控制棒导向筒吊装装置及控制棒导向筒吊装方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及反应堆部件装配技术领域，尤其涉及一种控制棒导向筒吊装装置及控制棒导向筒吊装方法。
背景技术
[0002] 核电站反应堆控制棒导向筒是上部堆内构件的关键部件，为控制棒的运动提供
定位、导向和保护。导向筒由于其内部长期的相对滑动磨损及高温高压环境下
腐蚀，会导致控制棒失去导向而出现落棒时间超差，甚至是卡棒事件。一旦出现此状况，需要及时更换新的控制棒导向筒来保证电站在后续循环时正常运行。
[0003] 由于核电站的特殊性，对导向筒组件进行更换作业必须在核电停堆的情况下才能进行，且对于位于反应堆
水池水下十几米深处的导向筒吊装更换作业可视效果差，所以对于导向筒更换作业时间要求紧迫、安全要求高、水下作业难度大等多重不利因素。
[0004] 因此，为了解决上述技术难题，亟需一种能对导向筒安全、快速、准确可靠的吊装工具。
发明内容
[0005] 本发明要解决的技术问题在于，提供一种实现对反应堆控制棒导向筒安全、准确可靠地吊装作业的控制棒导向筒吊装装置及控制棒导向筒吊装方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种控制棒导向筒吊装装置，包括用于与起吊设备连接的吊接组件、用于取放导向筒的抓具执行机构、以及连接在所述吊接组件和抓具执行机构之间的至少一组
连接杆组件；
[0007] 所述抓具执行机构包括用于伸进导向筒内的导杆、穿设在所述导杆内且可沿所述导杆轴向来回移动的移动杆、连接在所述导杆和移动杆之间且随所述移动杆的移动而开合的伞型支抓；
[0008] 所述伞型支抓处于打开状态时，其顶部形成用于抵接在导向筒内的导向板下方的
支撑面；
[0009] 所述伞型支抓处于闭合状态时，其沿着所述导杆的轴向伸展配合在所述导杆上。
[0010] 优选地，所述伞型支抓包括至少一组相铰接的第一支杆和第二支杆，所述第一支杆远离所述第二支杆的一端可转动连接所述导杆，所述第二支杆远离所述第一支杆的一端可转动连接所述移动杆；
[0011] 所述伞型支抓处于打开状态时，所述第一支杆打开至水平
位置，所述第一支杆的顶面形成所述支撑面；所述第二支杆相对倾斜支撑在所述第一支杆和移动杆之间。
[0012] 优选地，所述导杆上对应所述伞型支抓设有开槽，所述伞型支抓打开时伸出所述开槽，闭合时收拢在所述开槽内。
[0013] 优选地，所述连接杆组件包括连接杆、设置在所述连接杆相对两端上的第一
法兰板和第二法兰板、沿所述第一法兰板周向分布并分别通过销轴可转动连接在所述第一法兰板上数个第一活节
螺栓；
[0014] 所述吊接组件包括与所述第一法兰板对接的吊接法兰板；
[0015] 所述第一法兰板设有数个与所述第一活节螺栓一一对应的第一豁孔，所述吊接法兰板上设有数个与所述第一豁孔一一相对连通的吊接豁孔；
[0016] 所述第一法兰板与所述吊接法兰板对接，所述第一活节螺栓转动配合在所述第一豁孔和吊接豁孔中，通过第一
螺母于所述吊接法兰板侧旋接在所述第一活节螺栓上，将所述第一法兰板与所述吊接法兰板
锁紧。
[0017] 优选地，所述吊接法兰板和所述第一法兰板上设有相互配合的第一定位组件；
[0018] 所述第一定位组件包括至少两个第一定位孔、与所述第一定位孔一一插接的至少两个第一定位销。
[0019] 优选地，所述抓具执行机构还包括
气缸、设置在所述气缸的缸筒相对两端上的第一连接筒和第二连接筒；所述第一连接筒与所述第二法兰板连接，所述第二连接筒与所述导杆连接；
[0020] 所述气缸的
活塞杆的第一端可伸缩在所述第一连接筒内，第二端可伸缩在所述第二连接筒内；所述移动杆连接所述
活塞杆的第二端，在所述活塞杆伸缩带动下在所述导杆内轴向来回移动。
[0021] 优选地，所述第一连接筒远离所述气缸的一端上设有第三法兰板，所述第三法兰板的周向上设有数个可转动的第二活节螺栓；
[0022] 所述第二法兰板上设有数个第二豁孔，所述第三法兰板设有数个第三豁孔；所述第三法兰板与所述第二法兰板对接，所述第二活节螺栓转动配合在所述第三豁孔和第二豁孔中，通过第二螺母于所述第二法兰板侧旋接在所述第二活节螺栓上，将所述第三法兰板与所述第二法兰板锁紧。
[0023] 优选地，所述第二法兰板和所述第三法兰板上设有相互配合的第二定位组件；
[0024] 所述第二定位组件包括至少两个第二定位孔、与所述第二定位孔一一插接的至少两个第二定位销。
[0025] 优选地，所述第一连接筒的侧面设有导孔，所述活塞杆的第一端上设有穿出所述导孔的
指针，所述指针随所述活塞杆的伸缩而沿着所述导孔轴向来回移动。
[0026] 优选地，所述第一连接筒的侧面上设有沿所述导孔轴向延伸的刻度线。
[0027] 优选地，所述导杆包括与所述第二连接筒连接的导向杆体、连接在所述导向杆体远离所述第二连接筒的一端的导向端头。
[0028] 优选地，所述导杆上设有环向凸出所述导杆外周的用于抵接在导向筒上端面的垫板。
[0029] 优选地，所述吊接组件包括吊管、设置在所述吊管一端上的吊环、设置在所述吊管相对另一端的用于与所述连接杆组件配合连接的吊接法兰板。
[0030] 优选地，所述吊接组件还包括连接在所述吊环
内圈的加强筋。
[0031] 本发明还提供一种控制棒导向筒吊装方法，使用上述任一项所述的控制棒导向筒吊装装置；所述控制棒导向筒吊装方法包括以下步骤：
[0032] S1、起吊设备连接所述控制棒导向筒吊装装置的吊接组件，将所述控制棒导向筒吊装装置移动至控制棒的导向筒上方；
[0033] S2、将所述控制棒导向筒吊装装置的导杆插入导向筒的控制棒通道孔内，所述控制棒导向筒吊装装置的伞型支抓处于所述导向筒内一导向板的下方；
[0034] S3、操作所述控制棒导向筒吊装装置的移动杆，使所述移动杆沿所述导杆的轴向向上移动，打开所述伞型支抓，所述伞型支抓的支撑面与所述导向板的下表面相抵接；
[0035] S4、所述起吊设备吊起或下放所述控制棒导向筒吊装装置，从而吊起或下放所述导向筒。
[0036] 本发明的有益效果：控制棒导向筒吊装装置整体长柄式，通过导杆能够顺利伸入导向筒内，通过伞型支抓，解决了对导向筒特有内部导向板的安全稳固抓取，解决了反应堆水下、远距离对控制棒导向筒更换过程的吊装难题，降低了工作人员遭受
辐射的
风险。同时，吊接组件的设计使得能够借助现场起吊设备实现吊装装置快速移动，降低工作人员的劳动强度，提高工作效率。
[0037] 另外，采用可旋转活节螺栓实现法兰板之间的对接锁紧，实现控制棒导向筒吊装装置的快速组装和拆卸，提高了工作效率。
附图说明
[0038] 下面将结合附图及
实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0039] 图1是本发明一实施例的控制棒导向筒吊装装置的结构示意图；
[0040] 图2是图1所示控制棒导向筒吊装装置的吊接组件的结构示意图；
[0041] 图3是图2中沿A-A线的剖面结构示意图；
[0042] 图4是图1所示控制棒导向筒吊装装置的连接杆组件的结构示意图；
[0043] 图5是图4所示连接杆组件的俯视图；
[0044] 图6是图1所示控制棒导向筒吊装装置的抓具执行机构的结构示意图。
具体实施方式
[0045] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
[0046] 如图1所示，本发明一实施例的控制棒导向筒吊装装置，可包括用于与起吊设备连接的吊接组件100、用于取放导向筒的抓具执行机构300、以及连接在吊接组件100和抓具执行机构300之间的至少一组连接杆组件200。
[0047] 吊接组件100、连接杆组件200和抓具执行机构300依次连接，形成整体为长柄式的控制棒导向筒吊装装置。控制棒导向筒在结构上通常包括相接的上部导向组件和下部导向组件、以及分布在内部的导向板，每一个导向板都设置有中心通孔，形成控制棒通道孔。在吊装导向筒时，将抓具执行机构300部分伸入到导向筒中，到达工作位后通过与上部导向组件和下部导向组件连接处的导向板的抵接支撑将导向筒抓起或下放等。通过增减连接杆组件200的数量可以改变整个吊装装置的长度，适应不同核电站的工作深度要求。
[0048] 其中，如图2所示，吊接组件100可包括吊管110、设置在吊管110一端上的吊环120、设置在吊管110相对另一端的吊接法兰板103。吊管110的长度可根据需要设置，采用
钢管制成。吊环120和吊接法兰板130通过
焊接固定在吊管110的两端上。
[0049] 吊环120可由一U型杆焊接在一钢板上形成，其用于与起吊设备的吊钩或吊绳穿接。为提高吊环120的强度，吊接组件100还包括连接在吊环120内圈的加强筋140；加强筋140可为一个或多个。加强筋140的两端分别连接在U型杆相对两内侧。
[0050] 吊接法兰板130用于与连接杆组件200配合连接。如图3所示，吊接法兰板130上设有数个吊接豁孔131，可用于活节螺栓配合其中。本实施例中，四个吊接豁孔131沿吊接法兰板130的周向均匀布置。吊接豁孔131为U型孔。
[0051] 如图4、5所示，连接杆组件200可包括连接杆230、设置在连接杆230相对两端上的第一法兰板210和第二法兰板220、沿第一法兰板210周向分布并分别通过销轴可转动连接在第一法兰板210上的数个第一活节螺栓240。
[0052] 第一法兰板210和第二法兰板220均可通过焊接固定在连接杆230上。第一法兰板210设有数个与第一活节螺栓240一一对应的第一豁孔211，从而第一活节螺栓240可相对第一法兰板210旋转到第一豁孔211中。数个第一豁孔211也与吊接法兰板130上的数个吊接豁孔131一一对应。
[0053] 结合图1、图2及图4，在第一法兰板210与吊接法兰板130配合对接后，第一活节螺栓240转动配合在第一豁孔211和吊接豁孔131中，第一螺母于吊接法兰板130侧旋接在第一活节螺栓240上，将第一法兰板210与吊接法兰板130锁紧，实现了吊接组件100和连接杆组件200之间的快速连接。
[0054] 进一步地，吊接法兰板130和第一法兰板210上设有相互配合的第一定位组件，实现吊接法兰板130和第一法兰板210的快速对中。
[0055] 作为选择，如图3-5所示，第一定位组件可包括至少两个第一定位孔410、与第一定位孔410一一插接的至少两个第一定位销420。本实施例中，吊接法兰板130上设置两个第一定位孔410，且该两个第一定位孔410斜
角布置，即两者的连线在吊接法兰板130的直径上。对应地，第一法兰板210上设置两个第一定位销420，该两个第一定位销420也斜角布置。在吊接法兰板130和第一法兰板210对接时，以第一定位销420对准插入第一定位孔410，并实现了吊接豁孔131和第一豁孔211的一一对接。
[0056] 在其他实施例中，第一定位销420和第一定位孔410的设置位置可以对调。或者，在吊接法兰板130上同时设置第一定位孔410和第一定位销420，第一法兰板210对应也设置第一定位销420和第一定位孔410。
[0057] 第二法兰板220上设有数个第二豁孔221，，可用于活节螺栓配合其中。该数个第二豁孔221沿第二法兰板220周向均布，且还与第一法兰板210上的数个第一豁孔211一一对应。
[0058] 连接杆组件200整体可为标准件，其整体的长度可由连接杆230的长度增减而定。在吊装装置中，连接杆组件200为一组时，第二法兰板220与抓具执行机构300对接；连接杆组件200为两组或以上时，前一个连接杆组件200的第二法兰板220与相邻的后一个连接杆组件200的第一法兰板210对接，最后一个连接杆组件200的第二法兰板220与抓具执行机构
300对接。
[0059] 如图1、6所示，抓具执行机构300包括用于伸进导向筒内的导杆310、穿设在导杆310内且可沿导杆310轴向来回移动的移动杆320、连接在导杆310和移动杆320之间且随移动杆320的移动而开合的伞型支抓330。
[0060] 伞型支抓330处于打开状态时，其朝向吊接组件100方向的顶部形成用于抵接在导向筒内的导向板下方的支撑面，此时通过吊起整个吊装装置即可将导向筒吊起。伞型支抓330处于闭合状态时，其沿着导杆310的轴向伸展配合在导杆310上，此时整个吊装装置可移动脱出导向筒。
[0061] 其中，伞型支抓330可包括至少一组相铰接的第一支杆331和第二支杆332。第一支杆331远离第二支杆332的一端可转动连接导杆310，第二支杆332位于第一支杆331远离连接杆组件200的一侧，其远离第一支杆331的一端可转动连接移动杆320。在移动杆320相对导杆310轴向移动时，带动第二支杆332和第一支杆331转动而开合。
[0062] 在伞型支抓330处于打开状态时，第一支杆331打开至水平位置(垂直导杆310的轴向)，第一支杆331的顶面形成支撑面；第二支杆332相对倾斜支撑在第一支杆331和移动杆320之间。在伞型支抓330处于闭合状态时，第一支杆331和第二支杆332相对转动为处于一直线上，收拢在导杆310上或内部。
[0063] 如图6中所示，本实施例中，伞型支抓330包括两组相铰接的第一支杆331和第二支杆332，该两组相对位于导杆310的两侧。
[0064] 为了使得伞型支抓330在闭合后不影响导杆在导向筒的控制棒通道孔的顺利通行，导杆310上对应伞型支抓330设有开槽311，伞型支抓330打开时伸出开槽311，闭合时收拢在开槽311内。
[0065] 导杆310包括导向杆体312、连接在导向杆体312一端的导向端头313。移动杆320处于导向杆体312中，伞型支抓330连接在导向杆体312和移动杆320之间。导向端头313呈锥形状或球形锥面结构，引导导杆310插入导向筒的控制棒通道孔。在现场起吊设备移动
精度差、水下作业视觉效果差的情况下，导向端头313能够实现对导向筒上端的控制棒通道孔的自动导向定位，确保吊装装置能够快速顺利插入导向筒。
[0066] 导杆310上设有环向凸出导杆310外周的垫板314，用于抵接在导向筒上端面。伞型支抓330位于垫板314背向连接杆组件200的一侧(如图6所示的位于垫板314的下方)。垫板314采用柔性材料制成，如
橡胶，这样抵接在导向筒上端面时不会对上端面造成磨损等问题。
[0067] 进一步地，抓具执行机构300还包括气缸340、设置在气缸340的缸筒相对两端上的第一连接筒350和第二连接筒360。第一连接筒350和第二连接筒360和缸筒相对固定，第一连接筒350与第二法兰板220连接，第二连接筒360与导杆310(导杆310的导向杆体312)连接，导杆310的导向端头313连接在导向杆体312远离第二连接筒360的一端。
[0068] 垫板314连接在第二连接筒360和导杆312之间。在吊装装置伸入导向筒时，以垫板314下方的导杆310等伸入，垫板314抵接在导向筒的上端面也起到限位作用，气缸340处于导向筒的外部。
[0069] 气缸340的活塞杆可相对第一连接筒350和第二连接筒360伸缩活动。其中，活塞杆的第一端可伸缩在第一连接筒350内，第二端可伸缩在第二连接筒360内。移动杆320连接活塞杆的第二端，在活塞杆伸缩带动下在导杆310内轴向来回移动，从而打开或闭合伞型支抓330。
[0070] 为获知活塞杆带动移动杆320的轴向移动行程，第一连接筒350的侧面设有导孔(未图示)，活塞杆的第一端上设有穿出导孔的指针370，指针370随活塞杆的伸缩而沿着导孔轴向来回移动。通过指针370在导孔内轴向移动的距离即可得知移动杆320的轴向移动距离，从而得出伞型支抓330是打开还是闭合，实现伞型支抓330的开合指示功能。
[0071] 进一步，可在第一连接筒350的侧面上设置刻度线，刻度线沿导孔轴向延伸。通过指针370在导孔内所处位置对应的刻度线直观获得移动杆320的移动距离。
[0072] 第一连接筒350远离气缸340的一端上设有第三法兰板351，用于与连接杆组件200的第二法兰板220对接。该第三法兰板351的周向上设有数个可转动的第二活节螺栓352。第三法兰板351还设有数个第三豁孔353，与数个第二活节螺栓352一一对应，从而第二活节螺栓352可相对第三法兰板351旋转到第三豁孔353中。数个第三豁孔353还与数个第二豁孔221一一对应。
[0073] 结合图1及图6，在第三法兰板351与第二法兰板220配合对接后，第二活节螺栓352转动配合在第三豁孔353和第二豁孔221中，通过第二螺母于第二法兰板220侧旋接在第二活节螺栓352上，将第三法兰板351与第二法兰板220锁紧，实现连接杆组件200和抓具执行机构300之间的快速连接。
[0074] 进一步地，第二法兰板220和第三法兰板351上设有相互配合的第二定位组件，实现第二法兰板220和第三法兰板351的快速对中。
[0075] 第二定位组件可包括至少两个第二定位孔(未图示)、与第二定位孔一一插接的至少两个第二定位销430。作为选择，第二定位孔可设置在第二法兰板220上，第二定位销轴430对应设置在第三法兰板351上；或者，第二定位孔设置在第三法兰板351上，第二定位销轴430对应设置在第二法兰板220上；或者，在第二法兰板220同时设置第二定位孔和第二定位销430，第三法兰板351对应也设置第二定位销430和第二定位孔。
[0076] 本发明的控制棒导向筒吊装方法，使用上述控制棒导向筒吊装装置。参考图1-6，该控制棒导向筒吊装方法可包括以下步骤：
[0077] S1、起吊设备连接控制棒导向筒吊装装置的吊接组件100，将控制棒导向筒吊装装置移动至控制棒的导向筒上方。
[0078] S2、将控制棒导向筒吊装装置的导杆310插入导向筒的控制棒通道孔内，控制棒导向筒吊装装置的伞型支抓330处于导向筒内一导向板的下方。
[0079] 其中，导杆310通过其端部的导向端头313引导顺利从导向筒的上端面插入其中，带动导杆310上的伞型支抓330也进入并且穿过控制棒通道孔，直至伞型支抓330伸入到导向筒的上位于部导向组件和下部导向组件连接处的导向板的下方。
[0080] S3、操作控制棒导向筒吊装装置的移动杆320，使移动杆320沿导杆310的轴向向上移动，打开伞型支抓330，伞型支抓330的支撑面与导向板的下表面相抵接。
[0081] 具体地，启动气缸340，活塞杆开始伸缩运动。通过活塞杆向上(向导向筒上端面方向)运动带动移动杆320同向移动，从而打开伞型支抓330，使其支撑面支撑抵接在导向板的下表面。
[0082] S4、起吊设备吊起或下放控制棒导向筒吊装装置，从而吊起或下放导向筒。
[0083] 在上述步骤S3伞型支抓330完全打开后，起吊设备即可进行导向筒的吊装工作，如将导向筒吊离或吊入反应堆水池等等。
[0084] 完成吊装工作后，气缸340再次动作驱动移动杆320向下移动，使伞型支抓330闭合收拢，起吊设备即可将吊装装置从导向筒内吊离。
[0085] 在上述的步骤中，为确保伞型支抓330是否处于完全打开状态或者闭合状态，可以通过水下相机观察气缸340上端的指针370所处的刻度线位置。
[0086] 综上所述，本发明的吊装装置能降低现场工作人员的劳动强度，简化导向筒更换作业的复杂性及操作难度，提升了作业的安全性、可靠性，同时提高了工作效率。
[0087] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的
专利范围，凡是利用本发明
说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
