RU2427447C2 - Дозатор порошков для устройства таблетирования и способ изготовления таблеток ядерного топлива - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройствам для таблетирования порошка ядерного топлива. Устройство содержит стол (2) с множеством расположенных по меньшей мере в один ряд (R1, R2) матриц (4) для прессования, верхние и нижние пуансоны для прессования порошка в матрицах, дозатор порошков, по меньшей мере одну загрузочную воронку и средства перемещения дозатора по столу вдоль направления (X) перемещения. При этом дозатор содержит ползун, корпус которого на верхней стенке (16) содержит средство соединения по меньшей мере с одной трубой (10) подачи порошка, а также средства (19, 23, 119) распределения порошка вдоль осей, параллельных направлению (X), расположенные на перпендикулярных направлению (X) стенках (18.1, 18.2) корпуса ползуна и имеющие пилообразный профиль в плоскости, параллельной плоскости перемещения. Причем расстояние между матрицами (4) равно расстоянию между нижними участками (25) зубьев средств распределения, а ползун размещен на столе (2) с возможностью охвата каждой матрицы (4) каждым нижним участком (25) между двух зубьев во время перемещения ползуна. Технический результат - повышение равномерности распределения порошка, уменьшение времени изготовления таблеток. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к дозатору порошков для устройства таблетирования ядерного топлива, например, типа МОХ (смеси оксида плутония и оксида урана) и к способу изготовления таблеток ядерного топлива с помощью такого дозатора.

Уровень техники

Способ изготовления таблеток ядерного топлива включает этапы, на которых

- наполняют порошком посредством дозатора пресс-форму или матрицу, имеющую соответствующую таблетке форму;

- перемещают дозатор для освобождения наполненной пресс-формы;

- прессуют порошок с помощью первого и второго пуансонов, которые заходят в пресс-форму;

- извлекают таблетки.

Наиболее продолжительным этапом в этом способе изготовления таблеток является этап наполнения матрицы. Поэтому для сокращения длительности цикла изготовления таблеток необходимо сократить время, необходимое для заполнения матрицы.

Известен дозатор порошков или ползун, корпус которого включает в себя четыре боковые стенки и верхнюю стенку, с которой соединена труба подачи порошка, причем упомянутый корпус выполнен с возможностью перемещения по столу, в котором образованы отверстия, представляющие собой пресс-форму для прессования таблеток.

Однако использование порошка типа МОХ имеет недостаток, связанный с малым размером частиц МОХ. Действительно, порошок типа МОХ обладает неудовлетворительными свойствами текучести, т.е. неудовлетворительной способностью обеспечивать непрерывное течение. Вследствие этого частицы склонны к образованию скоплений и пробок порошка, которые блокируют течение порошка, а значит, и его распределение в матрицах.

В этом случае в матрице происходит неравномерное распределение порошка, следствием чего является изготовление таблеток, которые не обладают расчетной массой и/или имеют чересчур большой разброс плотности.

Для обеспечения максимальной безопасности обслуживания при использовании в ядерных реакторах тепловыделяющих сборок ядерного топлива, включающих в себя таблетки, необходимо регулировать характеристики таблеток.

Кроме того, прилипание порошка к стенкам ползуна вызывает увеличение длительности цикла.

Соответственно задача настоящего изобретения заключается в создании дозатора порошков, который обеспечивает изготовление таблеток с одинаковыми характеристиками.

Задачей настоящего изобретения также является создание дозатора, позволяющего сократить длительность цикла изготовления таблеток ядерного топлива.

Раскрытие изобретения

Вышеупомянутые задачи решены с помощью выполненного с возможностью перемещения по матрице дозатора порошков, включающего в себя корпус, в который подается порошок. Внутри корпуса расположены поверхности, выполненные под углом к направлению перемещения ползуна для распределения порошка вдоль предпочтительных осей.

Иными словами, дозатор в соответствии с настоящим изобретением включает в себя увеличенную поверхность перемещения по сравнению с известными дозаторами для увеличения сообщаемого порошку импульса.

Объектом настоящего изобретения предпочтительно является дозатор порошков, выполненный с возможностью сообщения порошку возвратно-поступательного движения по плоскости вдоль определенного направления перемещения, включающий в себя корпус, на верхней стенке которого расположено средство соединения с по меньшей мере одной трубой подачи порошка, соединенной с воронкой; и средства распределения порошка вдоль различных осей, по существу параллельных направлению перемещения, для заполнения матрицы для прессования таблеток. При этом каждая матрица расположена на отдельной оси распределения, а средства распределения расположены на перпендикулярных направлению перемещения стенках корпуса и содержат пилообразный участок, расположенный вдоль плоскости, параллельной плоскости перемещения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения дозатор включает в себя средства распределения, расположенные ниже по ходу, и средства распределения, расположенные выше по ходу, в соответствии с направлением перемещения.

Расположенные ниже по ходу средства распределения предпочтительно сдвинуты в поперечном направлении относительно расположенных выше по ходу средств распределения на полуширину зуба так, что вершина зуба обращена к нижнему участку между двумя последовательными зубьями.

Дозатор в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в себя продольные направляющие средства, выполненные с возможностью взаимодействия с направляющими средствами, расположенными на плоскости перемещения.

Эти средства направления дозатора и направляющие средства, расположенные на плоскости перемещения, могут образовывать салазки, причем на каждой поперечной стороне корпуса направляющие средства могут содержать продольный выступ, выполненный с возможностью скольжения в неподвижном относительно упомянутой плоскости продольном пазу.

Предпочтительно продольный выступ ориентирован по направлению к корпусу, и по меньшей мере один из выступов является съемным.

Дозатор в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно соединен со средствами перемещения, выполненными с возможностью сообщения ему возвратно-поступательного движения вдоль направления перемещения с помощью двух рычагов, первые концы которых шарнирно соединены с каждой из боковых поверхностей корпуса соответственно, а вторые концы, противоположные первым, шарнирно соединены со средствами перемещения. При этом каждый из упомянутых рычагов содержит цилиндр.

В описываемом варианте осуществления изобретения средства распределения расположены на плите, выполненной с возможностью перемещения относительно корпуса.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения дозатор содержит средство, выполненное с возможностью сообщения упомянутым плитам колебательного движения относительно матриц вдоль направления перемещения. Эти средства возбуждения могут представлять собой, например, вибратор или элементы пьезоэлектрического типа.

Эти вибрационные средства могут включать в себя средства подвески и стержень, жестко соединенный одним концом с плитой, а другим концом - со средством сообщения возвратно-поступательного движения вдоль направления перемещения.

Средства подвески могут включать в себя, например, пружину, зажатую между стержнем и корпусом.

Дозатор может дополнительно включать в себя уплотнительное средство, расположенное между плитами и стенкой корпуса, обращенными друг к другу, например упругое кольцо с осью, по существу совпадающей с осью рычага.

Средства подвески также могут быть выполнены в виде упругого кольца, расположенного между обращенными друг к другу плитой и стенкой корпуса, и образовывать уплотнительное средство.

Уплотнительное кольцо может быть наклеено на корпус и плиту или может быть жестко прикреплено к корпусу и к плите путем вулканизации. Это кольцо может быть напрессовано на первом выступающем кольце корпуса и на втором выступающем кольце плиты.

В одном варианте осуществления изобретения кольцо расположено между двумя плитами из металлических листов, что приводит к образованию многослойной плиты.

В металлических листах могут быть выполнены отверстия, обращенные к отверстию кольца, причем отверстия металлического листа со стороны корпуса меньше отверстий со стороны плиты.

Например, металлический лист, находящийся в контакте с плитой, приварен и/или приклепан к ней, при этом концы листа отогнуты под прямыми углами.

Дозатор предпочтительно имеет поверхность, образующую толкатель в форме выступа, выполненный с возможностью скольжения по плоскости скольжения и с возможностью выталкивания таблеток после их формования.

Задача настоящего изобретения также заключается в создании устройства таблетирования порошка ядерного топлива, содержащего

- стол с множеством расположенных в по меньшей мере один ряд матриц для прессования, размеры которых соответствуют размерам изготавливаемых таблеток;

- верхние и нижние пуансоны для прессования порошка в матрицах;

- дозатор порошков;

- по меньшей мере одну загрузочную воронку для подачи порошка в дозатор;

- средства перемещения дозатора порошков по столу для совершения возвратно-поступательного движения вдоль направления перемещения;

при этом дозатор порошков выполнен с возможностью сообщения порошку импульсов перемещения и содержит ползун, корпус которого на верхней стенке содержит средство соединения с по меньшей мере одной соединенной с воронкой трубой подачи порошка, и средства распределения порошка вдоль осей, параллельных направлению перемещения, для одновременного заполнения множества матриц порошком, при этом каждая матрица расположена на оси распределения, параллельной направлению перемещения, причем средства распределения порошка расположены на перпендикулярных направлению перемещения стенках корпуса ползуна и имеют пилообразный профиль в плоскости, параллельной плоскости перемещения; при этом расстояние между матрицами равно расстоянию между нижними участками зубьев, причем ползун размещен на столе с возможностью охвата каждой матрицы каждым нижним участком между двух зубьев во время перемещения ползуна.

Предпочтительно ряд матриц перпендикулярен направлению перемещения.

Предпочтительно вдоль направления перемещения одни средства распределения порошка расположены ниже по ходу ползуна, а другие средства распределения порошка расположены выше по ходу ползуна.

Предпочтительно средства распределения порошка, расположенные ниже по ходу ползуна, сдвинуты в поперечном направлении относительно средств распределения порошка, расположенных выше по ходу ползуна, на полуширину зуба так, что вершина зуба обращена к нижнему участку между двумя последовательными зубьями.

Предпочтительно ползун и стол имеют продольные направляющие средства, при этом направляющие средства ползуна выполнены с возможностью взаимодействия с направляющими средствами стола.

Предпочтительно направляющие средства ползуна выполнены на поперечных стенках корпуса и содержат продольные выступы, а направляющие средства стола содержат продольные пазы для скольжения в них упомянутых выступов.

Предпочтительно по меньшей мере одно из направляющих средств ползуна является съемным.

Предпочтительно устройство таблетирования порошка ядерного топлива содержит два цилиндра, при этом один конец цилиндров шарнирно соединен с каждой из параллельных направлению перемещения боковых стенок корпуса ползуна, а другой, противоположный, конец шарнирно соединен со средствами перемещения.

Предпочтительно средства распределения порошка образованы плитами, расположенными на стенках корпуса.

Предпочтительно плиты средств распределения порошка выполнены с возможностью перемещения относительно корпуса ползуна.

Предпочтительно дозатор содержит средства возбуждения, выполненные с возможностью сообщения упомянутым плитам колебательных движений относительно матриц вдоль направления перемещения.

Предпочтительно средства возбуждения включают в себя средства подвески и стержень, жестко соединенный одним концом с плитой, а другим концом со средством сообщения возвратно-поступательного движения вдоль направления перемещения.

Предпочтительно средства подвески включают в себя по меньшей мере одну пружину, зажатую между стержнем и корпусом.

Предпочтительно дозатор включает в себя уплотнительное средство, расположенное между плитой и стенкой корпуса ползуна, обращенными друг к другу.

Предпочтительно уплотнительное средство образовано упругим кольцом с осью, совпадающей с осью стержня.

Предпочтительно средства подвески выполнены в виде упругого кольца, расположенного между обращенными друг к другу плитой и стенкой корпуса ползуна с образованием уплотнительного средства.

Предпочтительно кольцо расположено между двумя металлическими листами с образованием многослойной плиты.

Предпочтительно металлический лист приварен и/или приклепан к плите.

Предпочтительно средства возбуждения представляют собой вибратор или средства пьезоэлектрического типа.

Предпочтительно ползун содержит толкатель в виде образованного на поверхности ползуна выступа, выполненного с возможностью скольжения по плоскости стола и выталкивания таблеток после их прессования.

Предпочтительно устройство таблетирования порошка ядерного топлива содержит два параллельных ряда матриц, причем матрицы каждого ряда равноудалены друг от друга, а матрицы первого ряда сдвинуты относительно матриц второго ряда на половину расстояния между матрицами второго ряда.

Предпочтительно труба подачи порошка проходит в направлении рядов матриц.

Предпочтительно устройство таблетирования порошка ядерного топлива содержит средство сбора содержимого дозатора после цикла наполнения матриц, которое имеет по меньшей мере одно отверстие, выполненное в столе и соединенное с помощью трубы со средством всасывания, причем это отверстие расположено под дозатором, когда последний находится в положении опорожнения, а средство сбора выполнено с возможностью транспортирования собранного порошка в воронку.

Предпочтительно стол выполнен с возможностью перемещения вдоль оси, перпендикулярной его плоской поверхности.

Ряд матриц предпочтительно перпендикулярен направлению перемещения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство включает в себя два ряда параллельных матриц, причем матрицы каждого ряда равноудалены друг от друга, а матрицы первого ряда сдвинуты относительно матриц второго ряда на половину расстояния между матрицами второго ряда.

Например, каждый ряд включает в себя семь матриц.

Средства транспортировки включают в себя по меньшей мере одну подающую трубу, соединяющую воронку с дозатором.

Подающая труба может проходить в направлении рядов матриц.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением может включать в себя средство сбора содержимого дозатора после цикла наполнения матриц.

Средство сбора может иметь по меньшей мере одно отверстие, выполненное в столе и соединенное с помощью трубы со средством всасывания, причем это отверстие расположено под дозатором, когда последний находится в положении опорожнения.

Предпочтительно устройство может содержать средство доставки в воронку порошка, собранного средством сбора.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения стол может перемещаться вдоль оси, перпендикулярной его плоской поверхности.

Устройство также включает в себя направляющие для продольных выступов дозатора.

Объектом настоящего изобретения является также способ изготовления таблеток ядерного топлива с помощью вышеописанного устройства таблетирования, включающий размещение ползуна над матрицами, наполнение матрицы порошком путем его встряхивания средствами распределения вдоль направлений, соответствующих расположению матриц, прессование порошка в матрицах, отвод ползуна и извлечение таблеток.

Предпочтительно во время наполнения матриц порошком ползуну сообщают возвратно-поступательное движение по синусоидальной траектории.

Предпочтительно во время наполнения матриц порошком ползуну сообщают возвратно-поступательное движение по треугольной траектории.

Предпочтительно во время прессования порошка каждый верхний пуансон перемещают с различной скоростью.

Предпочтительно средствам распределения сообщают колебательные движения.

Извлечение таблеток предпочтительно осуществляют путем опускания матрицы и извлечения таблеток, вытолкнутых с помощью дозатора.

Способ также может включать дополнительный этап опорожнения дозатора.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет более понятно из нижеследующего описания со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 схематично показано устройство таблетирования ядерного топлива;

на фиг.2 показан дозатор в соответствии с настоящим изобретением, вид с частичным разрезом;

на фиг.3 - разрез по вертикальной плоскости А-А на фиг.2;

на фиг.4 - вид дозатора в частичном разрезе по вертикальной плоскости В-В согласно фиг.3;

на фиг.5 - разрез по плоскости D-D на фиг.2;

на фиг.6 показаны различные положения дозатора во время изготовления таблеток;

на фиг.7, 8, 9А и 9В схематично показаны альтернативные варианты выполнения дозатора в соответствии с настоящим изобретением.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показано устройство таблетирования, включающее в себя стол 2, содержащий по меньшей мере одну матрицу 4, в которой выполнено отверстие для подлежащего прессованию порошка; ползун 6, являющийся распределителем порошка и выполненный с возможностью перемещения над матрицей 4; загрузочную воронку 8, соединенную с ползуном с помощью трубы 10; и средство 12 перемещения ползуна 6 вдоль оси X, выполненное с возможностью сообщения ему предпочтительно возвратно-поступательного движения в соответствии со стрелками 14 и 15.

Ползун 6 содержит корпус, включающий в себя верхнюю стенку 16, с которой соединена труба 10, и боковые стенки 18.

Устройство также включает в себя расположенный между воронкой и подающей трубой 10 клапан 20 для регулирования подачи порошка в ползун.

Когда клапан 20 открыт, содержащийся в воронке 8 порошок через трубу 10 поступает в ползун 6, который с помощью средства 12 перемещения совершает продольное возвратно-поступательное движение вдоль оси X в соответствии со стрелками 14 и 15 и дозирует порошок в матрицу 4. В описываемом примере показана одна матрица, однако их может быть несколько.

На фиг.2 подробно показан ползун в соответствии с настоящим изобретением, включающий в себя по существу прямоугольный корпус 22 с боковыми стенками 18 и верхней стенкой 16. Боковые стенки включают в себя стенки 18.1 и 18.2, перпендикулярные оси X, при этом стенка 18.2 является передней стенкой, расположенной перед задней стенкой 18.1 в направлении, обозначенном стрелкой 14. Стенки 18.3 и 18.4, параллельные оси X, соединяют друг с другом концы передней и задней стенок соответственно.

Для обеспечения извлечения таблеток ползун 6 выполнен с возможностью скольжения по столу 2 вдоль оси X между крайним задним положением, в котором ползун не накрывает матрицу 4, и крайним передним положением (положение D).

Стол 2 в описываемом примере содержит четырнадцать матриц или пресс-форм, расположенных в первом и втором рядах R1 и R2, по существу параллельных оси Y.

Ряды в описываемом примере сдвинуты относительно друг друга так, что матрицы не выровнены вдоль осей, параллельных оси X. Таким образом, если смотреть вдоль стрелки 14, то отверстия матриц первого ряда расположены между двумя отверстиями матриц второго ряда, за исключением отверстий на левом краю ряда R1 и на правом краю ряда R2 (фиг.2).

В зависимости от требуемых расходов порошка и размеров таблеток количество матриц или пресс-форм может быть больше или меньше четырнадцати.

В соответствии с настоящим изобретением ползун 6 включает в себя внутренние плиты 19 и 23, снабженные средствами распределения порошка вдоль различных направлений для перемещения порошка и сообщения ему импульсов в направлении каждой матрицы посредством развитой поверхности ползуна. При этом можно уменьшить прилипание порошка к стенкам и его сцепление с ними. Эти средства образованы полостями, ограниченными расположенными под углом к оси X поверхностями 30 и 32.

В описываемом примере внутренние плиты имеют по существу идентичную геометрию, поэтому будет приведено только описание плиты 19.

Плита 19 содержит пилообразный участок, расположенный вдоль плоскости, параллельной плоскости стола 2, причем зубья содержат вершины 21, соединенные с нижними участками 25.

Конец пилообразного участка может быть более или менее закругленным.

Плита 19 расположена относительно стола так, что матрицы выровнены с нижними участками 25 между зубьями, если смотреть вдоль стрелки 14.

Нижние участки 25 предпочтительно ограничены дугой окружности во избежание задерживания порошка.

Плита 23 предпочтительно имеет такие же размеры, как плита 19.

Плита 23 обращена к плите 19. Зубья плиты 23 предпочтительно сдвинуты вдоль оси Y относительно зубьев плиты 19. Сдвиг предпочтительно равен полуширине зуба.

В описываемом примере профили плиты 19 и плиты 23 дополняют друг друга.

Предпочтительно плиты 19 и 23 выполнены с возможностью съема и установки внутри корпуса. Таким образом, их замена не требует замены всего ползуна. С этой целью верхняя стенка корпуса также выполнена съемной.

Средства 19 и 23 распределения могут быть также выполнены непосредственно на внутренних поверхностях боковых стенок корпуса.

Корпус выполнен, например, из CuZn, а средства распределения - например, из полимера.

Подающие трубы 10 открываются через верхнюю стенку корпуса по существу между контурами плит 19 и 23. В описываемом примере подачу порошка в ползун осуществляют посредством четырех подающих труб 10, равномерно распределенных вдоль оси Y перпендикулярно оси X.

Подающих труб может быть несколько. Например, может быть шесть труб, сообщенных с шестью нижними участками 25 плиты 19 или 23, или даже двенадцать труб, сообщенных с каждым нижним участком 25.

В описываемом примере используются четыре отдельные гибкие трубы. Однако может быть одна длинная подающая труба 10, проходящая вдоль оси Y на всем протяжении верхней поверхности корпуса, обеспечивая непрерывную подачу порошка вдоль всего пилообразного участка.

Устройство в соответствии с настоящим изобретением также включает в себя продольные направляющие средства 33, обеспечивающие точное перемещение ползуна вдоль оси X относительно стола 2. Как показано на фиг.5, средства 33 содержат выполненный на ползуне продольный выступ 34, взаимодействующий с продольным пазом 36, выполненным в столе 2.

На фиг.5 подробно показаны продольный выступ 34 и паз 36. Продольный выступ 34 предпочтительно направлен к корпусу и заходит в паз 36 или направляющую, расположенную между выступом 34 и стенкой 18.3, 18.4 корпуса. Как показано на фиг.2, для установки ползуна на столе по меньшей мере один продольный выступ 34, расположенный на любой из стенок 18.3, 18.4 корпуса, является съемным.

Паз 36 может быть выполнен в ползуне, а выступ 34 - на столе.

Ползун поддерживается в контакте со столом, в частности с матрицами, предпочтительно с помощью механических средств, таких как пружина. Однако могут быть использованы пневматические средства, например пневмопривод.

Кроме того, подача порошка в воронку предпочтительно осуществляется, например, с помощью всасывающей системы с вакуумным насосом или механической системы, содержащей вибрационный желоб и шнек.

За счет использования ползуна в соответствии с настоящим изобретением можно ограничить задержку порошка внутри ползуна и уменьшить опасность образования скоплений порошка. Вследствие этого достигается эффективное наполнение первого и второго рядов матриц при повышенных расходах.

Во время наполнения ползун совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси X в соответствии со стрелками 14 и 15. Как показано на фиг.6, это движение осуществляется, например, посредством двух цилиндров 38, один конец 39 каждого из которых шарнирно соединен с одной из боковых стенок 18.3, 18.4 корпуса ползуна, а другой конец, противоположный первому, шарнирно соединен с приводом (не показан).

Стол предпочтительно установлен с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси Z, перпендикулярной направлениям X и Y. Поскольку оба конца привода установлены шарнирно, ползун может перемещаться совместно со столом.

Возвратно-поступательное движение ползуна предпочтительно является движением по синусоидальному или треугольному законам.

При синусоидальном законе движения ползуна можно достичь расхода порошка порядка 9 граммов в секунду, а при треугольном законе - порядка 8 граммов в секунду.

Ползун также содержит на продольном конце выступ 40 для выталкивания таблеток в направлении транспортера (не показан) после прессования.

Ось колебаний и амплитуда колебаний с любой стороны от этой оси определяются моделью пресса. Ось колебаний соответствует центральной оси между двумя рядами матриц, а амплитуда колебаний обеспечивает наполнение матрицы порошком из ползуна. За счет изменения положения оси колебаний, т.е. за счет ее асимметричного положения относительно обоих рядов матриц можно регулировать возможную асимметрию наполнения между передним рядом и задним рядом.

Наполнение матриц будет подробно пояснено применительно к первому ряду R1, при этом наполнение матриц второго ряда R2 осуществляется симметричным образом.

Когда плита 19 движется по стрелке 15, пилообразный профиль этой плиты 19 распределения обеспечивает собирание порошка между каждой парой зубьев, при этом порошок перемещается вдоль зубьев к нижним участкам 25, которые выровнены с матрицами 4 первого ряда R1 и перед наполнением расположены позади него. В некоторый момент времени нижние участки 25 совмещаются с матрицами 4 ряда R1, а порошок, собранный в нижних участках 25, располагается над матрицами 4 ряда R1 и падает в матрицы. Наполнение матриц осуществляется лучше, поскольку к порошку прикладывается значительное воздействие импульсов со стороны плит 19, имеющих развитую поверхность для перемещения порошка.

То же происходит и со вторым рядом R2, когда средство 23 движется по стрелке 15.

Весь порошок, необходимый для изготовления таблетки, не падает в каждую матрицу за один проход. Это происходит за несколько проходов возвратно-поступательного перемещения ползуна. Посредством такого наполнения в несколько этапов можно получить необходимую равномерность наполнения.

Кроме того, совместное возвратно-поступательное движение ползуна и движение стола вверх обеспечивают всасывание порошка внутрь матриц. Поскольку нижний пуансон неподвижен, движение стола вверх вызывает увеличение незаполненного объема матриц, обеспечивающее всасывание порошка.

На фиг.7-9 показан альтернативный вариант выполнения дозатора в соответствии с настоящим изобретением, включающий в себя ползун 106, который отличается от ползуна 6, показанного на фиг.2-6, тем, что средства распределения выполнены с возможностью перемещения относительно корпуса.

Дозатор, изображенный на фиг.7, включает в себя плиту 119, оснащенную средствами распределения в соответствии с настоящим изобретением. Плита 119 соединена с первым концом 104 рычага 102, выполненного с возможностью перемещения вдоль оси X при возвратно-поступательном движении по стрелке 105.

Второй конец рычага соединен с приводом (не показан), выполненным с возможностью сообщения рычагу перемещений малой амплитуды для придания средствам 119 распределения колебательного движения вдоль оси X.

Под действием рычага средства распределения движутся вдоль оси X внутри корпуса.

Дозатор также включает в себя средства 110 подвески, которые в описываемом примере образованы двумя соединенными последовательно винтовыми пружинами 112, установленными с натягом между рычагом 102 и неподвижным относительно корпуса кожухом 108.

С помощью средств подвески порошку можно сообщать низкочастотные колебания с большой амплитудой для его равномерного распределения по всей поверхности ползуна. Эти движения могут сочетаться или могут быть связаны с колебаниями меньшей амплитуды и/или меньшей частоты с целью «ожижения» порошка для нарушения его сцепления и обеспечения надлежащего заполнения матриц.

Дозатор также включает в себя уплотнительное средство 114, расположенное между корпусом и средствами распределения и предотвращающее попадание порошка между стенками корпуса и распределительными плитами. Это уплотнительное средство в описываемом примере представляет собой упругое кольцо, по существу соосное с рычагом 102.

В примере, показанном на фиг.8, кольцо 114 образует и уплотнительное средство, и средства 110 подвески, при этом размеры кольца выбраны так, что выполняются обе эти функции.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения используемый упругий материал выдерживает температуры в диапазоне от 50 до 130°С, а также излучения.

Кольцо изготавливают, например, вырезанием его из упругой плиты.

Это кольцо крепится к корпусу и к средствам распределения, например, путем приклеивания или вулканизации.

Это кольцо может быть напрессовано на выступающие части корпуса и средств распределения, например на кольца с внешним диаметром, превышающим внутренний диаметр упругого кольца.

Средства подвески могут представлять собой также вырезное кольцо в пластине из многослойного материала, включающей в себя упругий слой 116, расположенный между двумя плитами из металлических листов (фиг.9А и 9В).

Металлические листы средств подвески могут быть приварены и/или приклепаны к корпусу и плитам 119.

На фиг.7, 8, 9А и 9В изображена только одна плита, снабженная средством распределения, но в настоящем изобретении могут быть использованы две обращенные друг к другу вибрационные плиты, как в дозаторе согласно фиг.2.

Блоком возбуждения может быть снабжена каждая плита, или может иметься один блок возбуждения для обеих плит, которые, например, жестко соединены.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения (фиг.9А и 9В) металлический лист, находящийся в контакте со средствами распределения, содержит упругий слой, наложенный на заднюю поверхность средств распределения, а концы 120 металлического листа отогнуты под прямыми углами на боковые стороны средств распределения. Таким образом, средство 110 подвески предотвращает любое проникновение порошка между средствами распределения и корпусом.

В одном варианте осуществления изобретения встряхивание порошка осуществляется только колебанием средств распределения без совершения ползуном возвратно-поступательного движения.

С одной стороны, это приводит к уменьшению нагрузок на рычагах, снабженных описанными ранее цилиндрами, что позволяет использовать их только для перемещений с большой амплитудой с целью установки ползуна в положения А-D, изображенные на фиг.6, и обеспечения отвода ползуна для осуществления прессования.

С другой стороны, происходит также сокращение длительности цикла изготовления таблеток, поскольку импульсы воздействуют непосредственно на порошок.

Кроме того, поскольку ползун остается все время над обоими рядами матриц, время наполнения матриц уменьшается по сравнению с системой, в которой ползун совершает проходы туда и обратно между матрицами, расположенными выше и ниже по ходу.

В соответствии с настоящим изобретением дозатор позволяет обеспечивать сотрясение порошка как посредством возвратно-поступательного движения ползуна, так и посредством придания колебательных движений средствам распределения.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения блок возбуждения расположен снаружи ползуна, что облегчает техническое обслуживание и позволяет избежать опасности отказа вследствие недостаточной вентиляции.

Предпочтительно средства распределения, выполненные с возможностью совершения колебательных движений, расположены как можно ближе к матрицам, чтобы нарушить сцепление порошка в тех местах, из которых его следует удалять.

Блок возбуждения представляет собой, например, электромагнитное устройство возбуждения, например вибратор, или представляет собой блок возбуждения пьезоэлектрического типа.

Использование вибраторов обеспечивает широкий диапазон частот и амплитуд.

Могут использоваться блоки возбуждения любого подходящего типа, например магнитного типа.

Как описано ранее, для обеспечения стабильности наполнения матриц устройство таблетирования включает в себя средства регулирования перемещения ползуна, а также регулирования блока возбуждения в соответствии с определенными циклами работы. В начале цикла могут совершаться колебания с большой амплитудой, а затем колебания с меньшей амплитудой и/или переменной частотой.

Далее со ссылкой на положения А-Е ползуна, показанные на фиг.6, описан способ изготовления таблеток с применением дозатора согласно настоящему изобретению.

В соответствии с настоящим изобретением способ изготовления таблеток включает следующие этапы, на которых:

а) располагают ползун на матрицах (положение А), причем ползун содержит средства распределения порошка вдоль различных осей;

б) наполняют матрицы порошком посредством встряхивания средств распределения;

в) отводят ползун (положение В);

г) прессуют порошок;

д) извлекают таблетки (положение С).

Во время этапа б) клапан 20 открыт, обеспечивая поступление содержащегося в воронке порошка в корпус ползуна по трубам 10.

Далее корпус ползуна совершает возвратно-поступательные движения (например, семь или восемь проходов туда и обратно), и/или средствам распределения сообщают колебательные движения, обеспечивающие равномерное распределение порошка и предотвращающие сцепление частиц порошка. Во время наполнения можно перемещать нижний пуансон, вызывая эффект всасывания.

Во время этапа в) ползун совершает перемещение назад по столу 2 с амплитудой, большей, чем при возвратно-поступательном движении во время сотрясения, чтобы полностью раскрыть матрицы для приближения к ним верхнего пуансона.

Во время этапа г) порошок прессуют между верхним и нижним пуансонами в течение определенного времени. При этом скорость перемещения верхнего пуансона во время прессования может изменяться.

Во время этапа д) стол движется вниз, вызывая выброс таблеток из матриц, а затем ползун совершает движение вперед с большой амплитудой, чтобы вытолкнуть таблетки на транспортер, расположенный у переднего конца стола.

Способ может включать дополнительный этап опорожнения ползуна, при этом последний находится в положении опорожнения (положении D) над отверстиями, соединенными со средством всасывания оставшегося в ползуне порошка.

После окончания цикла, ползун находится в исходном положении ожидания (положение Е).

При положениях С-Е ползуна стол находится в нижнем положении.

Посредством ползуна согласно настоящему изобретению время наполнения матриц можно сократить на несколько секунд.

Claims (29)

1. Устройство таблетирования порошка ядерного топлива, содержащее
стол (2) с множеством расположенных в по меньшей мере один ряд (R1, R2) матриц (4) для прессования, размеры которых соответствуют размерам изготавливаемых таблеток;
верхние и нижние пуансоны для прессования порошка в матрицах;
дозатор порошков;
по меньшей мере одну загрузочную воронку для подачи порошка в дозатор;
средства перемещения дозатора порошков по столу для совершения возвратно-поступательного движения вдоль направления (X) перемещения;
при этом дозатор порошков выполнен с возможностью сообщения порошку импульсов перемещения и содержит ползун, корпус которого на верхней стенке (16) содержит средство соединения с по меньшей мере одной соединенной с воронкой трубой (10) подачи порошка, и средства (19, 23, 119) распределения порошка вдоль осей, параллельных направлению (X) перемещения, для одновременного заполнения множества матриц (4) порошком, при этом каждая матрица расположена на оси распределения, параллельной направлению (X) перемещения, причем средства (19, 23, 119) распределения порошка расположены на перпендикулярных направлению (X) перемещения стенках (18.1, 18.2) корпуса ползуна и имеют пилообразный профиль в плоскости, параллельной плоскости перемещения; при этом расстояние между матрицами (4) равно расстоянию между нижними участками (25) зубьев, причем ползун размещен на столе (2) с возможностью охвата каждой матрицы (4) каждым нижним участком (25) между двух зубьев во время перемещения ползуна.

2. Устройство по п.1, в котором ряд (R1, R2) матриц перпендикулярен направлению (X) перемещения.

3. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором вдоль направления (X) перемещения средства (19) распределения порошка расположены ниже по ходу ползуна, а средства (23) распределения порошка расположены выше по ходу ползуна.

4. Устройство по п.3, в котором средства (19) распределения порошка, расположенные ниже по ходу ползуна, сдвинуты в поперечном направлении относительно средств (23) распределения порошка, расположенных выше по ходу ползуна, на полуширину зуба так, что вершина (21) зуба обращена к нижнему участку (25) между двумя последовательными зубьями.

5. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором ползун и стол имеют продольные направляющие средства, при этом направляющие средства (33) ползуна выполнены с возможностью взаимодействия с направляющими средствами стола.

6. Устройство по п.5, в котором направляющие средства (33) ползуна выполнены на поперечных стенках (18.3, 18.4) корпуса и содержат продольные выступы (34), а направляющие средства стола содержат продольные пазы (36) для скольжения в них упомянутых выступов.

7. Устройство по п.6, в котором по меньшей мере одно из направляющих средств (34) ползуна является съемным.

8. Устройство по любому из пп.1 или 2, содержащее два цилиндра (38), при этом один конец цилиндров шарнирно соединен с каждой из параллельных направлению (X) перемещения боковых стенок (18.3, 18.4) корпуса ползуна, а другой противоположный конец шарнирно соединен со средствами (12) перемещения (X).

9. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором средства распределения порошка образованы плитами, расположенными на стенках корпуса ползуна.

10. Устройство по п.9, в котором плиты средств распределения порошка выполнены с возможностью перемещения относительно корпуса ползуна.

11. Устройство по п.10, в котором дозатор содержит средства возбуждения, выполненные с возможностью сообщения упомянутым плитам колебательных движений относительно матриц (4) вдоль направления (X) перемещения.

12. Устройство по п.11, в котором средства возбуждения включают в себя средства (110) подвески и стержень (102), жестко соединенный одним концом (104) с плитой, а другим концом - со средством сообщения возвратно-поступательного движения вдоль направления (X) перемещения.

13. Устройство по п.12, в котором средства (110) подвески включают в себя по меньшей мере одну пружину (112), зажатую между стержнем и корпусом.

14. Устройство по п.12, в котором дозатор включает в себя уплотнительное средство (114), расположенное между плитой и стенкой корпуса ползуна, обращенными друг к другу.

15. Устройство по п.14, в котором уплотнительное средство (114) образовано упругим кольцом с осью, совпадающей с осью стержня (102).

16. Устройство по п.12, в котором средства (110) подвески выполнены в виде упругого кольца, расположенного между обращенными друг к другу плитой (19, 23, 119) и стенкой корпуса ползуна с образованием уплотнительного средства.

17. Устройство по п.16, в котором уплотнительное кольцо расположено между двумя металлическими листами (118) с образованием многослойной плиты.

18. Устройство по п.17, в котором металлический лист (118) приварен и/или приклепан к плите (19, 23, 119).

19. Устройство по п.11, в котором средства возбуждения представляют собой вибратор или средства пьезоэлектрического типа.

20. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором ползун содержит толкатель в виде образованного на поверхности ползуна выступа (40), выполненного с возможностью скольжения по плоскости стола и выталкивания таблеток после их прессования.

21. Устройство по любому из пп.1 или 2, включающее в себя два параллельных ряда (R1, R2) матриц (4), причем матрицы (4) каждого ряда (R1, R2) равноудалены друг от друга, и матрицы (4) первого ряда (R1) сдвинуты относительно матриц (4) второго ряда (R2) на половину расстояния между матрицами (4) второго ряда (R2).

22. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором труба (10) подачи порошка проходит в направлении рядов (R1, R2) матриц (4).

23. Устройство по любому из пп.1 или 2, включающее в себя средство сбора содержимого дозатора после цикла наполнения матриц, которое имеет по меньшей мере одно отверстие, выполненное в столе и соединенное с помощью трубы со средством всасывания, причем это отверстие расположено под дозатором, когда последний находится в положении опорожнения, а средство сбора выполнено с возможностью транспортирования собранного порошка в воронку.

24. Устройство по любому из пп.1 или 2, в котором стол (2) выполнен с возможностью перемещения вдоль оси (Z), перпендикулярной его поверхности.

25. Способ изготовления таблеток ядерного топлива с помощью устройства таблетирования по любому из пп.1 или 2, включающий размещение ползуна над матрицами, наполнение матрицы порошком путем его встряхивания средствами распределения вдоль направлений, соответствующих расположению матриц, прессование порошка в матрицах, отвод ползуна и извлечение таблеток.

26. Способ по п.25, в котором во время наполнения матриц порошком ползуну сообщают возвратно-поступательное движение по синусоидальной траектории.

27. Способ по п.25, в котором во время наполнения матриц порошком ползуну сообщают возвратно-поступательное движение по треугольной траектории.

28. Способ по любому из пп.25-27, в котором во время прессования порошка каждый верхний пуансон перемещают с различной скоростью.

29. Способ по любому из пп.25-27, в котором средствам распределения сообщают колебательные движения.

Images