一种控制棒套筒焊接装置的制作方法

本发明涉及控制棒驱动机构装配技术领域，特别是涉及一种控制棒套筒焊接装置。

背景技术：

反应堆是核电站的核心部分，而反应堆上的控制棒驱动机构(crdm)可以提升、下插或保持控制棒在堆芯中的位置，用以控制反应堆的裂变速率，实现启动、停止反应堆及堆功率的调节，并可在事故工况下快速下插控制棒(快速落棒)，使反应堆在短时间内紧急停堆，以确保核电站安全运行。

目前，在控制棒模拟组件焊接工艺中，特别是控制棒套筒上外套管分别和上过渡接头和下过渡接头的对接焊过程，均是采用手工焊接控制进行焊接的。

对控制棒套筒焊接的焊接工艺做进一步优化，以提升控制棒套筒焊接的焊接质量和焊接效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

这种方式用于控制棒套筒的焊接存在以下几个缺陷：控制棒套筒焊接时，手工焊接导致焊接效率低下，焊缝质量差。

技术实现要素：

针对上述提出的对控制棒套筒焊接的焊接工艺做进一步优化，以提升控制棒套筒焊接的焊接质量和焊接效率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题，本发明提供了一种控制棒套筒焊接装置。本焊接装置可提高控制棒套筒焊接效率和保证焊接质量。

针对上述问题，本发明提供的一种控制棒套筒焊接装置通过以下技术要点来解决问题：一种控制棒套筒焊接装置，包括用于固定焊枪的固定装置，还包括支架，所述支架上设置有导轨，还包括安装在导轨上的滑动平板，所述滑动平板可沿着导轨直线滑动，固定装置安装于所述滑动平板；

还包括压缩装置，所述压缩装置包括安装座及弹性件，所述安装座固定于支架上，弹性件的两端中，其中一端与安装座固定连接，另一端与滑动平板固定连接，在弹性件弹性变形时发生所述直线滑动；

还包括滚轮组件，所述滚轮组件的一端固定于滑动平板上，滚轮组件的另一端上安装有滚轮；

在固定装置夹持焊枪后，焊枪的焊接端与滚轮位于支架的同侧，且滚轮位于焊接端侧面的前方。

本装置在具体使用时，可采用：控制棒套筒的外套管设置在支架的焊枪焊接端或滚轮组件上滚轮所在侧，且支架与外套管的相对位置保证压缩装置上的弹性件发生一定的弹性变形，同时，滚轮的轮面作用在外套管的外侧面上，在外套管绕自身轴线转动时，以上弹性变形保证外套管在整个转动过程中弹性件上均具有弹性变形，这样，由于滚轮组件与固定装置均固定在滑动平板上，由于外套管为六棱柱状，故在支架位置固定时，安装座在空间中的位置固定，外套管转动即驱动滑动平板沿着导轨做往复直线运动，弹性件亦具有弹性变形量往复变化的变形。以上过程中，固定在固定装置上的焊枪亦随着滑动平板作往复运动，以上焊枪的运动即可匹配外套管与上过渡接头、下过渡接头之间的焊缝形状，使得焊枪的焊接端与控制棒套筒上的环焊缝具有特定的距离以及特定的朝向，这样，在外套管转动过程中，即可通过焊枪完成控制棒套筒上环焊缝的稳定焊接。同时作为本领域技术人员，由于以上上过渡接头、下过渡接头上亦具有六棱柱段，当滚轮组件上的滚轮作用在上过渡接头、下过渡接头上的六棱柱段上时，亦可通过上过渡接头、下过渡接头的外形，自动匹配焊枪相对于环焊缝的相对位置。同时作为本领域技术人员，在焊接过程中，以上轮滚组件即为一个焊枪相对于环焊缝的位置调整装置，故如滚轮组件直接与外套管作用，优选设置为在作用过程中滚轮转动，如外套管的轴线状态为竖直设置时，可设置为滚轮的轴线亦为竖直线，但在滚轮的轴线为非竖直线时亦可，差别仅在于轮滚在非竖直线相较于为竖直线，滚轮滚动或不滚动时存在侧向摩擦力，滚轮和控制棒套筒部件受力变差而已。

针对焊枪焊接端与滚轮组件上滚轮两者在高度方向的相对位置，可设置为滚轮在焊接端的上端、下端或两者齐平，针对上端或齐平方式，若待连接的控制棒套筒组件轴线位于竖直方向，此时先点焊即可方便的通过轮滚组件实现焊枪的位置调节；优选设置为滚轮在焊接端的下端，如固定外套管的下端，先完成外套管与上过渡接头的焊接，而后调换方向，固定上过渡接头，完成下过渡接头的焊接。

综上，本方案提供了一种在控制棒套筒上待焊接部件：外套管、上过渡接头、下过渡接头在转动的过程中可实现相互之间环焊缝焊接的焊接装置，同时通过所述滚轮组件和压缩装置，可实现焊枪焊接端与环焊缝之间相对位置的自动调整，这样，本焊接装置在结构简单的前提下，可保证焊接过程中焊缝均匀性和一致性，从而保证焊接质量；同时，本方案可实现自动匹配焊枪相对于具体焊接位置的位置，相较于传统手工焊接，在保证焊缝质量的前提下，可有效提高焊接效率。

更进一步的技术方案为：

为方便完成本装置装配、使得滚轮组件、压缩装置、焊枪的工作状态能够直观展示给焊接人员，设置为：所述导轨、滑动平板、压缩装置均设置在支架的顶侧。

作为支架的具体实现方式，设置为：所述支架包括顶板及多条支腿，所述支腿的上端均与顶板固定连接，所述顶板的顶面作为支架的顶侧；

导轨、压缩装置均安装在所述顶面上。

为使得通过调整支架，即可完成控制棒套筒上两个处于不同轴线位置的环焊缝的焊接，设置为：各支腿的长度均可调。

本方案中，通过导轨约束滑动平板的运动轨迹，为使得滑动平板的运动轨迹精度更高，以利于焊枪的位置精度，设置为：所述支架上的导轨至少有两条，导轨之间相互平行，所述滑动平板与各导轨均具有配合关系。

为方便取放控制棒套筒，设置为：还包括底部平台，所述底部平台上还设置有滑轨，所述支架支撑于底部平台上，支架的底部与滑轨相配合，且支架可沿着滑轨的延伸方向滑动。采用本方案，通过支架沿着滑轨滑动改变支架相对于焊接工位的位置，以方便装夹待焊接的控制棒套筒组件、完成焊接后控制棒套筒的移除。

作为一种更为完善的方案，设置为：还包括支撑于底部平台上的支撑筒，所述支撑筒位于滑轨的端部，支撑筒的顶部还设置有旋转平台，所述旋转平台上设置有用于夹持控制棒套筒的夹持装置；

在支架沿着滑轨滑动至滑轨靠近支撑筒的一端时，支架上滚轮组件及固定装置上焊枪的焊接端均朝向支撑筒所在侧。本方案中，所述支撑筒作为旋转平台的安装座，以使得待焊接的控制棒套筒能够被支撑至一定高度以方便焊接；以上旋转平台用于带动夹持装置旋转，以上夹持装置用于装夹待焊接的控制棒套筒，以使得控制棒套筒能够随夹持装置旋转以完成其上环焊缝的焊接。

作为一种结构简单、完成对应待焊接组件安装和拆卸方便的夹持装置实现方案，设置为：所述夹持装置包括过渡套，所述过渡套上设置有开口向上的六边形孔。本方案中，所述六边形孔作为待焊接组件的嵌入孔，优选的，设置为还包括紧固螺栓，以上紧固螺栓螺纹连接于过渡套上，通过紧固螺栓对待固定组件施加压力，完成待焊接组件与过渡套的稳固连接。进一步的，以上紧固螺栓为多颗，且绕六边形孔环形均布，这样，通过分别调节各颗紧固螺栓用于与待固定组件相作用的一端在空间中的位置，即可使得被固定的控制棒套筒组件与旋转平台具有理想的同轴度以利于焊接质量。

为进一步提升焊接效率，设置为：所述支架为多个，各支架上均设置有压缩装置、固定装置、滚轮组件、滑动平板及导轨；

各支架的下端均匹配有滑轨；

在支架均沿着对应滑轨滑动至对应滑轨靠近支撑筒的一端时，支架环布于支撑筒的侧面。采用本方案，不同支架上的焊枪可同步工作，以加快环焊缝的焊接速度。

为优化被固定的控制棒套筒组件的受力，设置为：所述环布为环形均布。本方案中，由于各支架上的滚轮组件均作用在控制棒套筒组件上，设置为采用以上环形均布，可使得各滚轮组件施加在控制棒套筒组件上的力能够相互抵消，以提升对控制棒套筒组件进行固定的可靠性和控制棒套筒组件转动过程中的位置或轨迹精度。

优选的，针对上述设置旋转平台的方案，可设置为旋转平台上的旋转支撑轴承为无内圈的滚针轴承，滚针轴承有直径大，壁厚薄的优点，这样避免旋转装置的径向尺寸过大；所述安装座实际上为过渡套，具体实施时，安装座内孔为内六边形，外形为圆柱，即安装座直接与轴承配合即可；为方便安装，将安装座加工成开口套的形式；轴承外部需要轴承固定座，轴承固定座与支撑筒通过法兰连接固定在底部平台上。针对所述固定装置，所述固定装置可采用固定于滑动平板上的抱箍等，如采用抱箍箍紧焊枪完成焊枪与滚轮组件的相对固定；同时，为实现焊枪位置可以微调，设置为抱箍相对于滑动平板位置或状态可调、抱箍与焊枪通过多颗顶紧螺栓间接实现相对连接关系等。针对上述包括多颗顶紧螺栓的方案，各顶紧螺栓由抱箍的外侧穿过抱箍延伸至抱箍箍体的内侧且与抱箍螺纹连接，且多颗顶紧螺栓绕抱箍环形布置；针对以上位置或状态可调的方案，抱箍与滑动平板采用多颗连接螺栓形成螺栓连接关系即可实现微调。

本发明具有以下有益效果：

本方案提供了一种在控制棒套筒上待焊接部件：外套管、上过渡接头、下过渡接头在转动的过程中可实现相互之间环焊缝焊接的焊接装置，同时通过所述滚轮组件和压缩装置，可实现焊枪焊接端与环焊缝之间相对位置的自动调整，这样，本焊接装置在结构简单的前提下，可保证焊接过程中焊缝均匀性和一致性，从而保证焊接质量；同时，本方案可实现自动匹配焊枪相对于具体焊接位置的位置，相较于传统手工焊接，在保证焊缝质量的前提下，可有效提高焊接效率。

附图说明

图1为本发明所述的一种控制棒套筒焊接装置一个具体实施例的结构示意图。图中标记分别为：1、底部平台，2、支架，3、压缩装置，4、固定装置，5、焊枪，6、滚轮组件，7、控制棒套筒，8、滑动平板，9、导轨，10、支撑筒，11、滑轨。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1所示，一种控制棒套筒焊接装置，包括用于固定焊枪5的固定装置4，还包括支架2，所述支架2上设置有导轨9，还包括安装在导轨9上的滑动平板8，所述滑动平板8可沿着导轨9直线滑动，固定装置4安装于所述滑动平板8；

还包括压缩装置3，所述压缩装置3包括安装座及弹性件，所述安装座固定于支架2上，弹性件的两端中，其中一端与安装座固定连接，另一端与滑动平板8固定连接，在弹性件弹性变形时发生所述直线滑动；

还包括滚轮组件6，所述滚轮组件6的一端固定于滑动平板8上，滚轮组件6的另一端上安装有滚轮；

在固定装置4夹持焊枪5后，焊枪5的焊接端与滚轮位于支架2的同侧，且滚轮位于焊接端侧面的前方。

本装置在具体使用时，可采用：控制棒套筒7的外套管设置在支架2的焊枪5焊接端或滚轮组件6上滚轮所在侧，且支架2与外套管的相对位置保证压缩装置3上的弹性件发生一定的弹性变形，同时，滚轮的轮面作用在外套管的外侧面上，在外套管绕自身轴线转动时，以上弹性变形保证外套管在整个转动过程中弹性件上均具有弹性变形，这样，由于滚轮组件6与固定装置4均固定在滑动平板8上，由于外套管为六棱柱状，故在支架2位置固定时，安装座在空间中的位置固定，外套管转动即驱动滑动平板8沿着导轨9做往复直线运动，弹性件亦具有弹性变形量往复变化的变形。以上过程中，固定在固定装置4上的焊枪5亦随着滑动平板8作往复运动，以上焊枪5的运动即可匹配外套管与上过渡接头、下过渡接头之间的焊缝形状，使得焊枪5的焊接端与控制棒套筒7上的环焊缝具有特定的距离以及特定的朝向，这样，在外套管转动过程中，即可通过焊枪5完成控制棒套筒7上环焊缝的稳定焊接。同时作为本领域技术人员，由于以上上过渡接头、下过渡接头上亦具有六棱柱段，当滚轮组件6上的滚轮作用在上过渡接头、下过渡接头上的六棱柱段上时，亦可通过上过渡接头、下过渡接头的外形，自动匹配焊枪5相对于环焊缝的相对位置。同时作为本领域技术人员，在焊接过程中，以上轮滚组件即为一个焊枪5相对于环焊缝的位置调整装置，故如滚轮组件6直接与外套管作用，优选设置为在作用过程中滚轮转动，如外套管的轴线状态为竖直设置时，可设置为滚轮的轴线亦为竖直线，但在滚轮的轴线为非竖直线时亦可，差别仅在于轮滚在非竖直线相较于为竖直线，滚轮滚动或不滚动时存在侧向摩擦力，滚轮和控制棒套筒7部件受力变差而已。

针对焊枪5焊接端与滚轮组件6上滚轮两者在高度方向的相对位置，可设置为滚轮在焊接端的上端、下端或两者齐平，针对上端或齐平方式，若待连接的控制棒套筒7组件轴线位于竖直方向，此时先点焊即可方便的通过轮滚组件实现焊枪5的位置调节；优选设置为滚轮在焊接端的下端，如固定外套管的下端，先完成外套管与上过渡接头的焊接，而后调换方向，固定上过渡接头，完成下过渡接头的焊接。

综上，本方案提供了一种在控制棒套筒7上待焊接部件：外套管、上过渡接头、下过渡接头在转动的过程中可实现相互之间环焊缝焊接的焊接装置，同时通过所述滚轮组件6和压缩装置3，可实现焊枪5焊接端与环焊缝之间相对位置的自动调整，这样，本焊接装置在结构简单的前提下，可保证焊接过程中焊缝均匀性和一致性，从而保证焊接质量；同时，本方案可实现自动匹配焊枪5相对于具体焊接位置的位置，相较于传统手工焊接，在保证焊缝质量的前提下，可有效提高焊接效率。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，为方便完成本装置装配、使得滚轮组件6、压缩装置3、焊枪5的工作状态能够直观展示给焊接人员，设置为：所述导轨9、滑动平板8、压缩装置3均设置在支架2的顶侧。

作为支架2的具体实现方式，设置为：所述支架2包括顶板及多条支腿，所述支腿的上端均与顶板固定连接，所述顶板的顶面作为支架2的顶侧；

导轨9、压缩装置3均安装在所述顶面上。

为使得通过调整支架2，即可完成控制棒套筒7上两个处于不同轴线位置的环焊缝的焊接，设置为：各支腿的长度均可调。

本方案中，通过导轨9约束滑动平板8的运动轨迹，为使得滑动平板8的运动轨迹精度更高，以利于焊枪5的位置精度，设置为：所述支架2上的导轨9至少有两条，导轨9之间相互平行，所述滑动平板8与各导轨9均具有配合关系。

为方便取放控制棒套筒7，设置为：还包括底部平台1，所述底部平台1上还设置有滑轨11，所述支架2支撑于底部平台1上，支架2的底部与滑轨11相配合，且支架2可沿着滑轨11的延伸方向滑动。采用本方案，通过支架2沿着滑轨11滑动改变支架2相对于焊接工位的位置，以方便装夹待焊接的控制棒套筒7组件、完成焊接后控制棒套筒7的移除。

作为一种更为完善的方案，设置为：还包括支撑于底部平台1上的支撑筒10，所述支撑筒10位于滑轨11的端部，支撑筒10的顶部还设置有旋转平台，所述旋转平台上设置有用于夹持控制棒套筒7的夹持装置；

在支架2沿着滑轨11滑动至滑轨11靠近支撑筒10的一端时，支架2上滚轮组件6及固定装置4上焊枪5的焊接端均朝向支撑筒10所在侧。本方案中，所述支撑筒10作为旋转平台的安装座，以使得待焊接的控制棒套筒7能够被支撑至一定高度以方便焊接；以上旋转平台用于带动夹持装置旋转，以上夹持装置用于装夹待焊接的控制棒套筒7，以使得控制棒套筒7能够随夹持装置旋转以完成其上环焊缝的焊接。

作为一种结构简单、完成对应待焊接组件安装和拆卸方便的夹持装置实现方案，设置为：所述夹持装置包括过渡套，所述过渡套上设置有开口向上的六边形孔。本方案中，所述六边形孔作为待焊接组件的嵌入孔，优选的，设置为还包括紧固螺栓，以上紧固螺栓螺纹连接于过渡套上，通过紧固螺栓对待固定组件施加压力，完成待焊接组件与过渡套的稳固连接。进一步的，以上紧固螺栓为多颗，且绕六边形孔环形均布，这样，通过分别调节各颗紧固螺栓用于与待固定组件相作用的一端在空间中的位置，即可使得被固定的控制棒套筒7组件与旋转平台具有理想的同轴度以利于焊接质量。

为进一步提升焊接效率，设置为：所述支架2为多个，各支架2上均设置有压缩装置3、固定装置4、滚轮组件6、滑动平板8及导轨9；

各支架2的下端均匹配有滑轨11；

在支架2均沿着对应滑轨11滑动至对应滑轨11靠近支撑筒10的一端时，支架2环布于支撑筒10的侧面。采用本方案，不同支架2上的焊枪5可同步工作，以加快环焊缝的焊接速度。

为优化被固定的控制棒套筒7组件的受力，设置为：所述环布为环形均布。本方案中，由于各支架2上的滚轮组件6均作用在控制棒套筒7组件上，设置为采用以上环形均布，可使得各滚轮组件6施加在控制棒套筒7组件上的力能够相互抵消，以提升对控制棒套筒7组件进行固定的可靠性和控制棒套筒7组件转动过程中的位置或轨迹精度。

优选的，针对上述设置旋转平台的方案，可设置为旋转平台上的旋转支撑轴承为无内圈的滚针轴承，滚针轴承有直径大，壁厚薄的优点，这样避免旋转装置的径向尺寸过大；所述安装座实际上为过渡套，具体实施时，安装座内孔为内六边形，外形为圆柱，即安装座直接与轴承配合即可；为方便安装，将安装座加工成开口套的形式；轴承外部需要轴承固定座，轴承固定座与支撑筒10通过法兰连接固定在底部平台1上。针对所述固定装置4，所述固定装置4可采用固定于滑动平板8上的抱箍等，如采用抱箍箍紧焊枪5完成焊枪5与滚轮组件6的相对固定；同时，为实现焊枪5位置可以微调，设置为抱箍相对于滑动平板8位置或状态可调、抱箍与焊枪5通过多颗顶紧螺栓间接实现相对连接关系等。针对上述包括多颗顶紧螺栓的方案，各顶紧螺栓由抱箍的外侧穿过抱箍延伸至抱箍箍体的内侧且与抱箍螺纹连接，且多颗顶紧螺栓绕抱箍环形布置；针对以上位置或状态可调的方案，抱箍与滑动平板8采用多颗连接螺栓形成螺栓连接关系即可实现微调。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。