Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗКИ ЧЕХЛА С ОТРАБОТАВШИМ ЯДЕРНЫМ ТОПЛИВОМ В ЯЧЕЙКЕ ХРАНИЛИЩА

Изобретение относится к области атомной техники и может быть использовано в устройствах для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища.

Наиболее близким к изобретению является устройство для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища, которое содержит вертикально-сверлильный станок с режущим инструментом, установленный на платформе, которая расположена на опорной плите с возможностью поворота относительно вертикальной оси и снабжена двумя отверстиями, одно из которых выполнено соосно шпинделю станка (патент РФ №2220465, МПК G21C 19/33, опубл. 28.08.2003 г.).

В известном устройстве платформа установлена на неподвижной опорной плите посредством центрального подшипника качения и кольцевого антифрикционного подшипника. Два отверстия платформы расположены радиально под углом 90° относительно друг друга, при этом одно из отверстий

предназначено для центровки устройства, а второе - для ввода режущего инструмента в виде сверлильной головки. В опорной плите выполнено одно отверстие, которое предназначено для центровки устройства и ввода режущего инструмента в виде сверлильной головки. При развороте платформы упомянутое отверстие поочередно совмещается с одним из двух отверстий платформы. На платформе закреплены стойки-направляющие, по зубчато-реечному зацеплению одной из которых перемещается в вертикальном направлении приводной шпиндель вертикально-сверлильного станка, а другая стойка служит опорой для приводного шпинделя. На платформе имеются две опоры напольных колес, к которым крепятся дугообразные тяги. Другим концом эти тяги закреплены к торцам стоек-направляющих. Кроме того, платформа снабжена, как минимум, двумя фиксаторами, стопорящими платформу после ее разворота на 90°.

Для выполнения процесса резки чехла используют два режима работы устройства для резки: режим проверки центровки загрузочного отверстия и чехла и режим ввода режущего инструмента в загрузочное отверстие для резки чехла. В режиме проверки центровки загрузочного отверстия и чехла разворот платформы выполняют вручную. С помощью фиксаторов совмещают отверстие неподвижной опорной плиты и одно из отверстий платформы и, перемещая устройство вручную за тяги на колесах, достигают центровки упомянутых отверстий с загрузочным отверстием визуально, а затем проводят проверку их общей соосности с помощью ручного калибра. Затем неподвижную опорную плиту закрепляют к платформе с помощью прижимных планок, которые не снимают до окончания резки. Далее проверяют «точную» центровку отверстия неподвижной опорной плиты, отверстия платформы и загрузочного отверстия с чехлом и отсоединяют фиксаторы. Затем разворачивают платформу по часовой стрелке на угол 90° относительно неподвижной опорной плиты в положение резки и закрепляют фиксаторами. В этом положении устройство подготовлено к резке чехла, т.е. соответствующие отверстия и чехол будут сцентрированы относительно шпинделя вертикально-сверлильного станка.

Недостатком известного устройства является биение режущего инструмента при выполнении отверстий на значительном расстоянии от станка, что приводит к отклонению реза от намеченного, к преждевременному износу и поломке режущего инструмента, а также к увеличению выхода радионуклидов из-за вибрационного воздействия на демонтируемое изделие. Кроме этого, недостатком устройства является сложность и длительность процесса центровки.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища, которое обеспечит точное и достаточно быстрое выполнение процесса резания, продолжительную

работоспособность режущего инструмента и радиационную безопасность для рабочего персонала.

Техническим результатом заявленного изобретения является создание осевой жесткости между режущим инструментом и разрезаемым чехлом в процессе резки, что позволяет исключить биение режущего инструмента.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища, содержащее вертикально сверлильный станок с режущим инструментом, установленный на платформе, которая расположена на опорной плите с возможностью поворота относительно вертикальной оси и снабжена двумя отверстиями, одно из которых выполнено соосно шпинделю станка,

согласно заявленному изобретению содержит вертикальную подпружиненную штангу с прижимом на нижнем конце, карданный вал, установленный между шпинделем станка и режущим инструментом, и опорную раму, при этом опорная плита выполнена в виде кольца и установлена на опорной раме с возможностью вертикального перемещения по ней, а второе отверстие платформы выполнено в ее центре, причем подпружиненная штанга установлена с возможностью прохода в упомянутое центральное отверстие платформы и соединена с карданным валом с обеспечением постоянной величины расстояния между осями штанги и вала.

Кроме этого, подпружиненная штанга и карданный вал соединены горизонтальными стяжками, которые образуют со штангой неподвижное соединение, а с валом - подвижное.

Кроме этого, прижим выполнен с возможностью охвата пробки демонтируемого чехла, а режущий инструмент выполнен в виде корончатого сверла.

Введение в устройство опорной рамы позволяет увеличить расстояние (до 4 м) от станка до демонтируемого чехла и тем самым ускорить и упростить монтаж-демонтаж карданного вала, который служит для удлинения оси режущего инструмента, что обеспечивает проведение реза на большой глубине, а введение вертикальной подпружиненной штанги с прижимом позволяет не только создать усилие прижима к чехлу и тем самым обеспечить его неподвижность во время резки, но и за счет ее соединения с карданным валом обеспечить необходимую жесткость кинематической схемы «шпиндель сверлильного станка → карданный вал → режущий инструмент» и тем самым сохранить постоянство величины расстояния между точками прижима и резания.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища, установленное на опорной площадке хранилища (общий вид, продольный разрез), на фиг.2 показана верхняя часть устройства для резки чехла (продольный разрез), на фиг.3 изображена нижняя часть устройства для резки чехла (продольный разрез).

Устройство для резки чехла с отработавшим ядерным топливом в ячейке хранилища содержит установленные на платформе 1 вертикально-сверлильный станок 2 и вертикальную подпружиненную штангу 3 с прижимом 4, который закреплен на нижнем конце штанги 3. Платформа 1 установлена на упорно-радиальном подшипнике 5, расположенном на опорной плите 6, с возможностью поворота вокруг вертикальной оси. Опорная плита 6 выполнена в виде кольца и установлена на опорной раме 7 с возможностью вертикального перемещения по раме 7 посредством роликов 8, установленных на раме 7. Платформа 1 снабжена двумя отверстиями: одно из которых выполнено в центре платформы 1, а другое отверстие выполнено соосно оси шпинделя 9 вертикально-сверлильного станка 2 и с возможностью прохода шпинделя 9. В центральном отверстии установлена вертикальная штанга 3, которая проходит через центральное отверстие платформы 1. Режущий инструмент 10 вертикально-сверлильного станка, представляющий собой, например, корончатое сверло, установлен на нижнем конце карданного вала 11, который соединен со шпинделем 9 станка 2 и выполняет функцию удлиненной оси режущего инструмента 10. Вертикальная штанга 3 и карданный вал 11 для обеспечения постоянной величины осевого расстояния между штангой 3 и валом 11 соединены между собой с помощью горизонтальных стяжек 12, при этом стяжки 12 закреплены на штанге 3 неподвижно, а карданный вал 11 соединен со стяжками 12 через подшипники скольжения 13. Устройство снабжено струбциной 14, которая закреплена на платформе 1 и плите 6 с возможностью их фиксации в заданном положении относительно опорной рамы 7. Устройство может быть снабжено видеокамерой 15 для наблюдения за процессом наведения и резки, которая установлена на вертикальной штанге 3 в области нахождения прижима 4 и режущего инструмента 10. Вертикальная штанга 3 и карданный вал 11 выполнены с возможностью их съема. Режущий инструмент 10 соединен с карданным валом 11 с помощью быстросъемного соединения 16 для замены при выходе из строя. На верхнем конце вертикальной штанги 3 установлена пружина 17, которая обеспечивает постоянную величину усилия прижатия прижима 4 к обрабатываемой поверхности пробки 18 чехла 19 с отработавшим ядерным топливом. Верхний конец штанги 3 выполнен с резьбой, образующей подвижное резьбовое соединение с прижимной гайкой 20. Прижим 4 выполнен с возможностью охвата пробки демонтируемого чехла. Штанга 3 с прижимом 4 обеспечивают точность наведения режущего инструмента 10 с одновременным исключением возможного биения режущего инструмента 10 за счет фиксации прижима 4 на пробке 18 чехла 19. Опорная рама 7 заявленного устройства может быть закреплена на опорной площадке 21 хранилища, рабочее отверстие которой выполнено соосно ячейке 22 хранилища. Длину карданного вала 11 выбирают исходя из глубины нахождения чехла 19 в ячейке 22.

Работу с использованием устройства для резки осуществляют следующим образом.

Опорную площадку 21 устанавливают соосно вскрытой ячейке 22 хранилища. Определяют расстояние от верхней поверхности опорной площадки 21 до верхней кромки чехла 19. На опорную площадку 21 устанавливают и закрепляют опорную раму 7. Поднимают платформу 1 по стойкам рамы 7 на максимальную высоту и закрепляют ролики 8. Соединяют карданный вал 11 с вертикальной штангой 3 с помощью горизонтальных стяжек 12, для чего карданный вал 11 пропускают через подшипники скольжения 13, которые установлены в горизонтальных стяжках 12, а далее верхний конец карданного вала 11 соединяют со шпинделем 9 вертикально-сверлильного станка 2. На нижний конец карданного вала 11 устанавливают быстросъемное соединение 16 и режущий инструмент 10 (корончатое сверло). Опускают платформу 1 до соприкосновения прижима 4 с защитной пробкой 18. Вращают платформу 1 с вертикально-сверлильным станком 2 и вертикальной подпружиненной штангой 3 на упорно-радиальном подшипнике 5 до обеспечения посадки прижима 4 на защитную пробку 18 чехла 19. Сжимают пружину 17 путем закручивания прижимной гайки 20 и обеспечивают надежное прижатие прижима 4 к защитной пробке 18 и точное наведение режущего инструмента 10 на пробку 18, подлежащую резке. Взаимное положение подпружиненной штанги 3, прижима 4 и вертикально-сверлильного станка 2 фиксируют струбциной 14, скрепляющей между собой платформу 1 и опорную плиту 6. Процесс наведения прижима 4 и процесс резания наблюдают при помощи видеокамеры 15. После установки прижима 4 и его закрепления на чехле 19 производят резку. После отрезки одного из крепежных элементов пробки 18 усилие прижима пружины 17 уменьшают с помощью гайки 20. Платформу 1 с вертикально-сверлильным станком 2 разворачивают на 180° и производят резку второго крепежного элемента пробки 18. По окончании резки производят вскрытие чехла 19 с отработавшим ядерным топливом.