CN110668104A - 一种用于核环境下大型重载部件的转运机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，抬升钩的移动由三个液压缸缸控制，每个液压缸缸控制一个方向。竖直方向自由度由一个位于下侧的液压缸控制，通过复合铰链等与抬升钩相连接；伸出自由度由位于下侧的液压缸驱动，通过另一组复合铰链等连接于抬升钩的后方的万象节；侧移自由度由一个位于侧上方的液压缸驱动，通过球铰与抬升钩侧部相连接。在机构顶部和底部各安装有一个复位弹簧。本发明用于核电的维护过程、大型热炉内模块的更换等。

Description

一种用于核环境下大型重载部件的转运机构

技术领域

本发明涉及核聚变反应堆工程技术领域，具体是一种用于核环境下大型重载部件的转运机构。

背景技术

核聚变能是一种相对清洁的新型能源，它具有原料消耗少，资源丰富、放射性污染少的特点，因此受控核聚变的研究越来越受到世界各国的重视。托卡马克磁约束核聚变被认为时聚变能商业化研究中最具前途的途径之一。托卡马克装置包含一个用于聚变反应发生的环状真空室，装置运行期间，真空室内第一壁部件偏滤器由于长期运行于核辐射环境中，同时承受等离子体热冲击和中子辐照，在运行一段时间后，会造成较大的损伤，因此需要转移至托卡马克装置之外进行维护，而单块偏滤器的重量高达十数吨，并且转运机构需通过窗口进入真空室内部取出偏滤器，这对转运部件提出了较高的体积和载重要求。此外在核环境下不能有潜在污染装置内部的介质如液压油，因此需采用水压缸。目前在实施的偏滤器的维护方式主要是人工与机械相结合，难以适应未来聚变堆核环境下遥操作的发展需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，以解决现有技术核聚变装置中偏滤器需要人工搬运的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，包括：抬升钩，连杆系统，铰链系统，水压缸系统，复位机构；

将抬升钩前部设为钩口，抬升钩的钩身上有吊耳或凹口，后部装有双联式万向节；第一液压缸通过铰链系统和连杆系统与抬升钩后部双联式万向节相连，控制抬升钩前后方向的运动；

第二液压缸通过铰链系统和连杆系统与抬升钩下部凹口相连，控制抬升钩上下方向的运动；

第三液压缸与抬升钩侧部吊耳直接铰接，控制抬升钩左右方向的运动；抬升钩上装有弹簧复位系统，用于在水压缸系统失去动力时，将空载抬升钩复位。

根据本发明的另一方面，本发明的提出一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，包括抬升钩，抬升钩的钩身前部设为钩口，抬升钩的钩身后部设有开口，开口左右贯通抬升钩，开口内安装有双联式万向节，双联式万向节的轴端分别向左、右方向伸出，抬升钩的左、右侧分别设有第一连杆，每个第一连杆一端分别固定于对应侧的双联式万向节的轴端，每个第一连杆另一端分别向下延伸；

两个第一连杆向下延伸的另一端之间设有第一复合铰链，且两个第一连杆另一端分别通过轴向沿左右水平方向的连接轴连接于复合铰链上部对应侧，第一复合铰链中具有两组轴向呈左右水平的铰接轴，两组铰接轴分别位于第一复合铰链前、后部，第一复合铰链后部的铰接轴两端分别从第一复合铰链对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第一铰接座，第一复合铰链前部下方设有第一液压缸，第一液压缸的活塞杆端部向上转动连接于第一复合铰链前部的铰接轴，第一液压缸的缸体端部向下，第一液压缸的缸体端部位置设有第二铰接座，第二铰接座的铰接轴轴向呈左右水平，第一液压缸的缸体端部转动连接于第二铰接座的铰接轴；

抬升钩的钩身底面前部位置设有凹口，凹口中固定有轴向呈左右水平的圆柱梁，钩身下方设有轴向竖直的第二连杆，第二连杆上、下端分别固定连接有关节轴承，第二连杆上端的关节轴承转动连接于钩身底面凹口中的圆柱梁，第二连杆下方设有第二复合铰链，第二复合铰链中具有三组轴向呈左右水平的铰接轴，其中两组铰接轴、分别位于第二复合铰链的前、后部，第三组铰接轴位于第二复合铰链的上部，第二连杆下端的关节轴承转动连接于第二复合铰链上部的铰接轴，第二复合铰链后部的铰接轴右端向右从第二复合铰链右侧穿出，第二复合铰链后部的铰接轴右端设有第二液压缸，第二液压缸的活塞杆端部向下转动连接于第二复合铰链后部的铰接轴右端，第二液压缸的缸体端部设有第三铰接座，第三铰接座的铰接轴轴向呈左右水平，第二液压缸的缸体端部转动连接于第三铰接座的铰接轴，第二复合铰链前部的铰接轴两端分别从第二复合铰链对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第四铰接座；

抬升钩的钩身右侧面固定有第一吊耳，第一吊耳中固定有轴向呈竖直的连接轴，抬升钩右方设有第三液压缸，第三液压缸的活塞杆端部向左转动连接于第一吊耳的连接轴，第三液压缸的缸体端部设有第五铰接座，第五铰接座中铰接轴轴向竖直，第三液压缸的缸体端部转动连接于第五铰接座的铰接轴。

所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：还包括竖直复位弹簧，竖直复位弹簧一端向下并连接有铰接接头，且竖直复位弹簧下端铰接接头转动连接于第二复合铰链后部的铰接轴向右穿出部分，竖直复位弹簧另一端向上并同轴连接有连杆，连杆处设有沿前后方向延伸的铰接柄，铰接柄后端具有轴向呈左右水平的铰接轴，且竖直复位弹簧上端的连杆转动连接于铰接柄的铰接轴。

所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，还包括沿前后方向延伸的水平复位弹簧，所述抬升钩的钩身右侧面位于第一吊耳上方固定有第二吊耳，第二吊耳中固定有轴向呈竖直的连接轴，水平复位弹簧的前端连接有铰接接头，且水平复位弹簧前端的铰接接头转动连接于第二吊耳的连接轴，水平复位弹簧后端连接有另一铰接接头，水平复位弹簧后方设有第六铰接座，第六铰接座中铰接轴轴向竖直，水平复位弹簧后端的铰接接头转动连接于第六铰接座的铰接轴。

进一步的，抬升钩的钩身前部上侧设为弧面形的钩口，弧面前端位置固定有半球。

本发明可多个同时使用，多个个体分别设置于密闭箱体内，各个铰接座、铰接柄分别固定于箱内对应方向的侧壁，箱体前侧壁开口使各个抬升钩前部伸出，由抬升钩的钩口钩住偏滤器，然后移动箱体即可实现偏滤器的转运。

本发明抬升钩的前部有一半球用以固定抬升对象，后部有一双联式万向节，底部有一圆柱梁用于铰接，右侧面连有两个吊耳。

进一步的，第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸均为水压缸，水压缸采用水为介质，泄露无污染。每个水压缸分别控制一个方向上的自由度，且可以独立调节位置、速度、加速度，通过多个水压缸配合可三维调节抬升钩。

本发明采用了含有多个复合铰链的多连杆结构，第二液压缸铰接于第三铰接座和第二复合铰链之间，杆端装有关节轴承的第二连杆两端分别与第二复合铰链和抬升钩的圆柱梁相连，使得第二液压缸可以控制抬升钩上下方向的移动。

第三液压缸铰接于第五铰接座与抬升钩侧面第一吊耳，可控制抬升钩左右方向的移动。

第一液压缸铰接于第二铰接座和第一复合铰链之间，第一连杆一端固连在第一复合铰链上部，另一端通过双联式万向节与抬升钩相连接，使得第一液压缸可以控制抬升钩前后方向的移动。

竖直复位弹簧分别与第二复合铰链后部的铰接轴和铰接柄相连，当抬升机构位于原始位置时，竖直复位弹簧处于原始状态，当第二液压缸收缩，通过第二连杆带动抬升钩向上抬升时，竖直复位弹簧处于压缩状态。

水平复位弹簧分别与抬升钩左侧面位于第一吊耳、第六铰接座相连，当抬升机构位于原始位置时，水平复位弹簧处于原始状态，当第一液压缸收缩，通过第一连杆带动抬升钩向前伸出时，水平复位弹簧处于拉伸状态。当第一液压缸驱动抬升钩移动时，水平复位弹簧不处于原始状态，若此时第一液压缸失去动力，则可以通过水平复位弹簧实现抬升钩自动复位。

本发明为偏滤器的遥操作维护提供了一种侧部转运的方案，具有以下优点：

(1)抬升钩采用水压驱动，功率体积比高，可以达到偏滤器的负载要求。

(2)转运装置体积紧凑，可以满足空间尺寸要求。

(3)与偏滤器接触的抬升钩具有三个方向的自由度，可以有效克服平台移动过程中产生的轻度误差。

(4)抬升机构带有复位机构，当遭遇意外失去动力时，可以自动回到初始位置。

(5)采用水压缸，没有污染真空室的风险。

附图说明

图1为本发明的结构立体图；

图2为本发明从另一侧方向观察的机构立体图；

图3为复合铰链的结构立体图；

图4为抬升钩的结构立体图；

图5为抬升装置置于箱体内部结构立体图；

图6为抬升装置挂载偏滤器结构立体图。

图中：抬升钩1，钩身1-1，半球1-2，第一吊耳1-3，第二吊耳1-4，双联式万向节1-5，圆柱梁1-6，第五铰接座2，铰接柄3，第四铰接座4，第二铰接座5，第一铰接座6，第三铰接座7，第六铰接座8，第二液压缸9，第三液压缸10，第一液压缸11，第二复合铰链12，第两组铰接轴12-3、12-2，第三组铰接轴12-4，第一铰接轴13，第一复合铰链14，第二铰接轴15，第三铰接轴16，第四铰接轴17，左右水平的第五、六铰接轴18、19，连接轴20，第二连杆21，第一连杆22，关节轴承23，铰接接头24，竖直复位弹簧25，水平复位弹簧26，箱体27，偏滤器28。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图4所示，一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，包括抬升钩1，抬升钩1的钩身1-1前部设为钩口，抬升钩1的钩身1-1后部设有开口，开口左右贯通抬升钩1，开口内安装有双联式万向节1-5，包括左右轴与上下轴，双联式万向节1-5的左右轴端分别向两侧伸出，上下轴端固定于钩身1-1内，抬升钩1的左、右侧分别设有第一连杆22，每个第一连杆22一端分别固定于对应侧的双联式万向节1-5的轴端，每个第一连杆22另一端分别向下延伸；

两个第一连杆22向下延伸的另一端之间设有第一复合铰链14，且两个第一连杆22另一端分别通过轴向沿左右水平方向的连接轴20连接于第一复合铰链14上部对应侧，第一复合铰链14中具有两组轴向呈左右水平的第五、六铰接轴18、19，两组铰接轴分别位于第一复合铰链14前、后部，第一复合铰链14后部的第五铰接轴18两端分别从第一复合铰链14对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第一铰接座6，第一复合铰链14前部下方设有第一液压缸11，第一液压缸11的活塞杆上端部向上转动连接于第一复合铰链14前部的铰接轴19，第一液压缸11的缸体端部向下，第一液压缸11的缸体下端部位置设有第二铰接座5，第二铰接座5的第一铰接轴13轴向呈左右水平，第一液压缸11的缸体下端部转动连接于第二铰接座5的第一铰接轴13；

抬升钩1的钩身1-1底面前部位置设有凹口，凹口中固定有轴向呈左右水平的圆柱梁1-6，钩身1-1下方设有轴向竖直的第二连杆21，第二连杆21上、下端分别固定连接有关节轴承，第二连杆21上端的关节轴承转动连接于钩身1-1底面凹口中的圆柱梁1-6，第二连杆21下方设有第二复合铰链12，第二复合铰链12中具有三组轴向呈左右水平的铰接轴，其中两组铰接轴12-3、12-2分别位于第二复合铰链12的前、后部，第三组铰接轴12-4位于第二复合铰链12的上部，第二连杆21下端的关节轴承23转动连接于第二复合铰链12上部的铰接轴12-4，第二复合铰链12后部的铰接轴12-2右端向右从第二复合铰链12右侧穿出，第二复合铰链12后部的铰接轴12-2右端12-1设有第二液压缸9，第二液压缸9的活塞杆端部向下转动连接于第二复合铰链12后部的铰接轴12-2右端12-1，第二液压缸9的缸体端部设有第三铰接座7，第三铰接座7的第三铰接轴16轴向呈左右水平，第二液压缸9的缸体端部转动连接于第三铰接座7的第三铰接轴16，第二复合铰链12前部的铰接轴12-3两端分别从第二复合铰链12对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第四铰接座4；

抬升钩1的钩身1-1右侧面固定有第一吊耳1-3，第一吊耳1-3中固定有轴向呈竖直的连接轴，抬升钩1右方设有第三液压缸10，第三液压缸10的活塞杆端部向左转动连接于第一吊耳1-3的连接轴，第三液压缸10的缸体端部设有第五铰接座2，第五铰接座2中铰接轴轴向竖直，第三液压缸10的缸体端部转动连接于第五铰接座2的铰接轴。

本发明还包括竖直复位弹簧25，竖直复位弹簧25一端向下并连接有铰接接头，且竖直复位弹簧25下端铰接接头转动连接于第二复合铰链12后部的铰接轴12-2向右穿出部分，竖直复位弹簧25另一端向上并同轴连接有连杆，连杆处设有沿前后方向延伸的铰接柄3，铰接柄3后端具有轴向呈左右水平的第二铰接轴15，且竖直复位弹簧25上端的连杆转动连接于铰接柄3的第二铰接轴15。

本发明还包括沿前后方向延伸的水平复位弹簧26，所述抬升钩1的钩身1-1右侧面位于第一吊耳1-3上方固定有第二吊耳1-4，第二吊耳1-4中固定有轴向呈竖直的连接轴，水平复位弹簧26的前端连接有铰接接头24，且水平复位弹簧26前端的铰接接头24转动连接于第二吊耳1-4的连接轴，水平复位弹簧26后端连接有另一铰接接头，水平复位弹簧26后方设有第六铰接座8，第六铰接座8中第四铰接轴17轴向竖直，水平复位弹簧26后端的铰接接头转动连接于第六铰接座8的第四铰接轴17。

本发明中，抬升钩1的钩身1-1前部上侧设为弧面形的钩口，弧面前端位置固定有半球1-2。

本发明中，第一液压缸11、第二液压缸9、第三液压缸10均为水压缸，其工作介质为水。

如图5、图6所示，本发明可多个配合使用，多个个体均封闭于箱体27中，其中每个个体的第一铰接座6、第二铰接座5、第三铰接座7、第四铰接座4、第五铰接座2、第六铰接座8、铰接柄3分别固定于箱体27内对应侧内壁上，从而由箱体27形成固定支撑。箱体27的前侧壁开口供各个抬升钩1穿出，通过抬升钩1的半球1-2钩住偏滤器28，然后移动箱体27即可实现偏滤器28的转运。

本发明中，采用了包括多个复合铰链的多连杆结构，第二液压缸9铰接于第三铰接座7和第二复合铰链12之间，杆端装有关节轴承23的第二连杆21两端分别与第二复合铰链12的圆柱梁1-6和抬升钩的圆柱梁1-6相连。

本发明中，第三液压缸10铰接于第五铰接座2与抬升钩侧面第一吊耳1-3之间。

本发明中，竖直复位弹簧25分别与第二复合铰链12后部的铰接轴12-2和第二铰接轴15相连。

本发明中，水平复位弹簧26分别与抬升钩右侧面第一吊耳1-3、第六铰接座8相连。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于，包括：

抬升钩，连杆系统，铰链系统，水压缸系统，复位机构；

将抬升钩前部设为钩口，抬升钩的钩身上有吊耳或凹口，后部装有双联式万向节；第一液压缸通过铰链系统和连杆系统与抬升钩后部双联式万向节相连，控制抬升钩前后方向的运动；

第二液压缸通过铰链系统和连杆系统与抬升钩下部凹口相连，控制抬升钩上下方向的运动；

第三液压缸与抬升钩侧部吊耳直接铰接，控制抬升钩左右方向的运动；抬升钩上装有弹簧复位系统，用于在水压缸系统失去动力时，将空载抬升钩复位。

2.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

抬升钩后部设有开口双联式万向节，开口左右贯通抬升钩，开口内安装有双联式万向节，包括左右轴与上下轴；双联式万向节的左右轴端分别向两侧伸出，与第一连杆连接，上下轴端固定于钩身内。

3.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

每个第一连杆上端分别固定于对应侧的双联式万向节的轴端，每个第一连杆下端方向分别竖直向下；

连杆第一连杆下端之间设有第一复合铰链，且两个第一连杆下端分别通过轴向沿左右水平方向的连接轴连接于复合铰链上部对应侧；所述第一复合铰链中包括两组轴向呈左右水平的铰接轴，两组铰接轴分别位于第一复合铰链前、后部，第一复合铰链后部的铰接轴两端分别从第一复合铰链对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第一铰接座，第一复合铰链前部下方设有第一液压缸，第一液压缸的活塞杆端部向上转动连接于第一复合铰链前部的铰接轴，第一液压缸的缸体端部向下，第一液压缸的缸体端部位置设有第二铰接座，第二铰接座的铰接轴轴向呈左右水平，第一液压缸的缸体端部转动连接于第二铰接座的铰接轴。

4.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

抬升钩的钩身前部底面位置设有凹口，凹口中固定有轴向呈左右水平的圆柱梁，钩身下方设有轴向竖直的第二连杆，第二连杆上、下端分别固定连接有关节轴承，第二连杆上端的关节轴承转动连接于钩身底面凹口中的圆柱梁，第二连杆下方设有第二复合铰链，第二复合铰链中具有三组轴向呈左右水平的铰接轴，其中两组铰接轴、分别位于第二复合铰链的前、后部，第三组铰接轴位于第二复合铰链的上部，第二连杆下端的关节轴承转动连接于第二复合铰链上部的铰接轴，第二复合铰链后部的铰接轴右端向右从第二复合铰链右侧穿出，第二复合铰链后部的铰接轴右端设有第二液压缸，第二液压缸的活塞杆端部向下转动连接于第二复合铰链后部的铰接轴右端，第二液压缸的缸体上端部设有第三铰接座，第三铰接座的铰接轴轴向呈左右水平，第二液压缸的缸体上端部转动连接于第三铰接座的铰接轴，第二复合铰链前部的铰接轴两端分别从第二复合铰链对应侧穿出后再分别转动连接有连接座构成第四铰接座。

5.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

抬升钩的钩身右侧面固定有第一吊耳，第一吊耳中固定有轴向呈竖直的连接轴，抬升钩右方设有第三液压缸，第三液压缸的活塞杆端部向左转动连接于第一吊耳的连接轴，第三液压缸的缸体端部设有第五铰接座，第五铰接座中铰接轴轴向竖直，第三液压缸的缸体端部转动连接于第五铰接座的铰接轴。

6.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

弹簧复位系统包括竖直复位弹簧，竖直复位弹簧一端向下并连接有铰接接头，且竖直复位弹簧下端铰接接头转动连接于第二复合铰链后部的铰接轴向右穿出部分，竖直复位弹簧另一端向上并同轴连接有连杆，连杆处设有沿前后方向延伸的铰接柄，铰接柄后端具有轴向呈左右水平的铰接轴，且竖直复位弹簧上端的连杆转动连接于铰接柄的铰接轴。

7.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

弹簧复位系统还包括沿前后方向延伸的水平复位弹簧，所述抬升钩的钩身右侧面位于第一吊耳上方固定有第二吊耳，第二吊耳中固定有轴向呈竖直的连接轴，水平复位弹簧的前端连接有铰接接头，且水平复位弹簧前端的铰接接头转动连接于第二吊耳的连接轴，水平复位弹簧后端连接有另一铰接接头，水平复位弹簧后方设有第六铰接座，第六铰接座中铰接轴轴向竖直，水平复位弹簧后端的铰接接头转动连接于第六铰接座的铰接轴。

8.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

水压缸系统、连杆系统两端连接处均使用自润滑杆端关节轴承。

9.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

抬升钩的钩身前部上侧设为弧面形的钩口，弧面前端位置有半球状凸起。

10.根据权利要求1所述的一种用于核环境下大型重载部件的转运机构，其特征在于：

第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸均为水压缸，其工作介质为水。

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