本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆工程，特別涉及一種核燃料貯罐焊縫去除裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、球床式高溫氣冷堆核電站采用圓球形燃料元件，燃料元件直徑為6cm，數(shù)萬個燃料元件貯存在貯罐中，貯罐口直徑約13cm，貯罐口與罐蓋通過焊接密封，以防止放射性物質(zhì)在貯存過程中逸出。

2、在需要進行堆芯再裝料時，需要利用核燃料貯罐密封焊接焊縫去除裝置，將貯罐密封焊接焊縫去除，以便拔出罐蓋、取出貯罐中的燃料元件。由于核電站廠房空間有限，核燃料貯罐密封焊接焊縫去除裝置需要向下穿過樓板和狹長的孔洞，到達位于屏蔽罩內(nèi)的核燃料貯罐上方，在貯罐口部位，承受到來自貯罐的射線照射的條件下，完成焊縫去除。

3、現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)中設(shè)計了一種核燃料貯罐密封焊接焊縫去除裝置，可實現(xiàn)乏燃料貯存罐的切割。但這些裝置的切割執(zhí)行部件無法穿過狹長的孔洞，并不適用于球床式高溫氣冷堆核電站的核燃料貯罐密封焊接焊縫去除。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出一種核燃料貯罐密封焊接焊縫去除裝置，包括機架，機架上安裝有機頭升降裝置；機頭升降裝置驅(qū)動機頭組件上下移動；所述機頭組件遠離機頭升降裝置的一端連接有定位桿，機頭組件驅(qū)動定位桿旋轉(zhuǎn)；所述定位桿遠離機頭組件的一端設(shè)置定位環(huán)；所述定位環(huán)與貯罐蓋中心相適配；

2、所述機頭升降裝置下降帶動定位桿和機頭組件穿過孔洞使定位環(huán)與貯罐蓋接觸；

3、所述機頭組件包括切割刀頭；所述定位桿位于機頭組件的中心軸位置，切割刀頭與定位桿之間的距離與貯罐蓋的半徑相等；所述機頭組件驅(qū)動切割刀頭自轉(zhuǎn)同時繞定位桿旋轉(zhuǎn)，切割刀頭對貯罐蓋與貯罐口之間的焊縫進行切割。

4、進一步地，所述機頭升降裝置與機頭組件之間安裝有位置調(diào)整機構(gòu)，機頭升降裝置帶動機頭組件和位置調(diào)整機構(gòu)上下移動，位置調(diào)整機構(gòu)驅(qū)動機頭組件在水平方向上移動；所述機頭組件還包括依次連接的旋轉(zhuǎn)電機、推力電缸和切割電機；所述旋轉(zhuǎn)電機的固定端與位置調(diào)整機構(gòu)連接，旋轉(zhuǎn)電機的輸出端與推力電缸連接；所述切割電機安裝在安裝殼體內(nèi)部，推力電缸的輸出端與安裝殼體的上端連接；所述切割刀頭與切割電機的輸出端連接；所述定位桿的一端與推力電缸外殼連接；所述切割電機與切割刀頭之間安裝有減速器。

5、進一步地，所述機頭升降裝置包括驅(qū)動機構(gòu)和鏈輪；兩組所述鏈輪分別轉(zhuǎn)動安裝在機架兩相對內(nèi)壁上，兩組鏈輪之間安裝有傳動機構(gòu)；所述驅(qū)動機構(gòu)安裝在機架上，驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動；所述傳動機構(gòu)的兩個輸出端分別與兩組鏈輪中的一個鏈輪連接；每組所述鏈輪上嚙合有環(huán)形鏈條；所述環(huán)形鏈條與位置調(diào)整機構(gòu)連接；所述機架上安裝有兩組滑軌副，位置調(diào)整機構(gòu)的兩端面分別與兩組滑軌副滑動連接。

6、進一步地，所述位置調(diào)整機構(gòu)包括外殼體；所述外殼體的兩側(cè)面分別與兩組環(huán)形鏈條固定連接和兩組滑軌副滑動連接；所述外殼體上設(shè)置有水平調(diào)節(jié)機構(gòu)；所述旋轉(zhuǎn)電機的固定端安裝在水平調(diào)節(jié)機構(gòu)上，水平調(diào)節(jié)機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機在水平方向上移動。

7、進一步地，所述水平調(diào)節(jié)機構(gòu)與旋轉(zhuǎn)電機之間安裝有彈簧組件；所述彈簧組件包括一號盤和二號盤；所述一號盤與水平調(diào)節(jié)機構(gòu)連接；所述二號盤與旋轉(zhuǎn)電機連接，一號盤與二號盤之間均勻設(shè)置有多組彈簧主體。

8、進一步地，所述旋轉(zhuǎn)電機的安裝端固定安裝在二號盤下端，旋轉(zhuǎn)電機的輸出端連接有回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件；所述回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件外圈轉(zhuǎn)動連接有回轉(zhuǎn)軸承外件；所述回轉(zhuǎn)軸承外件與二號盤之間連接有一號外筒體，一號外筒體內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)電機外殼固定。

9、進一步地，所述定位環(huán)內(nèi)部套設(shè)有軸承，定位環(huán)通過軸承與定位桿轉(zhuǎn)動連接，定位環(huán)與貯罐蓋保持相對靜止。

10、進一步地，所述驅(qū)動機構(gòu)為手動操作機構(gòu)和升降電機，手動操作機構(gòu)和升降電機與傳動機構(gòu)連接；

11、所述外殼體內(nèi)壁安裝有內(nèi)滑軌；所述內(nèi)滑軌上滑動連接有內(nèi)托盤；所述水平調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在內(nèi)托盤上；所述外殼體上安裝有驅(qū)動組件；所述驅(qū)動組件包括驅(qū)動電機和傳動組件；外殼體內(nèi)壁上下端之間轉(zhuǎn)動連接有絲杠，所述驅(qū)動電機通過傳動組件驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)；所述絲杠上滑動連接有滾珠螺母，所述滾珠螺母與內(nèi)托盤固定連接。

12、進一步地，還包括清屑裝置，清屑裝置安裝在機頭組件上；所述清屑裝置包括送氣管嘴和排氣管嘴，送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭的一端與切割電機外殼固定；所述送氣管嘴和排氣管嘴的一端與氣泵連通，送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭的另一端通過三號盤進行限位；所述三號盤與回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件之間連接有二號外筒體。

13、本發(fā)明提出一種核燃料貯罐焊縫去除方法，應(yīng)用上述任一的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，具體包括如下步驟：

14、通過貯罐移動設(shè)備，將貯罐移至罐口切割位置；

15、啟動機頭升降裝置，機頭升降裝置帶動機頭組件和定位桿向下移動，機頭和定位桿穿過樓板和孔洞，下降至貯罐蓋上；

16、啟動水平調(diào)節(jié)機構(gòu)，水平調(diào)節(jié)機構(gòu)帶動機頭組件和定位桿在水平方向上移動，使定位桿中心與貯罐蓋中心對中；

17、定位桿下壓到貯罐蓋中心，定位桿作為切割刀頭周向進給的旋轉(zhuǎn)軸；

18、啟動推力電缸，驅(qū)動切割刀頭緩慢向下移動，實現(xiàn)軸向進給；

19、啟動旋轉(zhuǎn)電機和切割電機，切割電機帶動切割刀頭旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動切割刀頭沿著環(huán)形焊縫做周向運動。

20、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果如下：

21、(一)本發(fā)明通過機頭升降裝置帶動機頭組件和定位桿下降穿過樓板和孔洞，并通過定位環(huán)與貯罐蓋配合定位，通過切割刀頭繞定位桿旋轉(zhuǎn)對貯罐口進行切割，實現(xiàn)對球床式高溫氣冷堆核電站的核燃料貯罐密封焊接焊縫去除。

22、(二)本發(fā)明通過三號盤對送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭進行限位，送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭在旋轉(zhuǎn)電機的驅(qū)動下進行轉(zhuǎn)動時，三號盤和二號外筒體隨著一起旋轉(zhuǎn)，提高送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭旋轉(zhuǎn)過程中與切割刀頭的相對位置的穩(wěn)定性。

23、(三)本發(fā)明通過送氣管嘴、排氣管嘴和攝像頭在推力電缸的驅(qū)動下隨著切割電機一起向下小距離移動，可以對準切割的部位，送氣排氣方位更精準，攝像觀察得更精準。

24、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，包括機架(10)，機架(10)上安裝有機頭升降裝置(20)；機頭升降裝置(20)驅(qū)動機頭組件(40)上下移動；所述機頭組件(40)遠離機頭升降裝置(20)的一端連接有定位桿(50)，機頭組件(40)驅(qū)動定位桿(50)旋轉(zhuǎn)；所述定位桿(50)遠離機頭組件(40)的一端設(shè)置定位環(huán)(60)；所述定位環(huán)(60)與貯罐蓋(1)中心相適配；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述機頭升降裝置(20)與機頭組件(40)之間安裝有位置調(diào)整機構(gòu)(30)，機頭升降裝置(20)帶動機頭組件(40)和位置調(diào)整機構(gòu)(30)上下移動，位置調(diào)整機構(gòu)(30)驅(qū)動機頭組件(40)在水平方向上移動；所述機頭組件(40)還包括依次連接的旋轉(zhuǎn)電機(401)、推力電缸(402)和切割電機(403)；所述旋轉(zhuǎn)電機(401)的固定端與位置調(diào)整機構(gòu)(30)連接，旋轉(zhuǎn)電機(401)的輸出端與推力電缸(402)連接；所述切割電機(403)安裝在安裝殼體(405)內(nèi)部，推力電缸(402)的輸出端與安裝殼體(405)的上端連接；所述切割刀頭(404)與切割電機(403)的輸出端連接；所述定位桿(50)的一端與推力電缸(402)外殼連接；所述切割電機(403)與切割刀頭(404)之間安裝有減速器(408)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述機頭升降裝置(20)包括驅(qū)動機構(gòu)(201)和鏈輪(202)；兩組所述鏈輪(202)分別轉(zhuǎn)動安裝在機架(10)兩相對內(nèi)壁上，兩組鏈輪(202)之間安裝有傳動機構(gòu)(203)；所述驅(qū)動機構(gòu)(201)安裝在機架(10)上，驅(qū)動機構(gòu)(201)驅(qū)動傳動機構(gòu)(203)轉(zhuǎn)動；所述傳動機構(gòu)(203)的兩個輸出端分別與兩組鏈輪(202)中的一個鏈輪(202)連接；每組所述鏈輪(202)上嚙合有環(huán)形鏈條(204)；所述環(huán)形鏈條(204)與位置調(diào)整機構(gòu)(30)連接；所述機架(10)上安裝有兩組滑軌副(205)，位置調(diào)整機構(gòu)(30)的兩端面分別與兩組滑軌副(205)滑動連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述位置調(diào)整機構(gòu)(30)包括外殼體(301)；所述外殼體(301)的兩側(cè)面分別與兩組環(huán)形鏈條(204)固定連接和兩組滑軌副(205)滑動連接；所述外殼體(301)上設(shè)置有水平調(diào)節(jié)機構(gòu)(302)；所述旋轉(zhuǎn)電機(401)的固定端安裝在水平調(diào)節(jié)機構(gòu)(302)上，水平調(diào)節(jié)機構(gòu)(302)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(401)在水平方向上移動。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述水平調(diào)節(jié)機構(gòu)(302)與旋轉(zhuǎn)電機(401)之間安裝有彈簧組件(303)；所述彈簧組件(303)包括一號盤(3031)和二號盤(3032)；所述一號盤(3031)與水平調(diào)節(jié)機構(gòu)(302)連接；所述二號盤(3032)與旋轉(zhuǎn)電機(401)連接，一號盤(3031)與二號盤(3032)之間均勻設(shè)置有多組彈簧主體(3033)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)電機(401)的安裝端固定安裝在二號盤(3032)下端，旋轉(zhuǎn)電機(401)的輸出端連接有回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件(406)；所述回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件(406)外圈轉(zhuǎn)動連接有回轉(zhuǎn)軸承外件(407)；所述回轉(zhuǎn)軸承外件(407)與二號盤(3032)之間連接有一號外筒體，一號外筒體內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)電機(401)外殼固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述定位環(huán)(60)內(nèi)部套設(shè)有軸承，定位環(huán)(60)通過軸承與定位桿(50)轉(zhuǎn)動連接，定位環(huán)(60)與貯罐蓋(1)保持相對靜止。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，所述驅(qū)動機構(gòu)(201)為手動操作機構(gòu)(2011)和升降電機(2012)，手動操作機構(gòu)(2011)和升降電機(2012)與傳動機構(gòu)(203)連接；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，還包括清屑裝置(70)，清屑裝置(70)安裝在機頭組件(40)上；所述清屑裝置(70)包括送氣管嘴(701)和排氣管嘴(702)，送氣管嘴(701)、排氣管嘴(702)和攝像頭(80)的一端與切割電機(403)外殼固定；所述送氣管嘴(701)和排氣管嘴(702)的一端與氣泵連通，送氣管嘴(701)、排氣管嘴(702)和攝像頭(80)的另一端通過三號盤(703)進行限位；所述三號盤(703)與回轉(zhuǎn)軸承內(nèi)件(406)之間連接有二號外筒體。

10.一種核燃料貯罐焊縫去除方法，應(yīng)用權(quán)利要求1-9中任一所述的一種核燃料貯罐焊縫去除裝置，其特征在于，具體包括如下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核燃料貯罐焊縫去除裝置及方法,包括機架，機架上安裝有機頭升降裝置；機頭升降裝置驅(qū)動機頭組件上下移動；所述機頭組件遠離機頭升降裝置的一端連接有定位桿，機頭組件驅(qū)動定位桿旋轉(zhuǎn)；所述定位桿遠離機頭組件的一端設(shè)置定位環(huán)；所述定位環(huán)與貯罐蓋中心相適配；所述機頭升降裝置下降帶動定位桿和機頭組件穿過孔洞使定位環(huán)與貯罐蓋接觸；通過定位環(huán)與貯罐蓋配合定位，通過切割刀頭繞定位桿旋轉(zhuǎn)對貯罐口進行切割，實現(xiàn)對球床式高溫氣冷堆核電站的核燃料貯罐密封焊接焊縫去除。

技術(shù)研發(fā)人員：吳彬,王金華,李悅,張作義,董玉杰,王海濤
受保護的技術(shù)使用者：清華大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28