一种适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具的制作方法

本发明涉及顶盖吊具，具体地指一种适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具，属于海洋核能应用领域。

背景技术：

作为海上浮动式核电站的海洋核动力平台，其要求能够在一定的海洋环境条件下实现反应堆自主换料。在核反应堆换料操作过程中，需要将反应堆压力容器顶盖进行拆装作业，以实现反应堆内核燃料组件的装卸。由于反应堆压力容器顶盖承担着反应堆压力边界的功能，因此在拆装过程中对密封面需要进行严格保护，同时反应堆压力容器顶盖与反应堆本体之间的装配精度要求高，对拆卸过程中的对中以及姿态和方位有着严格的要求，需要配备专门的吊具来实现拆装作业。

陆上核电站拆卸顶盖时，先安装压力容器导向栓，再由工作人员将顶盖吊具与压力容器顶盖进行连接，环吊起吊压力容器顶盖，吊运至贮存位置，除了导向栓配合段，全程无导向。压力容器顶盖安装过程中，先由工作人员牵引钢丝绳辅助完成初定位，再通过压力容器导向栓配合进行最终定位。虽然陆上核电站顶盖吊具技术成熟，但在海上倾斜摇摆的情况下，压力容器顶盖自身重量大，惯力较大，不可能靠工作人员牵引辅助安装定位，同时吊运过程中压力容器顶盖无约束导向也是不满足安全要求的。因此陆上核电站配备的顶盖吊具已不再适用于海上浮动核电站压力容器顶盖的海上装卸作业。

技术实现要素：

本发明旨在克服上述现有技术的不足而提供一种适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具，该顶盖吊具能适应海上倾斜、摇摆工况，对压力容器顶盖安装和吊运进行多级导向、与压力容器顶盖进行自动连接并防松脱，满足在一定海洋环境条件下压力容器顶盖安全装卸的功能需求。

实现本发明目的采用的技术方案是一种适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具，该顶盖吊具包括：

支撑板；

导向机构，设于所述支撑板上，用于对压力容器顶盖的定位导向；

吊耳，设于所述支撑板的上端面；

执行机构，设置在支撑板上，用于实现与压力容器顶盖之间的相对固定。

在上述技术方案中，所述支撑板上设有支座，所述支座上设有两个支撑块，两支撑块之间相隔一段距离形成卡口，且两支撑块上对应的位置处分别开有通孔；所述执行机构包括缸体、推杆和连接销，所述推杆左端连接有液压装置或气压装置的缸体内，推杆右端与连接销的左端连接，连接销的右端设有向上的凸台，推杆向右推出至极限位置时，连接销的右端穿过所述两个支撑块的通孔。

在上述技术方案中，所述导向机构包括外导向装置，所述外导向装置用于与浮动式核电站舱室的导轨匹配后实现导向。

进一地，所述外导向装置包括两个对称设置的导向块，所述导向块设有内凹的凹口，且两个导向块的凹口朝向为相对或相反，所述导轨卡入凹口中。

在上述技术方案中，所述导向机构还包括内导向装置，所述内导向装置包括设于支撑板边沿的导向槽。

进一地，所述压力容器顶盖还开有导向孔，压力容器的筒体上设有导向栓，所述导向孔与导向栓的尺寸匹配，用于实现导向。

本发明顶盖吊具具有以下优点：

1、多级导向，由粗到精，逐级提高定位精度，可以通过合理分配导向的精度等级，降低导向设备的精度要求，降低整体制造难度，提高操作效率。

2、导向机构对吊运过程中的压力容器顶盖进行全程导向，保证压力容器顶盖在海上倾斜、摇摆工况不发生碰撞损坏。

3、采用执行机构，利用动力源驱动连接销，实现自动连接，同时利用凸台实现防松脱，结构简单，安全可靠，操作简便，效率高。

本发明顶盖吊具能够在海上倾斜、摇摆的工况下进行高精度定位、快速连接和防松脱，结构简单可靠、效率高，适用于压力容器顶盖的海上装卸，满足海上浮动式核电站进行自主换料的需求。

附图说明

图1为本发明适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具的主视图。

图2为图1所示顶盖吊具的俯视图。

图3为本发明另一种实施例的俯视示意图。

图4为本发明中执行机构在连接前的状态示意图。

图5为本发明中执行机构在连接后的状态示意图。

图6为本发明将压力容器顶盖提升后的执行机构状态示意图。

图7为使用本发明顶盖吊具安装压力容器顶盖时，通过导向孔和导向栓对压力容器顶盖配合进行第三级导向的示意图。

图中标号：1-支撑板，1.1-导向槽；2-支座，2.1-卡口；3.执行机构，3.1-连接销，3.2-凸台，3.3-推杆，3.4-缸体；4-吊具吊耳；5-导向块，5.1-凹口；6-压力容器顶盖，6.1-压力容器顶盖吊耳，6.2-压力容器顶盖导向孔；7-压力容器筒体；8-导向栓；9-顶盖吊具。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2所示，本发明适用于压力容器顶盖海上装卸的顶盖吊具包括支撑板1、导向机构、吊具吊耳4、执行机构3，其中，导向机构设于支撑板1上，用于实现对压力容器顶盖6进行定位导向；吊具吊耳4设于支撑板1的上端面；执行机构3设置在支撑板1上，用于实现与压力容器顶盖6的吊耳6.1之间的相对固定。

本发明导向机构包括外导向装置，外导向装置包括两个对称的导向块5，导向块5设有内凹的凹口5.1，凹口5.1的尺寸与浮动式核电站舱室的导轨匹配，该导轨另行单独设置于浮动式核电站舱室的相应位置处，凹口5.1与导轨为压力容器顶盖的安装提供第一级导向，导向精度可在±5mm范围。外导向装置至少设置一对导向块5，且成对的导向块5的凹口5.1朝向为相对或者相反，导向块5的凹口5.1相对或者相反的结构分别如图2和图3所示。

作为本发明的一种优选实施方式，导向机构还包括作为第二级导向的内导向装置，该内导向装置包括设于支撑板1边缘的导向槽1.1，导向槽1.1可以为多个，在支撑板1的边缘沿圆周方向均匀分布，本实施例中导向槽1.1为三个，如图2和图3所示，相邻两个导向槽1.1与支撑板1中心连线的夹角为120°。

为了实现支撑板1与压力容器顶盖6之间的相对固定，本发明支撑板1上设有支座2，支座2上设有两个支撑块，两支撑块之间相隔一段距离形成卡口2.1，且两支撑块上对应的位置处开有通孔，如图4所示，执行机构3包括缸体3.4、推杆3.3和连接销3.1，推杆3.3左端设于缸体3.4内，推杆3.3右端与连接销3.1的左端连接，连接销3.1的右端设有向上的凸台3.2，该凸台3.2用于限位。推杆3.3向右推出至极限位置时，连接销3.1的右端穿过两个支撑块的通孔。本实施例执行机构所用的动力源可为液压装置或气动装置，推杆3.3的左端设于液压装置或气动装置的缸体3.4内，用于实现动力输出，液压装置或气动装置将动力输出至推杆3.3，推杆3.3带动连接销3.1运动，实现穿过支座2或从支座2中退出。非工作状态下，推杆3.3位于左极限位置，此时连接销3.1右端搭接在支座上。与压力容器顶盖吊耳6.1连接时，推杆3.3位于右极限位置，连接销3.1完全穿过支座2的两个支撑块。

使用本发明顶盖吊具在海洋核动力平台实现对压力容器顶盖装卸和安装的过程如下：

拆卸压力容器顶盖6时，吊车连接吊具吊耳4下行，导向块5的凹口5.1与浮动式核电站舱室设置的导轨配合，对顶盖吊具9的下行进行第一级导向，导向精度为±5mm。待顶盖吊具9即将接近压力容器顶盖6上端时，导向槽1.1与浮动式核电站设置的导轨配合，对顶盖吊具的下行进行第二级导向，导向精度为±2mm，使压力容器顶盖吊耳6.1顺利进入支座2的卡口2.1，待本发明顶盖吊具9坐落于压力容器顶盖6上后，执行机构的推杆3.3推出至右极限位置，使连接销3.1依次穿过左支撑块的通孔、位于两支撑块之间的压力容器顶盖吊耳6.1的通孔(压力容器顶盖吊耳6.1自身带有通孔)、右支撑块的通孔，此时连接销3.1与压力容器顶盖吊耳6.1不接触，如图5所示。吊车提升吊具吊耳4，压力容器顶盖吊耳6.1短距离提升，使连接销3.1的上端面与压力容器顶盖吊耳6.1的通孔顶面接触而连接在一起，此时因为凸台3.2位于压力容器顶盖吊耳6.1的通孔顶面右侧，进而被挡于压力容器顶盖吊耳6.1的右侧，因此通过凸台3.2实现对压力容器顶盖吊耳6.1右端止挡限位，如图6所示，通过该方式实现海上倾斜摇摆情况下防止连接销3.1脱出。吊车继续提升吊具吊耳4，将压力容器顶盖6脱离压力容器，吊运过程中依次通过导向槽1.1、导向块5分别实现对拆卸下来的压力容器顶盖进行导向。

安装压力容器顶盖6时，压力容器顶盖6安装的初始状态就是顶盖拆卸完毕的最终状态，即凸台3.2处于对压力容器顶盖吊耳6.1右端止挡限位的状态，如图6所示，此时在倾斜摇摆工况下能防止压力容器顶盖在吊运过程中与顶盖吊具脱离。导向栓8已在压力容器筒体7安装就位，压力容器顶盖6还开有导向孔6.2，导向孔6.2与导向栓8的尺寸匹配，导向栓8能够套入导向孔6.2中实现对压力容器顶盖6的导向。具体的安装过程为：顶盖吊具9带着压力容器顶盖6下行，吊车连接吊具吊耳4下行，导向块5的凹口5.1与浮动式核电站舱室设置的导轨配合，对顶盖吊具9的下行进行第一级导向，导向精度为±5mm，实现压力容器顶盖6安装的初定位。待顶盖吊具9下行至指定位置时，导向槽1.1与浮动式核电站设置的导轨配合，对顶盖吊具9的下行进行第二级导向，导向精度为±2mm，使压力容器顶盖6的压力容器顶盖导向孔6.2在导向栓8的导向范围内。顶盖吊具9继续下行，压力容器顶盖6的导向孔6.2套在压力容器筒体上的导向栓8上，导向栓8对压力容器顶盖6配合进行第三级导向，完成压力容器顶盖6最终的高精度定位，如图7所示。压力容器顶盖6安装就位，此时连接销3.1与压力容器顶盖吊耳6.1接触，凸台3.2对压力容器顶盖吊耳6.1右端止挡限位(如图6所示)。顶盖吊具9继续短距离下行并完全坐落于压力容器顶盖6上，此时连接销3.1与压力容器顶盖吊耳6.1不接触(如图5所示)，凸台3.2对压力容器顶盖吊耳6.1不止挡，执行机构的推杆3.3回缩至左极限位置(如图4所示)，吊车提升吊具吊耳4，使压力容器顶盖吊耳6.1从支座2的两支撑块中抽出，吊车开始提升吊具吊耳4，将顶盖吊具9吊运至贮存区，压力容器顶盖6安装完成。

本发明根据海洋环境下的倾斜摇摆程度要求，限定顶盖吊具9上下行过程中沿水平方向允许的运动范围，制作导向机构的结构尺寸、机械加工精度和安装精度，例如本实施例中的一级导向(凹口5.1与导轨的匹配)精度为±5mm范围，二级导向(导向槽1.1与导轨的匹配)的精度为±2mm范围，三级导向精度由导向栓8的结构尺寸决定。

本发明所用支撑板1可以为圆环状的实心板结构，如图2和3所示，还可以为其他与压力容器顶盖相适应匹配的结构，最好为对称结构，以维持其在作业时的平衡，从而更好适应海洋环境。