CN113751979A - 一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电检修技术领域，具体公开了一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置包括移动平台、转运机构、抓具以及料仓装置，其中，所述移动平台可在压力容器主螺栓孔上的工作法兰面上沿固定轨道进行移动，在所述移动平台上设有转运机构，并在所述转运机构上设有抓具，所述抓具可从所述移动平台上设置的料仓装置中抓取螺孔塞，并将所述螺孔塞移动到待安装的主螺栓孔中。该装置的使用可以保证安装质量的一致性且避免了大量人员承受较高的辐照剂量，同时结构简单，可靠性良好，安装快捷。

Description

一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置
技术领域
本发明属于核电检修技术领域，具体涉及一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置。
背景技术
核岛主设备如压力容器在换料大修期间，必须对螺栓孔进行清洗，去掉螺纹上干涸的防咬剂、铁锈和金属碎屑等异物，清洗完成后用螺孔塞将螺孔堵住，防止水位上升后，水进入螺孔内部，对螺孔造成二次污染，以保证螺孔回装时不会发生卡涩。反应堆螺孔塞专用于大修期间，实现主螺孔封堵，防止主螺孔进水的专用工具。
螺栓孔位于反应堆法兰上，反应堆本体剂量率高(500μSv/h)且螺孔数量多(58个)，目前每次人工安装拆除螺孔塞时，工作人员需要承受较高的辐照剂量，且耗费较长的工作时间。另外螺孔塞由于要实现主螺孔的密封功能所以对安装质量要求严格，为此工作人员也需要花费较多时间进行检查调整甚至重复操作，目前人工操作有如下问题：
1)人工操作工期长；
2)环境剂量率高，个人剂量和集体剂量都很高，工作风险大；
3)机械重复操作(58次重复)，安装质量要求高，人员容易失误。
综上，反应堆螺孔塞安装拆除，迫切需要引入自动拆装装置，以降低人员人身及工作质量风险；另由于螺孔塞拆装虽然数量多，但是操作工序少，适合且容易实现自动化操作。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，解决核岛主设备如压力容器在换料大修期间螺孔塞使用过程中存在人工操作工期长、剂量高、安装质量不一致等问题。
本发明的技术方案如下所述：一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置包括移动平台、转运机构、抓具以及料仓装置，其中，所述移动平台可在压力容器主螺栓孔上的工作法兰面上沿固定轨道进行移动，在所述移动平台上设有转运机构，并在所述转运机构上设有抓具，所述抓具可从所述移动平台上设置的料仓装置中抓取螺孔塞，并将所述螺孔塞移动到待安装的主螺栓孔中。
所述移动平台上装有两对行走轮，所述行走轮上装有差速器以保证移动平台圆周运动时行走轮角速度相等；所述移动平台两侧装有内侧靠轮和外侧靠轮，以限制设备在工作法兰面径向的位置，外侧靠轮可以翻起以方便安装；所述移动平台设有垂直于工作法兰面的安装孔贯穿移动平台，以便于螺孔塞通过。
所述行走轮、内侧靠轮和外侧靠轮的外表面包覆较软且耐磨的橡胶材料以减小对法兰面的损伤。
所述移动平台上安装有检测装置，所述检测装置包括传感器和第三传感器，其中，传感器包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器负责在安装螺孔塞时对螺孔进行识别定位，所述第二传感器负责在拆卸螺孔塞时对螺孔塞顶端的小孔进行识别，通过第一传感器和第二传感器控制移动平台的启停，所述第三传感器用于安装阶段对螺孔塞位置和姿态进行检测，以判断安装效果。
所述移动平台的驱动电机具备刹车功能，当所述第一传感器或第二传感器发出停止运动信号时，驱动电机刹车减速以保证螺孔与移动平台上安装孔的轴心定位误差小于2mm。
所述的转运机构的头部安装有抓具，在水平运动方向和垂直运动方向安装有机械限位以防止过冲；转运机构具备自锁功能以保证运动过程中的突发故障不会改变抓具定位。
所述的抓具包括中心杆和夹爪，中心杆下端为倒圆台型，中心杆外套设有支承套筒，支承套筒上部与转运机构刚性连接，夹爪为“z”型结构，夹爪的旋转中心通过扭力弹簧安装于支承套筒下部，弹簧力方向为使夹爪下端张开方向，当中心杆处于上部位置时，中心杆下端会卡住夹爪上端，使夹爪下端保持收拢状态，当中心杆处于下部位置时，夹爪下端在扭力弹簧作用下保持张开状态。
所述的抓具具备自锁功能以避免断电后抓取的螺孔塞掉落；抓具具备机械限位结构以防止过冲。
所述的中心杆的上下运动通过气缸驱动完成，气缸力不小于800牛顿。
所述料仓装置包括旋转机构和料仓，所述旋转机构包括三个料仓放置平台，所述平台周向均匀分布，每个平台间夹角为120度，所述平台作旋转运动的驱动装置为伺服电机，所述伺服电机通过蜗轮蜗杆减速箱与平台连接，所述蜗轮蜗杆具有自锁功能，每旋转120度锁死，所述平台设有快拆接口以方便安装料仓，快拆接口具有定位功能，保证每次装料后料仓状态一致。
所述料仓满载可装6个螺孔塞；所述料仓内安装有传感器以识别料仓装置内螺孔塞数量；所述料仓外侧设置有吊耳结构；所述料仓可以叠层形式存放。
本发明的有益效果在于：相比人工拆卸的方式，采用螺孔塞自动拆装装置安装螺孔塞有稳定可靠的安装质量且能保证安装质量的一致性，避免人工安装时由于人为因素损坏密封圈的现象。此外，人工拆装需配备的工作人员较多，个人剂量和集体剂量人都很高。采用螺孔塞自动拆装工具工作效率高，设备仅需两人即可完成所有操作，避免了大量人员承受较高的辐照剂量。设备整体结构简单，可靠性良好，安装快捷方便，具备安装稳定性及可靠性，可用于所有核电机组，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明所述的一种用于压力容器主螺栓孔自动拆装装置抓头位于料仓装置位示意图；
图2为本发明所述的一种用于压力容器主螺栓孔自动拆装装置安装示意图；
图3为本发明所述的一种用于压力容器主螺栓孔自动拆装装置抓头位于螺孔位示意图；
图4本发明所述的一种用于为压力容器主螺栓孔自动拆装装置俯视图；
图5为本发明所述的一种用于压力容器主螺栓孔自动拆装装置中螺孔塞抓取状态示意图；
图6为本发明所述的一种用于压力容器主螺栓孔自动拆装装置中螺孔塞抓取过程另一状态示意图；
图中：1、转运机构；2、抓具；3、料仓装置；4、传感器；5、控制箱；6、移动平台；7、螺孔；8、控制柜；9、20m平台；10、人桥；11、控制电缆；12、自动拆装装置；13、工作法兰面；14、支撑座；15、起吊板；16、立柱；17、直线轴承；18、支撑套筒；19、中心杆；20、扭力弹簧；21、夹爪。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～6所示，一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，包括移动平台6、转运机构1、抓具2、料仓装置3和检测装置。移动平台6设有两对包覆有较软且耐磨橡胶材料的行走轮，并在行走轮上安装有差速器以保证做圆周运动时两侧行走轮的角速度相等，移动平台6的两侧有内侧靠轮和外侧靠轮，移动平台6凭借两侧的靠轮卡在密封面的台阶上，以限制设备在工作法兰面13径向的位置。为方便安装，外侧靠轮可以翻起，待设备完全落在工作法兰面13上后，再将外侧靠轮与工作法兰面13外圆面接触；移动平台6上安装有转运机构1，转运机构1驱动装置包括水平运动电机及其配套设备支撑板、升降运动电机及其配套设备支撑座14、起吊板15、立柱16和直线轴承17；两根立柱16相互平行固定在移动平台6上，并利用起吊板15将两根立柱16上端固定连接，通过起吊板15可以实现整个自动拆卸装置的转运移动；在一根立柱16上固定有支撑座14，在另一根立柱16上套有直线轴承17；移动平台6上的水平运动电机及其配套支撑板水平安装在直线轴承17与支撑座14之间，并通过支撑座14上的驱动机构，驱动水平运行电机及其配套支撑板沿垂直方向进行移动；转运机构1头部安装有抓具2，抓具2固定安装在水平直线电机上，抓具2可随水平直线电机沿着支撑板水平移动，支撑板可垂直运动从而实现抓具2水平和垂直方向上的运动，转运机构1的动作可以自锁，以保证运动过程中突发故障不会改变抓具2的定位，转运机构1两个方向的运动部位安装机械限位，防止过冲、损坏设备；
所述抓具2包括中心杆19和夹爪21，中心杆19下端为倒圆台结构，中心杆19外套有支撑套筒18，支撑套筒18上部与转运机构1刚性连接，夹爪21为“z”型结构，在夹爪21的旋转中心通过扭力弹簧20安装于支撑套筒18下部，弹簧力方向为使夹爪21下端张开方向，当中心杆19处于上部位置时，中心杆19下端会顶住夹爪21上端，使夹爪21下端保持收拢状态；当中心杆19处于下部位置时，夹爪21下端在扭力弹簧20作用下保持张开状态，使夹爪21下端外张的端部卡扣在待转运螺孔塞上端的沉孔内凸缘上，并利用中心杆19下端顶住夹爪21下端并实现夹爪21的锁定；在移动平台6上安装有料仓装置3，所述料仓装置3包括旋转机构与料仓，其中，旋转机构包括三个料仓放置平台，平台周向均匀分布，每个平台间夹角为120度，平台作旋转运动的驱动装置为伺服电机，伺服电机通过蜗轮蜗杆减速箱与平台连接，蜗轮蜗杆具有自锁功能，每旋转120度锁死，平台设有快拆接口以方便安装料仓，快拆接口具有定位功能，保证每次装料后料仓状态一致。料仓满载可装6个螺孔塞，料仓内安装有传感器以识别料仓装置内螺孔塞数量，料仓外侧设置有吊耳结构，以配合专用吊带进行调运，料仓可叠层存放。
在移动平台6上开有安装孔，抓具2可从料仓装置3抓取螺孔塞，并穿过移动平台6上的安装孔，将螺孔塞安装在螺孔7中；同时，抓具2也可从螺孔7中将螺孔塞拆除，并穿过移动平台6上的安装孔，将拆除的螺孔塞放入料仓装置3中；
在移动平台6上还安装有控制箱5，通过控制箱5实现控制移动平台6前后移动、控制抓具2对螺孔塞的安装与拆卸以及控制料仓装置3供料与存储。
移动平台6上安装有检测装置，所述检测装置包括传感器4和第三传感器，其中，传感器4包括第一传感器和第二传感器，第一传感器和第二传感器安装于所述安装孔相邻位置的螺孔附近，第一传感器负责在安装螺孔塞时对螺孔7进行识别定位，第二传感器负责在拆卸螺孔塞时对螺孔塞顶端的小孔进行识别，通过两传感器控制移动平台6的启停，移动平台6的行走轮驱动电机具备刹车功能，以配合两传感器的启停信号。第三传感器安装在移动平台6上靠近开孔的地方，用于安装阶段对螺孔塞位置和姿态进行检测，判断有无凸起或歪斜，若有，则抓具2重新安装，并再次检测，若无，抓具2释放螺孔塞并移走，即完成一个螺孔塞的安装。
本发明所示的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置具体使用过程为：在安装阶段，将本发明所述的自动拆装装置12放置于工作法兰面13上，将控制柜8置于20m平台9上，通过控制电缆11穿过人桥10与控制箱5相连，自动拆装装置12通过控制箱5接入操作人员的控制信号，首先通过所述第一传感器识别判断移动平台6的安装孔是否与螺孔7位置对齐，然后通过控制水平运动电机与垂直运动电机将抓具2运动到料仓上抓取螺孔塞，再将抓具2移动到安装孔上方，降下抓具2，并将螺孔塞放置进螺孔7，通过第三传感器判断螺孔塞安装位置是否正常，合格后即完成螺孔塞的安装；在拆卸阶段，将本发明所述的自动拆装装置12放置于工作法兰面13上，将控制柜8置于20m平台9上，通过控制电缆11穿过人桥10与控制箱5相连，自动拆装装置12通过控制箱5接入操作人员的控制信号，首先通过所述第二传感器识别判断移动平台6的安装孔是否与螺孔塞位置对齐，然后通过控制水平运动电机与垂直运动电机将抓具2运动到螺孔7上方，降下抓具2并抓取螺孔塞，接着升起抓具2，将螺孔塞放入料仓即完成螺孔塞的拆卸工作。

Claims (11)

1.一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于，该装置包括移动平台(6)、转运机构(1)、抓具(2)以及料仓装置(3)，其中，所述移动平台(6)可在压力容器主螺栓孔上的工作法兰面(13)上沿固定轨道进行移动，在所述移动平台(6)上设有转运机构(1)，并在所述转运机构(1)上设有抓具(2)，所述抓具(2)可从所述移动平台(6)上设置的料仓装置(3)中抓取螺孔塞，并将所述螺孔塞移动到待安装的主螺栓孔中。
2.根据权利要求1所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述移动平台(6)上装有两对行走轮，所述行走轮上装有差速器以保证移动平台(6)圆周运动时行走轮角速度相等；所述移动平台(6)两侧装有内侧靠轮和外侧靠轮，以限制设备在工作法兰面(13)径向的位置，外侧靠轮可以翻起以方便安装；所述移动平台(6)设有垂直于工作法兰面(13)的安装孔贯穿移动平台(6)，以便于螺孔塞通过。
3.根据权利要求2所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述行走轮、内侧靠轮和外侧靠轮的外表面包覆较软且耐磨的橡胶材料以减小对工作法兰面(13)的损伤。
4.根据权利要求1所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述移动平台(6)上安装有检测装置，所述检测装置包括传感器(4)和第三传感器，其中，传感器(4)包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器负责在安装螺孔塞时对螺孔(7)进行识别定位，所述第二传感器负责在拆卸螺孔塞时对螺孔塞顶端的小孔进行识别，通过第一传感器和第二传感器控制移动平台(6)的启停，所述第三传感器用于安装阶段对螺孔塞位置和姿态进行检测，以判断安装效果。
5.根据权利要求4所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述移动平台(6)的驱动电机具备刹车功能，当所述第一传感器或所述第二传感器发出停止运动信号时，驱动电机刹车减速以保证螺孔(7)与移动平台(6)上安装孔的轴心定位误差小于2mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：转运机构(1)的头部安装有抓具(2)，在水平运动方向和垂直运动方向安装有机械限位以防止过冲；转运机构(1)具备自锁功能以保证运动过程中的突发故障不会改变抓具(2)定位。
7.根据权利要求1所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述抓具(2)包括中心杆(19)和夹爪(21)，所述中心杆(19)下端为倒圆台型，中心杆(19)外套设有支撑套筒(18)，支撑套筒(18)上部与转运机构(1)刚性连接，所述夹爪(21)为“z”型结构，夹爪(21)的旋转中心通过扭力弹簧(20)安装于支撑套筒(18)下部，弹簧力方向为使夹爪(21)下端张开方向，当中心杆(19)处于上部位置时，中心杆(19)下端会卡住夹爪(21)上端，使夹爪(21)下端保持收拢状态，当中心杆(19)处于下部位置时，夹爪(21)下端在扭力弹簧(20)作用下保持张开状态。
8.根据权利要求7所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述抓具(2)具备自锁功能以避免断电后抓取的螺孔塞掉落；抓具(2)具备机械限位结构以防止过冲。
9.根据权利要求7所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述中心杆(19)的上下运动通过气缸驱动完成，气缸力不小于800牛顿。
10.根据权利要求1所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述料仓装置(3)包括旋转机构和料仓，所述旋转机构包括三个料仓放置平台，所述平台周向均匀分布，每个平台间夹角为120度，所述平台作旋转运动的驱动装置为伺服电机，所述伺服电机通过蜗轮蜗杆减速箱与平台连接，所述蜗轮蜗杆具有自锁功能，每旋转120度锁死，所述平台设有快拆接口以方便安装料仓，快拆接口具有定位功能，保证每次装料后料仓状态一致。
11.根据权利要求10所述的一种用于压力容器主螺栓孔密封塞自动拆装装置，其特征在于：所述料仓满载可装6个螺孔塞；所述料仓内安装有传感器以识别料仓内螺孔塞数量；所述料仓外侧设置有吊耳结构；所述料仓可以叠层形式存放。
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