新型模拟反应堆工装的制作方法

文档序号:17967622发布日期:2019-06-19 02:45
新型模拟反应堆工装的制作方法

新型模拟反应堆工装是核反应堆试验平台,模拟反应堆装配过程的工艺装配的装置,特别是模拟反应堆试验平台的加热棒装入平盖内孔并进入管束通道的装配过程的工装。



背景技术:

模拟反应堆在装配过程中,需要施工人员进行组立、吊运、翻转、焊接等多工种协同作业。为了确保人员施工安全以及产品装配质量,顺利完成装配工作任务,这时就必须用到模拟反应堆装配工装。模拟反应堆的装配技术核心是:保证199根加热棒自上而下顺利穿入平盖内孔、管束通道(由Φ42X1.5共199根钢管组成的加热流道,每根钢管内部焊接三个定位格架,定位格架分布于钢管上、中、下位置),要求加热棒穿管过程应顺畅,无止滞、磕碰情况,过程中应无异常刮蹭等异响。因此,我们在装配时要重点考虑如何能完成穿管对中情况的过程控制,高质量、高标准完成加热棒穿管。

在通常情况下,模拟反应堆装配仅通过主体工装独立完成,完全依赖于加工精度来保证装配质量,局限性较大,不能充分满足模拟反应堆的技术核心要求。当加热棒自平盖内孔穿入管束通道时,过程中无法监测到加热棒与管道的位置形态,不能检查加热棒在管道中的具体偏差,因此平盖199个内孔与管束通道199个内孔同心度得不到保证。如果出现199个内孔个别有不同心的情况,没有补救措施。因此,仅靠加工精度来保证装配质量,可靠性小,风险大。

模拟反应堆工装的设计,是对整个装配细节的优化。它要解决制造难点,保证了技术核心要求,有效提升了装配模拟反应堆的专业水准,为后续模拟反应堆的量化制造及应用提供了助力。为了攻克模拟反应堆穿管过程控制这个难题,保证平盖199个内孔与管束通道199个内孔同心度,进一步提高模拟反应堆的装配质量,我们迫切需要设计一套新型的模拟反应堆工装。



技术实现要素:

基于上述背景和原因,本发明提供了一套新型的模拟反应堆工装。该套工装由主体工装与辅助工装组成,设计上充分体现了应用的实用性、灵活性,实现了加热棒在穿管过程中对中找正情况的把握和控制,具有一定的借鉴意义。

本发明的新型模拟反应堆工装,由主体工装与辅助工装组成,其特征在于:主体工装分上下两层,每一层由平铺的一块钢板和托起钢板的支撑件构成,支撑件由钢管和焊接钢管端面的底板组成,一层的支撑件通过螺栓连接底板和该层的钢板形成固定连接,下一层的螺栓还穿过上一层的支撑件的底板孔形成固定连接,组装成整个工装主体框架;其中上层钢板、下层钢板均中间开圆孔,圆孔直径大于模拟反应堆筒体外径,下层钢板圆孔周围还有对接模拟反应堆环板孔的连接孔;辅助工装包括坐放在上层钢板原孔周围上面的找正胎具,固定在上层钢板的螺母和与所述螺母配合的螺栓,螺栓前端与找正胎具侧面对应,找正胎具中部带有用于穿过加热棒的通孔和大于通孔并与平盖下端配合的盲孔。

本发明的原理:1、主体工装从宏观上看共分两层,每一层平铺一块钢板,由支撑件(由钢管与焊接底板组成)托起钢板,支撑件与支撑件之间通过螺栓连接而成,组装成整个工装主体框架。其中上层钢板、下层钢板均中间开圆孔,圆孔直径大于模拟反应堆筒体,保证筒体顺利通过钢板。另外,下层钢板还有一圈小圆孔,用于对接模拟反应堆环板孔(环板是堆体的载体),这样主体工装承载着整个模拟反应堆。2、辅助工装的应用以主体工装为基础,它们均为独立个体,包括平盖内孔与管束内孔的找正胎具,螺母和配合的螺栓,还可以有管束吊运工装。当要测试平盖内孔与管束通道是否同心时,首先模拟反应堆的管束穿过下层钢板的圆孔,管束可以带有环板安放在下层钢板圆孔周围上面,也可以是管束底面坐放在主体工装的地面。将平盖、内孔的找正胎安放在上层钢板圆孔周围上面,并通过动配合螺母的螺栓转动,来微调找正胎具,将平盖安放在找正胎具中上部,平盖下端与找正胎具的盲孔配合而坐放在相应位置,并通过转动螺栓来微调找正胎具及平盖的内孔与管束管道之间的同心度。通过主体工装和辅助工装的应用,我们可以清晰的观察加热棒自上而下穿入管束的速度和力度,准确把握和控制每根加热棒在管束中的对中情况,完成加热棒穿管测试,保证堆体组装成品后加热棒穿入管束的质量。

辅助工装还有设置在管束外侧的管束吊运工装。管束吊运工装设置在管束外侧,即可以作为吊装的吊具,又可以作为保护管束外侧的护具,还可以作为安放管束的支架。管束吊运工装最好有至少三条吊杆,吊杆上带有吊耳,吊杆内侧带有与管束的孔板园边对应的卡口,吊杆之间带有连接的连杆。这样吊杆内侧带有与管束的孔板园边对应的卡口,卡在管束的管板外端,吊杆之间用连接的连杆连接并相互固定,即可以作为吊具,通过吊耳进行吊装,又可以固定在管束外侧作为保护管束外侧的护具,三个吊杆分布在管束的外侧并连成一体,还可以作为安放管束的支架。特别是当三个吊杆下端低于管束,还可以作为坐放在地面或预装平台的支撑部件。主体工装下端地面最好可以固定有螺母,与螺母配合的螺栓前端与管束外缘或管束吊运工装外侧面对应,以便对管束的整体位置进行微调,保证上下对位的准确性。主体工装下端最好设有与管束吊运工装下面对接的预装平台,更方便坐放反应堆及管束等部件。这样预装平台也可以固定有螺母,与螺母配合的螺栓前端与管束外缘或管束吊运工装外侧面对应,以便对模拟反应堆及管束等部件的整体位置进行微调,保证上下对位的准确性。

本发明的新型模拟反应堆工装的设计,对模拟反应堆及管束,特别是对加热棒在以后的装配精度,进行整个装配细节的模拟优化。它解决了已设定的制造精度是否能达到装配的要求的难点,提供了保证的模拟工装,解决了技术核心要求,有效提升了装配模拟反应堆的专业水准,为后续模拟反应堆的量化制造及应用提供了助力,并攻克模拟反应堆穿管过程控制这个难题,保证平盖内孔与管束通道内孔同心度,进一步提高模拟反应堆的加热棒装配质量。

附图说明

图1表示了本发明的新型模拟反应堆工装设置着管束后的示意图。

图2表示了本发明的新型模拟反应堆工装设置着管束和平盖后插入加热棒的示意图。

图3表示了本发明的新型模拟反应堆工装的辅助工装的管束吊运工装吊杆结构示意图及横断剖视图。

图中标号:1-下层支撑件(也称下部支撑件)、2-下层钢板、3-上层支撑件(也称中部支撑件)、4-上层钢板(也称中部钢板)、5-上部支撑件、6-工字钢、7-吊耳、8-支撑件连接螺栓组件、9-中部加强支撑、10-螺母、11-调节螺栓、12-平盖内孔与管束内孔的找正胎具、13-管束吊运工装、14-底部加强支撑、15-预装平台。

具体实施方式

如附图所示的这种本发明新型模拟反应堆工装,有主体工装和辅助工装,主体工装分上下两层,每一层由平铺的一块钢板和托起钢板的支撑件构成,支撑件由钢管和焊接在钢管端面的底板组成,一层的支撑件通过螺栓连接底板和该层的钢板形成固定连接,下一层的螺栓还穿过上一层的支撑件的底板孔形成固定连接,组装成整个工装主体框架;其中上层钢板、下层钢板均中间开圆孔,圆孔直径大于模拟反应堆筒体外径,下层钢板圆孔周围还有对接模拟反应堆环板孔的连接孔;辅助工装包括坐放在上层钢板原孔周围上面的找正胎具,固定在上层钢板的螺母和与所述螺母配合的螺栓,螺栓前端与找正胎具侧面对应,找正胎具中部带有用于穿过加热棒的通孔和大于通孔并与平盖下端配合的盲孔。

针对上述新型模拟反应堆工装的设计理念,我们明确了设计方向,紧接着将进行具体实施发明。我们设计的新型模拟反应堆工装如图1所示。主体工装从宏观上看共分两层,每一层平铺一块钢板,由支撑件(由钢管与焊接底板组成)托起钢板,支撑件与支撑件之间通过螺栓连接而成,组装成整个工装主体框架。其中上层钢板、下层钢板均中间开圆孔,圆孔直径大于模拟反应堆筒体,保证筒体顺利通过钢板。另外,下层钢板还有一圈小圆孔,用于对接模拟反应堆环板孔(环板是堆体的载体),这样主体工装承载着整个模拟反应堆。2、辅助工装的应用以主体工装为基础,它们均为独立个体,包括平盖内孔与管束内孔的找正胎具,螺母和配合的螺栓,还可以有管束吊运工装。当要测试平盖内孔与管束通道是否同心时,首先模拟反应堆的管束穿过下层钢板的圆孔,可以用反应堆环板安放在下层钢板圆孔周围上面,将平盖、内孔的找正胎安放在上层钢板圆孔周围上面,并通过动配合螺母的螺栓转动,来微调找正胎具,将平盖安放在找正胎具中上部,平盖下端与找正胎具的盲孔配合而坐放在相应位置,并通过转动螺栓来微调找正胎具及平盖的内孔与管束管道之间的同心度。这个具体实施实例,采用了管束吊运工装为一种辅助工装,还在主体工装下面设置了预装平台(15),用于安放管束的总成及管束吊运工装。通过主体工装和辅助工装的应用,我们可以清晰的观察加热棒自上而下穿入管束的速度和力度,准确把握和控制199根加热棒在管束中的对中情况,完成加热棒穿管测试,保证堆体组装成品后加热棒穿入管束的质量。

为了能更清晰了解模拟反应堆结构设计,我们分别从主体工装和辅助工装两方面进行深入介绍。

1)、主体工装的设计

主体工装的主要用途是用来支撑整个模拟反应堆堆体和协助辅助工装的应用,所以在设计时重点考虑安全性和实用性。主体工装支撑件全部采用钢管+底板设计,各支撑件之间均使用强度8.8级M24X100螺栓组件(8)进行连接。底部支撑件(1)由Φ219mmX24mm钢管与438mmX438mmX30mm底板进行组焊,中部支撑件(3)和上部支撑件(5)分别由Φ168mmX20mm钢管与438mmX438mmX10mm底板进行组焊,因为底部支撑受力较大,所以采用的材料强度高于中部支撑和上部支撑。

主体工装的下层钢板(2)与上层钢板(4)也均属于承重件,它们的外形尺寸相同,均为2738mmX2738mmX50mm,但由于承重的部件不同,结构上也有差异。下层钢板中间开圆孔通道,圆孔直径为Φ1350mm,圆孔周围开设一圈16XΦ40、PCD1640小圆孔,用于对接模拟反应堆堆体环板孔;上层钢板中部也开设圆孔通道,圆孔直径为Φ1290mm,圆孔周围均布增焊8个用于调整的螺母(10),用于胎具对中找正。由于下层钢板承载着模拟反应堆堆体总成,上层钢板承载平盖内孔与管束内孔找正胎具,因此为了加强承载强度,我们分别增加了下部加强支撑件(14)和中部加强支撑件(9)。

与此同时,我们考虑到操作者的人身安全,采用200X200mmH型钢(6)在整个支撑工装的最顶层安装了防护栏,并且在H型钢四个角焊接了吊耳(7),方便整个主体工装安装和吊运。

2)、辅助工装的设计

辅助工装主要考虑平盖内孔与管束内孔找正胎具(12)和管束吊运工装(13)的设计。平盖内孔与管束内孔找正胎具的外形尺寸与模拟反应堆外筒上平面尺寸相似,胎具外圆尺寸为Φ1385,高度80mm,在平面Φ1215位置均匀布置4-M56X4螺纹孔,孔深度50mm,胎具中间开孔尺寸分别为Φ954mm和Φ1028mm,其中Φ954mm是通孔,Φ1028mm非通孔,镗孔深度60mm,胎具作用是支撑平盖并与其对接定位,并保证内筒外侧法兰坐入胎具中。

管束调运工装的设计是根据管束框架的整体结构来实现的。管束调运工装由四条吊杆和吊杆之间的连杆构成。吊杆由两条钢板焊接而成,其中一条钢板(1550mmX90mmX30mm)分别在上、中、下位置开槽,其开槽定位尺寸与管束管板定位尺寸相对应,保证上、中、下管板对接入槽;这条钢板垂直焊接在另一条钢板一侧纵向中心线上,而另一条钢板(1550mmX120mmX30mm)另一侧平面焊接两个Φ25吊耳,方便管束总成的安装和拆卸。管束调运工装作用是当管束组装成品后,四条吊杆分布卡装在管束的总称外周,并用连杆连接固定(可以将连杆的两端分别与对应的吊杆点焊,需要拆卸时切断焊点),作为吊运并翻转管束框架。

另外,为了保证内件找正胎具和管束在装配过程中同心度精度要求,我们分别在内件找正胎具周围和管束周围增加了定位的螺母(10)以及调节的螺栓(11)。螺母(10)分布固定在找正胎具周围的钢板上和分布固定在管束下端周围的预装平台上。各自的螺栓(11)前端分别与找正胎具周面和管束下端周面(或管束吊运工装的外面)对应接触。这样,当我们在进行找正时,可以通过拧动调节螺栓来微调内件找正胎具和管束同心度,保证加热棒在穿入管束过程中的精度要求。

在整个高度和宽度方面,我们根据模拟反应堆图纸理论尺寸要求,利用CAD进行装配模拟,最终确定模拟反应堆工装的尺寸高度(见图2)。

在该工装经过方案确定、设计出图、加工成品来货后,目前只需在实际的施工过程中去检验该套工装的使用效果。

经过应用,我们实现了工作原理,满足了模拟反应堆装配的技术核心要求,实践证明了模拟反应堆工装具有实用性、安全性、可靠性、灵活性,得到了业主以及施工人员的一致赞誉。

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