stepwise movement of the cassette 2 and a piece-by-piece acceptance mechanism 52 of the casings 6 from the step conveyor 8 of the weighing unit 47.

Автоматическая линия изготовления оболочек тепловыделяющих элементов работает следующим образом.An automatic production line of shells of fuel elements operates as follows.

На установку разгрузки кассет 1 устанавливается кассета 2 с трубками 6. Механизмом вертикального пошагового перемещения 4, установленным на раме 3, кассета 2 периодически, по мере освобождения ее полок, вертикально перемещается на величину одного шага, равного вертикальному расстоянию между полками кассеты 2, трубки 6 механизмом поштучной выдачи 5 подаются на шаговый конвейер 8 установки отрезки 7.For the installation of unloading the cassettes 1, a cassette 2 with tubes 6 is installed. The vertical stepwise movement mechanism 4 mounted on the frame 3, the cassette 2 periodically, as its shelves are released, vertically moves by one step equal to the vertical distance between the shelves of the cassette 2, tube 6 by the mechanism of piece delivery 5 are fed to the step conveyor 8 of the installation segments 7.

Шаговым конвейером 8 трубки 6 перемещаются на позицию устройства продольной подачи 13, которое подает трубки 6 в устройство точной подачи 16, которое перемещает трубку 6 на заданный шаг в резцовую головку 12. Включается привод резцовой головки и производится отрезка части трубки 6 со стороны правого торца. После окончания цикла отрезки привод резцовой головки отключается и устройство точной подачи 16 перемещает трубку 6 на исходную позицию в резцовую головку 11. Включается привод резцовой головки, и производится отрезка части трубки 6 со стороны левого торца. После окончания цикла отрезки привод резцовой головки 11 отключается, и устройство точной подачи 15 перемещает трубку-оболочку 6 на исходную позицию. Шаговым конвейером 8 оболочка 6 перемещается на следующую рабочую позицию, где производится замер длины оболочки 6 устройством контроля длины 17 с помощью датчика 18, перемещаемого пневмоприводом 19. В том случае, если длина оболочки 6 не соответствует требованиям технической документации, то по команде управляющей системы такая оболочка специальным механизмом передается в модуль разбраковки 20 для временного хранения. В том случае, если длина оболочки 6 соответствует требованиям технической документации, она шаговым конвейером 8 передается на установку снятия наружной и внутренней фасок 21, где устройством продольной подачи 24 подается в устройство точной подачи 26, которое перемещает оболочку 6 в операционную головку 22 для обработки наружной и внутренней фасок на правом торце оболочки 6. Далее устройством точной подачи 26 и устройством продольной подачи 24 оболочка 6 возвращается на исходную позицию и шаговым конвейером 8 передается на позицию продувки очищенным сжатым воздухом с помощью штуцера 28 и приемной воронки 30 для очистки внутренней полости оболочки 6 от частиц стружки. Далее устройством продольной подачи 25 оболочка 6 подается в устройство точной подачи 27, которое перемещает оболочку 6 в операционную головку 23 для обработки наружной и внутренней фасок на левом торце оболочки 6. Далее устройством точной подачи 27 и устройством продольной подачи 25 оболочка 6 возвращается на исходную позицию и шаговым конвейером 8 передается на позицию продувки очищенным сжатым воздухом с помощью штуцера 29 и приемной воронки 31 для очистки внутренней полости оболочки 6 от частиц стружки. Шаговым конвейером 8 оболочка 6 перемещается на следующую рабочую позицию, где производится замер длины оболочки 6 устройством контроля длины 32 с помощью датчика 33, перемещаемого пневмоприводом 34. В том случае, если длина оболочки 6 после обработки фасок не соответствует требованиям технической документации, то по команде управляющей системы такая оболочка специальным механизмом передается в модуль разбраковки 35 для временного хранения в изоляторе брака 36. В том случае, если длина оболочки 6 соответствует требованиям технической документации, то она шаговым конвейером 8 передается на установку для сварки 37.With a step conveyor 8, the tubes 6 are moved to the position of the longitudinal feed device 13, which feeds the tubes 6 to the fine feed device 16, which moves the tube 6 to a predetermined step into the cutter head 12. The drive of the cutter head is turned on and a part of the tube 6 is cut from the right end side. After the cycle ends, the drive of the cutter head is turned off and the fine feed device 16 moves the tube 6 to its original position in the cutter head 11. The drive of the cutter head is turned on, and a piece of the tube 6 is cut from the left end. After the cycle ends, the drive of the cutter head 11 is turned off, and the fine feed device 15 moves the casing tube 6 to its original position. With a step conveyor 8, the shell 6 moves to the next working position, where the length of the shell 6 is measured by the length monitoring device 17 using the sensor 18, which is moved by the pneumatic actuator 19. In the event that the length of the shell 6 does not meet the requirements of the technical documentation, then by command of the control system, the shell is transferred by a special mechanism to the module 20 for temporary storage. In the event that the length of the casing 6 meets the requirements of the technical documentation, it is transferred by a step conveyor 8 to the installation for removing the outer and inner chamfers 21, where the longitudinal feed device 24 is fed to the fine feed device 26, which moves the casing 6 to the operating head 22 for processing the outer and the inner chamfers on the right end of the shell 6. Next, with the fine feed device 26 and the longitudinal feed device 24, the shell 6 returns to its original position and is transferred to the position of purging the eyes with a step conveyor 8 ennym compressed air via nozzle 28 and the hopper 30 to clean the inner cavity 6 of the shell swarf particles. Next, the longitudinal feed device 25, the casing 6 is fed into the fine feed device 27, which moves the casing 6 to the operating head 23 for processing the outer and inner chamfers at the left end of the casing 6. Next, the precision feed 27 and the longitudinal feed 25, the casing 6 is returned to its original position and the step conveyor 8 is transferred to the purge position with purified compressed air using the nozzle 29 and the receiving funnel 31 to clean the chip particles from the inner cavity of the shell 6. With the stepper conveyor 8, the shell 6 is moved to the next working position, where the length of the shell 6 is measured with a length control device 32 using a sensor 33 moved by a pneumatic actuator 34. In the event that the length of the shell 6 after processing the chamfers does not meet the requirements of the technical documentation, then by command the control system, such a shell is transferred by a special mechanism to the rejection module 35 for temporary storage in the defect isolator 36. In the event that the length of the shell 6 meets the requirements of the technical document ation, it stepper conveyor 8 is transmitted to the welding unit 37.

Шаговым конвейером 8 оболочка 6 перемещается на позицию устройства продольной подачи 38, которое подает оболочку 6 в устройство точной подачи 39, которое перемещает оболочку 6 на заданный шаг в модуль сварки 40, где производится сварка нижней заглушки к оболочке 6. Далее устройством точной подачи 39 и устройством продольной подачи 38 оболочка 6 возвращается на исходную позицию и шаговым конвейером 8 передается на рольганг 43, по которому транспортируется на установку лазерного маркирования 42.With the step conveyor 8, the casing 6 moves to the position of the longitudinal feed device 38, which feeds the casing 6 to the fine feeding device 39, which moves the casing 6 by a predetermined step to the welding module 40, where the lower plug is welded to the casing 6. Next, the fine feeding device 39 and the longitudinal feed device 38, the shell 6 is returned to its original position and is transferred to the roller conveyor 43 by a step conveyor 8, through which it is transported to the laser marking unit 42.

Шаговым конвейером 8 оболочка 6 перемещается на позицию устройства продольной подачи 46, которое подает оболочку 6 в прецизионный лазерный маркирующий комплекс 44, где на оболочку 6 наносится индивидуальный штрих-код для последующей идентификации. После этого устройством считывания 45 считывается нанесенный штрих-код, который записывается в память управляющей системы, и затем устройством продольной подачи 46 оболочка 6 перемещается на исходную позицию.The sheath 6 moves to the position of the longitudinal feed device 46 with a stepping conveyor 8, which feeds the sheath 6 to the precision laser marking complex 44, where an individual bar code is applied to the sheath 6 for subsequent identification. After that, the printed barcode is read by the reader 45, which is recorded in the memory of the control system, and then the longitudinal feed device 46 covers the shell 6 to its original position.

Шаговым конвейером 8 оболочка 6 перемещается на установку взвешивания 47 и далее на устройство взвешивания 48, после которого шаговым конвейером 8 оболочка 6 подается на механизм поштучной приемки 52, который подает оболочку 6 в кассету 2. Механизмом вертикального пошагового перемещения 51, установленным на раме 50, кассета 2 периодически, по мере заполнения ее полок оболочками 6, вертикально перемещается на величину одного шага, равного вертикальному расстоянию между полками кассеты 2.With the step conveyor 8, the casing 6 is moved to the weighing unit 47 and then to the weighing device 48, after which the step 6 of the casing 6 is fed to the piece acceptance mechanism 52, which feeds the casing 6 to the cartridge 2. The vertical step-by-step movement 51 mounted on the frame 50, cassette 2 periodically, as its shelves are filled with shells 6, vertically moves by one step equal to the vertical distance between the shelves of cassette 2.

Технический результат изобретения - повышение производительности работы автоматической линии за счет обеспечения возможности изготовления на одной линии оболочек различной длины без перенастройки механизмов и повышение качества изготовления оболочки, а, значит, тепловыделяющего элемента в целом за счет обеспечения возможности гарантированной идентификации оболочек и исключения возможности нанесения недопустимых механических дефектов на оболочки.The technical result of the invention is to increase the productivity of an automatic line by ensuring the possibility of manufacturing shells of various lengths on one line without reconfiguring mechanisms and improving the quality of manufacture of the shell, and, therefore, the fuel element as a whole by ensuring the possibility of guaranteed identification of the shells and eliminating the possibility of causing unacceptable mechanical defects on the shell.

Claims

1. An automatic production line for the shells of the fuel elements of a nuclear reactor, comprising installing sections with mechanisms for cutting the tubes on both sides to the size of the shell for the fuel element and with longitudinal feeding mechanisms, an installation for removing the outer and inner chamfers and control with mechanisms for chamfering from both ends of the shell and with longitudinal feed mechanisms, mechanisms for cleaning the inner surface of the shell, a mechanism for controlling the length of the shell, the installation of welding plugs to one of the ends of the shell with the module welding, a weighing unit with a sheathing mechanism, and means for conducting tubes and shells from the mechanism to the mechanism and between the plants, characterized in that it is additionally equipped with unloading and loading mechanisms of the inter-operation cassette, the first of which is placed before installing the pieces, and the second after installing the weighing while the unloading and loading mechanisms are equipped with devices for vertical step movement by an amount equal to the step of the shelves for placing shells in the inter-operation cassette, installation of la grain marking of shells containing a shell accumulator with a device for longitudinal feeding of shells to the marking position, a precision laser marking complex located coaxially with the longitudinal feeding device, and a barcode reader, setting cuts and installing removal of the outer and inner chamfers are equipped with mechanisms for accurately feeding the tube and shell into the mechanisms of cutting and chamfering, the welding module of the plug welding installation is made in the form of a contact-butt welding installation, which additionally contains a the inert gas is purged through the welding chamber, the wiring means from the mechanism to the mechanism are located on the automatic line units and are made in the form of a step-type rack conveyor with parallel rows of rails located perpendicular to the axes of the automatic line mechanisms, with a distance between adjacent rails eliminating shell deformation, while the rails are equipped with coaxial cutouts for accommodating shells made through all the rails.

2. The automatic line according to claim 1, characterized in that the rails of the step conveyor are made of polymer material, and the cutouts for accommodating the shells are made in a triangular shape.