CN105781314A - 一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，可在开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中以电动方式启闭轴承铰链式屏蔽门的旋转启闭式门控装置的设计和应用，该门控装置提供了一种成套机电产品，能够实现轴承铰链式屏蔽门的电动开启和关闭，同时具有手动启闭功能，并通过特殊的结构设计和部件集成，最终形成一款具有良好通用性、适应性、高安全性和可操作性强的产品，为开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中屏蔽门的启闭提供了一种非常有用的配套产品。
Description
技术领域
本发明涉及用于开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中屏蔽门的自动开启和关闭装置技术领域，特别是涉及一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置。
背景技术
在开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中，一些带强γ射线的工艺操作需要在完全屏蔽保护的空间里进行，而这些空间往往需要有工作人员和物件进出的通道，因此，大部分这种空间都开设了门洞和门。
由于这些空间内放置有较强的放射性源项，所以在进出口设置的门不同于一般的隔离门或者密封门，而是具有电离辐射防护功能的屏蔽门，而这种门一般采用旋转启闭式结构。因为对于强γ射线而言，需要有足够的防护厚度，所以屏蔽门本身的重量一般都非常大，人工开启和关闭时不仅比较费劲，还需要注意开启和关闭时的初始加力大小和过程中的力量控制，从而保证屏蔽门的转动速度，以防止产生较大的撞击而损坏墙体和门框上的胶条等，这样，不仅需要特别注意屏蔽门的动作特点及其启闭要求，还增加了工作人员的操作难度。
发明内容
针对上述具有电离辐射防护功能的屏蔽门，屏蔽门本身的重量一般都非常大，人工开启和关闭时不仅比较费劲的问题，本发明提供了一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置。
为解决上述问题，本发明提供的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置通过以下技术要点来解决问题：一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，用于采用铰链结构的旋转启闭式屏蔽门的启闭操作，所述旋转启闭式门控装置包括齿盘架、导向齿盘、电机、转矩调节部及驱动齿轮；
所述导向齿盘上设置有圆环形齿面，所述圆环形齿面为整圆环齿面的二分之一，所述导向齿盘固定于齿盘架上；
所述转矩调节部包括减速器，所述电机通过转矩调节部与驱动齿轮相连；
所述齿盘架用于将导向齿盘固定于墙体上，且圆环形齿面的轴线与铰链的铰接轴轴线共线；所述电机固定于屏蔽门上，且所述驱动齿轮、圆环形齿面两者上的轮齿啮合。
具体的，以上电机与屏蔽门的固定可通过将电机底座固定于屏蔽门上，或将转矩调节部固定于屏蔽门上，电机和驱动齿轮固定于转矩调节部不同端的形式。由于屏蔽门重量大，采用以上设置，电机作为转矩输出设备，经过减速器降低转速并增大转矩，然后驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮与圆环形齿面上齿条啮合，结合圆环形齿面的轴线与铰链铰接轴轴线的共线关系，可驱动屏蔽门绕铰链的铰接轴转动。以上导向齿盘可以通过沿着整圆齿盘的直径切割得到或在一个半圆环的外侧面上加工出齿条制成。
本装置在具体运用时，导向齿盘可通过齿盘架安装于屏蔽门铰链的正上方或正下方，位置高于屏蔽门或低于屏蔽门。
以上结构提供了一种运用于屏蔽门电动启闭的门控装置，不仅实现了重型屏蔽门启闭的自动化，极大的减轻了工作人员的操作难度，提高了屏蔽门启闭过程中的安全性。同时该装置结构简单，功能可靠，额定载荷大，运输及在现有广泛采用的屏蔽门上安装方便，通用性及适应性强，完全满足开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中放射性屏蔽门的电动启闭要求。
同时，以上结构提供的屏蔽门，在断电状态下也能够由工作人员人工开启或关闭，即具有手动启闭功能，利于屏蔽门在使用过程中的安全性和可操作性。
进一步的技术方案为：
为便于实现断电情况下脱开驱动齿轮与电机的连接，以在人工启闭屏蔽门时，减小电机驱动转矩产生和传递部件对启闭屏蔽门造成的阻力的技术方案，所述转矩调节部还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机的转子通过电磁离合器与减速器的输入端相连，驱动齿轮连接于减速器的输出端上。
为便于实现断电情况下脱开驱动齿轮与电机的连接，以在人工启闭屏蔽门时，减小电机驱动转矩产生和传递部件对启闭屏蔽门造成的阻力的另一种技术方案，所述转矩调节部还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机的转子与减速器的输入端相连，电磁离合器设置于减速器的输出端与驱动齿轮之间。本案相较于上一种方案，还存在在人工启闭屏蔽门时，减速器不会为启闭屏蔽门造成阻力的技术效果。
以上两种电磁式离合器技术方案还具有通过控制电磁式离合器电力的通断，达到迅速移除加载在驱动齿轮上转矩的技术效果，便于定位屏蔽门开闭的止点位置的位置精度。
作为一种拥有较大减速比的减速器形式，所述减速器为摆线针轮减速器。采用此种形式的减速器，便于实现采用功率更小的电机驱动厚重的屏蔽门转动和得到体积更小的转矩调节部。
为便于使得本装置具有屏蔽门启闭止点位置自动控制功能，还包括用于控制电机转动的控制器，所述控制器上还连接有闭门限位组件和/或开门限位组件，所述闭门限位组件和开门限位组件分别用于限定屏蔽门在关闭和打开状态下的止点位置，所述闭门限位组件和开门限位组件分别以屏蔽门的关闭状态和开启状态为依据，向控制器中输入电机供电控制信号。以上闭门限位组件和开门限位组件可采用光栅、位置传感器、触点开关等部件实现。
作为结构简单、易于实现的屏蔽门启闭止点位置自动控制具体实现方案，所述闭门限位组件和开门限位组件分别为第一触点开关和第二触点开关。
为便于精确调整屏蔽门启闭止点位置，所述第一触点开关和第二触点开关均包括触点本体及触点安装架，所述触点本体安装于对应触点安装架上，且触点本体自由端距对应触点安装架的间距可调。本方案中，以上触点安装架用于将触点安装至屏蔽门或墙体上，触点本体自由端相对于触点安装架位置可调的形式，可通过将触点本体自由端的位置调整，达到开闭屏蔽门过程中，使得屏蔽门在不同的开闭状态下触发触点本体。
进一步的，由于屏蔽门较重，故在电机停转后，屏蔽门在惯性下任然可能会转动移动距离，为避免因为屏蔽门惯性对屏蔽门或与屏蔽门配套的墙体、密封附件等造成损害，以上触点安装架采用弹性材料制成，如弹簧钢片，以在屏蔽门未达到要求的止点位置时触点本体便被触发，屏蔽门在自身惯性下运动至止点位置。
为利于屏蔽门在电驱动下开闭停留的止点位置的准确性，所述电机的电源电路上还串联有变频器，所述电机为交流电机。以上变频器用于在屏蔽门开闭过程中，即将达到要求的止点位置时对电机进行减速控制。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的了一种运用于屏蔽门电动启闭的门控装置，不仅实现了重型屏蔽门启闭的自动化，极大的减轻了工作人员的操作难度，提高了屏蔽门启闭过程中的安全性。同时该装置结构简单，功能可靠，额定载荷大，运输及在现有广泛采用的屏蔽门上安装方便，通用性及适应性强，完全满足开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中放射性屏蔽门的电动启闭要求。
同时，以上结构提供的屏蔽门，在断电状态下也能够由工作人员人工开启或关闭，即具有手动启闭功能，利于屏蔽门在使用过程中的安全性和可操作性。
附图说明
图1为本发明所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置一个具体安装实施例的结构示意图。
图中标记分别为：1、齿盘架，2、导向齿盘，3、驱动齿轮，4、转矩调节部，5、第一触点开关，6、屏蔽门，7、第二触点开关，8、铰链，9、电机。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：
实施例1：
如图1所示，一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，用于采用铰链8结构的旋转启闭式屏蔽门6的启闭操作，所述旋转启闭式门控装置包括齿盘架1、导向齿盘2、电机9、转矩调节部4及驱动齿轮3；
所述导向齿盘2上设置有圆环形齿面，所述圆环形齿面为整圆环齿面的二分之一，所述导向齿盘2固定于齿盘架1上；
所述转矩调节部4包括减速器，所述电机9通过转矩调节部4与驱动齿轮3相连；
所述齿盘架1用于将导向齿盘2固定于墙体上，且圆环形齿面的轴线与铰链8的铰接轴轴线共线；所述电机9固定于屏蔽门6上，且所述驱动齿轮3、圆环形齿面两者上的轮齿啮合。
本实施例中，以上电机9与屏蔽门6的固定可通过将电机9底座固定于屏蔽门6上，或将转矩调节部4固定于屏蔽门6上，电机9和驱动齿轮3固定于转矩调节部4不同端的形式。由于屏蔽门6重量大，采用以上设置，电机9作为转矩输出设备，经过减速器降低转速并增大转矩，然后驱动驱动齿轮3转动，驱动齿轮3与圆环形齿面上齿条啮合，结合圆环形齿面的轴线与铰链8铰接轴轴线的共线关系，可驱动屏蔽门6绕铰链8的铰接轴转动。以上导向齿盘2可以通过沿着整圆齿盘的直径切割得到或在一个半圆环的外侧面上加工出齿条制成。
本装置在具体运用时，导向齿盘2可通过齿盘架1安装于屏蔽门铰链8的正上方或正下方，位置高于屏蔽门6或低于屏蔽门6。
以上结构提供了一种运用于屏蔽门6电动启闭的门控装置，不仅实现了重型屏蔽门6启闭的自动化，极大的减轻了工作人员的操作难度，提高了屏蔽门6启闭过程中的安全性。同时该装置结构简单，功能可靠，额定载荷大，运输及在现有广泛采用的屏蔽门6上安装方便，通用性及适应性强，完全满足开放型放射性实验室或者反应堆配套设施中放射性屏蔽门6的电动启闭要求。
同时，以上结构提供的屏蔽门6，在断电状态下也能够由工作人员人工开启或关闭，即具有手动启闭功能，利于屏蔽门6在使用过程中的安全性和可操作性。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，为便于实现断电情况下脱开驱动齿轮3与电机9的连接，以在人工启闭屏蔽门6时，减小电机驱动转矩产生和传递部件对启闭屏蔽门6造成的阻力的技术方案，所述转矩调节部4还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机9的转子通过电磁离合器与减速器的输入端相连，驱动齿轮3连接于减速器的输出端上。
为便于实现断电情况下脱开驱动齿轮3与电机9的连接，以在人工启闭屏蔽门6时，减小电机驱动转矩产生和传递部件对启闭屏蔽门6造成的阻力的另一种技术方案，所述转矩调节部4还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机9的转子与减速器的输入端相连，电磁离合器设置于减速器的输出端与驱动齿轮3之间。本案相较于上一种方案，还存在在人工启闭屏蔽门6时，减速器不会为启闭屏蔽门6造成阻力的技术效果。
以上两种电磁式离合器技术方案还具有通过控制电磁式离合器电力的通断，达到迅速移除加载在驱动齿轮3上转矩的技术效果，便于定位屏蔽门6开闭的止点位置的位置精度。
作为一种拥有较大减速比的减速器形式，所述减速器为摆线针轮减速器。采用此种形式的减速器，便于实现采用功率更小的电机9驱动厚重的屏蔽门6转动和得到体积更小的转矩调节部4。
为便于使得本装置具有屏蔽门6启闭止点位置自动控制功能，还包括用于控制电机9转动的控制器，所述控制器上还连接有闭门限位组件和/或开门限位组件，所述闭门限位组件和开门限位组件分别用于限定屏蔽门6在关闭和打开状态下的止点位置，所述闭门限位组件和开门限位组件分别以屏蔽门6的关闭状态和开启状态为依据，向控制器中输入电机9供电控制信号。以上闭门限位组件和开门限位组件可采用光栅、位置传感器、触点开关等部件实现。
作为结构简单、易于实现的屏蔽门6启闭止点位置自动控制具体实现方案，所述闭门限位组件和开门限位组件分别为第一触点开关5和第二触点开关7。
为便于精确调整屏蔽门6启闭止点位置，所述第一触点开关5和第二触点开关7均包括触点本体及触点安装架，所述触点本体安装于对应触点安装架上，且触点本体自由端距对应触点安装架的间距可调。本方案中，以上触点安装架用于将触点安装至屏蔽门6或墙体上，触点本体自由端相对于触点安装架位置可调的形式，可通过将触点本体自由端的位置调整，达到开闭屏蔽门6过程中，使得屏蔽门6在不同的开闭状态下触发触点本体。
进一步的，由于屏蔽门6较重，故在电机9停转后，屏蔽门6在惯性下任然可能会转动移动距离，为避免因为屏蔽门6惯性对屏蔽门6或与屏蔽门6配套的墙体、密封附件等造成损害，以上触点安装架采用弹性材料制成，如弹簧钢片，以在屏蔽门6未达到要求的止点位置时触点本体便被触发，屏蔽门6在自身惯性下运动至止点位置。
为利于屏蔽门6在电驱动下开闭停留的止点位置的准确性，所述电机9的电源电路上还串联有变频器，所述电机9为交流电机9。以上变频器用于在屏蔽门6开闭过程中，即将达到要求的止点位置时对电机9进行减速控制。
实施例3：
本实施例提供了一个具体的实现方案：本旋转启闭式门控装置最大的结构部件为导向齿盘2，导向齿盘2的侧面分布有半圆形齿面，其直径906mm，宽度为80mm，驱动机构包括电机9、减速机、电磁式离合器和驱动齿轮3，总长约660mm，整体外形尺寸较小，总重量近150kg，设计上最大限度的考虑了轻便小巧的特点：门控装置主要结构材料选用热轧钢板Q235B，齿轮材料选用优质碳素结构钢40号钢，齿条材料和键、销等选用合金结构钢40Cr，螺栓和螺钉选用2Cr13，螺母材料选用1Cr13。该装置中各部件采用可拆卸连接形式，在运输过程中占用空间较小，易于利用各种运输工具进行货物运输。
本实施例中，采用驱动齿轮3与导向齿盘2的传动方式，带动热室屏蔽门6做半圆形平开旋转运动。该门控装置能够确保门的开度范围达到0°～160°，具有良好的通过性和场地空间的使用效率。由于屏蔽门6本身的外形较为大，质量比较重，为了保证开关的过程中的安全和平缓，一般要求自闭运行速度比较慢，因此，本实施例设定的启闭速度较为缓慢：门控装置的中驱动齿轮3与导向齿盘2的传动比为10：1，两者中齿轮齿条选用模数m为3mm，压力角α为20°，齿顶高系数Ha为1，顶隙系数Hc为0.25，齿根圆角0.38，齿宽30mm，导向齿盘2上齿数为300，驱动齿轮3上齿数为45，减速机机座为B10，电机9功率0.37kW，两级减速，传动比为289，减速机输出扭矩为360N.M，换算成门控装置对于屏蔽门6施加的扭矩可达600N.M，最大可以带动重达7000kg的轴承铰链8式屏蔽门6完成启闭动作。由于屏蔽门6本身的外形较为大，质量比较重，为了保证开关的过程中的安全和平缓，一般要求自闭运行速度比较慢，因此，旋转启闭式门控装置设定的启闭速度较为缓慢，角速度为0.78r/min，门外侧最大线速度约为0.063m/s，从门闭合到完全打开的时间为36秒。
门控装置除了主要机械构架、驱动、传动部分以外，还包括电气控制部分部件及控制系统，针对屏蔽门6操控的简易化和便于安装的要求，控制系统及其部件在保证安全可靠的基础上做到了最大的简易化，驱动电机9电源采用交流380v/50Hz电源，控制电源采用交流220v/50Hz电源，驱动及控制电路元器件及集成在一个小盒子里，能够非常方便安装在屏蔽门6旁边的墙上，同时也确保了接线的便捷性。利用了具有固有安全性和过行程保护的限位开关作为启闭点的驱动动作状态获得和控制。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，用于采用铰链（8）结构的旋转启闭式屏蔽门（6）的启闭操作，其特征在于，所述旋转启闭式门控装置包括齿盘架（1）、导向齿盘（2）、电机（9）、转矩调节部（4）及驱动齿轮（3）；
所述导向齿盘（2）上设置有圆环形齿面，所述圆环形齿面为整圆环齿面的二分之一，所述导向齿盘（2）固定于齿盘架（1）上；
所述转矩调节部（4）包括减速器，所述电机（9）通过转矩调节部（4）与驱动齿轮（3）相连；
所述齿盘架（1）用于将导向齿盘（2）固定于墙体上，且圆环形齿面的轴线与铰链（8）的铰接轴轴线共线；所述电机（9）固定于屏蔽门（6）上，且所述驱动齿轮（3）、圆环形齿面两者上的轮齿啮合。
2.根据权利要求1所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述转矩调节部（4）还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机（9）的转子通过电磁离合器与减速器的输入端相连，驱动齿轮（3）连接于减速器的输出端上。
3.根据权利要求1所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述转矩调节部（4）还包括电磁离合器，所述电磁离合器在通电状态下处于结合状态，电磁离合器在断电情况下处于脱扣状态，电机（9）的转子与减速器的输入端相连，电磁离合器设置于减速器的输出端与驱动齿轮（3）之间。
4.根据权利要求1所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述减速器为摆线针轮减速器。
5.根据权利要求1所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，还包括用于控制电机（9）转动的控制器，所述控制器上还连接有闭门限位组件和/或开门限位组件，所述闭门限位组件和开门限位组件分别用于限定屏蔽门（6）在关闭和打开状态下的止点位置，所述闭门限位组件和开门限位组件分别以屏蔽门（6）的关闭状态和开启状态为依据，向控制器中输入电机（9）供电控制信号。
6.根据权利要求5所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述闭门限位组件和开门限位组件分别为第一触点开关（5）和第二触点开关（7）。
7.根据权利要求6所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述第一触点开关（5）和第二触点开关（7）均包括触点本体及触点安装架，所述触点本体安装于对应触点安装架上，且触点本体自由端距对应触点安装架的间距可调。
8.根据权利要求1所述的一种屏蔽门用的旋转启闭式门控装置，其特征在于，所述电机（9）的电源电路上还串联有变频器，所述电机（9）为交流电机。
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