Устройство извлечения
Владельцы патента RU 2544064:
Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (RU)
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано, преимущественно, для извлечения посторонних предметов в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. Устройство извлечения включает корпус, толкатель, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения, подвижно невыпадающую штангу, установленную на оси корпуса, спицы, смонтированные на осях в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, управляющие пластины, размещенные на спицах и выполненные с кулачковыми пазами, ролики, размещенные на толкателе, взаимодействующие с кулачковыми пазами. Узел расцепления выполнен с флажками, штангами, вставленными в спицы, и сеткой, прикрепленной к штангам. Распорная штанга установлена между грузом и сеткой с возможностью выпадения. Груз с предохранительными скобами установлен на подвижно невыпадающей штанге с возможностью перемещения относительно узла расцепления, освобождая флажки для автоматического сброса штанг и спиц. Кожух надет снаружи корпуса. Достигается обеспечение работоспособности механизмов устройства извлечения при воздействии высоких температур теплоносителя. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано, преимущественно, для извлечения посторонних предметов в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем.
После выгрузки элементов активной зоны реакторов с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем необходимо осуществить технологические операции по удалению посторонних предметов в перегрузочный контейнер, учитывая условия ядерной и радиационной безопасности.
Особенностью указанного процесса извлечения посторонних предметов является то, что посторонние предметы находятся на поверхности тяжелого жидкометаллического теплоносителя, при погружении устройства извлечения в указанный теплоноситель необходимо преодолевать значительную выталкивающую силу за счет высокой плотности теплоносителя, превышающей плотность материала (стали), из которого изготовлено устройство извлечения.
Кроме того, механизмы устройства извлечения должны сохранять работоспособность при воздействии высоких температур тяжелого жидкометаллического теплоносителя.
Известен автоматический захват для грузов с фигурной головкой (патент RU, №1625808, B66C 1/66, опубл. 07.02.1991 г.), содержащий корпус, шарнирно установленные в его нижней части захватные рычаги, штангу и ползун, соединенный с копиром.
Недостатком данного устройства является то, что оно работает, не обеспечивая преодоления выталкивающей силы при погружении в тяжелый жидкометаллический теплоноситель и необходимости работоспособности при воздействии высоких температур под слоем теплоносителя.
Существует захватное устройство для грузов с фигурной головкой (патент RU, №2034770, B66C 1/66, опубл. 10.05.1995 г.), содержащее захватные шарики, расположенные в радиальных отверстиях направляющей, и снабженное фиксирующими шариками, расположенными в отверстиях корпуса и взаимодействующими с дополнительной втулкой.
Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно не позволяет работать при высоких температурах тяжелого жидкометаллического теплоносителя. Также указанное устройство не позволяет отслеживать состояние ("закрыто" или "открыто") захватного устройства, так как оно работает в автоматическом режиме, что может привести к нештатной ситуации при выгрузке.
Задача, решаемая изобретением, состоит в разработке конструкции устройства для выполнения технологических операций по удалению посторонних предметов в ядерных реакторах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем при обеспечении преодоления значительной выталкивающей силы при погружении в теплоноситель и сохранении работоспособности устройства извлечения при воздействии высоких температур теплоносителя.
При использовании предлагаемого изобретения возможны, в частности, следующие технические результаты:
- обеспечение преодоление выталкивающей силы при погружении устройства извлечения в теплоноситель;
- обеспечение защиты от несанкционированного расцепления устройства извлечения от нижней его части с посторонними предметами;
- исключение повреждения управляющих пластин при размещении в канале контейнера перегрузочного;
- уменьшение объема погружаемых элементов;
- обеспечение необходимого габаритного размера для помещения сложенного устройства извлечения внутри контейнера перегрузочного;
- обеспечение работоспособности механизмов устройства извлечения при воздействии высоких температур теплоносителя;
- управление и отслеживание состояния ("закрыто" или "открыто") устройства извлечения;
- повышение надежности работы.
Как решение поставленной задачи, позволяющей достигнуть эффекта с указанными характеристиками, предложена конструкция устройства извлечения, включающая
корпус, перемещающийся в нем толкатель, снабженный роликами, взаимодействующими с кулачковыми пазами, выполненными в управляющих пластинах, установленных на спицах, удерживающих подпружиненными флажками узла расцепления штанги с натянутой сеткой,
подвижно невыпадающую штангу, установленную на оси корпуса,
распорную штангу, установленную между грузом и сеткой с возможностью выпадения,
груз с предохранительными скобами, установленный на подвижно невыпадающей штанге, с возможностью перемещения относительно узла расцепления, освобождая флажки для автоматического сброса штанг и спиц,
кожух, надетый снаружи корпуса.
Целесообразно, управляющие пластины расположить вне зоны жидкометаллического теплоносителя.
Предпочтительно, ролики расположить вне зоны жидкометаллического теплоносителя.
Желательно кожух выполнить с ребрами для исключения повреждения управляющих пластин при работе в канале контейнера перегрузочного.
Предпочтительно, спицы выполнить длинными с возможностью погружения в жидкометаллический теплоноситель, достаточными для погружения сетки и достижения максимального диаметра раскрытия сетки.
Технический результат достигается тем, что устройство извлечения выполнено с грузом, установленным на нижнем конце невыпадающей штанги, смонтированной подвижно в центральном отверстии устройства извлечения, что обеспечивает ему возможность преодоления выталкивающей силы при погружении в тяжелый жидкометаллический теплоноситель.
Кроме того, установленный поверх корпуса кожух, выполненный с ребрами, обеспечивает как исключение повреждения управляющих пластин при работе в канале контейнера перегрузочного, так и необходимый габаритный размер для помещения сложенного устройства извлечения внутри контейнера перегрузочного и беспрепятственную работу (кулачковых) механизмов, повышая надежность работы.
Груз снабжен предохранительными скобами, предотвращающими случайное воздействие стенок контейнера перегрузочного на флажки узла сцепления (расцепления), что обеспечивает защиту от несанкционированного расцепления нижней части захватного устройства с сеткой, повышая надежность работы.
Спицы выполнены длинными, обеспечивающими погружение в теплоноситель, достаточными для погружения сетки и достижения максимального диаметра раскрытия сетки.
В средней части захватного устройства установлен узел расцепления, выполненный из ряда подпружиненных флажков, позволяющих при воздействии на флажки отсоединять нижнюю часть с сеткой и посторонними предметами.
Ролики, смонтированные на толкателе, установленные на осях, взаимодействуют с кулачковыми пазами управляющих пластин, а управляющие пластины вынесены из зоны жидкометаллического теплоносителя, обеспечивая работоспособность механизмов устройства извлечения при воздействии высоких температур теплоносителя.
Управление и отслеживание состояния ("закрыто" или "открыто") устройства извлечения при работе в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе обеспечивается вертикальным перемещением толкателя относительно корпуса устройства извлечения.
Кулачковые пазы управляющих пластин, выполненные фигурными, по траектории, обеспечивающей перемещение подвижных спиц из "закрытого" в "открытое" состояние, а прямой паз управляющей штанги за счет фиксации шпонкой обеспечивает предотвращение проворота груза с предохранительными скобами вокруг собственной оси.
Заявляемое изобретение, в частном случае реализации, поясняется следующими чертежами, представленными на фиг.1-9:
фиг.1 - общий вид устройства извлечения;
фиг.2 -разрез А-А устройства извлечения "закрыто" (фиг.1);
фиг.3 - устройства извлечения "открыто";
фиг.4 - элемент Г (фиг.3);
фиг.5 - элемент Д (фиг.3);
фиг.6 - толкатель в сборе с роликами;
фиг.7 - спица в сборе со штангой;
фиг.8 - вид Б крепление (выпадающих) спиц и сетки (фиг.2);
фиг.9 - разрез В-В крепление подвижных спиц (фиг.2).
Устройство извлечения, предназначенное для удаления посторонних предметов с поверхности тяжелого жидкометаллического теплоносителя, оставшихся в корпусе реактора после извлечения элементов активной зоны реактора, состоит из массивного корпуса 1 (фиг.2), соединенного посредством двух сдублированных стальных канатов через систему блоков 2 (фиг.2) с лебедкой, которая входит в состав перегрузочного контейнера.
На корпусе 1 на осях 3 смонтировано, в частности, двенадцать спиц 4 (фиг.1), с возможностью поворота вокруг оси 3, каждая спица 4 снабжена управляющей пластиной 5 с кулачковым пазом 6, выполненным фигурным (фиг.7).
Устройство извлечения снабжено узлом расцепления, выполненным из штанг 7, ряда флажков 8 и сетки 9 (фиг.3, 1). Флажки 8 (фиг.7, 8), установлены подпружиненными на конце каждой спицы 4. Штанги 7 вставлены снизу в каждую спицу 4. К торцам каждой штанги 7 прикреплена сетка 9. При этом спицы 4 выполнены длинными с возможностью погружения в теплоноситель, достаточными для погружения сетки 9 и достижения максимального диаметра раскрытия сетки 9.
Внутри корпуса 1 установлен подвижно толкатель 10 (фиг.2, 6), изготовленный массивным, на котором установлено, в частности, двенадцать роликов 11, взаимодействующих с кулачковыми пазами 6 (фиг.2, 7) управляющих пластин 5 на спицах 4 с возможностью перемещения спиц 4, при этом управляющие пластины 5 и оси 3 вынесены из зоны тяжелого жидкометаллического теплоносителя, обеспечивая работоспособность механизмов устройства извлечения при воздействии высоких температур теплоносителя.
Форма кулачковых пазов 6 такова, что в начале и конце поступательного движения толкателя 10 осуществляется фиксация спиц 4 в определенном ("закрытом" или "открытом") положении. От кругового перемещения груза 16 с предохранительными скобами 17 его фиксируют шпонки 12 и 13 (фиг.4, 5).
Вертикальное перемещение толкателя 10 относительно корпуса 1 осуществляется управляющим тросом посредством отдельного привода, вмонтированного в лебедку контейнера перегрузочного (не показано), что обеспечивает управление и отслеживание состояния ("закрыто" или "открыто") устройства извлечения при работе в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе.
На оси корпуса 1 установлена подвижно невыпадающая штанга 15 (фиг.2, 3) с размещенным на нижнем ее конце грузом 16 (фиг.2), обеспечивающим гарантированное погружение сетки 9 в тяжелый жидкометаллический теплоноситель.
На грузе 16 установлено, в частности, шесть предохранительных скоб 17 (фиг.9), предотвращающих случайное взаимодействие стенок контейнера перегрузочного на флажки 8 и обеспечивающих защиту от несанкционированного расцепления нижней части устройства с сеткой 9 и посторонними предметами, повышая надежность работы.
Между грузом 16 и сеткой 9 установлена распорная штанга 18, выполненная выпадающей (фиг.2, 1), с возможностью принудительного погружения сетки 9 в тяжелый жидкометаллический теплоноситель.
Поверх корпуса 1 установлен кожух 19 (фиг.1), обеспечивающий необходимый габаритный размер для помещения сложенного устройства извлечения внутри контейнера перегрузочного и беспрепятственную работу (кулачковых) механизмов, при этом кожух 19 выполнен с ребрами 20, обеспечивающими исключение повреждения управляющих пластин при работе в канале контейнера перегрузочного.
Устройство извлечения работает следующим образом.
Устройство извлечения в "закрытом" состоянии из контейнера перегрузочного опускается лебедкой в тяжелый жидкометаллический теплоноситель на определенную глубину. При этом сетка 9 погружается полностью, а распорная штанга 18 и штанги 7, вставленные в спицы 4, - частично.
Затем при втягивании управляющего троса толкатель 10 перемещается вверх относительно корпуса. При этом ролики 11 толкателя 10, взаимодействуя с кулачковыми пазами 6, отжимают спицы 4 в стороны до "открытого" положения, расправляя тем самым сетку 9. Устройство извлечения "открыто" (фиг.3).
Затем лебедкой осуществляется подъем устройства извлечения и останов над поверхностью тяжелого жидкометаллического теплоносителя для стекания теплоносителя.
После стекания теплоносителя управляющий канат перемещает толкатель 10 вниз под действием собственного веса и ролики 11, взаимодействуя с кулачковыми пазами 6 в управляющих пластинах 5, поворачивают спицы 4. Таким образом, спицы 4 сводятся к середине и фиксируются. А зафиксированный от поворота вокруг собственной оси груз 16 не позволяет при этом столкнуться предохранительным скобам 17 со сходящимися подвижными спицами 4. Устройство извлечения "закрыто" (фиг.1) и в этом состоянии оно перемещается лебедкой в контейнер перегрузочный.
При этом кожух 19 и предохранительные скобы 17 не позволяют раскачиваться устройству извлечения внутри контейнера перегрузочного и прикоснуться управляющим пластинам и подпружиненным флажкам 8 стенок контейнера.
При выгрузке устройства извлечения из контейнера перегрузочного лебедка опускает устройство в контейнер для приема (не показано) через его горловину с диаметром, необходимым для достаточного нажатия на флажки 8.
При этом груз 16 с предохранительными скобами 17, упершись в горловину контейнера для приема, сдвинется вверх, освобождая флажки 8. При этом освободившиеся штанги 7 спиц 4, (центральная) распорная штанга 18 и сетка 9 со всем содержимым, то есть все детали, которые были в непосредственном контакте с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, упадут в контейнер для приема под собственным весом.
1. Устройство извлечения, включающее корпус, толкатель, установленный внутри корпуса с возможностью перемещения, подвижно невыпадающую штангу, установленную на оси корпуса, спицы, смонтированные на осях в корпусе с возможностью поворота вокруг оси, управляющие пластины, размещенные на спицах и выполненные с кулачковыми пазами, ролики, размещенные на толкателе, взаимодействующие с кулачковыми пазами, узел расцепления, выполненный с флажками, штангами, вставленными в спицы, и сеткой, прикрепленной к штангам, распорную штангу, установленную между грузом и сеткой с возможностью выпадения, груз с предохранительными скобами, установленный на подвижно невыпадающей штанге, с возможностью перемещения относительно узла расцепления, освобождая флажки для автоматического сброса штанг и спиц, кожух надетый снаружи корпуса.
2. Устройство извлечения по п.1, отличающееся тем, что управляющие пластины расположены вне зоны тяжелого жидкометаллического теплоносителя.
3. Устройство извлечения по п.1, отличающееся тем, что ролики, расположенные на толкателе, вынесены вне зоны тяжелого жидкометаллического теплоносителя.
4. Устройство извлечения по п.1, отличающееся тем, что кожух выполнен с ребрами для исключения повреждения управляющих пластин при работе в канале контейнера перегрузочного.
5. Устройство извлечения по п.1, отличающееся тем, что спицы выполнены длинными с возможностью погружения в теплоноситель, достаточными для погружения сетки и достижения максимального диаметра раскрытия сетки.
