CN112296577B - 一种乏燃料储存格架方管焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核燃料存储设备技术领域，具体涉及一种乏燃料储存格架方管焊接工装，所采用的技术方案是：包括外夹机构和内衬机构；所述外夹机构包括设有固定槽的夹持座，所述固定槽槽口可拆卸连接有压板；所述内衬机构包括若干短垫板、一块长垫板和驱动芯轴，所述短垫板和长垫板沿驱动芯轴周向均布，所述长垫板驱动沿芯轴长度方向延伸，所述短垫板沿驱动芯轴长度方向设有若组；所述驱动芯轴圆周均布有四个驱动组件，所述驱动组件用于驱动垫板沿驱动芯轴径向移动。本发明能够实现焊接方管的尺寸精度控制和焊接过程变形控制，解决了薄壁细长方管制造过程定位精度及焊接变形难以控制的技术问题，能够确保方管的制造精度。

Description

一种乏燃料储存格架方管焊接工装

技术领域

本发明涉及核燃料存储设备技术领域，具体涉及一种乏燃料储存格架方管焊接工装。

背景技术

乏燃料储存格架是核电必备的重要安全设备，主要用于暂时放置或长时间储存从反应堆内卸出的经过辐照、带有放射性的核燃料组件，对确保核电安全运行具有非常重要的作用。现有的乏燃料储存格架主要由储存单元、围板、连接板、底板和底座等组成。其中储存单元由方管、中子吸收板和包壳组成，包壳将中子吸收板固定在方管的外壁上，与方管采用分段焊接连接。方管采用约2-5mm厚4000mm长的不锈钢钢板材弯折而成，连接部分通过焊接工艺焊接在一起。

方管的内部直接用于存放乏燃料组件，而乏燃料的总体外形尺寸精度较高，相应的要求方管的外形内腔及直线度要求高，其中方管在总长上的直线度≤1mm。同时方管相对较长，壁厚较薄，对整体尺寸的控制具有很大难度，因此需要研制专用的方管组装焊接工装来控制方管的制造精度。

发明内容

针对上述现有泛燃料储存格方管制造精度难以控制的技术问题，本发明的提供了一种乏燃料储存格架方管焊接工装，以解决薄壁细长方管制造过程定位精度及焊接变形难以控制的技术问题，确保方管的制造精度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种乏燃料储存格架方管焊接工装，包括外夹机构和内衬机构；所述外夹机构包括设有固定槽的夹持座，所述固定槽槽口可拆卸连接有压板，所述固定槽和压板所围成的空腔用于容纳方管；所述内衬机构包括三块短垫板、一块长垫板和驱动芯轴，所述短垫板和长垫板沿驱动芯轴周向均布，所述长垫板驱动沿芯轴长度方向延伸，所述短垫板沿驱动芯轴长度方向设有若干块；所述驱动芯轴圆周均布有四个驱动组件，所述驱动组件用于驱动垫板沿驱动芯轴径向移动。

本发明在使用时，通过驱动组件收回长垫板和短垫板，并将内衬机构***弯折而成的方管内部空间，然后将方管放入固定槽内，由压板压紧，通过固定槽的各侧壁和压板的下端面约束方管的外形尺寸，从而实现对方管外形尺寸的约束和焊接过程的变形控制。同时压板压紧后，通过驱动组件驱动短垫板和长垫板挤压方管的内侧壁，以通过短垫板将方管挤压至固定槽的个侧壁、通过长垫板将方管焊缝面挤压至压板下端面，实现方管内腔尺寸涨紧约束与焊接过程变形控制。因此，本发明能够实现焊接方管的尺寸精度控制和焊接过程变形控制，解决了薄壁细长方管制造过程定位精度及焊接变形难以控制的技术问题，能够确保方管的制造精度。

优选的，所述固定槽内设有推板，所述推板到固定槽一侧壁的距离可变，一方面能够焊接不同规格的方管，另一方面能确保方管侧壁能够被挤压到位，确保方管的尺寸精度。

具体而言，所述夹持座包括底板和两围板，所述底板和围板围成固定槽，相对于一体成型的夹持座，通过底板和围板围成固定槽，能够确保固定槽的尺寸精度和形状精度和降低固定槽的加工难度，进一步确保方管的焊接尺寸精度。

优选的，所述底板和围板可拆卸连接，以便于更换和维护围板。

具体而言，所述压板关于固定槽长度方向对称设置有两块，两压板之间留有焊接通道，以便于方管的焊接操作。

具体而言，所述内衬机构包括端部支撑组件、两中部支撑组件和尾部支撑组件；所述端部支撑组件包括前端芯轴，所述中部支撑组件包括中部芯轴，所述尾部支撑组件包括尾部芯轴，所述前端芯轴、中部芯轴以及尾部芯轴同心设置以组成驱动芯轴。由于方管的长度较长，若使用一体成型的芯轴，在加工时无法保证驱动芯轴的圆柱度，因此本发明将驱动芯轴分为四段，能够降低驱动芯轴的加工难度，以确保驱动芯轴的圆柱度，从而确保方管的直线度。

具体而言，所述端部支撑组件和中部支撑组件之间以及中部支撑组件和尾部支撑组件之间均通过连接法兰固定连接，所述连接法兰通过连接销定位，以通过连接销确保内衬机构的直线度。

具体而言，所述前端芯轴和中部芯轴之间以及中部芯轴和尾部芯轴之间均设置有芯轴定位销，从而确保驱动芯轴的直线度。

优选的，所述长垫板上端设有通气槽，所述通气槽内设有通气管，以便于在焊接方管时通入保护气。

具体而言，所述驱动组件包括推拉轴、顶块和复位弹簧，所述复位弹簧用于驱动推拉轴复位；所述顶块固定在驱动芯轴侧壁，所述顶块支撑推拉轴的一端设有驱动斜面或弧面，以通过驱动芯轴的旋转驱动推拉轴在驱动芯轴的径向移动，从而驱动垫板沿驱动芯轴径向移动。本发明通过驱动芯轴带动顶块，再由顶块顶推推拉轴，进而驱动垫板支撑方管内侧壁，能够精确的控制垫板的行程和位置，从而精确的控制方管的外形尺寸和形状公差，以实现方管的高精度加工，继而满足乏燃料储存格架方管精度的需求。

本发明具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过固定槽的各侧壁和压板的下端面约束方管的外形尺寸，从而实现对方管外形尺寸的约束和焊接过程的变形控制，同时通过短垫板将方管挤压至固定槽的个侧壁、通过长垫板将方管焊缝面挤压至压板下端面，实现方管内腔尺寸涨紧约束与焊接过程变形控制，能够实现焊接方管的尺寸精度控制和焊接过程变形控制，解决了薄壁细长方管制造过程定位精度及焊接变形难以控制的技术问题，能够确保方管的制造精度；

2、本发明通过底板和围板围成固定槽，能够确保固定槽的尺寸精度和形状精度和降低固定槽的加工难度，进一步确保方管的焊接尺寸精度；

3、本发明将驱动芯轴分为四段，能够降低驱动芯轴的加工难度，以确保驱动芯轴的圆柱度，从而确保方管的直线度；

4、本发明通过驱动芯轴带动顶块，再由顶块顶推推拉轴，进而驱动垫板支撑方管内侧壁，能够精确的控制垫板的行程和位置，从而精确的控制方管的外形尺寸和形状公差，以实现方管的高精度加工，继而满足乏燃料储存格架方管精度的需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的外夹机构结构示意图；

图2为本发明的内衬机构结构示意图；

图3为图2的A-A面示意图；

图4为图3的C部放大示意图；

图5为图2的B部放大示意图。

附图中各零部件名称：

1-底板，2-推板，3-压板调节螺钉，4-压板，5-垫块，6-围板，7-顶紧螺钉，8-围板固定螺钉，9-端部定位法兰，10-端部支撑组件，11-连接法兰，12-中部支撑组件，13-连接销，14-轴承，15-芯轴定位销，16-尾部芯轴，17-垫圈，18-尾部固定螺钉，19-尾部定位板，20-尾部支撑组件，21-定位连接环，22-连接螺钉，23-中部芯轴，24-中部连接螺钉，25-前端芯轴，26-端部螺钉，27-短垫板，28-顶块，29-锁紧螺母，30-套筒固定螺钉，31-套筒，32-复位弹簧，33-垫板固定螺钉，34-通气管，35-推拉轴，36-顶块固定螺钉，37-长垫板，38-方管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种乏燃料储存格架方管38焊接工装，包括外夹机构和内衬机构；所述外夹机构包括设有固定槽的夹持座，所述固定槽槽口可拆卸连接有压板4，所述固定槽和压板4所围成的空腔用于容纳方管38；所述内衬机构包括三块短垫板27、一块长垫板37和驱动芯轴，所述短垫板27和长垫板37沿驱动芯轴周向均布，所述长垫板37驱动沿芯轴长度方向延伸，所述短垫板27沿驱动芯轴长度方向设有若干块；所述驱动芯轴圆周均布有四个驱动组件，所述驱动组件用于驱动垫板沿驱动芯轴径向移动。

结合图1具体而言，所述夹持座包括底板1和两围板6，所述底板1和围板6围成固定槽。优选的，所述底板1和围板6可拆卸连接，以便于更换和维护围板6。也就是说，两围板6下端分设于底板1的两侧，并通过若干围板固定螺钉8固定连接，相对于一体成型的夹持座，通过底板1和围板6围成固定槽，能够确保固定槽的尺寸精度和形状精度和降低固定槽的加工难度，进一步确保方管38的焊接尺寸精度。

另外，所述压板4关于固定槽长度方向对称设置有两块，两压板4之间留有焊接通道，以便于方管38的焊接操作。能够理解的是，所述压板4一侧通过若干压板调节螺钉3与围板6上端固定连接。而为确保压板4能够将方管38焊缝两侧的部分压紧，两所述压板4相对的一侧下端均固定有垫块5。

优选的，所述固定槽内设有推板2，所述推板2到固定槽一侧壁的距离可变，一方面能够焊接不同规格的方管38，另一方面能确保方管38侧壁能够被挤压到位，确保方管38的尺寸精度。基于图1来说，所述推板2与围板6平行设置，其中一块围板6设有若干顶紧螺钉7，以通过顶紧螺钉7调节推板2与围板6之间的距离。

其中，所述内衬机构包括端部支撑组件10、两中部支撑组件12和尾部支撑组件20；所述端部支撑组件10包括前端芯轴25，所述中部支撑组件12包括中部芯轴23，所述尾部支撑组件20包括尾部芯轴16，所述前端芯轴25、中部芯轴23以及尾部芯轴16同心设置以组成驱动芯轴。由于方管38的长度较长，若使用一体成型的芯轴，在加工时无法保证驱动芯轴的圆柱度，因此本发明将驱动芯轴分为四段，能够降低驱动芯轴的加工难度，以确保驱动芯轴的圆柱度，从而确保方管38的直线度。

具体而言，所述端部支撑组件10和中部支撑组件12之间以及中部支撑组件12和尾部支撑组件20之间均通过连接法兰11固定连接，所述连接法兰11通过连接销13定位，以通过连接销13确保内衬机构的直线度。

具体而言，所述前端芯轴和中部芯轴23之间以及中部芯轴23和尾部芯轴16之间均设置有芯轴定位销15，从而确保驱动芯轴的直线度。

结合图2和图5具体来讲，所述内衬机构包含端部支撑组件10、尾部支撑组件20和两个中部支撑组件12；所述端部支撑组件10的一端与端部定位法兰9通过端部螺钉26连接，另一端通过连接螺钉22与连接法兰11进行连接紧固；尾部支撑组件20一端通过尾部固定螺钉18与尾部定位19连接，另一端通过连接螺钉22与连接法兰11进行连接紧固；两个中部支撑组件12分别通过连接螺钉22与连接法兰11进行连接紧固，每两个连接法兰11之间通过连接销13进行定位连接。而驱动芯轴包含前端芯轴25、尾部芯轴16和两个中部芯轴23，且四个芯轴的两端分别安装在轴承14上，各芯轴之间通过芯轴定位销15进行连接，每两个轴承14之间采用定位连接环21连接。

优选的，所述长垫板37上端设有通气槽，所述通气槽内设有通气管34，以便于在焊接方管38时通入保护气。

具体而言，所述驱动组件包括推拉轴35、顶块28和复位弹簧32，所述复位弹簧32用于驱动推拉轴35复位；所述顶块28固定在驱动芯轴侧壁，所述顶块28支撑推拉轴35的一端设有驱动斜面或弧面，以通过驱动芯轴的旋转驱动推拉轴35在驱动芯轴的径向移动，从而驱动垫板沿驱动芯轴径向移动。本发明通过驱动芯轴带动顶块28，再由顶块28顶推推拉轴35，进而驱动垫板支撑方管38内侧壁，能够精确的控制垫板的行程和位置，从而精确的控制方管38的外形尺寸和形状公差，以实现方管38的高精度加工，继而满足乏燃料储存格架方管38精度的需求。

结合图3和图4进一步的来说，驱动芯轴设置在方形的套管内，套管设有供套筒31穿过的通孔；顶块28通过顶块固定螺钉36与驱动芯轴连接，顶块28与推拉轴35面接触；套筒31通过套筒固定螺钉30与套管固定连接，复位弹簧32安装在套筒31与推拉轴35之间的空腔内，并通过锁紧螺母29对推拉轴35线段进行限位。而短垫板27和长垫板37分别通过垫板固定螺钉33与推拉轴35连接。

本发明的使用说明：

先通过驱动组件收回长垫板37和短垫板27，并将内衬机构***弯折而成的方管38内部空间，也就是将方管38安装在方管内衬机构的短垫板27和长垫板37的外表面。

然后将方管38放入固定槽内，由压板4压紧，通过固定槽的各侧壁和压板4的下端面约束方管38的外形尺寸，即将方管38固定在固夹持座内，从而实现对方管38外形尺寸的约束和焊接过程的变形控制。

同时压板4压紧后，转动前端芯轴25带动中部芯轴23和尾部芯轴16共同转动，同时带动顶28转动，顶块28驱动推拉轴35径向移动，从而通过驱动组件驱动短垫板27和长垫板37挤压方管38的内侧壁，以通过短垫板27将方管38挤压至固定槽的个侧壁、通过长垫板37将方管38焊缝面挤压至压板4下端面。再通过顶紧螺钉7和压板调节螺钉3的调节，使方推板2和垫块5方管的外壁实现方管38内腔尺寸涨紧约束与焊接过程变形控制。

通过安装在方管内衬机构上的通气管34通入氩气，便可开展方管的点焊和焊接。

待方管38完成焊接后，通过旋转前端转轴25、松开顶紧螺钉7和压板调节螺钉3，便可取出焊接后的方管。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，包括外夹机构和内衬机构；

所述外夹机构包括设有固定槽的夹持座，所述固定槽槽口可拆卸连接有压板（4），所述固定槽和压板（4）所围成的空腔用于容纳方管（38）；

所述内衬机构包括若干短垫板（27）、一块长垫板（37）和驱动芯轴，所述短垫板（27）和长垫板（37）沿驱动芯轴周向均布，所述长垫板（37）驱动沿芯轴长度方向延伸，所述短垫板（27）沿驱动芯轴长度方向设有若干组；

所述驱动芯轴圆周均布有四个驱动组件，所述驱动组件包括推拉轴（35）、顶块（28）和复位弹簧（32），所述复位弹簧（32）用于驱动推拉轴（35）复位；所述顶块（28）固定在驱动芯轴侧壁，所述顶块（28）支撑推拉轴（35）的一端设有驱动斜面或弧面，以通过驱动芯轴的旋转驱动推拉轴（35）在驱动芯轴的径向移动，从而驱动垫板沿驱动芯轴径向移动，所述驱动组件用于驱动垫板沿驱动芯轴径向移动；

所述内衬机构包括端部支撑组件（10）、两中部支撑组件（12）和尾部支撑组件（20）；所述端部支撑组件（10）包括前端芯轴（25），所述中部支撑组件（12）包括中部芯轴（23），所述尾部支撑组件（20）包括尾部芯轴（16），所述前端芯轴（25）、中部芯轴（23）以及尾部芯轴（16）同心设置以组成驱动芯轴；

所述端部支撑组件（10）和中部支撑组件（12）之间以及中部支撑组件（12）和尾部支撑组件（20）之间均通过连接法兰（11）固定连接，所述连接法兰（11）通过连接销（13）定位；

所述前端芯轴（25）和中部芯轴（23）之间以及中部芯轴（23）和尾部芯轴（16）之间均设置有芯轴定位销（15）。

2.根据权利要求1所述的乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，所述固定槽内设有推板（2），所述推板（2）到固定槽一侧壁的距离可变。

3.根据权利要求1所述的乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，所述夹持座包括底板（1）和两围板（6），所述底板（1）和围板（6）围成固定槽。

4.根据权利要求3所述的乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，所述底板（1）和围板（6）可拆卸连接。

5.根据权利要求1所述的乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，所述压板（4）关于固定槽长度方向对称设置有两块，两压板（4）之间留有焊接通道。

6.根据权利要求1所述的乏燃料储存格架方管焊接工装，其特征在于，所述长垫板（37）上端设有通气槽，所述通气槽内设有通气管（34）。

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