一种反应堆石墨砖抓取机构的制作方法

本实用新型属于核技术应用领域，尤其是涉及一种反应堆石墨砖抓取机构。

背景技术：

石墨是一种优良的中子慢化剂，并且良好的抗热冲击性能，因此广泛的在核反应堆中作为慢化剂被采用。但由于石墨的强度不高，在作为慢化剂在反应堆中被使用时，常常需要将石墨做成方形砖或者多边形砖，多层石墨砖可以重复堆砌成具有一定高度的石墨墙。石墨墙一般放置在反应堆堆芯的外围，堆芯反应时石墨墙对堆芯发射的中子进行慢化，在降低中子速度后使核裂变变得可控。

由于石墨砖一般放置在堆芯外围，会直接受到反应堆射线的照射，在反应堆长达60年的寿命中，由于长时间辐照的影响，石墨的微观组织发生改变而失效，需要在石墨砖使用30～40年后对石墨砖进行更换。长时间运行后堆芯各设备均具有强烈放射性，人工无法更换，因此需要采用机械结构对石墨砖进行抓取和更换。由于石墨砖一般设计为面积大、高度小的板状结构，在更换过程中如何维持石墨砖的平衡是抓取机构的关键技术之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种反应堆石墨砖抓取机构，以实现反应堆石墨砖的平稳提升和释放功能，可以维持石墨砖提升过程中的平衡，提升了石墨砖抓取过程中的稳定性和安全性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种反应堆石墨砖抓取机构，包括平行设置的上支座和下支座，所述上支座和所述下支座的中间贯穿设置有导向杆，还包括关于所述导向杆左右对称设置的电磁铁、电磁铁轴、驱动轴、支架、钢球及环板组件、上支座压盖、第一弹簧、下压盖、第一弹簧、下钢球压盖和钩爪组合件；所述电磁铁通过螺栓固定在所述支架上，所述电磁铁轴驱动连接所述驱动轴，所述钢球及环板组件包括上钢球及环板组件和下钢球及环板组件，所述支架放置在所述上钢球及环板组件上，所述上支座压盖通过螺栓安装在上支座上，所述上支座压盖的上端安放所述上钢球及环板组件，所述上支座压盖的下端安放所述下钢球及环板组件，所述下压盖的上端顶接所述下钢球及环板组件的下端，所述第一弹簧安装在所述上支座和所述下支座之间，所述下钢球压盖通过铆钉固定安装在所述支架的下部，所述钩爪组合件整体安装在所述下钢球压盖中间，受所述驱动轴驱动的所述钩爪组合件包括在圆周方向均匀布置的钩爪。

所述驱动轴上端设置有轴套，所述电磁铁轴设置在所述轴套内，且所述电磁铁轴与所述驱动轴存在高度间隙。

所述驱动轴通过钢球和弹性挡圈组件安装在所述支架上，所述钢球和弹性挡圈组件包括位于上部的上钢球和弹性挡圈组件，位于下部的下钢球和弹性挡圈组件，所述上钢球和弹性挡圈组件通过上钢球压盖压紧，所述下钢球和弹性挡圈组件通过所述下钢球压盖压紧。

所述驱动轴和所述支架之间设置有第二弹簧。

所述钩爪组合件包括在圆周方向均匀布置的三个独立的钩爪。

所述下支座设置成两阶台阶形，所述下支座的下端面抵住石墨砖的上表面。

相对于现有技术，本实用新型所述的反应堆石墨砖抓取机构具有以下优势：

本实用新型的驱动轴在电磁铁作用下实现上下移动，驱动轴上端设计成轴套形式，可以与电磁铁轴进行配合，实现通电时吸附，断电时分离的功能，驱动轴外侧设计的第二弹簧，可以在吸附分离时起到缓冲作用，驱动轴外侧安装有钢球及弹性挡圈组件，驱动轴在钢球及弹性挡圈组件作用下实现旋转和竖直方向移动，钩爪组合件在驱动轴作用下实现开合，下支座和上支座之间安装有第一弹簧，下支座在第一弹簧和导向杆作用下实现对石墨砖的压紧，支架及其固连零件在钢球及环板组件的作用下实现轴向旋转。钩爪组合件安装于下钢球压盖上，钩爪组合件共包括圆周方向均匀分布的三个钩爪，并且可以在驱动轴的台阶的作用下实现开合，可以使石墨砖在抓取过程中保持平衡，机构多个部位可以旋转平移，降低了石墨砖的抓取难度。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的整体结构示意图；

图2为I区域的局部放大结构示意图；

图3为本实用新型抓取石墨砖前的状态示意图；

图4为钩爪组合件的截面图。

附图标记说明：

1-电磁铁、2-电磁铁轴、3-驱动轴、4-钢球及弹性挡圈组件、41-上钢球及弹性挡圈组件、42-下钢球及弹性挡圈组件；5-支架、6-钢球及环板组件、61-上钢球及环板组件、62-下钢球及环板组件、7-上钢球压盖、8-上支座压盖、9-上支座、10-第二弹簧、11-下压盖、12-第一弹簧、13-下支座、14-下钢球压盖、15-钩爪组合件、16-导向杆、17-石墨砖。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1、2、3、4所示，本实用新型提供一种反应堆石墨砖抓取机构，包括电磁铁1、电磁铁轴2、驱动轴3、钢球及弹性挡圈组件4、支架5、钢球及环板组件6、上钢球压盖7、上支座压盖8、上支座9、第二弹簧10、下压盖11、第一弹簧12、下支座13、下钢球压盖14、钩爪组合件15、导向杆16。所述电磁铁1通过螺栓固定在支架5上；所述电磁铁轴2装配在驱动轴3上端的轴套内，并与轴套在高度方向存在一定间隙，通电时可以通过磁力将驱动轴3提起，断电时驱动轴3依靠重力自然下落；支架5放置在上钢球及环板组件61上，可以在钢球的作用下绕轴向旋转；上支座压盖8通过螺栓安装在上支座9上，上支座压盖8的上下分别安放上钢球环板组合件61和62，从而使电磁铁1、支架5、下钢球压盖14等固连零件可以按轴向旋转；第一弹簧12安装在上支座9和下支座13之间；下钢球压盖14通过铆钉固定安装在支架5的下部，可以对下钢球及弹性挡圈组件42起到压紧作用；钩爪组合件15包括三个独立的钩爪，三个钩爪在圆周方向均匀布置，钩爪组合件15整体安装在下钢球压盖14中间，并在驱动轴3台阶的作用下实现钩爪的张合；导向杆16安装在上支座9和下支座13之间，可以在抓取过程中依靠自身重力下落，但若第一弹簧12压缩时，导向杆9会沿着轨道向上运动；两组钩爪可以同时插入被抓取石墨砖17的两个预留孔中。

驱动轴3上端做成轴套形式与电磁铁轴2进行配合，所述驱动轴3借助电磁铁1的通断电来实现上下运动，进一步实现钩爪组合件15的开合，从而实现石墨砖17的抓取和释放。

驱动轴3通过钢球及弹性挡圈组件4安装于支架5和上钢球压盖14中，钢球及弹性挡圈组件4用以约束驱动轴3的径向移动，钢球的光滑表面可以促使驱动轴3平稳的上下滑动和沿轴向的旋转。

采用了上下两组钢球及环板组件6结构，可以实现电磁铁1、支架5、下钢球压盖14等固连零件轴向的自由旋转，减小了抓取机构插入石墨砖17预留孔的难度。

采用导向杆16和第一弹簧12的组合结构，可以实现下支座13的上升下降，在未抓紧石墨的时，导向杆依靠重力使第一弹簧12呈拉伸状态。

下支座13平面设计成两个台阶形式，石墨砖17上表面设计为平面结构，在第一弹簧12压缩后，下支座13的台阶可以对石墨进行压紧，从而提高了石墨砖17在提升过程中的平衡性和稳定性。

所采用的钩爪组合件15共包括三个圆周方向均布的钩爪，可以降低钩爪插入石墨砖17预留孔时的难度，并提高石墨砖17提升过程中的平衡性。

所采用的驱动轴3上端设计一个第二弹簧10，在电磁铁1吸附和释放驱动轴3时，降低驱动轴3的冲击，起到缓冲的作用。

具体过程：

(1)在抓取石墨砖之前时，需要将电磁铁1通电，整个机构状态如图3所示：在磁力的作用下，驱动轴3被吸引上移，通电后驱动轴3上端的轴套贴住具有磁性的电磁铁轴2；在驱动轴3被吸附上移的过程中，第二弹簧10起到缓冲的作用，避免了通电时驱动轴3突然上移对零件造成的冲击损坏。

(2)待整个机构处于如图3所示状态之后，调整钩爪组合件15的位置，使其处于石墨砖17预留孔的正上方，然后使抓取机构整体向下平移，钩爪组合件15开始进入石墨砖17预留孔，直至下支座13的下方的台阶贴在石墨砖的上表面；机构继续向下平移，下支座13会受到石墨砖向上的作用力，第一弹簧12受力后压缩，压缩过程中导向杆16的作为导向零件保持下支座13水平向上的位移，第一弹簧12和下支座13的组合作用允许了机构抓取过程的竖直方向上一定行程裕量，并使下支座13可以给石墨砖17施加一定的压紧力；待第一弹簧12压缩到适当程度时将电磁铁1断电，驱动轴3在重力作用下下落，钩爪组合件15在驱动轴3台阶的作用下张开，下落过程中第二弹簧10起到了缓冲作用；待钩爪组合件15与石墨砖17的凹槽配合好后，机构可以向上平移从而实现对石墨砖17的提升，由于钩爪组合件15共包括三个圆周方向均布的钩爪，故相比于只有两个钩爪的组合件，提升过程中，机构可以更平稳，石墨砖17也更容易保持水平。

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