一種反應堆石墨磚抓取機構的製作方法
2023-12-11 01:23:07 1
本實用新型屬於核技術應用領域，尤其是涉及一種反應堆石墨磚抓取機構。
背景技術：
石墨是一種優良的中子慢化劑，並且良好的抗熱衝擊性能，因此廣泛的在核反應堆中作為慢化劑被採用。但由於石墨的強度不高，在作為慢化劑在反應堆中被使用時，常常需要將石墨做成方形磚或者多邊形磚，多層石墨磚可以重複堆砌成具有一定高度的石墨牆。石墨牆一般放置在反應堆堆芯的外圍，堆芯反應時石墨牆對堆芯發射的中子進行慢化，在降低中子速度後使核裂變變得可控。
由於石墨磚一般放置在堆芯外圍，會直接受到反應堆射線的照射，在反應堆長達60年的壽命中，由於長時間輻照的影響，石墨的微觀組織發生改變而失效，需要在石墨磚使用30～40年後對石墨磚進行更換。長時間運行後堆芯各設備均具有強烈放射性，人工無法更換，因此需要採用機械結構對石墨磚進行抓取和更換。由於石墨磚一般設計為面積大、高度小的板狀結構，在更換過程中如何維持石墨磚的平衡是抓取機構的關鍵技術之一。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型旨在提出一種反應堆石墨磚抓取機構，以實現反應堆石墨磚的平穩提升和釋放功能，可以維持石墨磚提升過程中的平衡，提升了石墨磚抓取過程中的穩定性和安全性。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：
一種反應堆石墨磚抓取機構，包括平行設置的上支座和下支座，所述上支座和所述下支座的中間貫穿設置有導向杆，還包括關於所述導向杆左右對稱設置的電磁鐵、電磁鐵軸、驅動軸、支架、鋼球及環板組件、上支座壓蓋、第一彈簧、下壓蓋、第一彈簧、下鋼球壓蓋和鉤爪組合件；所述電磁鐵通過螺栓固定在所述支架上，所述電磁鐵軸驅動連接所述驅動軸，所述鋼球及環板組件包括上鋼球及環板組件和下鋼球及環板組件，所述支架放置在所述上鋼球及環板組件上，所述上支座壓蓋通過螺栓安裝在上支座上，所述上支座壓蓋的上端安放所述上鋼球及環板組件，所述上支座壓蓋的下端安放所述下鋼球及環板組件，所述下壓蓋的上端頂接所述下鋼球及環板組件的下端，所述第一彈簧安裝在所述上支座和所述下支座之間，所述下鋼球壓蓋通過鉚釘固定安裝在所述支架的下部，所述鉤爪組合件整體安裝在所述下鋼球壓蓋中間，受所述驅動軸驅動的所述鉤爪組合件包括在圓周方向均勻布置的鉤爪。
所述驅動軸上端設置有軸套，所述電磁鐵軸設置在所述軸套內，且所述電磁鐵軸與所述驅動軸存在高度間隙。
所述驅動軸通過鋼球和彈性擋圈組件安裝在所述支架上，所述鋼球和彈性擋圈組件包括位於上部的上鋼球和彈性擋圈組件，位於下部的下鋼球和彈性擋圈組件，所述上鋼球和彈性擋圈組件通過上鋼球壓蓋壓緊，所述下鋼球和彈性擋圈組件通過所述下鋼球壓蓋壓緊。
所述驅動軸和所述支架之間設置有第二彈簧。
所述鉤爪組合件包括在圓周方向均勻布置的三個獨立的鉤爪。
所述下支座設置成兩階臺階形，所述下支座的下端面抵住石墨磚的上表面。
相對於現有技術，本實用新型所述的反應堆石墨磚抓取機構具有以下優勢：
本實用新型的驅動軸在電磁鐵作用下實現上下移動，驅動軸上端設計成軸套形式，可以與電磁鐵軸進行配合，實現通電時吸附，斷電時分離的功能，驅動軸外側設計的第二彈簧，可以在吸附分離時起到緩衝作用，驅動軸外側安裝有鋼球及彈性擋圈組件，驅動軸在鋼球及彈性擋圈組件作用下實現旋轉和豎直方向移動，鉤爪組合件在驅動軸作用下實現開合，下支座和上支座之間安裝有第一彈簧，下支座在第一彈簧和導向杆作用下實現對石墨磚的壓緊，支架及其固連零件在鋼球及環板組件的作用下實現軸向旋轉。鉤爪組合件安裝於下鋼球壓蓋上，鉤爪組合件共包括圓周方向均勻分布的三個鉤爪，並且可以在驅動軸的臺階的作用下實現開合，可以使石墨磚在抓取過程中保持平衡，機構多個部位可以旋轉平移，降低了石墨磚的抓取難度。
附圖說明
構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：
圖1為本實用新型實施例所述的整體結構示意圖；
圖2為I區域的局部放大結構示意圖；
圖3為本實用新型抓取石墨磚前的狀態示意圖；
圖4為鉤爪組合件的截面圖。
附圖標記說明：
1-電磁鐵、2-電磁鐵軸、3-驅動軸、4-鋼球及彈性擋圈組件、41-上鋼球及彈性擋圈組件、42-下鋼球及彈性擋圈組件；5-支架、6-鋼球及環板組件、61-上鋼球及環板組件、62-下鋼球及環板組件、7-上鋼球壓蓋、8-上支座壓蓋、9-上支座、10-第二彈簧、11-下壓蓋、12-第一彈簧、13-下支座、14-下鋼球壓蓋、15-鉤爪組合件、16-導向杆、17-石墨磚。
具體實施方式
需要說明的是，在不衝突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」等僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」等的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以通過具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本實用新型。
如圖1、2、3、4所示，本實用新型提供一種反應堆石墨磚抓取機構，包括電磁鐵1、電磁鐵軸2、驅動軸3、鋼球及彈性擋圈組件4、支架5、鋼球及環板組件6、上鋼球壓蓋7、上支座壓蓋8、上支座9、第二彈簧10、下壓蓋11、第一彈簧12、下支座13、下鋼球壓蓋14、鉤爪組合件15、導向杆16。所述電磁鐵1通過螺栓固定在支架5上；所述電磁鐵軸2裝配在驅動軸3上端的軸套內，並與軸套在高度方向存在一定間隙，通電時可以通過磁力將驅動軸3提起，斷電時驅動軸3依靠重力自然下落；支架5放置在上鋼球及環板組件61上，可以在鋼球的作用下繞軸向旋轉；上支座壓蓋8通過螺栓安裝在上支座9上，上支座壓蓋8的上下分別安放上鋼球環板組合件61和62，從而使電磁鐵1、支架5、下鋼球壓蓋14等固連零件可以按軸向旋轉；第一彈簧12安裝在上支座9和下支座13之間；下鋼球壓蓋14通過鉚釘固定安裝在支架5的下部，可以對下鋼球及彈性擋圈組件42起到壓緊作用；鉤爪組合件15包括三個獨立的鉤爪，三個鉤爪在圓周方向均勻布置，鉤爪組合件15整體安裝在下鋼球壓蓋14中間，並在驅動軸3臺階的作用下實現鉤爪的張合；導向杆16安裝在上支座9和下支座13之間，可以在抓取過程中依靠自身重力下落，但若第一彈簧12壓縮時，導向杆9會沿著軌道向上運動；兩組鉤爪可以同時插入被抓取石墨磚17的兩個預留孔中。
驅動軸3上端做成軸套形式與電磁鐵軸2進行配合，所述驅動軸3藉助電磁鐵1的通斷電來實現上下運動，進一步實現鉤爪組合件15的開合，從而實現石墨磚17的抓取和釋放。
驅動軸3通過鋼球及彈性擋圈組件4安裝於支架5和上鋼球壓蓋14中，鋼球及彈性擋圈組件4用以約束驅動軸3的徑向移動，鋼球的光滑表面可以促使驅動軸3平穩的上下滑動和沿軸向的旋轉。
採用了上下兩組鋼球及環板組件6結構，可以實現電磁鐵1、支架5、下鋼球壓蓋14等固連零件軸向的自由旋轉，減小了抓取機構插入石墨磚17預留孔的難度。
採用導向杆16和第一彈簧12的組合結構，可以實現下支座13的上升下降，在未抓緊石墨的時，導向杆依靠重力使第一彈簧12呈拉伸狀態。
下支座13平面設計成兩個臺階形式，石墨磚17上表面設計為平面結構，在第一彈簧12壓縮後，下支座13的臺階可以對石墨進行壓緊，從而提高了石墨磚17在提升過程中的平衡性和穩定性。
所採用的鉤爪組合件15共包括三個圓周方向均布的鉤爪，可以降低鉤爪插入石墨磚17預留孔時的難度，並提高石墨磚17提升過程中的平衡性。
所採用的驅動軸3上端設計一個第二彈簧10，在電磁鐵1吸附和釋放驅動軸3時，降低驅動軸3的衝擊，起到緩衝的作用。
具體過程：
(1)在抓取石墨磚之前時，需要將電磁鐵1通電，整個機構狀態如圖3所示：在磁力的作用下，驅動軸3被吸引上移，通電後驅動軸3上端的軸套貼住具有磁性的電磁鐵軸2；在驅動軸3被吸附上移的過程中，第二彈簧10起到緩衝的作用，避免了通電時驅動軸3突然上移對零件造成的衝擊損壞。
(2)待整個機構處於如圖3所示狀態之後，調整鉤爪組合件15的位置，使其處於石墨磚17預留孔的正上方，然後使抓取機構整體向下平移，鉤爪組合件15開始進入石墨磚17預留孔，直至下支座13的下方的臺階貼在石墨磚的上表面；機構繼續向下平移，下支座13會受到石墨磚向上的作用力，第一彈簧12受力後壓縮，壓縮過程中導向杆16的作為導向零件保持下支座13水平向上的位移，第一彈簧12和下支座13的組合作用允許了機構抓取過程的豎直方向上一定行程裕量，並使下支座13可以給石墨磚17施加一定的壓緊力；待第一彈簧12壓縮到適當程度時將電磁鐵1斷電，驅動軸3在重力作用下下落，鉤爪組合件15在驅動軸3臺階的作用下張開，下落過程中第二彈簧10起到了緩衝作用；待鉤爪組合件15與石墨磚17的凹槽配合好後，機構可以向上平移從而實現對石墨磚17的提升，由於鉤爪組合件15共包括三個圓周方向均布的鉤爪，故相比於只有兩個鉤爪的組合件，提升過程中，機構可以更平穩，石墨磚17也更容易保持水平。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。