CN108766606A - 核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，包括：支撑架体；升降结构，设置于所述支撑架体的顶部；抓头结构，设置于所述支撑架体中，所述抓头结构的底部适于连接待倒换件，所述抓头结构的顶部与所述升降结构连接，所述升降结构带动所述抓头结构做升降运动；以及位置检测部件，设置于所述升降结构上，所述位置检测部件用于根据所述升降结构的运动距离获取所述待倒换件的位置。通过升降结构、抓头结构及位置检测部件之间的配合，实现待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件的可靠倒换，并实时监控待倒换件的位置，保证待倒换件的运动行程准确可靠，实现可燃毒物及中子源组件的倒换，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

Description

核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具

技术领域

本发明涉及维护设备技术领域，特别是涉及一种核电厂可燃毒物组件与中子源组件核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具。

背景技术

核电厂部分堆型首个循环结束后有66组可燃毒物和2组初级中子源组件不再入堆使用，需要进行移位；大修卸料后装料前需要对次级中子源组件进行移位，以满足次级中子源组件在堆芯位置不变的要求。因此可燃毒物及中子源组件倒换工具的研发和应用，对核电厂日常及大修工作的顺利进行，起着非常重要的作用。

目前，可燃毒物及中子源组件倒换工具无法可靠的实现可燃毒物及中子源组件的倒换，存在安全隐患，不能满足国内核电日常及大修工作中相关组件操作更多的需求。

发明内容

基于此，有必要针对目前可燃毒物及中子源组件倒换工具无法可靠倒换可燃毒物及中子源组件的问题，提供一种实现可燃毒物组件与中子源组件可靠倒换的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，包括：

支撑架体；

升降结构，设置于所述支撑架体的顶部；

抓头结构，设置于所述支撑架体中，所述抓头结构的底部适于连接待倒换件，所述抓头结构的顶部与所述升降结构连接，所述升降结构带动所述抓头结构做升降运动；以及

位置检测部件，设置于所述升降结构上，所述位置检测部件用于根据所述升降结构的运动距离获取所述待倒换件的位置。

在其中一个实施例中，所述抓头结构包括芯轴、抓头外筒及抓头内筒，所述抓头外筒套设于所述抓头内筒的外侧，并与所述芯轴的底部固定连接，所述抓头内筒与所述抓头外筒的底部均具有抓钩，所述抓钩用于钩取所述待倒换件。

在其中一个实施例中，所述升降结构包括驱动电机、减速箱、卷筒及缠绕于所述卷筒上的钢丝绳，所述驱动电机的输出端通过所述减速箱带动所述卷筒转动，使所述卷筒释放或者缠绕所述钢丝绳；

所述钢丝绳的末端连接于所述芯轴的顶部。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括锁定结构，所述锁定结构设置于所述支撑架体中，所述锁定结构与所述抓头结构连接，所述锁定结构用于将所述待倒换件锁定或解锁于所述抓头结构的底部。

在其中一个实施例中，所述锁定结构包括驱动手柄、驱动杆、驱动拨叉及驱动拨销，所述驱动手柄与所述驱动杆均设置于所述支撑架体中，所述驱动杆连接所述驱动手柄与所述驱动拨叉；

所述驱动拨叉可转动地设置于所述支撑架体上，所述驱动拨销设置于所述芯轴的顶部，所述驱动拨叉与所述驱动拨销抵接，所述驱动拨叉能够带动所述驱动拨销转动，并带动所述芯轴转动。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括导向结构，所述导向结构设置于所述支撑架体中，并套设于所述芯轴的外侧，所述导向结构用于对所述待倒换件的升降运动进行导向。

在其中一个实施例中，所述导向结构包括运动组件、传动组件及导向组件，所述运动组件套设于所述芯轴的外侧，所述传动组件传动连接所述导向组件；

所述芯轴的升降运动能够带动所述运动组件同步上升或下降，并通过所述传动组件带动所述导向组件打开所述支撑架体的通道或对所述待倒换件进行导向。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括支撑盘、槽板及两组导向轮，所述支撑盘套设于所述芯轴上，所述导向轮对称且可滚动地设置于所述支撑盘上，所述滚轮沿与所述支撑架体滚动，所述槽板上沿高度方向开设倾斜的滑槽，所述芯轴通过所述支撑盘带动所述槽板上下运动时，所述传动组件的端部能够滑入或滑出所述滑槽；

所述传动组件的端部滑入所述滑槽时，所述传动组件带动所述导向组件对待倒换件进行导向。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括主销、旋转臂及调节连杆，所述主销可转动地连接所述旋转臂与所述调节连杆，所述旋转臂的另一端可转动地安装于所述支撑架体上，所述调节连杆的另一端与所述导向组件连接。

在其中一个实施例中，所述导向组件包括导向轴及导向靶，所述导向轴传动连接所述导向靶与所述调节连杆，所述调节连杆通过所述导向轴带动所述导向靶转动，以打开或关闭所述支撑架体内部的通道；

所述导向靶上开设多条导向槽，且多条导向槽平行设置且相互连通，所述导向槽用于供所述待倒换件穿过，并对所述待倒换件导向。

在其中一个实施例中，所述槽板与所述传动组件、所述导向组件的数量均为四个，四个所述槽板对称分布与所述支撑板的周侧，并通过对应的传动组件与对应的所述导向组件连接；

四个所述导向靶分两层设置，两层所述导向靶所述呈90°错开设置，使得两层所述导向靶的所述导向槽部分重合，用于容纳所述待倒换件。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括应急结构，所述应急结构设置于所述支撑架体中，并可与所述导向结构连接，用于限制所述导向结构未对所述待倒换件导向时的位置。

在其中一个实施例中，所述应急结构包括应急拉手、应急绳、安全柄及安全卡板，所述安全卡板可转动地设置于所述安全柄上，所述安全柄设置于所述支撑架体中，所述应急绳连接所述安全卡板的一端与所述应急拉手，所述安全卡板的另一端能勾住所述主销。

在其中一个实施例中，所述支撑架体包括上吊架及下吊架，所述上吊架位于所述下吊架的下方，并与所述下吊架可拆卸连接。

在其中一个实施例中，所述支撑架体的底部设置导向定位销，用于对所述待倒换件进行定位。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括张力检测部件，所述张力检测部件设置于所述钢丝绳上，用于检测所述待倒换件的重量。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括张力数码显示屏与位置数码显示屏，所述张力数码显示屏与所述张力检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的重量；所述位置数码显示屏与所述位置检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的高度。

在其中一个实施例中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具还包括手控盒，所述手控盒用于调节所述核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具的工作模式与运行速度。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果为：

本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，取出时，升降结构带动抓头结构下降，当抓头结构下降到预设位置后，抓头结构的底部连接待倒换件，并通过锁定结构将待倒换件锁定于抓头结构的底部，随后，升降结构带动抓头结构上升，通过导向结构对待倒换件进行导向，并将待倒换件运送至指定位置；***时，抓头结构的底部连接待倒换件后，升降结构带动抓头结构下降，并通过导向结构对待倒换件进行导向，当抓头结构下降到预设位置后，锁定结构将待倒换件从抓头结构上解锁，抓头结构的底部释放待倒换件；有效的解决目前的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具无法可靠倒换可燃毒物及中子源组件的问题；通过升降结构、抓头结构、锁定结构及导向结构之间的配合，保证待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件倒换过程中的安全，提高倒换时的安全性能，实现待倒换件的可靠倒换，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

附图说明

图1为本发明一实施例的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具的立体图；

图2为图1所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具上部分的局部示意图；

图3为图2所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具上部分的俯视图；

图4为图1所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具下部分的局部示意图；

图5为图1所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具中锁定结构与抓头结构连接处的俯视剖视图；

图6为图4所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具下部分中导向结构的运动组件处的俯视剖视图；

图7为图4所示的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具下部分中导向靶的俯视图；

其中：

100-核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具；

110-支撑架体；

111-上吊架；

112-下吊架；1121-导向定位销；

120-抓头结构；

121-芯轴；

122-抓头外筒；

123-抓头内筒；

124-芯轴外筒；

130-升降结构；

131-驱动电机；

132-减速箱；

133-卷筒；

134-钢丝绳；

140-锁定结构；

141-驱动手柄；

142-驱动杆；

143-驱动拨叉；

144-驱动拨销；

150-导向结构；

151-支撑盘；

152-导向轮；

153-槽板；1531-滑槽；

154-主销；

155-旋转臂；

156-调节连杆；

157-导向轴；

158-导向靶；

160-应急结构；

161-应急拉手；

162-应急绳；

163-安全卡板；

164-安全柄；

170-位置检测部件；

180-张力检测部件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1、图2和图4，本发明提供了一种核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100，该核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100用于对核电厂中的待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件等进行倒换。当然，在本发明的其他实施方式中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100也可对其他结构进行倒换操作。可燃毒物组件及中子源组件移位倒换操作属于高风险工作，对设备、人员、操作流程、技术关键点的要求都非常之高，因此，要求可燃毒物组件与中子源组件的所有倒换操作都必须在水下完成，有辐射风险，对核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100要求较高，以保证对待倒换件定位准确。采用本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100对待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件等进行倒换能够保证倒换可靠，以保证待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件倒换过程中的安全，提高倒换时的安全性能，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100用于对乏燃料水池专用换料抓具，首次换料时用于操作可燃毒物组件，在其他换料期间用于抓取次级中子源组件，组件的抓取、释放和升降过程都在硼酸水下进行，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100使用时需与乏燃料桥吊配合工作，使用完毕后挂在乏燃料水池池壁的存放支架上。核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100作业时，从燃料组件中抽出可燃毒物组件，然后将其插到可燃毒物组件存放架上；从可燃毒物存放架中抽出可燃毒物组件，然后将其***乏燃料组件中；换料大修相关组件倒换过程中，进行中子源组件的倒换工作。

在本发明中，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100包括支撑架体110、升降结构130以及抓头结构120。升降结构130设置于支撑架体110的顶部。抓头结构120设置于支撑架体110中，抓头结构120的底部适于连接待倒换件，抓头结构120的顶部与升降结构130连接，升降结构130带动抓头结构120做升降运动。支撑架体110起支撑作用，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的各个零部件均设置于支撑架体110上。升降结构130用于驱动抓头结构120做升降运动，抓头结构120用于带动待倒换件运动，使得待倒换件动燃料组件中抽出或***燃料组件中，实现待倒换件的倒换。

将待倒换件从燃料组件中抽出时，升降结构130带动抓头结构120向下运动，使得抓头结构120的底部连接待倒换件；连接完成后，升降结构130带动抓头结构120向上运动，将待倒换件从燃料组件抽出，并将待倒换件放到可燃毒物组件存放架或其他燃料组件中；将待倒换件***燃料组件时，抓头结构120的底部连接待倒换件，升降结构130带动抓头结构120向下运动，将待倒换件***到燃料组件中；完成后升降结构130带动抓头结构120向上运动复位。需要说明的是，待倒换件是指可燃毒物组件或中子源组件，本实施例中仅以待倒换件替代说明。

示例的，支撑架体110包括上吊架111及下吊架112，上吊架111位于下吊架112的下方，并与下吊架112可拆卸连接。可以理解的是，核电厂用于对可燃毒物组件与中子源组件倒换的，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的尺寸比较大，将支撑架体110分成两部分，使用的时候连接在一起，使用完成后分开收放，能够方便收容。可以理解的是，上吊架111的底部与下吊架112的顶部均设置连接法兰。核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100使用时，先装配上吊架111与下吊架112，使用乏燃料桥吊吊装上吊架111至下吊架112上适当高度，以使上吊架111与下吊架112的法兰对应，并通过螺纹连接件可靠的固定连接，完成核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的装配。使用完成后，再拆卸螺纹连接件，以分离上吊架111与下吊架112。需要说明的是，上吊架111与下吊架112均为框架结构，在方便操作的同时起支撑作用。

而且，支撑架体110的底部设置导向定位销1121，用于对待倒换件进行定位。具体的，下吊架112的底部具有导向定位销1121，导向定位销1121与燃料组件的上管座进行刚性定位，以使得下吊架112与待倒换件之间的位置相对固定。使用时，通过乏燃料桥吊吊装核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100，并移动至燃料组件上方，然后使用导向定位销1121进行核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100与燃料组件上管座刚性定位，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100与燃料组件定位后进行待倒换件的抽出/***工作，抽出/***工作结束后方允许核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100和燃料组件之间脱开。

参见图1和图4，进一步地，抓头结构120包括芯轴121、抓头外筒122及抓头内筒123，抓头外筒122套设于抓头内筒123的外侧，并与芯轴121的底部固定连接，抓头内筒123与抓头外筒122的底部均具有抓钩，抓钩用于钩取待倒换件。相应的，待倒换件的顶部设置有钩吊部，抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩钩取钩吊部，以实现抓头结构120连接待倒换件，进而通过升降结构130带动抓头结构120运动，以实现待倒换件的抽出或***。可以理解的是，芯轴121的底部通过连接板以及螺纹连接件等部件与抓头内筒123及抓头外筒122的顶部连接，而且抓头内筒123的顶部与抓头外筒122的顶部也可通过螺纹连接件连接固定。示例的，抓头内筒123的顶部与抓头外筒122的顶部采用双头螺栓配合螺母的方式固定。

而且，抓头结构120还包括芯轴外筒124，芯轴外筒124套设于芯轴121的外侧，且芯轴121可相对于芯轴外筒124转动，升降结构130带动芯轴121上升时，能够同步带动芯轴外筒124转动。芯轴外筒124能够方便其他结构的安装，避免芯轴121的转动与其他结构之间发生干涉，保证运动平稳可靠。

参见图1至图3，再进一步地，升降结构130包括驱动电机131、减速箱132、卷筒133及缠绕于卷筒133上的钢丝绳134，驱动电机131的输出端通过减速箱132带动卷筒133转动，使卷筒133释放或者缠绕钢丝绳134。钢丝绳134的末端连接于芯轴121的顶部。抓头结构120采用驱动电机131作为动力源，驱动电机131驱动转筒，带动卷筒133缠绕或者释放钢丝绳134，卷筒133缠绕钢丝绳134时，钢丝绳134能够带动抓头结构120上升；卷筒133释放钢丝绳134时，钢丝绳134带动抓头结构120下降；实现待倒换件的抽出与***操作。减速箱132传动连接驱动电机131的输出端与卷筒133，用于降低驱动电机131输出的转速，进而降低卷筒133的转动速度，以控制抓头结构120的升降速度。可以理解的是，待倒换件如中子源组件在倒换时，要求速度控制精确，保证全程慢速(抓头结构120的升降速度范围为0.2m/Min～0.7m/Min，较佳地，速度为0.5m/Min)且速度均衡，在满足倒换需求的同时，还需满足检查设备需求，保证倒换的可靠性。而且，位置检测部件170位于卷筒133的末端，通过卷筒133的转动实现钢丝绳134运动行程的位置信息的获取，进而实现待倒换件的位置的检测。

参见图4和图5，作为一种可实施方式，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括锁定结构140，锁定结构140设置于支撑架体110中，锁定结构140与抓头结构120连接，锁定结构140用于将待倒换件锁定或解锁于抓头结构120的底部。锁定结构140用于使待倒换件锁定于抓头结构120的底部，或者使待倒换件从抓头结构120的底部脱离，这样能够保证抓头结构120可靠的带动待倒换件抽出或***。可以理解的是，锁定结构140通过抓头结构120的抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩与待倒换件顶部的钩吊部配合实现抓头结构120与待倒换件的锁定与解锁。具体的，抽出待倒换件时，升降结构130带动抓头结构120下降到指定高度后，锁定结构140带动通过芯轴121带动抓头结构120的抓头内筒123与抓头外筒122运动，使得抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩运动至待倒换件的钩吊部的下方，随后升降结构130带动抓头结构120上升，使得抓钩勾在钩吊部上，这样升降结构130带动抓头结构120继续上升，以带动待倒换件抽出燃料组件。***待倒换件时，升降结构130带动抓头结构120下降，进而带动待倒换件***到燃料组件中，当抓头结构120下降到指定高度后，锁定结构140带动通过芯轴121带动抓头结构120的抓头内筒123与抓头外筒122运动，使得抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩运动远离待倒换件的钩吊部的下方的位置，随后升降结构130带动抓头结构120上升，这样抓钩能够脱离钩吊部，以实现待倒换件***燃料组件。

进一步地，锁定结构140包括驱动手柄141、驱动杆142、驱动拨叉143及驱动拨销144，驱动手柄141与驱动杆142均设置于支撑架体110中，驱动杆142连接驱动手柄141与驱动拨叉143。驱动拨叉143可转动地设置于支撑架体110上，驱动拨销144设置于芯轴121的顶部，驱动拨叉143与驱动拨销144抵接，驱动拨叉143能够带动驱动拨销144转动，并带动芯轴121转动。可以理解的是，锁定结构140驱动芯轴121转动，使得抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩转动到待倒换件顶部的钩吊部的下方或者转动到远离待倒换件顶部的钩吊部的下方的位置，实现抓头结构120与待倒换件的锁定与解锁。具体的，当升降结构130带动抓头结构120下降到指定高度后，操作人员搬动驱动手柄141，驱动手柄141带动驱动杆142运动，进而驱动杆142带动驱动拨叉143运动，使得驱动拨叉143的端部能够拨动驱动拨销144，这样驱动拨销144能够带动芯轴121转动，并带动抓头内筒123与抓头外筒122转动，使得抓头内筒123与抓头外筒122底部的抓钩转动到待倒换件顶部的钩吊部的下方或者转动到远离待倒换件顶部的钩吊部的下方的位置，实现抓头结构120与待倒换件的锁定与解锁，进而实现待倒换件的抽出与***。

参见图3、图6和图7，作为一种可实施方式，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括导向结构150，导向结构150设置于支撑架体110中，并套设于芯轴121的外侧，导向结构150用于对待倒换件的升降运动进行导向。导向结构150用于对待倒换件进行导向，以避免待倒换件碰撞损伤而产生的安全隐患。当抽出待倒换件时，抓头结构120底部的抓钩钩取待倒换件顶部的钩吊部后，升降结构130带动抓头结构120上升并带动待倒换件上升，待倒换件逐渐进入到下吊架112后，导向结构150对待倒换件进行导向，使得待倒换件上升平稳。当***待倒换件时，升降结构130带动抓头结构120下降并带动待倒换件下降，待倒换件逐渐进入到下吊架112后，导向结构150对待倒换件进行导向，使得待倒换件下降平稳；当待倒换件逐渐伸入燃料组件后，导向结构150不再对待倒换件进行导向。

具体的，导向结构150包括运动组件、传动组件及导向组件，运动组件套设于芯轴121的外侧，传动组件传动连接导向组件。芯轴121的升降运动能够带动运动组件同步上升或下降，并通过传动组件带动导向组件打开支撑架体110的通道或对待倒换件进行导向。当待倒换件上升或下降至一定距离后，运动组件驱动传动组件带动导向组件进行导向操作。具体的，升降结构130带动抓头结构120下降后，芯轴121能够带动运动组件下降，进而运动组件下降后能够与传动组件接触，并通过传动组件带动导向组件运动，使得导向组件对待倒换件的下降进行导向；抓头结构120继续下降后，抓头外筒122运动至下吊架112的中部区域以下时，运动组件会脱离传动组件，此时传动组件带动导向组件复位，使得导向组件打开下吊架112的通道，便于抓头外筒122与抓头内筒123的底部与待倒换件相接触，或者便于抓头外筒122与抓头内筒123将待倒换件***燃料组件中。升降结构130带动抓头结构120上升时，芯轴121能够带动运动组件上升，进而运动组件上升后能够与传动组件接触，并通过传动组件带动导向组件运动，使得导向组件对待倒换件的上升进行导向；抓头结构120继续上升后，运动组件会脱离传动组件，此时传动组件带动导向组件复位，使得导向组件打开下吊架112的通道。

进一步地，传动组件包括支撑盘151、槽板153及两组导向轮152，支撑盘151套设于芯轴121上，导向轮152对称且可滚动地设置于支撑盘151上，滚轮沿与支撑架体110滚动，槽板153上沿高度方向开设倾斜的滑槽1531，芯轴121通过支撑盘151带动槽板153上下运动时，传动组件的端部能够滑入或滑出滑槽1531。传动组件的端部滑入滑槽1531时，传动组件带动导向组件对待倒换件进行导向。支撑盘151套设于芯轴121的芯轴外筒124上，升降结构130带动芯轴121升降时，通过芯轴外筒124带动支撑盘151一同做升降运动，同时设置于支撑盘151上的导向轮152组能够沿着下吊架112的框架结构的边缘做升降运动，这样能够对支撑盘151的运动进行导向，进而使得芯轴121的升降运动平稳。槽板153是用来与传动组件配合的，传动组件的端部滑入滑槽1531时，倾斜设置的滑槽1531对给传动组件的端部施加作用力如摩擦力与压力等等，进而上述作用力能够驱动传动组件运动，使得传动组件带动导向组件关闭下吊架112的通道，以对待倒换件进行导向。

再进一步地，传动组件包括主销154、旋转臂155及调节连杆156，主销154可转动地连接旋转臂155与调节连杆156，旋转臂155的另一端可转动地安装于支撑架体110上，调节连杆156的另一端与导向组件连接。主销154是与槽板153的滑槽1531相配合的主要元件，主销154的端部滑入滑槽1531时，倾斜设置的滑槽1531对主销154施加作用力，使得主销154通过旋转臂155转动，同时，主销154还带动调节连杆156运动，进而调节连杆156带动导向组件运动，使得导向组件进行导向操作；当主销154脱离滑槽1531时，旋转臂155带动主销154复位，同时带动调节连杆156复位，使得导向组件不再起到导向作用。

更进一步地，导向组件包括导向轴157及导向靶158，导向轴157传动连接导向靶158与调节连杆156，调节连杆156通过导向轴157带动导向靶158转动，以打开或关闭支撑架体110内部的通道。导向靶158上开设多条导向槽，且多条导向槽平行设置且相互连通，导向槽用于供待倒换件穿过，并对待倒换件导向。导向靶158通过导向槽对待倒换件进行导向，避免待倒换件发生碰撞损伤。调节连杆156运动时能够带动导向轴157运动，使得导向轴157带动导向靶158翻转，以打开或关闭下吊架112的通道。

在本实施例中，槽板153与传动组件、导向组件的数量均为四个，四个槽板153对称分布与支撑板的周侧，并通过对应的传动组件与对应的导向组件连接。四个导向靶158分两层设置，两层导向靶158呈90°错开设置，使得两层导向靶158的导向槽部分重合，用于容纳待倒换件。可以理解的是，待倒换件如可燃毒物组件或中子源组件包含多根长约4米棒束组件，由于棒束直径约10mm，其升降过程中必须进行导向，避免棒束碰撞损伤而产生的安全隐患。核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100通过导向结构150对待倒换件的抽出与***进行导向，待倒换件抽出且提升时，升降结构130通过抓头结构120带动支撑盘151上升，使得槽板153驱动主销154及旋转臂155沿其上滑槽1531移动，主销154通过调节连杆156带动导向轴157和导向靶158翻转，完成四组导向靶158的叠合导向功能；当待倒换件下降时，相反的主销154沿着槽板153的凹槽轨迹推动调节连杆156整体向下移动，实现导向靶158向外翻转。

本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100采用升降结构130、抓头结构120、锁定结构140及导向结构150之间的配合，保证待倒换件如可燃毒物组件与中子源组件倒换过程中的安全，实现待倒换件的可靠倒换，以满足核电日常及大修工作中相关组件操作的需求。

参见图1、图2和图4，作为一种可实施方式，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括应急结构160，应急结构160设置于支撑架体110中，并可与导向结构150连接，用于限制导向结构150未对待倒换件导向时的位置。应急结构160为了避免导向组件意外进行导向，即避免导向靶158意外开启，以避免导向靶158与抓头结构120之间发生干涉，保证运行平稳。

具体的，应急结构160包括应急拉手161、应急绳162、安全柄164及安全卡板163，安全卡板163可转动地设置于安全柄164上，安全柄164设置于支撑架体110中，应急绳162连接安全卡板163的一端与应急拉手161，安全卡板163的另一端能勾住主销154。应急拉手161处于防松状态时，安全柄164上的安全卡板163与主销154关联压紧，实现主销154的自动锁定，避免主销154带动调节连杆156运动而使得导向靶158翻转进行导向操作；需要解锁导向靶158时，拉紧应急拉161手会拉动应急绳162，进而应急绳162带动安全卡板163相对于安全柄164摆动，使得安全卡板163脱离主销154，此时，导向结构150运动可以使导向靶158向内翻转以关闭下吊架112的通道实现导向靶158的导向操作。可以理解的是，当应急结构160锁定主销154时，运动组件与传动组件的配合也无法实现导向靶158的导向操作。

参见图1至图3，作为一种可实施方式，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括张力检测部件180，张力检测部件180设置于钢丝绳134上，用于检测待倒换件的重量。张力检测部件180能够实时测量钢丝绳134上的张力，以实现抓头结构120升降的实时检测控制，保证待倒换件的运动平稳可靠。示例的，张力检测部件180为张力传感器或力矩传感器等。本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括位置检测部件170，位置检测部件170设置于卷筒133上，通过卷筒133的运动实现待倒换件位置的测量。这样，操作人员可以根据位置检测部件170确定待倒换件的位置，避免待倒换件运动超行程或运动行程不够，便于待倒换件的位置监控，保证倒换操作准确可靠。示例的，位置检测部件170包括但不限于编码器、位置传感器等等，只要能够实现高度监控即可。本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100通过位置检测部件170与张力检测部件180实现升降结构130的升降的实时检测、控制。

进一步地，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括张力数码显示屏与位置数码显示屏，张力数码显示屏与张力检测部件180电连接，用于显示待倒换件的重量；位置数码显示屏与位置检测部件170电连接，用于显示待倒换件的高度。可以理解的是，载荷即重量和高度采用数码显示，可在不同的高度进行“0点”和载荷设定，操作简单；而且，高度以“mm”、载荷以“N”为单位，更加精密。操作人员能够在不同位置实时观察到载荷值和高度值，更加直观，且复位及设定简单。抓头结构120夹紧和松开前需确认抓头结构120的底部下降到底和抓取待倒换件是否到位，操作人员可根据高度和载荷两个参数共同判断，数码实时显示实际值，给操作人员以直观的感觉，增加判断准确性。当然，在本发明的其他实施方式中，也可通过上位机通过位置检测部件170与张力检测部件180实时采集位置、力矩信号并发送显示器显示，实现升降结构130的升降的实时检测、控制。

作为一种可实施方式，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100还包括手控盒，手控盒与升降结构130电连接，用于调节核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的工作模式与运行速度。手控盒用于实现核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的操作控制。手控盒设置在核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的顶部，通过电缆与核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100连接，操作时操作人员手持手控盒。手控盒具有“正常”模式和“维修”模式；正常操作时使用“正常”模式，自动进行快慢速转换；异常情况和核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100解体时使用“维修”模式，可使抓头结构120全程慢速，降低风险。

而且，手控盒上增加确认按钮，每次操作前都需按一下，相当于给操作人员一个提醒，明白当前状态下抓头结构120与待倒换件处于什么状况，避免出现待倒换件没有收到核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100内就提升，造成待倒换件的损坏，存在安全隐患。进一步地，手控盒还增加采集模式每次待倒换件倒换前，抓头结构120空载全程走一遍，采集一下空载各个高度的载荷值，与倒换时实际载荷值减去待倒换件重量的差值进行比较，差别太大就会报超载或者欠载，并通过手控盒显示报警。

倒换时，用于倒换待倒换件如可燃毒物组件或中子源组件的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100与其他倒换工具共用一个电器柜和电缆，程序分别存在两个SD卡中，根据所连接的倒换工具不同，程序自动分辨，减少现场频繁更换电缆和上电断电操作。用于倒换可燃毒物组件与中子源组件的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100与其他倒换工具的电气部分集合到一个电气柜，占据空间小，共用一套电缆，接头一样方便实用，PLC程序自动判断工具类型，方便使用。

参见图1至图7，本发明的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100在使用时，使用乏燃料吊车吊装上吊架111至下吊架112上适当高度，使用销轴将钢丝绳134固定至芯轴121上；当下降上吊架111高度完全接触下吊架112，使得二者法兰孔位对正后使用螺纹连接件固定上吊架111与下吊架112，完成核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100的装配。使用乏燃料吊车吊装核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100至燃料组件上方，缓慢下降核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100使导向定位销1121与燃料组件定位孔匹配后，使核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100坐落在燃料组件正上方；升降结构130带动抓头结构120下降，当抓头结构120位于抓具最低位时，通过手动操作控制驱动手柄141转动，带动驱动杆142、驱动拨叉143、驱动拨销144、芯轴121、抓头内筒123、抓头外筒122相应转动，完成待倒换件的锁紧/释放动作。待倒换件锁紧后可进行抽出/***燃料组件操作，也即待倒换件的提升、下降工作，提升、下降工作主要由减速箱132驱动卷筒133旋转，卷筒133上固定的钢丝绳134能够带动芯轴121、芯轴外筒124、抓头外筒122、抓头内筒123进行升降，升降过程中支撑盘151上装配的导向轮152沿下吊架112升降路径导向，保证组件升降顺畅。待倒换件如可燃毒物组件/中子源组件包含多根长约4米棒束组件，由于棒束直径约10mm，其升降过程中必须进行导向，避免棒束碰撞损伤。核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100配置导向结构150，待倒换件提升时支撑盘151四周固定的槽板153驱动主销154及旋转臂155沿其上滑槽1531移动，主销154带动调节连杆156、导向轴157和导向靶158翻转，完成两组导向靶158的叠合导向功能；当待倒换件下降时，相反的主销154沿着槽板153的滑槽1531轨迹推动调节连杆156整体向下移动，实现导向靶158向外翻转。为防止导向靶158意外开启，核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具100配置应急结构160，当应急拉手161处于防松状态时，安全卡板163与主销154关联压紧，实现自动锁定，当需要解锁导向靶158时，拉紧应急拉手161即可实现。

具体的，驱动电机131控制减速箱132反转，卷筒133旋转下放钢丝绳134，带动抓头结构120开始下降。抓头结构120下降时，支撑盘151上的槽板153带动主销154沿其滑槽1531轨迹向下移动，主销154带动旋转臂155、调节连杆156、导向轴157和导向靶158运动，打开导向靶158避让抓头结构120，主销154完全脱离槽板153后导向靶158在自身重力作用下保持稳定自锁状态。抓头结构120下降至最低位时，操作驱动手柄141抓取待倒换件。通过锁定结构140将待倒换件锁定于抓头结构120的底部后控制减速箱132正转，卷筒133旋转收起钢丝绳134，带动抓头结构120和待倒换件沿下吊架112内部上升。抓头结构120和待倒换件提升至主销154以上高度后，支撑盘151上的槽板153与主销154接触，驱动主销154沿其滑槽1531轨迹上移，主销154带动旋转臂155、调节连杆156、导向轴157和导向靶158运动，关闭导向靶158对待倒换件进行导向。主销154完全脱离槽板153后导向靶158通过安全柄164和安全卡板163进行锁定，解锁可通过应急拉手161带动应急绳162完成。继续提升抓头结构120和待倒换件，待其完全收入下吊架112内部即可进行组件转移。重复上述步骤可以连续实现待倒换件的抽出与***。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书的记载范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，包括：

支撑架体；

升降结构，设置于所述支撑架体的顶部；

抓头结构，设置于所述支撑架体中，所述抓头结构的底部适于连接待倒换件，所述抓头结构的顶部与所述升降结构连接，所述升降结构带动所述抓头结构做升降运动；所述抓头结构包括芯轴、抓头外筒及抓头内筒，所述抓头外筒套设于所述抓头内筒的外侧，并与所述芯轴的底部固定连接，所述抓头内筒与所述抓头外筒的底部均具有抓钩，所述抓钩用于钩取所述待倒换件；

锁定结构，设置于所述支撑架体中，所述锁定结构与所述抓头结构连接，所述锁定结构用于将所述待倒换件锁定或解锁于所述抓头结构的底部；以及

导向结构，设置于所述支撑架体中，所述导向结构用于对所述待倒换件的升降运动进行导向。

2.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述升降结构包括驱动电机、减速箱、卷筒及缠绕于所述卷筒上的钢丝绳，所述驱动电机的输出端通过所述减速箱带动所述卷筒转动，使所述卷筒释放或者缠绕所述钢丝绳；

所述钢丝绳的末端连接于所述芯轴的顶部。

3.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述锁定结构包括驱动手柄、驱动杆、驱动拨叉及驱动拨销，所述驱动手柄与所述驱动杆均设置于所述支撑架体中，所述驱动杆连接所述驱动手柄与所述驱动拨叉；

所述驱动拨叉可转动地设置于所述支撑架体上，所述驱动拨销设置于所述芯轴的顶部，所述驱动拨叉与所述驱动拨销抵接，所述驱动拨叉能够带动所述驱动拨销转动，并带动所述芯轴转动。

4.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述导向结构包括运动组件、传动组件及导向组件，所述运动组件套设于所述芯轴的外侧，所述传动组件传动连接所述导向组件；

所述芯轴的升降运动能够带动所述运动组件同步上升或下降，并通过所述传动组件带动所述导向组件打开所述支撑架体的通道或对所述待倒换件进行导向。

5.根据权利要求4所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述传动组件包括支撑盘、槽板及两组导向轮，所述支撑盘套设于所述芯轴上，所述导向轮对称且可滚动地设置于所述支撑盘上，所述滚轮沿与所述支撑架体滚动，所述槽板上沿高度方向开设倾斜的滑槽，所述芯轴通过所述支撑盘带动所述槽板上下运动时，所述传动组件的端部能够滑入或滑出所述滑槽；

所述传动组件的端部滑入所述滑槽时，所述传动组件带动所述导向组件对待倒换件进行导向。

6.根据权利要求5所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述传动组件包括主销、旋转臂及调节连杆，所述主销可转动地连接所述旋转臂与所述调节连杆，所述旋转臂的另一端可转动地安装于所述支撑架体上，所述调节连杆的另一端与所述导向组件连接。

7.根据权利要求6所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述导向组件包括导向轴及导向靶，所述导向轴传动连接所述导向靶与所述调节连杆，所述调节连杆通过所述导向轴带动所述导向靶转动，以打开或关闭所述支撑架体内部的通道；

所述导向靶上开设多条导向槽，且多条导向槽平行设置且相互连通，所述导向槽用于供所述待倒换件穿过，并对所述待倒换件导向。

8.根据权利要求7所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述槽板与所述传动组件、所述导向组件的数量均为四个，四个所述槽板对称分布与所述支撑板的周侧，并通过对应的传动组件与对应的所述导向组件连接；

四个所述导向靶分两层设置，两层所述导向靶所述呈90°错开设置，使得两层所述导向靶的所述导向槽部分重合，用于容纳所述待倒换件。

9.根据权利要求6所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，还包括应急结构，所述应急结构设置于所述支撑架体中，并可与所述导向结构连接，用于限制所述导向结构未对所述待倒换件导向时的位置。

10.根据权利要求9所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述应急结构包括应急拉手、应急绳、安全柄及安全卡板，所述安全卡板可转动地设置于所述安全柄上，所述安全柄设置于所述支撑架体中，所述应急绳连接所述安全卡板的一端与所述应急拉手，所述安全卡板的另一端能勾住所述主销。

11.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述支撑架体包括上吊架及下吊架，所述上吊架位于所述下吊架的下方，并与所述下吊架可拆卸连接。

12.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，所述支撑架体的底部设置导向定位销，用于对所述待倒换件进行定位。

13.根据权利要求2所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，还包括张力检测部件及位置检测部件，所述张力检测部件设置于所述钢丝绳上，用于检测所述待倒换件的重量。

所述位置检测部件设置于所述卷筒上，所述位置检测部件用于根据所述卷筒的运动距离获取所述待倒换件的位置。

14.根据权利要求13所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，还包括张力数码显示屏与位置数码显示屏，所述张力数码显示屏与所述张力检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的重量；所述位置数码显示屏与所述位置检测部件电连接，用于显示所述待倒换件的高度。

15.根据权利要求1所述的核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具，其特征在于，还包括手控盒，所述手控盒设置于所述支撑架体上，并与所述升降结构电连接，所述手控盒用于调节所述核电厂可燃毒物组件与中子源组件倒换工具的工作模式与运行速度。