Устройство для резки топливных стержней

 

Использование: в атомной промышленности для дробления стержневых тепловыделяющих элементов. Сущность изобретения: устройство для резки топливных стержней содержит рабочую камеру 1 с каналами 2 и 3 загрузки и выгрузки и размещенный в рабочей камере механизм резки в виде неподвижного 4 и подвижного 5 ножей. Подвижный нож 5 снабжен гидроприводом 6 с полостями 7 и 8 рабочего и холостого ходов и выполнен составным по толщине из режущего 9 и упорного 10 элементов с автономными гидроцилиндрами 11 и 12 соответственно. При включении устройства в работу упорный элемент 10 защемляет стержень 15 и его поверхность приобретает однородную плоскую форму, в результате чего режущий элемент 9 при отрезке испытывает равномерную нагрузку по всей ширине ножа. 2 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к механизмам дробления стержневых тепловыделяющих элементов, и может быть использовано в атомной промышленности.

Известно устройство для резки топливных стержней, содержащее рабочую камеру с каналами загрузки и выгрузки и размещенный в камере между каналами режущий орган с подвижным ножом [1] Нож указанного устройства может быть выполнен в виде вращающихся ножниц, ленточной пилы или абразивного диска. Недостатком устройства является его низкая надежность в связи с тем, что подвижный нож служит источником колебаний обрабатываемого стержневого элемента, которые передаются каналу загрузки, что может привести к разрушению как самого канала, так и устройства в целом. Кроме того, возникающие при резке пыль и осколки стержневого элемента имеют свободный выход из рабочей камеры через канал загрузки, что влечет за собой дополнительное радиоактивное облучение обслуживающего персонала и требует принятия дополнительных мер безопасности.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату является устройство для резки топливных стержней, содержащее рабочую камеру с каналами загрузки и выгрузки и размещенный в рабочей камере механизм резки в виде неподвижного и подвижного ножей, последний из которых снабжен гидроприводом [2] При подаче рабочей жидкости в полость рабочего хода гидропривода подвижный нож подводится к стержню и отрезает требуемый участок. Затем рабочая жидкость подается в полость холостого хода гидропривода, за счет чего подвижный нож отводится от стержня и возвращается в исходное положение.

Недостатком указанного технического решения является его низкая надежность в связи с тем, что при резке топливных стержней на атомных электростанциях, имеющих резко выраженную неоднородность геометрической формы по длине, подвижный нож испытывает неравномерную нагрузку по ширине. В результате величина нагрузки и зона ее приложения на ноже имеет случайный характер и сам нож имеет неравномерный износ по ширине.

А так как неравномерность и величина износа в этом случае не могут быть определены заранее, становится неопределенным и срок службы ножа и задание указанного срока из каких-либо общих соображений не гарантирует от преждевременного местного износа и аварийного выхода ножа из строя. Кроме того, образующиеся в процессе резки осколки и графитовая пыль оседают на верхней плоскости ножа, спрессовываются между собой и с плоскостью ножа и тем самым способствуют уменьшению свободного хода ножа и его заклиниванию.

Необходимо отметить также, что при отрезке стержня сам стержень изгибается, а по окончании процесса резки стержень выпрямляется и возникает его колебательный процесс. Частично колебательный процесс снижается амортизирующей накладкой, однако при значительных диаметрах стержня полностью исключить вибрацию не представляется возможным и наступает аварийное разрушение устройства.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства для резки топливных стержней.

Это достигается тем, что в устройстве для резки топливных стержней, содержащем рабочую камеру с каналами загрузки и выгрузки и размещенный в рабочей камере механизм резки в виде неподвижного и подвижного ножей, последний из которых снабжен гидроприводом, подвижный нож выполнен составным по толщине из режущего и упорного элементов, связанных между собой с возможностью взаимного перемещения, а гидропривод выполнен в виде двух автономных гидроцилиндров, один из которых связан с режущим элементом, а другой с упорным элементом, при этом гидроцилиндр упорного элемента смонтирован на режущем элементе, а полость рабочего хода гидроцилиндра упорного элемента сообщена с полостью холостого хода гидроцилиндра режущего элемента.

Выполнение подвижного ножа составным из элементов и подключение гидроцилиндров упорного и режущего элементов между собой обеспечивает однородность поверхности топливных стержней со стороны подвижного ножа и препятствует накоплению пыли и осколков на его рабочих поверхностях.

На фиг. 1 изображено устройство для резки топливных стержней, общий вид; на фиг. 2 схема включения гидроцилиндров упорного и режущего элементов.

Устройство для резки топливных стержней содержит рабочую камеру 1 с каналами 2 и 3 загрузки и выгрузки и размещенный в рабочей камере механизм резки в виде неподвижного 4 и подвижного 5 ножей, последний из которых снабжен гидроприводом 6 с полостями 7 и 8 рабочего и холостого ходов. Подвижный нож 5 выполнен составным по толщине из режущего 9 и упорного 10 элементов с автономными гидроцилиндрами 11 и 12 соответственно. Количество гидроцилиндров может быть любым в зависимости от условий работы.

Подвижный нож 5 ориентирован упорным элементом 10 в сторону канала загрузки 2, а упорный элемент 10 с гидроцилиндром 12 на режущем элементе 9 с возможностью перемещения по нему. Связь элементов 9 и 10 между собой может быть выполнена любым известным образом, например в виде "ласточкина хвоста", обеспечивающего взаимное перемещение элементов по одному из направлений, в данном случае в направлении движения подвижного ножа 5 и препятствующего их перемещению по другим направлениям.

Фиксация гидроцилиндра 12 упорного элемента 10 на режущем элементе 9 осуществляется с помощью отбортовки 13 элемента 9 и системы 14 принудительного возврата. Отбортовка 13 обеспечивает совместное движение элемента 9 и гидроцилиндра 12 в рабочем режиме, а система 14 в режиме холостого хода.

Рабочие полости 7 гидроцилиндра 12 сообщены с полостями 8 холостого хода гидроцилиндра 11 режущего элемента 9. Каждый из элементов 9 и 10 может быть снабжен любым количеством гидроцилиндров. Система 14 принудительного возврата предназначена для совместного отвода упорного и режущего элементов 10 и 9 от стержня 15 при завершении очередного цикла резки.

В качестве системы принудительного возврата используют трубы 16 отвода и подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам, для чего хвостовая часть их выполнена в виде пространственной спирали 17, а ввод их в рабочую полость гидроцилиндров осуществляется через корпус упорного элемента 10. Неподвижный нож 4 выполнен с плоской верхней частью, соответствующей упорному элементу 10 подвижного ножа 5.

Работа описанного устройства для резки осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии режущий и упорный элементы 9 и 10 отведены от неподвижного ножа 4. Топливный стержень 15 через канал загрузки 2 подводится к неподвижному ножу 4 и устанавливается на требуемом уровне. В полость 7 рабочего хода гидроцилиндра 11 режущего элемента 9 подается рабочая жидкость, режущий элемент 9 подводится к стержню 15 и отрезает участок требуемой длины.

Одновременно с движением элемента 9 под воздействием отбортовки 13 гидроцилиндр 12 и упорный элемент 10 подводится к стержню 15 и под совместным воздействием элемента 10 и плоской верхней части неподвижного ножа 4 стержень 15 защемляется и снимается. В течение всего процесса резки стержень 15 остается защемленным элементом 10 и его изгибания не происходит.

В итоге стержень 15 в зоне контакта с элементом 10 приобретает однородную плоскую форму, а его наружная поверхность становится эквидистантной поверхности элемента 10 и плоской верхней части ножа 4. При движении элемента 10 пространственная спираль 16 хвостовых частей труб растягивается и ее упругие силы сжатия не передаются на корпус элемента 10. После завершения этапа отрезки рабочая жидкость подается в полость 8 холостого хода гидроцилиндра 11 и одновременно (так как они сообщены между собой) в полость 7 рабочего хода гидроцилиндра 12 для воздействия на элемент 10. Режущий элемент 9 отводится от стержня 15 в исходное положение.

Одновременно под воздействием упругих сил сжатия спирали 16 система 14 принудительного возврата обеспечивает возврат в исходное положение гидроцилиндра 13 элемента 10. Возврат элемента 9 и гидроцилиндра 12 сопровождается выдвижением "рабочим ходом" упорного элемента 10. В процессе выдвижения элемент очищает рабочую поверхность режущего элемента 9 и создает дополнительное напряжение в спирали, способствующее поджатию гидроцилиндра 12 к отбортовке 13. В результате, режущий элемент 9 занимает исходное положение, а гидроцилиндр 12 поджат к его отбортовке 13. Упорный элемент 10 выдвинут и устройство подготовлено к следующему этапу резки. Стержень 15 сохраняет состояние покоя и сам процесс резки не приводит к возникновению колебательных процессов в стержне.

При повторной резке режущий элемент 9 контактирует с плоской однородной поверхностью стержня 15, а упорный элемент 10 обеспечивает требуемую однородность поверхности последующего участка стержня, при этом элемент 10 вдвигается в гидроцилиндр 12 и рабочая жидкость выдавливается из полости 7 рабочего хода гидроцилиндра 12.

При необходимости процесс повторяется.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ТОПЛИВНЫХ СТЕРЖНЕЙ, содержащее рабочую камеру с каналами загрузки и выгрузки и размещенный в рабочей камере механизм резки в виде неподвижного и подвижного ножей, последний из которых снабжен гидроприводом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, подвижный нож выполнен составным по толщине из режущего и упорного элементов, связанных между собой с возможностью взаимного перемещения, а гидропривод выполнен в виде двух автономных гидроцилиндров, один из которых связан с режущим элементом, а другой с упорным элементом, при этом гидроцилиндр упорного элемента смонтирован на режущем элементе, а полость рабочего хода гидроцилиндра упорного элемента сообщена с полостью холостого хода гидроцилиндра режущего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2