一种自平衡式燃料组件抓取机构的制作方法

本发明创造属于核技术应用领域，尤其是涉及一种自平衡式燃料组件抓取机构。

背景技术：

在核反应堆首次装料和大修期间，需要将反应堆中旧的燃料组件移出并将新的燃料组件装入反应堆，而燃料组件抓取机构是与燃料组件直接接触的关键部件。由于燃料组件呈细长结构，抓取钩爪在抓取燃料组件时钩爪很容易倾斜，造成安全性和稳定性差。针对这种情况，如何保持燃料组件装填和卸载过程的稳定性是燃料组件抓取机构的关键技术之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种自平衡式燃料组件抓取机构，以有效保持燃料组件抓取过程中机构的竖直和稳定，提升了抓取结构的稳定性和燃料组件吊装过程中的安全性。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种自平衡式燃料组件抓取机构，包括滚轮导轨、上平衡滚轮、传动轴、下支架、上支架、平衡凸轮、燃料组件钩爪，所述上平衡滚轮被限制于滚轮导轨中进行平移，所述滚轮导轨下方与传动轴上端固定连接，所述传动轴下部插入下支架中间，所述下支架上部位于上支架内，所述上支架上部通过径向轴承安装于支座上，上支架可绕轴向旋转；所述上支架下部通过平衡凸轮和下支架连接；所述燃料组件钩爪设于下支架上，燃料组件钩爪内部为开槽结构，传动轴下端在槽中上下移动。

进一步的，所述平衡凸轮通过转动副分别与上下支架连接，平衡凸轮安装于支架外侧。

进一步的，所述上平衡滚轮中心通过连杆与外界动力系统相连接，所述连杆可围绕上平衡滚轮旋转。

进一步的，所述传动轴的下端有台阶设计，用于和燃料组件钩爪进行配合。

进一步的，所述平衡凸轮为上下对称机构，中间具有较宽台阶，用于分散平衡凸轮重力，提高平衡凸轮的稳定性。

进一步的，所述下支架的下部为中空结构，结构上窄下宽，用于分散重力，提高下支架平衡性能。

进一步的，所述上支架内径与下支架上部外径之差为传动轴水平位移的极限值。

进一步的，所述燃料组件钩爪通过转动副安装于下支架上。

本发明创造的有益效果：通过使用本发明创造中的抓取机构，可以有效保持燃料组件抓取过程中机构的竖直和稳定，提升了抓取结构的稳定性和燃料组件吊装过程中的安全性。

附图说明

图1为燃料组件抓取机构整体的结构图；

图2为平衡凸轮的轴侧图；

图3为上平衡滚轮及导向轨道配合的轴侧图；

图4为燃料组件抓取过程中平衡凸轮和上平衡滚轮协同作用示意图。

附图标记说明：

1-滚轮导轨；2-上平衡滚轮；3-传动轴；4-下支架；5-支座；6-轴承；7-上支架；8平衡凸轮；9-燃料组件钩爪；10-燃料组件；11-连杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1所示，一种自平衡式燃料组件抓取机构，包括滚轮导轨1、上平衡滚轮2、传动轴3、下支架4、上支架7、平衡凸轮8、燃料组件钩爪9、燃料组件10，所述上平衡滚轮2被限制于滚轮导轨1的轨道中进行平移，所述滚轮导轨1下方通过销钉与传动轴3上端连接，所述传动轴3下方装配插入下支架4中间，用于保护传动轴3外表面，所述下支架4上部位于上支架7内，所述上支架7通过径向轴承安装于支座5上，上支架7可绕轴向旋转；所述上支架7下部通过设有转动副的平衡凸轮8和下支架4连接；所述燃料组件钩爪9设于下支架4上，燃料组件钩爪9内部为开槽结构，传动轴3下端可在槽中上下移动。

其中，所述平衡凸轮8通过转动副分别与上下支架连接，平衡凸轮8安装于支架外侧。

其中，所述上平衡滚轮2中心通过连杆11与外界动力系统相连接，所述连杆11可围绕上平衡滚轮2旋转，通过外界动力系统驱动，可实现对燃料组件10提升和释放。

其中，所述传动轴3的下端有台阶设计，用于和燃料组件钩爪9进行配合。

其中，所述平衡凸轮8为上下对称机构，中间具有较宽台阶，用于分散平衡凸轮8重力，提高平衡凸轮8的稳定性。平衡凸轮8的轴侧图为图2。

其中，所述下支架4的下部为中空结构，结构上窄下宽，仅保留薄壁结构，用于分散重力，提高下支架4平衡性能。

其中，所述上支架7内径与下支架4上部外径之差为传动轴3水平位移的极限值。

其中，所述燃料组件钩爪9通过转动副安装于下支架4上。

在整个抓取机构中，实现自平衡的零件主要是平衡凸轮8、上平衡滚轮2和滚轮导轨1三个部分。具体过程：未吊装燃料组件时，传动轴3及其连接件处于上圆筒支架7中心。若钩爪9能正对燃料组件10中心孔插入，传动轴3继续下移，则可以卡住燃料组件10，然后进行提取；若钩爪9未能准确插入燃料组件10中心，但钩爪9头部可进入燃料组件10孔，钩爪9头部与燃料组件10一侧相碰，从而给平衡凸轮8作用力使其倾斜，平衡凸轮8的反作用力作用在下支架4上，使上平衡滚轮2受力沿导轨向左运动并绕传动轴3旋转，上平衡滚轮2及导向轨道配合如图3，使传动轴3整体向右平移，传动轴3上端和下端的水平位移相同，整个抓取机构保持竖直。燃料组件抓取过程中平衡凸轮8和上平衡滚轮2协同作用如图4所示。

在燃料组件10提升和释放过程中，平衡凸轮8和上平衡滚轮2的组合运动使传动轴3及上下支架保持竖直。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。