CN110634581A - 一种传热管检修定位内孔夹紧机构 - Google Patents

Abstract

一种传热管检修定位内孔夹紧机构，本发明涉及一种夹紧机构，本发明的目的是解决现有的内孔夹紧机构多采用弹性体结构，对材料的加工处理要求较高，制造困难，大多机构的气管位置不集中，结构不够紧凑的问题，它包括外缸、内缸和夹爪，夹爪安装在外缸的一端上，内缸安装在夹爪和外缸内，本发明用于内孔夹紧定位时使用。

Description

一种传热管检修定位内孔夹紧机构

技术领域

本发明涉及一种夹紧机构，具体涉及一种传热管检修定位内孔夹紧机构。

背景技术

目前，世界主要核电国家都开始投入大量的人力和物力致力于开发高性能的机器人来解决蒸汽发生器传热管的在役检修难题，美国、法国、日本、德国等都已开发了具有自主知识产权的蒸汽发生器传热管在役检修定位机器人，我国虽然也进行了相关技术的研究，但到目前为止，还未见在蒸汽发生器传热管检修中进行应用的成功报道。，因此，设计制造自主知识产权的蒸汽发生器传热管在役检修定位机器人设备具有很大的研究意义和工业价值。

传热管内孔夹紧机构是该机器人的关键机构之一。目前，世界各国所采用的蒸汽发生器传热管检测装置都不尽相同，其中绝大部分都采用了管板爬行机器人的方式，其与蒸汽发生器管板的连接固定都采用了传热管内孔抓紧定位的方式。比如，美国西屋公司的Pegasys，Zetec公司的ZR1～ZR100系列产品，克罗地亚INETEC公司的TSR和西班牙TECNARTION公司的TESAR等。目前的管板爬行机器人都采用了气动的方式，通过多个气缸的上下运动实现夹紧机构的伸出和收缩以及末端的涨紧和放松。现有的内孔夹紧机构多采用弹性体结构，对材料的加工处理要求较高，制造困难；部分机构在外部设置拉簧，会影响机器人进一步的设计难度和安全性；另外，大多机构的气管位置不集中，结构不够紧凑。

发明内容

本发明的目的是解决现有的内孔夹紧机构多采用弹性体结构，对材料的加工处理要求较高，制造困难，大多机构的气管位置不集中，结构不够紧凑的问题，进而提供一种传热管检修定位内孔夹紧机构。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：

它包括外缸、内缸和夹爪，夹爪安装在外缸的一端上，内缸安装在夹爪和外缸内。

本发明的有益效果：

本发明外观简洁，外壳为圆柱形铝合金缸体，整个机构没有外露的内部结构，在工作条件较为严苛的核电厂工作环境中，提高了夹紧机构运动的安全性，机构运动更加可靠，圆柱形缸体外壳可以进一步设计为不同形状，以适应不同的安装位置和特殊的机器人本体结构，只需保持内缸尺寸不变即可，方便进一步的结构设计与安装；

本发明结构紧凑，气管接头都设计在机构底部的内缸盖上，利用端面密封将不同部件的气路相连接，最终都将气路连到内缸盖上，解决了进一步结构设计时需考虑气管安装方式、安装干涉等繁琐的问题；

由于设备自重的缘故，外缸下腔已存在膨胀自锁的效果，为简化结构，在不影响机构功能的条件下，利用压簧替代了外缸下腔的气缸设计，简化了气路结构，利用设备自重和压簧的辅助作用完成内缸相对外缸的伸出动作；

本发明设计了内缸压簧以实现设备自锁，内缸压簧提供较大的张力远大于活塞杆压簧，使得活塞座可以在内缸上腔不充气的情况下，始终被提升在内缸最高处，钢珠无法脱出，设备在突然断电断气和急停的情况下即可实现机构自锁。

本发明中，内缸、活塞杆、活塞盖和钢珠组成的结构为夹爪提供了更大的夹紧力，对结构进行受力分析、理论计算并对比了Pegasys脚趾结构后，发现本发明采用的结构可提供二倍于Pegasys脚趾的夹紧力，故夹紧更加可靠；

本发明的夹爪结构使用寿命较长，部件中只有弹性圈的寿命可能较短，对比采用弹性体夹爪的夹紧机构，本发明在弹性结构失效时仅替换弹性圈即可，且弹性圈制造简单、结构简单，可方便快速替换，而弹性体夹爪不仅不易制造、废品率高，且无法快速替换。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是图1中A-A向视图。

图4是图3中B-B向视图。

图5为本发明中内缸盖的仰视图，图为内缸盖22上的第一气路口222、第二气路口223和第三气路口224的排布。

图6为本发明中外缸盖的俯视图，图为外缸盖12上开有进气通孔122，气管及气管接头通过进气通孔122与内缸盖22上的各气口相连接。

图7是本发明的仰视图。

图8是本发明内缸和卡爪的整体结构主视图。

图9是图8的俯视图。

图10是图8的仰视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图10说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，它包括外缸1、内缸2和夹爪3，夹爪3安装在外缸1的一端上，内缸2安装在夹爪3和外缸1内。

具体实施方式二：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，外缸1包括外缸体11、外缸盖12、外缸压簧13、第一密封圈14和第二密封圈15，外缸体11为一端开口的缸体，外缸盖12固定安装在外缸体11底端开口部，夹爪3插装在外缸体11的顶端上，外缸体11的外侧壁加工有直槽111，第一密封圈14安装在夹爪3和外缸体11连接处的外缸体11上，第二密封圈15安装在外缸体11的内壁上，且第二密封圈15位于外缸体11和内缸2之间，外缸压簧13安装在外缸体11内并设置在内缸2和外缸盖12之间，外缸盖12上加工有进气通孔122，其它方法与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1-图5和图10说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，内缸2包括内缸体21、内缸盖22和活塞组件23，活塞组件23包括活塞座231、活塞盖232、活塞杆233、活塞压簧235、内缸压簧24和多个钢珠234，内缸体21为一端开口的缸体，内缸盖22安装在内缸体21底端开口部，活塞盖232、活塞座231和内缸压簧24由上至下设置在内缸体21内，内缸压簧24的底端顶在内缸盖22的上端面上，内缸压簧24的顶端顶在活塞座231底端上，活塞盖232套装在活塞杆233底端上，活塞杆233的顶端穿过内缸体21的顶端并设置在夹爪3内，靠近活塞座231顶端的内侧壁沿径向加工有多个第一钢球安装弧形槽，活塞杆233靠近底端的外侧壁加工有多个第二钢球安装弧形槽，每个第一钢球安装弧形槽和一个第二钢球安装弧形槽对应设置，且每个第一钢球安装弧形槽和一个第二钢球安装弧形槽之间设有一个钢珠234，活塞压簧235设置在活塞座231底板上端面和活塞杆233底端之间，内缸体21的侧壁上竖直加工有第一气路通孔212，内缸体21的侧壁上竖直加工有第二气路盲孔215，第二气路盲孔215的侧壁与内缸上腔213连通，内缸盖22上加工有第一气路口222、第二气路口223和第三气路口224，第一气路口222与第一气路通孔212的底端连通，第二气路口223与第二气路盲孔215的底端连通，第三气路口224与内缸下腔214连通，内缸体21的外侧壁上加工有凹槽211，其它方法与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图3、图4和图9说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，夹爪3包括活塞杆顶盖31、活塞杆套32、夹爪片33、顶盖固定螺钉35、两个弹性圈34和多个挡环固定螺钉321，活塞杆套32的一端密封，活塞杆套32的另一端设有连接挡环，活塞杆套32插装在外缸1的顶端上，活塞杆套32的连接挡环通过多个挡环固定螺钉321固定连接在外缸1上，夹爪片33嵌装在活塞杆套32的侧壁上，活塞杆套32的外侧壁上沿径向加工有两个弹性圈卡装槽，夹爪片33的外侧壁与活塞杆套32的每个弹性圈卡装槽对应处加工有一个卡槽，每个弹性圈34分别卡装在一个弹性圈卡装槽和一个卡槽上，活塞杆顶盖31通过顶盖固定螺钉35安装在内缸2的顶端上。其它方法与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图3、图4和图9说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，活塞杆套32的连接挡环通过多个挡环固定螺钉321固定安装在外缸体11的顶端上，活塞杆233插装在活塞杆套32内，活塞杆顶盖31通过顶盖固定螺钉35固定安装在活塞杆233的顶端上，内缸体21滑动设置在外缸体11内。其它方法与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图3、图4和图7说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，外缸1还包括多个外缸盖固定螺钉121，内缸2还包括多个内缸盖固定螺钉221，外缸盖12通过多个外缸盖固定螺钉121安装在外缸体11的底端上，内缸盖22通过多个内缸盖固定螺钉221固定安装在内缸体21的底端上。其它方法与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式七：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，第三密封圈236、第一端面密封圈26、第二端面密封圈27、第五密封圈28、第六密封圈29、两个第四密封圈25，第三密封圈236嵌装在活塞盖232的安装槽内，第一端面密封圈26安装在第二气路盲孔215的开口端处，第二端面密封圈27安装在第一气路通孔212的底端开口处，第五密封圈28套装在活塞座231外侧壁的安装槽内，第六密封圈29安装在内缸体21上内缸体21顶端与活塞杆套32连接处内侧壁的安装槽内，两个第四密封圈25分别套装在内缸盖22外侧壁的安装槽内。其它方法与具体实施方式三相同。

具体实施方式八：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，活塞杆顶盖31的外侧壁加工有向下倾斜的内凹斜面，夹爪片33的内侧壁加工有与活塞杆顶盖31内凹斜面配合的凸起斜面。通过两个配合的斜面推动夹爪片33的膨胀和收回，夹爪片33向外膨胀剂实现本申请的机构卡紧在热管的内壁上，其它方法与具体实施方式四相同。

工作原理

本发明工作过程有四个主要动作，内缸和卡爪相对外缸伸出(简称为伸出)，卡爪膨胀夹紧(简称为夹紧)，卡爪放松复原(简称为放松)，内缸和卡爪相对外缸下降复原(简称为收回)，几个动作依次进行并反复，下面详细讲述本发明四个主要动作的工作原理：

伸出动作，内缸2由外缸压簧13和设备自重的作用提升到外缸1内的最高位置，并带动夹爪3从外缸1中相对伸出；

夹紧动作，通过第三气路口224对内缸下腔214充气，内缸下腔214膨胀，推动活塞座231向上运动，提升至并保持在内缸2内的最高位置，活塞座231内侧有四个钢珠弧形安装槽，活塞盖232下方有四个对应的圆柱形安装槽，活塞盖232相对于内缸是固定的，故在活塞座231提升时，两槽可共同作用，迫使四个钢珠234在各自的位置向内向下挤压活塞杆233侧面的钢球安装弧形槽，使活塞杆233向下运动，活塞杆233带动活塞杆顶盖31一同向下运动，活塞杆顶盖31通过内凹斜面挤压夹爪片33的凸起斜面，将夹爪片33向外撑开，实现机构在传热管内孔中的夹紧动作；

放松动作，第二气路口223充气，内缸上腔213充气膨胀，将活塞座231向下推动，钢珠234失去了向内向下的压迫趋势，从活塞杆233侧面的钢球安装弧形槽中脱离，活塞杆233在活塞压簧235的辅助作用下向上运动，恢复至原位，夹爪片33在弹性圈34的辅助作用下收回到原位，夹紧结构完成放松动作；

收回动作，第一气路口222充气，外缸上腔112充气膨胀，将内缸2向下推动，带动夹爪3向下收回到外缸中，整个机构恢复至伸出动作之前的状态，准备好进行下一轮工作过程；

在突然断电断气、急停或未使用的状态下，内缸2由于外缸压簧和自重的作用被提升至并保持在外缸1内的最高位置，实现了伸出动作，活塞座231由于内缸压簧24较大的张力(远大于活塞压簧张力)作用被提升至并保持在内缸2内的最高位置，通过压迫四个钢珠234将活塞杆233拉至并保持在最低位置，夹爪片33涨开，实现了夹紧动作，故实现了在不充气断电情况下的机构自锁。

Claims (8)

1.一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：它包括外缸(1)、内缸(2)和夹爪(3)，夹爪(3)安装在外缸(1)的一端上，内缸(2)安装在夹爪(3)和外缸(1)内。

2.根据权利要求1所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：外缸(1)包括外缸体(11)、外缸盖(12)、外缸压簧(13)、第一密封圈(14)和第二密封圈(15)，外缸体(11)为一端开口的缸体，外缸盖(12)固定安装在外缸体(11)底端开口部，夹爪(3)插装在外缸体(11)的顶端上，外缸体(11)的外侧壁加工有直槽(111)，第一密封圈(14)安装在夹爪(3)和外缸体(11)连接处的外缸体(11)上，第二密封圈(15)安装在外缸体(11)的内壁上，且第二密封圈(15)位于外缸体(11)和内缸(2)之间，外缸压簧(13)安装在外缸体(11)内并设置在内缸(2)和外缸盖(12)之间，外缸盖(12)上加工有进气通孔(122)。

3.根据权利要求1所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：内缸(2)包括内缸体(21)、内缸盖(22)和活塞组件(23)，活塞组件(23)包括活塞座(231)、活塞盖(232)、活塞杆(233)、活塞压簧(235)、内缸压簧(24)和多个钢珠(234)，内缸体(21)为一端开口的缸体，内缸盖(22)安装在内缸体(21)底端开口部，活塞盖(232)、活塞座(231)和内缸压簧(24)由上至下设置在内缸体(21)内，内缸压簧(24)的底端顶在内缸盖(22)的上端面上，内缸压簧(24)的顶端顶在活塞座(231)底端上，活塞盖(232)套装在活塞杆(233)底端上，活塞杆(233)的顶端穿过内缸体(21)的顶端并设置在夹爪(3)内，靠近活塞座(231)顶端的内侧壁沿径向加工有多个第一钢球安装弧形槽，活塞杆(233)靠近底端的外侧壁加工有多个第二钢球安装弧形槽，每个第一钢球安装弧形槽和一个第二钢球安装弧形槽对应设置，且每个第一钢球安装弧形槽和一个第二钢球安装弧形槽之间设有一个钢珠(234)，活塞压簧(235)设置在活塞座(231)底板上端面和活塞杆(233)底端之间，内缸体(21)的侧壁上竖直加工有第一气路通孔(212)，内缸体(21)的侧壁上竖直加工有第二气路盲孔(215)，第二气路盲孔(215)的侧壁与内缸上腔(213)连通，内缸盖(22)上加工有第一气路口(222)、第二气路口(223)和第三气路口(224)，第一气路口(222)与第一气路通孔(212)的底端连通，第二气路口(223)与第二气路盲孔(215)的底端连通，第三气路口(224)与内缸下腔(214)连通，内缸体(21)的外侧壁上加工有凹槽(211)。

4.根据权利要求1所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：夹爪(3)包括活塞杆顶盖(31)、活塞杆套(32)、夹爪片(33)、顶盖固定螺钉(35)、两个弹性圈(34)和多个挡环固定螺钉(321)，活塞杆套(32)的一端密封，活塞杆套(32)的另一端设有连接挡环，活塞杆套(32)插装在外缸(1)的顶端上，活塞杆套(32)的连接挡环通过多个挡环固定螺钉(321)固定连接在外缸(1)上，夹爪片(33)嵌装在活塞杆套(32)的侧壁上，活塞杆套(32)的外侧壁上沿径向加工有两个弹性圈卡装槽，夹爪片(33)的外侧壁与活塞杆套(32)的每个弹性圈卡装槽对应处加工有一个卡槽，每个弹性圈(34)分别卡装在一个弹性圈卡装槽和一个卡槽上，活塞杆顶盖(31)通过顶盖固定螺钉(35)安装在内缸(2)的顶端上。

5.根据权利要求1、2、3或4所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：活塞杆套(32)的连接挡环通过多个挡环固定螺钉(321)固定安装在外缸体(11)的顶端上，活塞杆(233)插装在活塞杆套(32)内，活塞杆顶盖(31)通过顶盖固定螺钉(35)固定安装在活塞杆(233)的顶端上，内缸体(21)滑动设置在外缸体(11)内。

6.根据权利要求2或3所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：外缸(1)还包括多个外缸盖固定螺钉(121)，内缸(2)还包括多个内缸盖固定螺钉(221)，外缸盖(12)通过多个外缸盖固定螺钉(121)安装在外缸体(11)的底端上，内缸盖(22)通过多个内缸盖固定螺钉(221)固定安装在内缸体(21)的底端上。

7.根据权利要求3所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：第三密封圈(236)、第一端面密封圈(26)、第二端面密封圈(27)、第五密封圈(28)、第六密封圈(29)、两个第四密封圈(25)，第三密封圈(236)嵌装在活塞盖(232)的安装槽内，第一端面密封圈(26)安装在第二气路盲孔(215)的开口端处，第二端面密封圈(27)安装在第一气路通孔(212)的底端开口处，第五密封圈(28)套装在活塞座(231)外侧壁的安装槽内，第六密封圈(29)安装在内缸体(21)上内缸体(21)顶端与活塞杆套(32)连接处内侧壁的安装槽内，两个第四密封圈(25)分别套装在内缸盖(22)外侧壁的安装槽内。

8.根据权利要求4所述一种传热管检修定位内孔夹紧机构，其特征在于：活塞杆顶盖(31)的外侧壁加工有向下倾斜的内凹斜面，夹爪片(33)的内侧壁加工有与活塞杆顶盖(31)内凹斜面配合的凸起斜面。

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