核电站反应堆主螺栓的植入机以及螺栓的植入方法
【专利摘要】本发明公开了核电站反应堆主螺栓的植入机以及主螺栓的植入方法，机座和驱动组件之间设置有支架，支架固定有自适应对中组件，驱动组件连接有丝杠，丝杠上套合有载荷平衡器组件，离合器连接有卡头，将植入机套入主螺栓，电磁线圈通电，离合器脱开后卡头和主螺栓头部联接；主螺栓靠近反应堆容器主螺孔时停止；主螺栓导入主螺孔中，调节平衡载荷的大小至理想值；主螺栓下达到预定位置时，载荷平衡器的载荷下降到起始值，提升植入机的卡头到原始位。本发明定位快速，主螺栓导入过程平稳，冲击力小，自动消除主螺栓与主螺孔的对中误差，能够最大限度的减小螺纹副表面的压力和冲击，保持稳定的平衡载荷能力，能全程实时跟踪主螺栓重力的变化情况。
【专利说明】核电站反应堆主螺栓的植入机以及螺栓的植入方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种核电站反应堆主螺栓的植入机以及主螺栓的植入方法，属于机械制造领域。
【背景技术】
[0002]核电站反应堆主螺栓的安装是新建核电站装料前和所有核电站停堆换料大修过程中的必备关键工序。主螺栓的安装分为两个步骤:1)将主螺栓旋入到反应堆容器的主螺孔中，2)利用螺栓拉伸机预紧主螺栓。
[0003]目前，各类核电站将主螺栓旋入到反应堆容器的主螺孔中的方法各有不同，大致可分为三类。第一类是利用整体式螺栓拉伸机中的主螺栓旋入功能旋入主螺栓，第二类是利用单体式主螺栓植入机将主螺栓旋入容器中，第三类是利用电动扳手和电动葫芦、弹簧载荷平衡器来达到旋入主螺栓的目的。三种方式各有利弊，整体式螺栓拉伸机自动化程度较高，但安装技术要求高、难度大、时间长且价格昂贵，在整体安装效率上与单体式相比也并不占优；单体式螺栓植入方法是电站目前采用的主要方法，该类植入机目前主要采用的由日本三菱公司、美国biach公司、德国汶泰公司制造的植入机，该类植入机的特点是安装简单、操作便利，价格相对整体式便宜，通过成组使用来提高工作效率；采用电动扳手来旋入主螺栓的方法最为简单和价格低廉，但效率低下并存在人员、设备方面的安全风险。
[0004]虽然单体式螺栓植入方法是核电站目前采用的主要方法，但无论那种植入机均存在以下问题:
I)主螺栓导入时的冲击
目前的主螺栓植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端均会产生较大的冲击，甚至要依靠冲击声来判断主螺栓是否下降到位。故极易造成螺牙引入段的伤害、变形，引发卡滞事件。
[0005]2)对中误差
主螺栓和主螺孔对中误差的大小直接影响到主螺栓旋入过程的顺畅性和旋入质量的好坏。但目前各类植入机的对中精度完全取决于操作人员的安装经验，对中误差相对较大。
[0006]3)平衡载荷的不稳定性
由于目前各类植入机基本都采用气缸作为平衡载荷器，随着螺栓旋入深度的增加，气缸压力的变化与调节，平衡载荷的大小也会发生相应的改变。
[0007]4)底座的固定
目前各类植入机都是采用机械挡块原理和自身重力产生的摩擦力来固定其底座的，其固定不够稳定可靠。一旦主螺栓在选入或旋出过程中受到卡涩，会造成植入设备发生位移，进一步引发主螺栓产生更加严重的卡滞事件。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于克服现有单体式螺栓植入时存在冲击力大、误差大、载荷不稳定的问题，设计了一种核电站反应堆主螺栓的植入机以及主螺栓的植入方法，该植入机以及方法解决了现有单体式螺栓植入时存在冲击力大、误差大、载荷不稳定的问题。
[0009]本发明的目的通过下述技术方案实现:核电站反应堆主螺栓的植入机，包括机座以及驱动组件，所述机座和驱动组件之间设置有支架，支架底端固定在机座上，支架顶端固定有自适应对中组件，自适应对中组件的上方设置有导向组件，导向组件的两端分别与自适应对中组件和驱动组件连接，自适应对中组件的底端固定有控制箱，控制箱固定在支架上，驱动组件底端连接有丝杠，丝杠上套合有载荷平衡器组件，载荷平衡器组件固定且穿过自适应对中组件后设置在支架内部，丝杠穿过自适应对中组件后连接有离合器，离合器底端连接有卡头，离合器和卡头均设置在支架内部。目前的主螺栓植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端均会产生较大的冲击，甚至要依靠冲击声来判断主螺栓是否下降到位。故极易造成螺牙引入段的伤害、变形，引发卡滞事件。主螺栓和主螺孔对中误差的大小直接影响到主螺栓旋入过程的顺畅性和旋入质量的好坏。但目前各类植入机的对中精度完全取决于操作人员的安装经验，对中误差相对较大。由于目前各类植入机基本都采用气缸作为平衡载荷器，随着螺栓旋入深度的增加，气缸压力的变化与调节，平衡载荷的大小也会发生相应的改变。在本技术方案中，利用支架上设置的自适应对中组件在主螺栓自身重力和引导端的共同作用下来达到自动对中的目的；利用传动滚珠丝杠和主螺栓具有相同螺距原理来达到同步植入技术，从而使得平衡载荷的弹簧保持稳定的压缩量，以达到稳定的平衡载荷的目的，同时解决了传统植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端均会产生较大的冲击的问题，通过本技术方案的结构，解决了现有单体式螺栓植入时存在对中误差大、冲击力大、载荷不稳定的问题。
[0010]载荷平衡器组件包括弹簧套筒以及设置在弹簧套筒两端的丝杠螺母和弹簧预紧螺母座，丝杠螺母设置在弹簧预紧螺母座的正上方，且丝杠螺母和弹簧预紧螺母座的一端均设置在弹簧套筒内部；弹簧套筒内部设置有弹簧套，弹簧套设置在丝杠螺母和弹簧预紧螺母座之间，弹簧套和丝杠之间设置有弹簧，弹簧和丝杠之间存在间隙防止弹簧对丝杠的运动造成干涉，弹簧和弹簧套之间也存在间隙作为弹簧膨胀的空间，弹簧套和弹簧套筒的内壁滑动配合，弹簧底端与弹簧预紧螺母座的顶端接触，弹簧套和丝杠螺母之间设置有传感器，传感器的两端分别与弹簧套和丝杠螺母接触，且丝杠同时穿过丝杠螺母、传感器、弹簧套、弹簧以及弹簧预紧螺母座。利用弹簧压缩原理作为主螺栓的载荷平衡器，固定式弹簧平衡载荷器不随主螺栓的上下移动发生位置改变，弹簧平衡载荷器承载主螺栓重量的大小值是可调节的，平衡力设定后，不会随主螺栓的上下位移发生较大波动。在提升丝杠螺母的下方安置有载荷传感器，此传感器可及时测得主螺栓作用在弹簧平衡器上的重量，并通过显视屏实时显示，以便观察和调节主螺栓对螺孔的压力大小。使用了与主螺栓螺纹导程相同的滚珠丝杠副作为驱动源的传动部件，从而实现了同步驱动原理。进而保证主螺栓植入过程中，重力平衡器受到的压力较为稳定。
[0011]机座包括机体以及设置在机体侧壁上的定位挡销，机体的顶部中心处设置有通孔，通孔贯穿机体，机体的底端面上设置有若干个电磁线圈，电磁线圈以通孔的中心为中心均匀分布在通孔的四周，支架底端与机体的顶端固定，电磁线圈的优选数量为五个，其中四个分别分布在机体底面的四个角上，另外一个电磁线圈设置在机体底面的中心线上。目前各类植入机都是采用机械挡块原理和自身重力产生的摩擦力来固定其底座的，其固定不够稳定可靠。一旦主螺栓在选入或旋出过程中受到卡涩，会造成植入设备发生位移，进一步引发主螺栓产生更加严重的卡滞事件。本技术方案将植入机的机座设计成具有电磁铁的功能特性，利用其电磁原理将底座吸附在反应堆顶盖上，从而达到固定底座的目的，利用线圈通电，产生磁场，使得机体与反应堆容器顶盖产生吸附力，将机体固定在反应堆容器顶盖上，同时利用定位挡销贴靠在反应堆容器顶盖外圆上，提高定位速度和加强机座与反应堆容器顶盖的固定。
[0012]自适应对中组件主要由上部滑轨组件、下部滑轨组件以及联接在上部滑轨组件上的弹簧套筒组成，上部滑轨组件设置在下部滑轨组件的上方，且下部滑轨组件的底端与支架的顶端接触，弹簧套筒穿过下部滑轨组件后设置在支架区域内部。自适应对中组件是一种横纵双向滚动滑轨组件，自适应对中机构能够保证主螺栓在旋入和旋出过程中与主螺孔具有较好的对中性。
[0013]驱动组件包括电机，电机的底端连接有联轴器，联轴器与丝杠的顶端连接。本技术方案的联轴器本身的结构是比较现有的结构，联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与作为主动轴的电机和从动轴的丝杠联接。在本技术方案中利用限扭矩联轴器联接电机和传动丝杠，和利用电机过电流保护功能来达到超扭矩双重保护功能。
[0014]丝杠为滚珠丝杠。本技术方案的滚珠丝杠是比较现有的部件，滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。在本技术方案中，利用滚珠丝杠带电机的旋转运行转化为垂直上下的运动，进而带动其他部件运动。
[0015]核电站反应堆主螺栓的植入方法，包括以下步骤:
利用堆顶葫芦吊起主螺栓植入机，移动葫芦使植入机的机体通孔套入已放置在反应堆容器顶盖上的主螺栓，并使机体底面坐落在反应堆容器顶盖上，将设置在机体侧壁上的可伸缩式快速定位挡销贴靠在反应堆容器顶盖外圆上，然后操作面板按钮使电磁线圈通电，利用电磁吸附原理使机体带电并牢固的吸合在反应堆容器顶盖上；启动电机，滚珠丝杠下移使植入机的卡头下降到主螺栓的顶部，然后离合器脱开，点动下降按钮，使卡头高度下降后和主螺栓头部联接，并插入连接销将主螺栓和卡头固定；反向旋转电机，此时离合器只有连接功能，没有转动功能，主螺栓向上提升，然后移开主螺栓支架(此主螺栓支架非植入机的支架)，再顺时针旋转电机，下降主螺栓，并使主螺栓下端靠近反应堆容器主螺孔时停止；电磁离合器吸合，按动点动按钮，使得主螺栓在离合器和卡头的作用下，既能够垂直移动也能够旋转，使主螺栓慢速导入主螺孔中，利用离合器、点动或手动功能调节平衡载荷的大小至每根螺栓规定的理想值；按下启动按钮，调节转速达设计要求值，使主螺栓向下旋入；当主螺栓下达到预定位置时，减速传感器发出减速指令，以规定的速度低速旋转，当主螺栓下达到规定位置时，电机停转并自动刹车；脱离离合器，按下点动按钮，使卡头下降，载荷平衡器的载荷下降到起始值，此时，拔出联接销、卸去载荷，电机反转，提升植入机的卡头，回复其原始位。本植入机的主螺栓旋入方法，在主螺栓旋入的过程中，滚珠丝杠副的螺牙导程与主螺栓的导程相一致，主螺栓和主螺孔对中误差小，主螺栓旋入过程的顺畅性好、旋入质量好。主螺栓植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端产生的冲击小甚至能够忽略，主螺栓能够很轻易地下降到位。不会造成螺牙引入段的伤害、变形，避免引发卡滞事件。
[0016]主螺栓的螺距和牙形均与载荷平衡器组件中的丝杠螺副的螺距和牙形相同。丝杠螺母即为丝杠螺副，使用了同步旋入、旋出技术:即利用和主螺栓相同螺距、牙形的丝杠螺副作为传动装置，驱使主螺栓主动旋入螺孔中，改变了现行主螺栓植入机利用主螺栓自重或螺孔对主螺栓向下的压力使主螺栓被动旋入的原理。同步旋入旋出技术能够极大的减小主螺栓对主螺孔中的螺纹表面造成的压力和冲击。使主螺栓的驱动力矩和转速保持较好的稳定状态，从而可以有效的保护螺纹副表面。
[0017]综上所述，本发明的有益效果是:
(1)使用电磁吸座实现机座的固定:此种固定方式简便快速和可靠，各类堆型均可使用，不受堆型限制，利用电磁吸力实现机座的固定，改变了靠机械挡块和重力摩擦的固定方式；
(2)使用了同步旋入、旋出技术:使用与主螺栓相同螺距的滚珠丝杠副作为驱动主螺栓的传动部件，实现了同步植入技术，改变了传统的被动式主螺栓植入技术(所谓被动植入是指主螺栓螺纹受到主螺孔螺纹牙槽轨迹的约束下，逼迫进入螺纹牙槽的过程)，该技术能够极大的减小主螺栓对主螺孔中的螺纹表面造成的压力和冲击，使主螺栓的驱动力矩和转速保持在较好的稳定状态，从而可以有效的保护螺纹副表面；
(3)固定式弹簧平衡载荷器:固定式弹簧平衡载荷器不同于传统的气缸式平衡载荷器，整个旋入、旋出过程均不会出现较大的载荷波动，无需气源和繁杂的专门控制系统；
(4)载荷传感器的使用可以实时监测主螺栓植入过程中的状态变化和弹簧平衡器的受力情况；
(5)自适应对中机构可以消除现在普通植入机存在的主螺栓和主螺孔的对中误差，保证主螺栓具有顺畅的起始导入能力，避免主螺栓初始导入时出现卡滞的可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明的整体结构示意图；
图2是机座的正意图；
图3是机座的俯视图；
图4是机座的仰视图；
图5是主螺栓驱动部件示意图；
图6是载荷平衡器组件的结构示意图；
图7是自适应对中组件的结构示意图；
图8是图7的局部放大图。
[0019]附图中标记及相应的零部件名称:1一机座；2—主螺栓；3—滚珠丝杠；4一联轴器；5—电机；6—离合器；7—导向组件；8—自适应对中组件；9一载荷平衡器组件；10—操作面板；11 一控制箱；12—支架；13—机体；14一定位挡销；15 —电磁线圈；16—丝杠螺母；17—卡头；18—传感器；19一弹簧套；20—弹簧；21—弹簧套筒；22—上部滑轨组件；23—下部滑轨组件；24—弹簧预紧螺母座。[0020]【具体实施方式】
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
[0021]实施例1:
如图1所示，核电站反应堆主螺栓的植入机，包括机座I以及驱动组件，所述机座I和驱动组件之间设置有支架12，支架12底端固定在机座I上，支架12顶端固定有自适应对中组件8，自适应对中组件8的上方设置有导向组件7，导向组件7的两端分别与自适应对中组件8和驱动组件连接，自适应对中组件8的底端固定有控制箱11，控制箱11固定在支架12上，驱动组件底端连接有滚珠丝杠3，滚珠丝杠3上套合有载荷平衡器组件9，载荷平衡器组件9固定且穿过自适应对中组件8后设置在支架12内部，滚珠丝杠3穿过自适应对中组件8后连接有离合器6，离合器6采用电磁离合器，底端连接有卡头17，电磁离合器和卡头17均设置在支架12内部。导向组件7限定滚珠丝杠3移动时的轨迹，使得主螺栓2在旋入旋出时都是在同一条铅垂线上运动，减少了主螺栓2与主螺孔的冲击，在联结主螺栓用的卡头上方使用了电磁离合器，以实现主螺栓的联结、脱离和调整主螺栓平衡力量大小的功能。利用电磁离合器实现主螺栓和传动丝杠之间的联动和脱离，以实现植入，提升、下降和卸载等功能，在控制箱，I上连接有操作面板10，操作面板10上设置有控制按钮，利用急停、停车、启动、旋向、调速、点动等控制按钮实现主螺栓2旋入、旋出过程的全面控制。本植入机解决了现有单体式螺栓植入时存在冲击力大、对中误差大、载荷不稳定的问题。
[0022]实施例2:
如图6所示，在实施例1的基础上，载荷平衡器组件9包括弹簧套筒21以及设置在弹簧套筒21两端的丝杠螺母16和弹簧预紧螺母座24，丝杠螺母16设置在弹簧预紧螺母座24的正上方，且丝杠螺母16和弹簧预紧螺母座24的一端均设置在弹簧套筒21内部；弹簧套筒21内部设置有弹簧套19，弹簧套19设置在丝杠螺母16和弹簧预紧螺母座24之间，弹簧套19和丝杠3之间设置有弹簧20，弹簧套19与弹簧套筒21的内壁滑动配合，弹簧20底端与弹簧预紧螺母座24的顶端接触，弹簧套19和丝杠螺母16之间设置有传感器18，传感器18的两端分别与弹簧套19和丝杠螺母16接触，且滚珠丝杠3同时穿过丝杠螺母16、传感器18、弹簧套19、弹簧20以及弹簧预紧螺母座24。弹簧套筒21，是承载弹簧20的基础零件，弹簧20是主要承力零件，弹簧套19保持弹簧20的稳定性并随弹簧20的起伏而上下移动，并保持与弹簧套筒21的内径具有良好的滑动配合，弹簧预紧螺母座24可以按设计要求给弹簧20施加一定的预压力，保持弹簧20 —定的初始刚度。传感器18是压电式载荷传感器，用于检测滚珠丝杠螺母承受的压力，在弹簧平衡器的上方安装有载荷传感器，载荷传感器的使用可以实时监测主螺栓植入过程中的状态变化和弹簧平衡器的受力情况。丝杠螺母16为滚珠丝杠螺母。当滚珠丝杠提升到主螺栓后，主螺栓2的重量会通过滚珠丝杠螺母，压电式载荷传感器传递到弹簧套19，再达到弹簧20，当主螺栓2重量超过弹簧20的初始压力后，弹簧20被压缩到新的平衡出现为止。当传感器18受到压力后，会将受到的压力大小转换为电信号，再通过模数转换最终用数字形式显示在屏幕上。传感器18安装在丝杠螺母16的下方，受到的压力来自丝杠螺母16。固定式弹簧平衡载荷器不同于传统的气缸式平衡载荷器，整个旋入、旋出过程均不会出现较大的载荷波动，无需气源和繁杂的专门控制系统，整个旋入、旋出过程均不会出现较大的载荷波动，无需气源和繁杂的专门控制系统。[0023]实施例3:
图2是机座I的正面结构图，图3是其俯视图，图4是仰视图，在上述实施例的基础上，直径Φ的圆形通孔可以使机座I穿过主螺栓坐落到顶盖上。机座I包括机体13以及设置在机体13侧壁上的可伸缩式快速定位挡销14，定位挡销14将机体13与反应堆顶盖固定，从图4中可以看出在机座I的底部镶有5个电磁线圈15，其中四个分别分布在机体13底面的四个角上，另外一个电磁线圈15设置在机体13底面的中心线上。直径Φ的圆形通孔设置在机体13的顶部中心处，通孔贯穿机体13，支架12底端与机体13的顶端固定。当机座随设备被放置到反应堆顶盖上后，通过控制电源开关，电磁线圈15带点，产生磁力即可将机座I牢牢地吸附在反应堆顶盖上，达到固定设备的目的。此种固定方式简便快速和可靠，各类堆型均可使用，不受堆型限制，利用电磁吸力实现机座的固定，改变了靠机械挡块和重力摩擦的传统固定方式，避免传统固定方式一旦主螺栓在选入或旋出过程中受到卡涩，会造成植入设备发生位移，进一步引发主螺栓产生更加严重的卡滞事件发生。
[0024]实施例4:
如图7、图8所示，在上述实施例的基础上，自适应对中组件8主要由上部滑轨组件22、下部滑轨组件23以及联接在上部滑轨组件22上的弹簧套筒21组成，上部滑轨组件22设置在下部滑轨组件23的上方，且下部滑轨组件23的底端与支架12的顶端接触，弹簧套筒21穿过下部滑轨组件23后设置在支架12区域内部。当主螺栓2引导段被逐步导入主螺孔时，会受到主螺孔的径向作用力F，作用力F通过主螺栓2，弹簧套筒21传递给上部滑轨组件22和下部滑轨组件23，上部滑轨组件22和下部滑轨组件23具有很小的摩擦力，随着主螺栓2的逐步导入，上部滑轨组件22和下部滑轨组件23会自动摆正主螺栓2，使其与主螺孔完全对中。自适应对中组件8可以消除现在普通植入机存在的主螺栓2和主螺孔的对中误差，保证主螺栓具有顺畅的起始导入能力，避免主螺栓2初始导入时出现卡滞的可能。自适应对中组件8使用了双向滚动滑轨，在主螺栓植入过程中，具有自适应对中功能，消除了主螺栓2与主螺孔的对中误差。
[0025]实施例5:
如图5所示,在上述实施例的基础上,驱动组件包括电机5,电机5的底端连接有联轴器4，联轴器4与滚珠丝杠3的顶端连接。电机5作为植入机的动力部件，使用了可调式扭矩联轴器联结驱动电机和滚珠传动丝杠，以实现机械式超扭矩保护功能。
[0026]实施例6:
核电站反应堆主螺栓的植入方法，包括以下步骤:
利用堆顶葫芦吊起主螺栓植入机，移动葫芦使植入机的机体通孔套入已放置在反应堆容器顶盖上的直径为177.7mm、重量为330kg的主螺栓，并使机体底面坐落在反应堆容器顶盖上，将机体上的可伸缩式快速定位挡销贴靠在反应堆容器顶盖外圆上，然后操作面板按钮使电磁线圈通电，机体带电后根据电磁吸附原理并牢固的吸合在反应堆容器顶盖上；启动电机，使植入机的卡头下降到主螺栓的顶部，然后离合器脱开，点动下降，使卡头下降后和主螺栓头部联接，卡头上的连接销插入主螺栓，使得主螺栓和卡头固定；反向旋转电机，提升主螺栓，然后移开主螺栓支架，再顺时针旋转电机，下降主螺栓，并使主螺栓下端靠近反应堆容器主螺孔时停止；电磁离合器吸合，按动点动按钮，使主螺栓慢速导入主螺孔中，利用离合器、点动或手动功能调节平衡载荷的大小至预设的理想值350kg ;按下启动按钮，调节电机转速达要求值20rpm,使主螺栓向下旋入；当主螺栓下达到预定位置时,减速传感器发出减速指令，电机以规定的速度5rpm低速旋转，当主螺栓下达到规定位置时，利用行程传感器发出减速、停车等指令，电机接收指令停转并自动刹车；脱离离合器，按下点动按钮，使卡头下降，载荷平衡器的载荷下降到起始值，此时，拔出联接销、卸去载荷，电机反转，提升植入机的卡头，回复其原始位。通过本方法将螺栓植入反应堆容器中，主螺栓和主螺孔对中误差小，主螺栓旋入过程的顺畅性好、旋入质量好。主螺栓植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端产生的冲击小甚至能够忽略，主螺栓能够很轻易地下降到位。不会造成螺牙引入段的伤害、变形，避免引发卡滞事件。
[0027]实施例7:
核电站反应堆主螺栓的植入方法，包括以下步骤:
利用堆顶葫芦吊起主螺栓植入机，移动葫芦使植入机的机体通孔套入已放置在反应堆容器顶盖上的直径为150mm、重量为300kg的主螺栓，并使机体底面坐落在反应堆容器顶盖上，将机体上的可伸缩式快速定位挡销贴靠在反应堆容器顶盖外圆上，然后操作面板按钮使电磁线圈通电，机体带电后根据电磁吸附原理并牢固的吸合在反应堆容器顶盖上；启动电机，使植入机的卡头下降到主螺栓的顶部，然后离合器脱开，点动下降，使卡头高度下降后和主螺栓头部联接，卡头上的连接销插入主螺栓，使得主螺栓和卡头固定；反向旋转电机，提升主螺栓，然后移开主螺栓支架，再顺时针旋转电机，下降主螺栓，并使主螺栓下端靠近反应堆容器主螺孔时停止；电磁离合器吸合，按动点动按钮，使主螺栓慢速导入主螺孔中，利用离合器、点动或手动功能调节平衡载荷的大小至预设的理想值320kg ;按下启动按钮，调节电机转速达要求值2 5 r P m,使主螺栓向下旋入；当主螺栓下达到预定位置时,减速传感器发出减速指令，电机以规定的速度5rpm低速旋转，当主螺栓下达到规定位置时，利用行程传感器发出减速、停车等指令，电机接收指令停转并自动刹车；脱离离合器，按下点动按钮，使卡头下降，载荷平衡器的载荷下降到起始值，此时，拔出联接销、卸去载荷，电机反转，提升植入机的卡头，回复其原始位。通过本方法将螺栓植入反应堆容器中，主螺栓和主螺孔对中误差小，主螺栓旋入过程的顺畅性好、旋入质量好。主螺栓植入机在主螺栓导入主螺孔时，螺纹副起始端产生的冲击小甚至能够忽略，主螺栓能够很轻易地下降到位。不会造成螺牙引入段的伤害、变形，避免引发卡滞事件。
[0028]主螺栓的螺距和牙形均与载荷平衡器组件中的丝杠螺母的螺距和牙形相同。使用了与主螺栓螺纹导程相同的滚珠丝杠螺母作为驱动源的传动部件，从而实现了同步驱动原理。进而保证主螺栓植入过程中，载荷平衡器收到的压力较为稳定。
[0029]通过实施例6和实施例7的旋入过程可以看出，该主螺栓的植入机能够主螺栓安全可靠地旋入，解决了主螺栓植入时存在冲击力大、对中误差大、载荷不稳定的问题。
[0030]本发明的核电站反应堆主螺栓植入机具有定位快速，可靠和便利，主螺栓导入过程平稳，冲击力较小，且能够自动消除主螺栓与主螺孔的对中误差，植入过程不但能够最大限度的减小螺纹副表面的压力和冲击，保持稳定的平衡载荷能力，并能全程实时跟踪主螺栓重力的变化情况。
[0031]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:包括机座(1)以及驱动组件，所述机座(I)和驱动组件之间设置有支架(12)，支架(12)底端固定在机座(1)上，支架(12)顶端固定有自适应对中组件(8)，自适应对中组件(8)的上方设置有导向组件(7)，导向组件(7)的两端分别与自适应对中组件(8)和驱动组件连接，自适应对中组件(8)的底端固定有控制箱(11)，控制箱(11)固定在支架(12)上，驱动组件底端连接有丝杠，丝杠上套合有载荷平衡器组件(9)，载荷平衡器组件(9)固定且穿过自适应对中组件(8)后设置在支架(12)内部，丝杠穿过自适应对中组件(8 )后连接有离合器(6 )，离合器(6 )底端连接有卡头(17 )，离合器(6)和卡头(17)均设置在支架(12)内部。
2.根据权利要求1所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述载荷平衡器组件(9)包括弹簧套筒(21)以及设置在弹簧套筒(21)两端的丝杠螺母(16)和弹簧预紧螺母座(24)，丝杠螺母(16)设置在弹簧预紧螺母座(24)的正上方，且丝杠螺母(16)和弹簧预紧螺母座(24)的一端均设置在弹簧套筒(21)内部；弹簧套筒(21)内部设置有弹簧套(19)，弹簧套(19)设置在丝杠螺母(16)和弹簧预紧螺母座(24)之间，弹簧套(19)和丝杠之间设置有弹簧(20)，弹簧套(19)和弹簧套筒(21)的内壁滑动配合，弹簧(20)底端与弹簧预紧螺母座(24)的顶端接触，弹簧套(19)和丝杠螺母(16)之间设置有传感器(18)，传感器(18)的两端分别与弹簧套(19)和丝杠螺母(16)接触，且丝杠同时穿过丝杠螺母(16)、传感器(18)、弹簧套(19)、弹簧(20)以及弹簧预紧螺母座(24)。
3.根据权利要求1所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述机座(1)包括机体(13)以及设置在机体(13)侧壁上的定位挡销(14)，机体(13)的顶部中心处设置有通孔，通孔贯穿机体(13)， 机体(13)的底端面上设置有若干个电磁线圈(15)，电磁线圈(15)以通孔的中心为中心均匀分布在通孔的四周，支架(12)底端与机体(13)的顶端固定。
4.根据权利要求3所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述电磁线圈(15)的数量为五个，其中四个分别分布在机体(13)底面的四个角上，另外一个电磁线圈(15)设置在机体(13)底面的中心线上。
5.根据权利要求2所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述自适应对中组件(8)主要由上部滑轨组件(22)、下部滑轨组件(23)以及联接在上部滑轨组件(22)上的弹簧套筒(21)组成，上部滑轨组件(22)设置在下部滑轨组件(23)的上方，且下部滑轨组件(23)的底端与支架(12)的顶端接触，弹簧套筒(21)穿过下部滑轨组件(23)后设置在支架(12)区域内部。
6.根据权利要求1所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述驱动组件包括电机(5)，电机(5)的底端连接有联轴器(4)，联轴器(4)与丝杠的顶端连接。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的核电站反应堆主螺栓的植入机，其特征在于:所述丝杠为滚珠丝杠(3)。
8.核电站反应堆主螺栓的植入方法，其特征在于，包括以下步骤: (a)利用堆顶葫芦吊起主螺栓植入机，移动葫芦使植入机的机体通孔套入已放置在反应堆容器顶盖上的主螺栓，并使机体底面坐落在反应堆容器顶盖上，然后操作面板按钮使电磁线圈通电，机体带电并牢固的吸合在反应堆容器顶盖上； (b)启动电机，使植入机的卡头下降到主螺栓的顶部，然后离合器脱开，点动下降，使卡头高度降低后和主螺栓头部联接，并插入连接销将主螺栓和卡头固定；(C)反向旋转电机，提升主螺栓，然后移开主螺栓支架，再顺时针旋转电机，下降主螺栓，并使主螺栓下端靠近反应堆容器主螺孔时停止； Cd)电磁离合器吸合，按动点动按钮，使主螺栓慢速导入主螺孔中，利用离合器、点动或手动功能调节平衡载荷的大小至理想值； (e)按下启动按钮，调节转速达要求值，使主螺栓向下旋入； Cf)当主螺栓下达到预定位置时，减速传感器发出减速指令，以规定的速度低速旋转，当主螺栓下达到规定位置时，电机停转并自动刹车； (g)脱离离合器，按下点动按钮，使卡头下降，载荷平衡器的载荷下降到起始值，此时，拔出联接销、卸去载荷，电机反转，提升植入机的卡头，回复其原始位。
9.根据权利要求8所述的核电站反应堆主螺栓的植入方法，其特征在于:所述主螺栓的螺距和牙形均与载荷平衡器组件中的丝杠螺母的螺距和牙形相同。
【文档编号】B23P19/06GK103612115SQ201310665855
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】胡运峰, 杨炯平, 黄勇, 徐波, 郭科科, 李春, 陈先庆, 秦小军, 刘庭明 申请人:成都海光核电技术服务有限公司