Установка для контактной стыковой сварки

Союз Советских Социалистических Республик(51).Ц,.К.В 2 00271(25-27 04 80 соединением заявк Государственный комнте(088.8) ллетень М по делам изобретений н открытнй(45) Дата опубликования описания 07.07.8 Яшунскив,Филиппов,олмянск й; :"(72) Авторы изобретения К, М, Него П. Л. Шли Л. К. Дру йко, К, К. Палевич, А. Я ский, Д. В. Рогов, Ю. И инин, Л, Т. Бабкин, Е. Н,и А. А. Гусев авод Электрик им. Н,е ника4) УСТАНОВКА ДЛЯ КОНТАКТНОИ СТЫКОВО СВАРКИ(71) Заявитель Ленинградский з Изобретение относится к области сварки, в частности изделий различного назначения, основным требованием к которым является непроницаемость сварного шва и его минимальная подверженность коррозионному воздсйствию в условиях повышенных температур. Наиболее эффективное,применение изобретение может найти в области атомной энергетики в производстве тепловыделяющих элемен тов (ТВЭЛов) .ТВЭЛы, являясь основой атомного реактора, представляют собой циркониевые трубки, наполненные табл ети рова иным ядерным горючим веществом в атмосфе ре гелия, С одного конца трубка наглухо завальцована, с другого она закрыта ввариваемой в нее заглуюкой.Основной проблемой при,производстве ТВЭЛов является установка заглуш ки и ее герметизация.Известна установка для контактной стыковой сварки, включающая станину, на которой смонтированы подвижная сварочная камера с рабочей полостью, снабженной сквозными соосными ианалами и связанной со средствами совдания разрежения и подачи нейтрального газа, устройства подачи свариваемых деталей в рабочую полость и механизмы их захва- З 0 та, привод сварочного давления и источник сварочного тока 11.Основным недостатком установки является недоступность рабочей полости сварочной камеры для профилактического осмотра и производства наладки и ремонтных работ.Целью изобретения является повышение качества сварки и надежности работы установки.Цель достигается тем, что в установе для контактной стыковой сварки преимущественно ТВЭЛов атомных реакторов, включающей станину, на которой смонтированы подвижная сварочная камера с рабочей полостью, снабженной сквозными соосными каналами и связанной со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, устройства подачи свариваемых деталей в рабочую полость и механизмыих захвата, привод сварочного давления и источник сварочного тока, сварочная камера выполнена с перпендикулярным ее оси разъемом, разделяющим рабочую полость на две части, каждая из которых успановлена на станине с возможностью автономного возвратно-поступательного перемещения и снабжена цанговыми зажимами механизма захвата свариваемых деталейи трубчатыми тягами, расположенными в сквозных каналах и связывающими захваты с соответствующими при вода ми, смонтированными на торцах сварочной камеры по обе стороны от разъема, при этом привод сварочного давления жестко связан с одним из приводов трубчатых тяг с возможностью совместного перемещения.Выполнение сварочной камеры разъемной по рабочей полости позволит осуществить профилактические осмотры, наладку и ремонт, повысив надежность работы установки, а также даст возможность ре.гулировать точность стыковки элементов ТВЭЛ,а друг относительно друга, влияя таким образом на качество конечного изделия,На фиг, 1 схематически изображена предлагаемая установка; на фиг. 2 - узел уплотнения; на фиг. 3 - диаграмма, поясняющая работу установки.Установка для изготовления ТВЭЛов содержит станину 1, представляющую собой сборную пространственную металлоконструкцию. На станине 1 на направляющих 2 установлена сварочная камера 3, состоящая из двух частей 4 и 5. Разъем камеры 3 на части 4 и 5 осуществлен по рабочей полости 6 так, что в каждой из частей имеется примерно равный объем рабочей полости. Последняя в каждой нз частей 4 и 5 связана с наружным пространством посредством сквозных и соосных друг другу каналов 7 и 8 соответственно, выполненных параллельно направляю щим 2. С помощью трубопроводов 9 и 10 рабочая полость 6 сообщена с источником 11 разрежения и источником 12 нейтрального газа, в качестве которого используют гелий, Каждая часть 4 и 5 сварочной камеры 3 установлена на направляющих 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения независимо друг от друга от автономных приводов. Часть 4 сварочной камеры перемещается с помощью пневмоцплиндров 13, а часть 5 с помощью пневмоцилиндра 14 через клиновое устройство 15, являющееся одновременно и силовым усилителем и запорным средством, предотвращающим раскрытие разъема между частями 4 и 5 сварочной камеры. Привод части 4 дополнен фиксатором 16, обеспечивающим неподвижность этой части,при работе установки.В каждой из разделенных разъемов ча. стей рабочей полости 6 зериально или встречно размещены цанговые зажимы 17 и 18 механизма захвата трубки 19 и заглушки 20 ТВЭЛа соответственно, которые с помощью трубчатых тяг 21 и 22, установленных в сквозных каналах частей 4 и 5 сварочной камеры, связаны со своими приводами-пневмоцилиндрами 23 и 24, смонтированными на торцах сварочной камеры 3 по обе стороны от разъема. Труб 510 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 чатая тяга 21 выполнена сквозной, а тяга 22 заглушена с концапротивоположного цанге 18, при этом собственно цилиндр пневмоцилиндра 24 жестко связан соштоком 25 мембранной камеры 2 б,привода сварочного давления, которая установлена с возможностью совместного перемещения как с пневмоцилиндром 24, так и с цилиндрическим цанговым упором 27, свя занным жестко с пневмоцилиндром 24 и установленным в сквозном канале 8 част 5 сварочной камеры соосно с трубчатой тягой 22. Перемещение всей совокупности вышеперечисленных взаимосвязанных узлов и деталей осуществляется под действием дополнительного привода 28 микро- перемещений, включающим клиновой механизм 29, предназначенный для создания зазора между торцами трубки 19 и заглушки 20 в период, когда сварочная по. лость герметизирована и идет процесс ее вакуумирования и заполнения гелием. Клиновой механизм дополнен пружиной возврата 30, упирающейся одним концом в элемент станины 1, а другим - в кронштейн 31, расположенный на штоке 25 мембранной камеры 26.В зоне разъеиа сварочной камеры на станине установлено устройство 32 подачи заглушки в рабочую полость 6, а со стороны части 4 сварочной камеры также на станине размещен механизм удержания трубки, выполненный в виде пары пневмоцилиндров ЗЗ, на штоиах которых закреп. лспы губки 34.В связи с тем, что сварка осуществляется в среде гелия, который необходим не только как средство защиты сварного шва, по и как наполнитель ТВЭЛ, на установке предусмотрены устройства герметизации рабочей, полости сварочной камеры, которые установлены на трубчатых тягах 21 и 22 обеих частот сварочной камеры и на входе в сквозной канал части 4, герметизируя непосредственно трубку ТВЭЛа. Эти устройства однотипные и состоят из резиновых колец 35, установленных на тонко. стенных фторопластовых втулиах 36, В со. став устройств входят также нажимные элементы 37, связанные со специально предусмотренными поршнями 38, либо с поршнями пнеьмоцилиндров 23 и 24 привода механизмов захвата трубки и заглушки ТВЭЛа, при этом поршни 38 размещены в полостях указанных,пневмоцилиндров.Разъем сварочной камеры 3, т. е, торцовые части 4 и 5 ее, также снабжены уплотнением (не показано).Между частью 5 сварочной камеры и цанговым упором 27 расположено уплотнение 39,Согласно диаграмме, изображенной на фиг, 3, можно отметить лять основных по. ложений в работе предлагаемой установки для изготовления ТВЭЛов.60 65 11 оложецце 1. Обе части 4 ц 5 сварочной камеры 3 предельно разведены. За.глушка 20 и трубка 19 ТВЭЛа соответствующими устройствами подачи выведены в соответствующие позиции: первая находится над разъемом между частями 4 и 5 сварочной камеры, а вторая - перед вхо.дом в сквозной канал 7 части 4. Леханнзм подачи трубки 19 не показан и представляет собой одну из известных конструкций подачи длинномерного изделия вдоль его оси, например роликовую,Положение 11. Трубка 19 подается в сквозной канал 7 части 4 сварочной камеры 3, а заглушка 20 с помощью устройства ее,подачи 32 выводится на ось трубки 19 и вставляется в цанговый зажим 18 части 5 сварочной камеры, После этого осуществляют зажатие как трубки 19, так и .заглушки 20 соответствующими им цанговыми зажимами 17 и 18, для чего подают воздух в пневмоцилиндры 23 и 24, поршни которых через трубчатые тяги 21 и 22 воздействуют на лепестки цанговых зажимов, а последние, в свою очередь, взаимодействуя с относительно неподвижными элементами сварочной камеры, фиксируют трубку 19 и заглушку 20 ТВЭЛа неподвижно по отношению к частям 4 и 5. При этом фиксация осуществляется в таком положении, что при смыкании последних трубка 19 и заглушка 20 контактируют друг с другом без зазора. Олцовремецно с позиционированием деталей ТВЭЛа при подаче воздуха в пневмоцилццлры 23 и 24 происходит цх уплотнение цли герметизация, Так, при движении поршней этик пцсвмопцлицлров, возлей"твуюшцх ца цацговые зажимы, осугцествлястся нажатие и на резиновые уплотнительцые кольца 35, которые, в свою очередь, выпучиваясь, обжимают фторопластовые втулки 36, непосредственно контактируюгцце с уцлотцяемымц элементами. Кроме тоо, прц подаче воздуха в эти же пцевмоццлицлры приводятся в движение ц специально прелусмотренные для уплотнения поршни 38, единственным назначением которых является воздействие на связанные с ними резиновые кольца 35 через нажимцые элементы 37, которыми снабжены поршни, связанные с трубчатыми тягами 21 и 22. В результате операции уплотнения герметизированными оказываются наружные поверхности обеих трубчатых тяг и трубки 19 ТВЭЛа.Как указывалось ранее, цанговый упор 27, а точнее зазор между нвм и сквозным отверстием части 5, постоянно перекрыг уплотнением 39.Положение 11. С помощью пневмоцилиндров 13 и 14 обе части 4 н 5 сварочной камеры 3 перемещают навстречу друг другу ло полного контакта. Если пневмоццлццлры 13 непосредственно замкнуты на часть 4, то пневмоцилцндр 14 воздействует на часть 5 через клиновой механизм 15.Прц этом часть 4 удерживается в своем положении с помощью фиксатора 16. Так как по разъему между частями предусмотрено уплотнение, то рабочая полость 6 сварочной камеры оказывается полностью10 изолированной от наружного пространства.К этому следует присоединить и герметизацию трубчатых тяг 21 и 22, а также трубки 19 ТВЭЛа, осуществленную ранее.Положение 1 Ч. После замыкания сварочной камеры включают в работу пневмоцилиндр 28, который перемещением клинового механизма 29 дает возможность пружине 30 через кронштейн 31 осуществить перемещение системы узлов и деталей,20 включающих шток 25, пневмоцилинлр 24 ицанговый упор 27 вместе с цанговым зажимом 18, Перемещение последнего связано с отходом заглушки 20 от торца трубки 19 с образованием зазора между ними не 25 более 1 - 1,5 мм, После этого в работувключают средство 11 создания вакуума, созлающее разрежение 5 мм рт. ст, и охватывающее вакуумированием не только рабочую полость, цо ц внутреннее прост ранство трубки 9, через упомянутый выше зазор межлу элементами ТВЭЛа. После вакуумирования рабочая полость 6 заполняется гелием цз источника 12 нейтрального газа, что ведет к заполнению гелием 35 трубки 19 ТВЭЛа.Положение 11. Осуществив заполнениегелием сварочной камеры ц трубки 20 ТВЭЛа, снова включают ппевмоццлиндр 28, цо в обратном направлении, осуществ ляя закрытие зазора. После этого в работувступают привод сварочного лавлснця в ьцле мембранной камеры 26 ц источник сварочного тока, осуществляя описанную вьцие сварку металла сдвига.45 По завершении сварки из полости 6 откачивают гелий с помощью источника 12 нейтрального газа, предусматривающего и такую возможность. Завершив собственно процесс сварки, выключают из работы цан говые зажимы 17 и 18 и одновременноосуцествляют разгерметизацию рабочей полости 6, воздействуя на описанные выше (в положении 11) органы. Освободив сваренный ТВЭЛ, последний через сквоз ной канал 7 удаляют из пространствасварочной камеры, подготовив машину для нового цикла. Технические преимущества предлагаемой установки в сравнении с прототипом, заключающиеся в разъемцости сварочной камеры, Лают возможность, повысить степень контроля за качеством свариваемого изделия и работой установки в целом, повысив ее надежность, 941070Формула изобретения Установка для контактной стыковой сварки преимущественно тепловыделяющих элементов атомных реакторов, включающая станину, на которой смонтированы подвижная сварочная камера с рабочей полостью, снабженной сквозными соосными каналами и связанной со средствами создания разрежения и подачи нейтрального газа, устройства подачи свариваемых деталей в рабочую полость и,механизмы их захвата, привод сварочного давления и источник сварочного тока, о т л и ч а юща я с я тем, что, с целью повышения качества сварки и надежности работы установки, сварочная камера выполнена с перпендвкулярным ее оси разъемом, разделяющим рабочую полость на две части,каждая из которых установлена на станине с возможностью автономного возвратно- поступательного перемещения и снабжена цанговыми зажимами механизма захвата свариваемых деталей и трубчатыми тягами, расположенными в сквозных каналах и связывающими захваты с соответствующими приводами, смонтированными на торцах сварочной камеры по обе стороны от разъема, при этом привод сварочного давления связан жестко с одним из приводов трубчатых тяг с возможностью совместного перемещения.15 Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Заявка Франции М 2331126, клВ 23 К 11/02, 1977 (прототип).Тип. Харьк. фил. пред. Пат Заказ 682/531 Изд.174НПО Поиск Государственного комитета ССС113035, Москва, Ж, Рауш Тираж 1151 Подписное по делам изобретений и открытий ая наб д. 4/5