CN101850545B - 用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明属于快中子增殖反应堆技术领域，具体涉及一种用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手。该机械手由外向内分别为外套管、中套管和内套管三个管状结构部件，其关键在于：外套管的下端为凸出的六爪形状，该爪是内斜面结构；中套管比外套管短，其下端为圆槽状，圆槽的大小恰好能够卡住吊桶的顶部；内套管长度比外套管长，其下端有正六边形柱状体，该正六边形柱状体的大小恰好能够伸入吊桶上端内侧的内正六边形孔。本发明提供的机械手具有高可靠性、密封性好、能在有强放射性、强腐蚀性、高温的环境下远距离不可视操作等优点。

Description

用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手

技术领域

本发明属于快中子增殖反应堆技术领域，具体涉及一种用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手。

背景技术

快中子增殖反应堆简称快堆，是一种由快中子引发链式裂变反应的堆型，其优点在于能够将热中子反应堆中很难利用的、且丰度为99.2％以上的U-238转化为能够利用的核燃料Pu-239，可以极大地提高核燃料的利用率。

快堆内核燃料等组件的取放是由装卸料提升机来实现的。吊桶是装卸料提升机的一个重要部件，用于盛装进出反应堆的新、乏等各种组件。吊桶垂直于水平面沿装卸料提升机导轨作平行式上下运动，如图1所示。吊桶不能随装卸料提升机一起安装和拆卸，安装装卸料提升机时，先将装卸料提升机装好，再向装卸料提升机上安装吊桶；拆卸装卸料提升机时，则需要先将吊桶拆下，再拆卸装卸料提升机。

吊桶是由设置在装卸料提升机上的吊桶卡座约束的，具体约束方式如下：

1)竖直方向：吊桶总体上呈圆筒形结构，上端内侧为内正六边形孔，外侧设有环形槽，环形槽内置有弹性卡圈。如图4所示，卡座上部呈花瓣形，六个花瓣均匀分布，每个花瓣内侧有环形卡槽。当吊桶处于约束状态时，弹性卡圈一半在吊桶的环形槽内，一半在卡座的环形卡槽内，从而实现竖直方向上对吊桶的约束。

2)水平方向：吊桶环形槽下方有一段是外正六边形结构。卡座下部内侧为内正六边形结构，其大小恰好与吊桶环形槽下方的外正六边形结构相匹配。当吊桶处于竖直方向上的约束时，吊桶环形槽下方的外正六边形结构的位置恰好与卡座下部的内正六边形结构的位置相对应，从而实现对吊桶的水平约束。

卡座的六个花瓣与卡座下部内正六边形的六个边位置相对应，吊桶上端内侧的正六边形与吊桶环形槽下方的正六边形的边角位置相对应。

吊桶的拆装采用机械手来实现，这种机械手应当满足以下条件：

1)快堆内部环境具有强放射性、冷却剂液态金属钠有强腐蚀性、温度高达200℃以上，因此操作人员不能接近，该机械手需要能够远距离操作；

2)快堆内部不可视，并且由于强放射性、强腐蚀性的原因，也很难在其中设置探测和成像装置，所以机械手只能在黑暗中操作；

3)反应堆内部构件数量多、结构复杂，操作空间有限；

4)反应堆要求高可靠性，被拆卸的零部件或机械手上的零部件都不允许掉落在堆内。

发明内容

(一)发明目的

本发明目的在于方便、准确、可靠地实现快堆装卸料提升机吊桶的安装与拆除。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手，由外向内分别为外套管、中套管和内套管三个管状结构部件，其关键在于：外套管的下端为凸出的六爪形状，该爪是内斜面结构；中套管比外套管短，其下端为圆槽状，圆槽的大小恰好能够卡住吊桶的顶部；内套管长度比外套管长，其下端有正六边形柱状体，该正六边形柱状体的大小恰好能够伸入吊桶上端内侧的内正六边形孔。

所述外套管、中套管和内套管均采用丝杠、丝母的结构形式，通过转动丝母使作为丝杠的套管上下运动。

所述外套管下部开有外套管键槽，中套管上有卡入外套管键槽的凸块。

所述内套管下部开有内套管键槽，中套管上有插入内套管键槽的螺钉。

所述内套管下端的正六边形柱状体的六个面与与外套管下端的六个爪的位置相对应。

所述外套管的上端刻有刻度线。

所述内套管被向上顶起时，其顶端与中套管顶端拉开间距，露出刻线。

(三)有益效果

本发明提供的机械手具有高可靠性、密封性好、能在有强放射性、强腐蚀性、高温的环境下远距离不可视操作等优点。

附图说明

图1为拆装吊桶的示意图，其中1为装卸料提升机，2为用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手，3为吊桶；

图2为吊桶上端的俯视图，其中14为吊桶3上部内侧的正六边形孔；

图3为吊桶卡座约束吊桶的示意图，其中3为吊桶，4为弹性卡圈，5为卡座

图4为图3中卡座的示意图，其中6为环形卡槽，7为花瓣；

图5为机械手下端的剖视图，其中8为外套管，9为中套管，10为内套管，11为外套管下端的爪，12为中套管下端的圆槽，13为内套管下端的正六边形柱状体；

图6为机械手三个套管下部连接结构图，其中15为外套管键槽，16为中套管上的凸块，17为内套管键槽，18为螺钉；

图7为图5中外套管下端结构示意图，其中11为爪；

图8为图5中中套管下端的示意图，其中12为圆槽；

图9为图5中内套管下端的示意图，其中13为正六边形的柱状体；

图10为机械手与吊桶的剖面图；

图11为机械手拆卸吊桶时的剖面图；

图12为内套管下端正六边形的柱状体13进入吊桶的俯视图；

图13为图12中内套管10旋转30°后的俯视图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步说明。

一，结构说明

本实施例提供一种用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手，该机械手通过堆顶旋塞人孔装入并对装卸料提升机1上的吊桶3进行拆卸和安装操作，如图1所示。所述机械手2总体上呈细长的管状结构，由外向内分别为外套管8、中套管9和内套管10三个管状结构部件，如图5所示。外套管8的下端为凸出的六爪形状，所述爪11是内斜面结构，如图7所示。中套管9比外套管8短，其下端呈圆槽状，如图8所示，圆槽12的大小恰好能够卡住吊桶3的顶部。中套管9起到从吊桶3上端压紧吊桶3的作用，当中套管9下移碰到吊桶3时通过操作手柄转动受阻和刻线来提示操作人员。内套管10长度比外套管8长，其下端有正六边形柱状体13，如图9所示，该正六边形柱状体13的大小恰好能够伸入吊桶3上端的内正六边形孔14。

所述外套管8、中套管9和内套管10均采用丝杠、丝母的结构形式，转动丝母使作为丝杠的套管上下运动。

如图6所示，所述外套管8下部开有外套管键槽15，中套管9上有卡入外套管键槽15的凸块16，凸块16可以在外套管键槽15内滑动。所述内套管10下部开有内套管键槽17，中套管9上有插入内套管键槽17的螺钉18，螺钉18可以在内套管键槽17内滑动。因此，当转动外套管8时，中套管9和内套管10也同时转动。

外套管8下端的六个爪11和内套管10下端正六边形柱状体13的六个面相对应。由于卡座5的六个花瓣7与卡座5下部内正六边形的六个边位置相对应，吊桶3环形槽下方的正六边形与吊桶3上端内侧的正六边形的边角位置相对应，因此当内套管10下端的正六边形柱状体13与吊桶3上部内侧的正六边形孔14边角互相对应时，外套管8下端的爪11与花瓣7上的环形卡槽6相对应。

二，操作过程

1，吊桶的拆卸：

A)导向定位：外套管8的上端刻有刻度线，操作人员通过该刻度线判断外套管8是否在反应堆内的准备拆卸的位置上。如图10所示，内套管10最长，在机械手2下移的过程中，内套管10首先进入吊桶3。此时，如果内套管10下端的正六边形柱状体13与吊桶3上部的内正六边形孔14的位置不对应，则内套管10会被吊桶3顶起，内套管10顶端与中套管9顶端拉开一定间距，露出刻线，提示操作人员通过旋转套管使内套管10达到与吊桶3相对应的位置。如果内套管10下端的正六边形柱状体13与吊桶3上部的正六边形孔14相对应，则内套管10进入吊桶3并继续向下运动一定距离，直到外套管8的爪11碰到卡座上的花瓣7，通过操作手柄转动受阻和预先标记的刻线位置来判断外套管8已经到位。此时，内套管10下端的正六边形柱状体13已经全部通过了吊桶3上部的正六边形孔14，而中套管9尚未到达吊桶3顶部。

B)约束的解除：根据本实施例结构说明部分的说明，按照步骤A)中的说明将外套管8下放到位时，卡座5下部内正六边形、吊桶环形槽下方的外正六边形、吊桶上端的内正六边形孔14、内套管10下端的正六边形柱状体13的边角互相对应，并且每条边与卡座5的花瓣7、外套管8下端的爪11相对应，如图12所示。

在竖直方向上，由外套管8下端的爪11解除弹性卡圈4对吊桶3的约束。具体地说，在外套管8下放到位后，将机械手整体上移一小段距离，转动30°，此时内套管10下端的正六边形柱状体13和吊桶上端的正六边形孔有重叠部分。然后继续使外套管8下移，将爪11插入到吊桶3与卡座花瓣7的空隙中，在下插的过程中爪11的内斜面可以逐渐收紧弹簧卡圈4并最终将其完全挤出卡座5上的环形卡槽6，从而达到解除竖直方向约束的目的。在水平方向上的约束通过卡座5下部内侧与吊桶3外侧对应的正六边形结构的配合来实现，吊桶在拆卸过程中始终保持向上的直线运动，即可解除水平方向的约束。

C)抓住吊桶：按照A)、B)步骤将弹簧卡圈4对吊桶的约束解除后，保持外套管8不动，将中套管9下移，使其压紧吊桶3。最后上提内套管10，由于内套管10下端的正六边形柱状体13和吊桶上端的正六边形孔有重叠部分，重叠的面积虽然不大，但与吊桶3的质量相比，足以将吊桶3提起。当内套管10从下方将吊桶3托住后，机械手即完成抓住吊桶的操作。整体上提机械手，将吊桶3从卡座5上拆下。

本步骤中使用中套管9将吊桶向下压紧的目的是为了与内套管10配合将吊桶3固定，防止在上提的过程中吊桶3发生转动而脱落。

2，吊桶的安装：

安装的过程与拆卸的过程相反，初始时吊桶3由机械爪2的内套管10和中套管9固定，固定方式与拆卸过程中的方式相同。将机械爪2伸入到吊桶卡座5的位置，吊桶3下部外侧的正六边形结构和卡座下部内侧的正六边形结构相对应，即实现水平方向上的约束。将内套管10旋转30°，向上提起机械爪2，弹性卡圈4弹出后卡在卡座5的环形卡槽6中，即实现对吊桶3竖直方向上的约束。

所述机械手远距离操作的距离为5～15m，本实施例中机械手远距离操作的距离约为12m。被拆卸物的重量可以是1～100Kg，本实施例中拆卸物的重量47.5Kg。操作方式可以电动或手动，本实施例中采用手动。

以上内容是结合优选的实施例对本发明所做的具体说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于这些说明。对本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和变换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于快堆装卸料提升机吊桶拆装的机械手，由外向内分别为外套管（8）、中套管（9）和内套管（10）三个管状结构部件，其特征在于：外套管（8）的下端为凸出的六爪形状，所述爪（11）是内斜面结构；中套管（9）比外套管（8）短，其下端为圆槽状，圆槽（12）的大小恰好能够卡住吊桶（3）的顶部；内套管（10）长度比外套管（8）长，其下端有正六边形柱状体（13），该正六边形柱状体（13）的大小恰好能够伸入吊桶（3）上端的正六边形孔（14）；所述外套管（8）下部开有外套管键槽（15），中套管上有卡入外套管键槽（15）的凸块（16）；所述内套管（10）下部开有内套管键槽（17），中套管上有插入内套管键槽（17）的螺钉（18）。

2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述外套管（8）、中套管（9）和内套管（10）均采用丝杠、丝母的结构形式，通过转动丝母使作为丝杠的套管上下运动。

3.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述内套管（10）下端的正六边形柱状体（13）的六个面与外套管下端的六个爪（11）的位置相对应。

4.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于：所述外套管（8）的上端刻有刻度线。

5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于：所述内套管（10）被向上顶起时，其顶端与中套管（9）顶端拉开距离，露出刻度线。

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