CN1129840A - 核电站反应堆测温热电偶插装机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，包括底座、安装在底座上能水平转动和径向移动的立式机架、设在机架上可上下移动的升降架和设在升降架上的导引管、导引轮和由气缸驱动的辅夹爪、导管夹爪及可升降的滑架，滑架上设有由气缸驱动的主夹爪。利用本机械手可方便准确地插装任意位置上导管中的热电偶。插装速度快，自动化程度高，是核电站反应堆测温装置良好的安装和检修专用设备。

Description

核电站反应堆测温热电偶插装机械手

本发明涉及一种核电站反应堆测温装置的安装、检修专用设备，具体说是一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手。

目前，在法国和日本等国家核电站反应堆导管引导式热电偶测温装置中，其热电偶插装工具为一手动操作工具，如日本三菱重工在Reactor Internals Special Tools中所公开的Thermocople InsertionTool，该热电偶插入工具包括一对热电偶夹紧块51，一对导向块52，一对导管夹紧块54，一对安装在热电偶夹紧块51上用来夹紧热电偶的夹紧手柄56和一对用于热电偶插入操作的操纵手柄53，热电偶夹紧块51和导向块52间由一对连杆连接，操纵手柄53则通过另一对连杆铰接于导向块52和导管夹紧块54之间(见图10)。工作时，将此工具通过导管夹紧块54夹在热电偶导管55伸出堆顶的一端，导向块52套在导管55上，松开夹紧手柄56，向上转动操纵手柄53，通过导向块52和连杆使热电偶夹紧块51上升到最高位置，夹紧手柄56向下转动，使热电偶夹紧块51夹紧热电偶50，再向下转动操纵手柄53，使热电偶夹紧块51在向下运动过程中将一段热电偶推送插入导管内，如此往复循环直至将一根热电偶逐段插装入导管。该工具存在以下缺点：(1)由于反应堆堆顶上管座内的各热电偶导管间距比较小，必须将其他导管向外掰开才能将工具安装在需插装热电偶的导管上进行插装操作，尤其是对位于靠近管座中心的导管的热电偶插装就更为困难；(2)使用该工具插装热电偶过程中需多人协调操作才能完成，加之插装速度慢，操作人员在堆顶停留时间长，受放射性辐照剂量大，不利于操作人员的安全；(3)由于该工具为人工手动操作，操作力大小因人而易，随机性大，在插装过程中容易造成热电偶表面损伤。

本发明的目的是提供一种插装定位方便准确、操作简单安全、插装速度快又不损伤热电偶的核电站反应堆测温热电偶插装机械手。

本发明是这样实现的：一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，它包括一个热电偶导管夹爪一个热电偶主夹爪和一个热电偶辅夹爪，同时它还包括一个与反应堆管座管法兰相匹配的底座，一个安装在底座上能够水平转动和径向移动以便热电偶导管夹爪对准热电偶导管的立式机架和设在立式机架上可上下移动使热电偶导管夹爪夹住热电偶导管管口的升降架，所说的升降架为上下两层对应布置的多边形中空框架板，升降架的上层架上从上而下依次设有热电偶导引管、热电偶导引轮，水平布置的气缸和由该气缸驱动的用于防止热电偶在插入间隙松动、偏移或回弹的热电偶辅夹爪，以及垂直布置的气缸，升降架的下层架上设有水平布置的气缸和由此气缸驱动的在热电偶播装过程中始终夹住热电偶导管的热电偶导管夹爪，在升降架的上、下两层架之间设有由上述所说的垂直布置的气缸驱动的可相对升降架上下移动以完成插装动作的滑架，滑架上设有水平布置的气缸、与该气缸连接的对称双连杆增力机构和与此双连杆增力机械铰接的热电偶主夹爪。

将本机械手吊装于反应堆管座法兰上，利用机架的水平转动和径向移动找准需插装热电偶的导管。利用升降架的上下移动确定导管的夹紧高度，并用热电偶导管夹爪夹住导管，由人工将待装热电偶经导引管和导引轮插入导管内一段，启动动力源，使主夹爪夹紧热电偶，松开辅夹爪，滑架向下移动，带动主夹爪将热电偶推送插入导管一段，再使辅夹爪夹紧热电偶，松开主夹爪，滑架上升返回，又使主夹爪夹紧热电偶，松开辅夹爪，重复上述过程，即可将一根热电偶插装入导管直至热电偶前端部达到规定的位置。本发明的优点在于它可以很方便、准确地插装任意位置上不同管口高度的热电偶导管上的热电偶，而不必掰开其他导管，使其他导管不会被损坏；播装过程先由人工利用机械定位，再由机器半自动化完成，整个插装过程仅需一人控制便可完成，而且播装速度快，对直径为3.0mm或3.2mm、长度为8.5m的热电偶完成插装时间仅需10分钟，插装中热电偶在导引管和导引轮的导引保护下不受损伤。

现结合附图和实施例对本发明做具体描述：

图1为一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手的机构运动图；

图2为一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手的结构外形图；

图3为图2的A-A向剖视图；

图4为图2的B-B向剖视图；

图5为图2的C-C向剖视图；

图6为图2的D-D向剖视图；

图7为图6的E向视图；

图8为热电偶主夹爪的主视图；

图9为图8的俯视图；

图10为现有技术热电偶插入工具结构示意图。

如图1、图2、图6和图7所示，一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，它包括一个与反应堆管座法兰27相匹配的底座25，一个安装在底座25上能够水平转动和径向移动的立式机架3和设在立式机架3上可上下移动的升降架21，所说的立式机架3包括一个设在底座25内通过交叉圆柱滚子轴承2与底座25相匹配的中空圆筒形机座26和一块设在圆筒形机座26上可径向滑动的底板23。底板23的中央开有较大的通孔，以使所有热电偶导管22均能穿过。圆筒形机座26可在底座25内水平转动，并通过钢球定位装置1定位。机座26的上部设有四块压板24，形成底板23的矩形导轨，其中一块压板24上装有水平布置的气缸4，气缸4轴臂与底板23连接，使底板23在气缸4的推动下沿矩形导轨作径向滑动，其目的是能够安装位于管座中心位置的导管22上的热电偶，并避免立式机架3的水平转动换位时各夹爪碰撞其他位置上的热电偶导管22。底板23上竖直安装有两根圆形立柱15和一根丝杆19，丝杆19和两根立柱15呈三角形对称布置两立柱15和丝杆19的上端封闭连接，形成龙门形框架结构，并在其顶端设有环首起吊螺钉16。丝杆19的顶端设有可脱卸的转动手柄17，转动此手柄17，可使升降架21沿立柱15上下滑动。所说的升降架21为垂直断面为“”字形结构的上、下两层对应布置的多边形中空框架板，中间连接部分为升降架21上与丝杆19相配的螺母。如图1～图6所示，升降架21的上层架上从上而下依次有热电偶导引管14、热电偶导引轮13、水平布置的气缸10和由气缸10驱动的热电偶辅夹爪11，以及垂直布置的气缸12。辅夹爪11是由两个不同的半爪组成，其中一个半爪31制作在升降架21的上层架上，另一半爪11与气缸10的轴臂相连，在气缸10的驱动下可作平行移动，从而夹紧或松开，其作用是防止热电偶18在插入间隙松动、偏移或回弹。在升降架21的下层架上设有水平布置的气缸6和由气缸6驱动的热电偶导管夹爪5，该夹爪5是由两个不同的半爪组成，其中一个半爪32固定在升降架21的下层架上，另一半爪5与气缸6的轴臂相连，在气缸6的驱动下可作平动，在插装过程中热电偶导管夹爪5始终夹住热电偶导管22。在升降架21的上、下两层架之间设有利用两立柱15导向的滑架9，上述垂直布置的气缸12的轴臂与滑架9连接，在气缸12的驱动下滑架9可沿立柱15相对升降架21上下移动。滑架9上设有水平放置的气缸B、与气缸8轴臂连接的对称双连杆增力机构7和与双连杆增力机构7铰接的热电偶主夹爪20。主夹爪20可夹紧热电偶18，并在气缸12的推动下随滑架9作热电偶插入动作。如图5、图8和图9所示，热电偶主夹爪20形似一夹钳，它是由两个相同的半爪对合而成，每半爪上开有圆柱形铰销孔28，并由铰链销将两半爪连接，每一半爪上夹紧热电偶的部位开有圆弧形或V型缺口槽29。

在本实施例中，气缸8、10和12均与一电磁阀连接，电磁阀控制信号由ACMY-S80M型可编程序控制器控制，该控制器的工作程序满足如下插入热电偶的步序：主夹爪20夹紧热电偶18，辅夹爪11松开，滑架9向下移动将热电偶18推送插入导管22一段，辅夹爪11夹住热电偶18，主夹爪20松开，滑架9上升返回，主夹爪20重新夹住热电偶18，如此往复循环，直至将热电偶插入导管22，热电偶前端达到规定的位置。可编程序控制器还具有电气联锁控制功能，以保证各夹爪处于松开状态时立式机架3才能作径向移动，导管夹爪5夹紧导管22后才能实现气缸8、10和12联动，作插入热电偶的自动循环步序，以及当主夹爪20夹偏热电偶18或因故障使插入阻力过大时，机器会自动停止工作，并报警，其具体实现方法是：事前根据各气缸的动作顺序和控制要求编制程序并输入至可编程序控制器，由可编程序控制器按此程序协调各气缸的动作顺序。本机械手还另设有机械自锁机构，防止处在工作状态下的立式机架3被误碰转动，其具体实现方法是：在底板23的下部设有断面为矩形的定位块30，当底板23随整个机架3径向移动至热电偶插入导管工作位置时，定位块30进入固定的底座25上开设的矩形缺口槽内，从而止动。在本实施例中，工作气源压力为0.5Pa，热电偶主夹爪20的理论夹紧力为2.3KN，热电偶播入推力为0.54KN。

Claims (5)

1.一种核电站反应堆测温热电偶播装机械手，它包括一个热电偶导管夹爪(5)，一个热电偶主夹爪(20)和一个热电偶辅夹爪(11)，其特征在于它还包括一个与反应堆管座法兰相匹配的底座(25)，一个安装在底座(25)上能够水平转动和径向移动以便使热电偶导管夹爪(5)对准热电偶导管的立式机架(3)和设在立式机架(3)上可上下移动使热电偶导管夹爪(5)夹住热电偶导管管口的升降架(21)，所说的升降架(21)为上下两层对应布置的多边形中空框架板，升降架(21)的上层架上从上而下依次设有热电偶导引管(14)，热电偶导引轮(13)、水平布置的气缸(10)和由气缸(10)驱动的用于防止热电偶在插入间隙松开、偏移或回弹的热电偶辅夹爪(11)，以及垂直布置的气缸(12)，升降架(21)的下层架上设有水平布置的气缸(6)和由气缸(6)驱动的在热电偶插装过程中始终夹住热电偶导管的热电偶导管夹爪(5)，在升降架(21)的上下两层之间设有由气缸(12)驱动的可相对升降架(21)上下移动以完成播装动作的滑架(9)，滑架(9)上设有水平布置的气缸(8)，与气缸(8)连接的对称双连杆增力机构(7)和与双连杆增力机构(7)铰接的热电偶主夹爪(20)。

2.根据权利要求1所说的一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，其特征在于所说的立式机架(3)包括一个设在底座(25)内通过交叉圆柱滚子轴承(2)与底座(25)相匹配、在底座(25)内可以转动，并由钢球定位装置(1)定位的中空圆筒形机座(26)和一块在圆筒形机座(26)上可相对机座(26)径向滑动的中央开有通孔的底板(23)，机座(26)上部设有四块压块(24)，形成底板(23)的矩形导轨，其中一块压块(24)上装有水平布置的气缸(4)，其轴臂与底板(23)连接，在气缸(4)的驱动下底板(23)可沿矩形导轨作径向滑动，底板(23)上竖直安装有两根立柱(15)和一根丝杆(19)，丝杆(19)与两立柱(15)呈三角形对称布置，两立柱(15)和丝杆(19)上端封闭连接成龙门形框架结构，丝杆(19)的顶端设有转动手柄(17)，所说的升降架(21)与丝杆(19)为螺纹连接，与两根立柱(15)为滑动连接，转动所说的转动手柄(17)可使升降架(21)沿立柱(15)上下移动。

3.根据权利要求1或2所说的一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，其特征在于所说的驱动热电偶主夹爪(20)、辅夹爪(11)和滑架(9)的气缸(8)、(10)和(12)均与一电磁阀连接，各电磁阀的控制信号由ACMY-S80M型可编程序控制器控制，以完成插装热电偶的步序，在底板(23)的下部设有断面为矩形的定位块(30)，在底座(25)上开有相应的矩形缺口槽，作为机械自锁机构。

4，根据权利要求1或2所说的一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，其特征在于所说的主夹爪(20)呈夹钳形，它是由两个相同的半爪对合而成，每一半爪上开有圆柱形铰链孔(28)，并由铰链销连接，每一半爪上夹紧热电偶的部位开有圆弧形或V形缺口槽(29)。

5，根据权利要求3所说的一种核电站反应堆测温热电偶插装机械手，其特征在于所说的主夹爪(20)呈夹钳形，它是由两个相同的半爪对合而成，每一半爪上开有圆柱形铰链孔(28)，并由铰链销连接，每一半爪上夹紧热电偶的部位开有圆弧形或V形缺口槽(29)。

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