CN115051278A - 一种堆顶电缆拆装装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种堆顶电缆拆装装置及方法，包括动力传动机构和工具接头机构，动力传动机构包括依次连接的电机、联轴器、减速器和传动齿轮，传动齿轮设于减速器的输出轴处，工具接头机构套接于仪控电缆上部，工具接头机构包括主壳体、副壳体、转动销、锁紧机构和四杆执行机构，主壳体与副壳体的一端通过转动销铰接，主壳体与副壳体能展开一定角度，主壳体与副壳体的另一端能够通过锁紧机构锁紧固定，主壳体和副壳体的外周设有半齿轮，半齿轮与传动齿轮啮合，四杆执行机构置于主壳体和副壳体内部，四杆执行机构设有摩擦件，用以夹紧仪控电缆的接头连接器。本发明以辅助人工作业的方式，提高堆顶电缆拆装效率，减少人工在辐射和高温环境下的工作时长。

Description

一种堆顶电缆拆装装置及方法

技术领域

发明属于核电领域，具体涉及到一种堆顶电缆拆装装置及方法。

背景技术

VVER-1000压水堆型机组，堆顶装载206根仪控电缆，仪控电缆通过接头连接器连接及布置示意参见图11。

仪控电缆作为仪控系统的血管和神经，为核电站提供动力、各类控制指令及状态显示信号的传输，为反应堆安全运行提供保障。当仪控电缆出现故障或年度检修时，目前只能通过人工作业方式，进行仪控电缆拆除和安装工作。作业人员需穿戴密封纸衣防护服，在辐照和高温条件下持续工作，极易发生中暑和个人辐射剂量超标重大安全事故。

截至目前，国内外尚无一套成熟装置辅助人工完成VVER-1000压水堆型机组内仪控电缆的拆除和安装工作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种堆顶电缆拆装装置及方法，以辅助人工作业的方式，从而提高堆顶电缆拆装效率，减少人工在辐射和高温环境下的工作时长，避免发生中暑和个人辐射剂量超标的重大安全事故。

本发明通过以下技术方案实现的：

根据第一方面，本发明提出一种堆顶电缆拆装装置，包括动力传动机构和工具接头机构，所述动力传动机构包括依次连接的电机、联轴器和减速器和传动齿轮，传动齿轮设于减速器的输出轴处，所述工具接头机构套接于仪控电缆的上部，所述工具接头机构包括主壳体、副壳体、转动销、锁紧机构和四杆执行机构，所述主壳体与副壳体的一端通过所述转动销铰接，所述主壳体与副壳体能够展开一定角度，所述主壳体与副壳体的另一端能够通过所述锁紧机构锁紧固定，所述主壳体和副壳体的外周均设有半齿轮，所述半齿轮与所述传动齿轮啮合，所述四杆执行机构置于所述主壳体和副壳体内部，所述四杆执行机构设有摩擦件，用以夹紧仪控电缆的接头连接器。

可选的，所述减速器为两级行星轮减速器，包括输入轴、第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第一行星架、一级输出轴、第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈、第二行星架、二级输出轴和输出轴，所述第一太阳轮设置于所述输入轴，所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和第一内齿圈啮合，所述第一行星架分别连接所述第一行星轮和一级输出轴，所述第二太阳轮设置于所述一级输出轴，所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和第二内齿圈啮合，所述第二行星架分别连接所述第二行星轮和二级输出轴，所述二级输出轴连接所述输出轴。

可选的，所述动力传动机构还包括轴承和圆螺母，所述轴承分别布置于所述输入轴、一级输出轴、二级输出轴和输出轴处，所述圆螺母分别布置于所述一级输出轴、二级输出轴和输出轴处。

可选的，所述锁紧机构包括下压套筒、棘轮杆、主体杆、第一连接杆、连接块、第二连接杆、第三连接杆、上侧立柱、下侧立柱和弹簧，所述下压套筒套接于所述棘轮杆顶部，所述棘轮杆底部抵接于所述主体杆顶部，所述主体杆下部收窄，所述弹簧套设于所述主体杆下部，所述第一连接杆的左端铰接于所述主体杆中部，所述第一连接杆的右端铰接于所述连接块，所述第二连接杆的左端和第三连接杆的左端均铰接于所述连接块，所述第二连接杆的右端铰接于所述上侧立柱的底端，所述第三连接杆的第二端铰接于所述下侧立柱的顶端；所述主壳体顶部凸设有下压套筒容纳空间，所述下压套筒容纳空间下方设有纵向容纳空间，所述纵向容纳空间上部设有棘轮齿，所述纵向容纳空间中部与横向容纳空间连通，所述横向容纳空间分别与上侧连接孔和下侧连接孔连通，所述纵向容纳空间下部收窄，所述副壳体设有上侧立柱容纳空间和下侧立柱容纳空间，在锁紧状态下分别用于容纳所述上侧立柱和下侧立柱。

可选的，所述四杆执行机构包括压杆、上连接件、下连接件和摩擦件，所述上连接件的左端和下连接件的左端均铰接于所述压杆的下部，所述上连接件的右端铰接于所述摩擦件的上端，所述下连接件的右端铰接于所述摩擦件的下端；所述主壳体和副壳体均设有四杆执行机构容纳空间，所述主壳体和副壳体内部均设有凸起，所述凸起抵接于所述摩擦件底部。

可选的，所述主壳体和副壳体均设有压杆锁定件，所述压杆锁定件包括按键和卡簧，所述按键设置于所述四杆执行机构容纳空间上方，并铰接于所述主壳体或副壳体的顶部，所述卡簧固定设置于所述主壳体或副壳体的顶部。

可选的，所述转动销为螺栓转动销，所述主壳体和副壳体均设有铰扣，所述螺栓转动销穿入所述铰扣使所述主壳体和副壳体铰接。

根据第二方面，本发明提出一种堆顶电缆拆装方法，利用上述一种堆顶电缆拆装装置实施，包括如下步骤：

将所述工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器；

将所述动力传动机构与所述工具接头机构进行装配，使所述传动齿轮与所述半齿轮啮合；

使所述动力传动机构的电机转动，提供扭矩以拆除或安装仪控电缆。

可选的，所述工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器具体为：

将所述工具接头机构敞开并定位于安装部位；

利用所述锁紧机构将所述主壳体和副壳体锁紧；

利用所述四杆执行机构将所述摩擦件紧密贴合到仪控电缆接头连接器的螺纹上。

可选的，还包括如下步骤：

作业准备工作，具体为

检查堆顶环境、线路装置和安全措施；

布置现场，在工作现场设置作业标志和相关警示标志；

对堆顶电缆拆装装置进行检查调试，确保无误。

本发明的有益效果：

本发明以辅助人工作业的方式提高堆顶电缆拆装效率，降低了人工在辐射和高温环境下的工作时长，提高了工作效率，避免发生中暑和个人辐射剂量超标的重大安全事故。

附图说明

图1为本发明实施例一整体结构示意图；

图2为本发明实施例一分解结构示意图；

图3为本发明实施例一动力传动机构结构示意图；

图4为本发明实施例一减速器结构示意图；

图5为本发明实施例一工具接头机构结构示意图；

图6为本发明实施例一工具接头机构A-A截面结构示意图；

图7为本发明实施例一工具接头机构B-B截面结构示意图；

图8为本发明实施例一锁紧机构结构示意图；

图9为本发明实施例一四杆执行机构结构示意图；

图10为本发明实施例的拆装对象仪控电缆结构示意图；

图11为本发明实施例的拆装对象仪控电缆布置形式示意图；

图12为本发明实施例一拆装仪控电缆示意图；

图13为本发明实施例二拆装仪控电缆示意图。

具体实施方式

为了更加清楚、完整的说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步说明。

图10表示本发明实施例拆装对象仪控电缆的结构示意。仪控电缆200包括上段电缆201、电缆大头202、接头连接器203和下段电缆204。

图11表示仪控电缆的布置形式，分为A工况和B工况。A工况的仪控电缆穿过保护套筒205和底座206中心，B工况的仪控电缆布置在保护套筒205和底座206外侧底部。

实施例一

参见图1至图9，本发明提出一种堆顶电缆拆装装置实施例。堆顶电缆拆装装置100包括动力传动机构110和工具接头机构120，动力传动机构110包括依次连接的电机111、联轴器112、减速器113和传动齿轮114，传动齿轮114设于减速器113的输出轴1131处，工具接头机构120套接于仪控电缆的上部，工具接头机构120包括主壳体121、副壳体122、转动销123、锁紧机构124和四杆执行机构125，主壳体121与副壳体122的一端通过转动销123铰接，主壳体121与副壳体122能够展开一定角度，主壳体121与副壳体122的另一端能够通过锁紧机构124锁紧固定，主壳体121和副壳体122的外周均设有半齿轮126，半齿轮126与传动齿轮114啮合，四杆执行机构124有两套，分别置于主壳体121和副壳体122的内部，四杆执行机构124设有摩擦件1244，用以夹紧仪控电缆的接头连接器203。

图12表示堆顶电缆拆装装置100安装于A工况的仪控电缆的情形，图中保护套筒被隐去。

堆顶电缆拆装装置100拆装仪控电缆的工作原理为：将工具接头机构120的主壳体121和副壳体122展开一定角度，从而能够套入仪控电缆的上段电缆201，接着将工具接头机构120沿着上段电缆201向下滑动，直到主壳体121和副壳体122的顶部下表面与电缆大头202上表面接触，完成定位；将主壳体121和副壳体122合拢，通过锁紧机构124锁紧；将两套四杆执行机构125的摩擦件1244分别挤压于仪控电缆的接头连接器203的螺纹两侧，完成工具接头机构120的固定；将力传动机构110的传动齿轮114与工具接头机构120主壳体121和副壳体122的半齿轮6相啮合，开启电机111，输出的扭矩经联轴器112、减速器113、传动齿轮114、半齿轮126、主壳体121或副壳体122以及四杆执行机构125传递至仪控电缆的接头连接器203，可以带动接头连接器203顺时针或逆时针转动，进而辅助完成仪控电缆的上段电缆201与下段电缆204安装或拆除作业。

本发明实施例通过辅助人工作业的方式，降低了人工在辐射和高温环境下的工作时长，提高了工作效率，避免发生中暑和个人辐射剂量超标的重大安全事故。

在一些实施例中，电机111为伺服电机。

作为一种可选实施例，减速器113为两级行星轮减速器，包括输入轴1132、第一太阳轮1133、第一行星轮1134、第一内齿圈1135、第一行星架1136、一级输出轴1137、第二太阳轮1138、第二行星轮1139、第二内齿圈11310、第二行星架11311、二级输出轴11312和输出轴1131，第一太阳轮1133设置于输入轴1132，第一行星轮1134分别与第一太阳轮1133和第一内齿圈1135啮合，第一行星架1136分别连接第一行星轮1134和一级输出轴1137，第二太阳轮1138设置于一级输出轴1137，第二行星轮1139分别与第二太阳轮1138和第二内齿圈11310啮合，第二行星架11311分别连接第二行星轮1139和二级输出轴11312，二级输出轴11312连接输出轴1131。

本实施例中，第一太阳轮1133、第一行星轮1134、第一内齿圈1135、第一行星架1136，以及第二太阳轮1138、第二行星轮1139、第二内齿圈11310、第二行星架11311均构成2K-H型行星轮系，此行星轮系传动效率可以达到0.97-0.99，因此动力经过两级2K-H型行星轮系的减速增矩，提高了输出扭矩。在一些实施例中，二级输出轴11312可以提供5-20N•m的扭矩。两级行星轮减速器的设置结构紧凑，适用于堆顶电缆排布比较密集的工作场景，能够节约操作空间。

作为一种可选实施例，动力传动机构110还包括轴承115和圆螺母116，轴承15分别布置于输入轴1132、一级输出轴1137、二级输出轴11312和输出轴1137处，圆螺母116分别布置于一级输出轴1137、二级输出轴11312和输出轴1137处。

作为一种可选实施例，锁紧机构124包括下压套筒1241、棘轮杆1242、主体杆1243、第一连接杆1244、连接块1245、第二连接杆1246、第三连接杆1247、上侧立柱1248、下侧立柱1249和弹簧12410，下压套筒1241套接于棘轮杆1242顶部，棘轮杆1242底部抵接于主体杆1243顶部，主体杆1243下部收窄，弹簧12410套设于主体杆1243下部收窄部位，第一连接杆1244的左端铰接于主体杆1243中部，第一连接杆1244的右端铰接于连接块1245，第二连接杆1246的左端和第三连接杆1247的左端均铰接于连接块1245，第二连接杆1246的右端铰接于上侧立柱1248的底端，第三连接杆1247的第二铰接于下侧立柱1249的顶端；主壳体121顶部凸设有下压套筒容纳空间1211，下压套筒容纳空间1211下方设有纵向容纳空间1212，纵向容纳空间1212上部设有棘轮齿1213，纵向容纳空间1212中部与横向容纳空间1214连通，横向容纳空间1214分别与上侧连接孔1215和下侧连接孔1216连通，纵向容纳空间1212下部收窄，副壳体122设有上侧立柱容纳空间1221和下侧立柱容纳空间1222，在锁紧状态下分别用于容纳上侧立柱1248和下侧立柱1249。

在本实施例中，在完成工具接头机构120定位后，首先是将主壳体121和副壳体122聚拢在一起，接着往下按动下压套筒1241，使得棘轮杆1242和主体杆1243向下运动一定距离，使得棘轮杆1242与主壳体121的纵向容纳空间1212中的棘轮齿1213啮合，从而固定住棘轮杆1242和主体杆1243，其原理类似于按压式圆珠笔的笔芯伸出锁定，同时第一连接杆1244、连接块1245、第二连接杆1246、第三连接杆1247在主壳体121的横向容纳空间1214中向右移动，使得上侧立柱1248在主壳体121的上侧连接孔1215中向上运动，插入到副壳体122的上侧立柱容纳空间1221中，并使得下侧立柱1249在主壳体121的下侧连接孔1216中向下运动，插入到副壳体122的下侧立柱容纳空间1222中，从而实现主壳体121和副壳体122的锁紧功能。要解除锁紧时，再次往下按动下压套筒1241，使得棘轮杆1242和主体杆1243向下运动一定距离，使得棘轮杆1242与主壳体121的纵向容纳空间1212中的棘轮齿1213解除啮合，通过弹簧12410的作用使棘轮杆1242与主壳体121向上回复原位置，其原理类似于按压式圆珠笔的笔芯缩回锁定，同时第一连接杆1244、连接块1245、第二连接杆1246、第三连接杆1247在主壳体121的横向容纳空间1214中向左移动，使得上侧立柱1248在主壳体121的上侧连接孔1215中向下运动，从副壳体122的上侧立柱容纳空间1221中退回，并使得下侧立柱1249在主壳体121的下侧连接孔1216中向上运动，从副壳体122的下侧立柱容纳空间1222中退回，从而实现主壳体121和副壳体122的解除锁紧功能。

作为一种可选实施例，四杆执行机构125包括压杆1251、上连接件1252、下连接件1253和摩擦件1254，上连接件1251的左端和下连接件1253的左端均铰接于压杆1251的下部，上连接件1251的右端铰接于摩擦件1254的上端，下连接件1253的右端铰接于摩擦件1254的下端；主壳体121和副壳体122均设有四杆执行机构容纳空间127，主壳体和副壳体内部均设有凸起128，凸起128抵接于摩擦件1254底部。

在本实施例中，在完成工具接头机构120锁紧后，通过下压压杆1241，压杆1241在四杆执行机构容纳空间127中向下移动，摩擦件1244底部受到主壳体121和副壳体122内部凸起128的抵挡作用，使得上连接件1241和下连接件1243向右移动至水平状态，从而将摩擦件1244贴合到仪控电缆接头连接器203的螺纹上。

作为一种可选实施例，主壳体和副壳体均设有压杆锁定件129，压杆锁定件129包括按键1291和卡簧1292，按键1291设置于纵向容纳空间1212上方，并铰接于主壳体121或副壳体122的顶部，卡簧1292固定设置于主壳体121或副壳体122的顶部。

在本实施例中，通过向下按压按键1291能够下压压杆1241，卡簧1292用于将按键1291锁定，使其保持下压状态。

作为一种可选实施例，转动销123为螺栓转动销，主壳体121和副壳体122均设有铰扣1210，螺栓转动销穿入铰扣1210使主壳体121和副壳体122铰接。

实施例二

图13表示使用本发明实施例二的堆顶电缆拆装装置300安装于B工况的仪控电缆的情形。

由于B工况仪控电缆布置在保护套筒205和底座206外，另外B工况仪控电缆大头202、接头连接器203皆位于保护套筒205和底座206底部。因此用于B工况的堆顶电缆拆装装置300的工具接头机构320的长度较用于A工况的堆顶电缆拆装装置100工具接头机构120的长度有所增加，其内部结构是相同的。

实施例三

本发明还提出一种堆顶电缆拆装方法实施例，利用上述一种堆顶电缆拆装装置实施例一或实施例二实施，包括如下步骤：

S1：将工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器；

S2：将动力传动机构与工具接头机构进行装配，使传动齿轮与半齿轮啮合；

S3：启动动力传动机构的电机，提供扭矩以拆除或安装仪控电缆。

作为一种可选实施例，步骤S1：将工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器具体为：

S101：将工具接头机构展开并定位于安装部位；

S102：利用锁紧机构将主壳体和副壳体锁紧；

S103：利用四杆执行机构将摩擦件紧密贴合到仪控电缆接头连接器的螺纹上。

作为一种可选实施例，还包括如下步骤：

S0：作业准备工作，具体为

S001：检查堆顶环境、线路装置和安全措施；

S002：布置现场，在工作现场设置作业标志和相关警示标志；

S003：对堆顶电缆拆装装置进行检查调试，确保无误。

本发明实施例通过辅助人工作业的方式提高堆顶电缆拆装效率，降低了人工在辐射和高温环境下的工作时长，提高了工作效率，避免发生中暑和个人辐射剂量超标的重大安全事故。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，基于本实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出任何创造性劳动的前提下所获得其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示对本发明的限制或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，包括动力传动机构和工具接头机构，所述动力传动机构包括依次连接的电机、联轴器、减速器和传动齿轮，传动齿轮设于减速器的输出轴处，所述工具接头机构套接于仪控电缆的上部，所述工具接头机构包括主壳体、副壳体、转动销、锁紧机构和四杆执行机构，所述主壳体与副壳体的一端通过所述转动销铰接，所述主壳体与副壳体能够展开一定角度，所述主壳体与副壳体的另一端能够通过所述锁紧机构锁紧固定，所述主壳体和副壳体的外周均设有半齿轮，所述半齿轮与所述传动齿轮啮合，所述四杆执行机构置于所述主壳体和副壳体内部，所述四杆执行机构设有摩擦件，用以夹紧仪控电缆的接头连接器。

2.如权利要求1所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述减速器为两级行星轮减速器，包括输入轴、第一太阳轮、第一行星轮、第一内齿圈、第一行星架、一级输出轴、第二太阳轮、第二行星轮、第二内齿圈、第二行星架、二级输出轴和输出轴，所述第一太阳轮设置于所述输入轴，所述第一行星轮分别与所述第一太阳轮和第一内齿圈啮合，所述第一行星架分别连接所述第一行星轮和一级输出轴，所述第二太阳轮设置于所述一级输出轴，所述第二行星轮分别与所述第二太阳轮和第二内齿圈啮合，所述第二行星架分别连接所述第二行星轮和二级输出轴，所述二级输出轴连接所述输出轴。

3.如权利要求2所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述动力传动机构还包括轴承和圆螺母，所述轴承分别布置于所述输入轴、一级输出轴、二级输出轴和输出轴处，所述圆螺母分别布置于所述一级输出轴、二级输出轴和输出轴处。

4.如权利要求1所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述锁紧机构包括下压套筒、棘轮杆、主体杆、第一连接杆、连接块、第二连接杆、第三连接杆、上侧立柱、下侧立柱和弹簧，所述下压套筒套接于所述棘轮杆顶部，所述棘轮杆底部抵接于所述主体杆顶部，所述主体杆下部收窄，所述弹簧套设于所述主体杆下部，所述第一连接杆的左端铰接于所述主体杆中部，所述第一连接杆的右端铰接于所述连接块，所述第二连接杆的左端和第三连接杆的左端均铰接于所述连接块，所述第二连接杆的右端铰接于所述上侧立柱的底端，所述第三连接杆的第二端铰接于所述下侧立柱的顶端；所述主壳体顶部凸设有下压套筒容纳空间，所述下压套筒容纳空间下方设有纵向容纳空间，所述纵向容纳空间上部设有棘轮齿，所述纵向容纳空间中部与横向容纳空间连通，所述横向容纳空间分别与上侧连接孔和下侧连接孔连通，所述纵向容纳空间下部收窄，所述副壳体设有上侧立柱容纳空间和下侧立柱容纳空间，在锁紧状态下分别用于容纳所述上侧立柱和下侧立柱。

5.如权利要求1所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述四杆执行机构包括压杆、上连接件、下连接件和摩擦件，所述上连接件的左端和下连接件的左端均铰接于所述压杆的下部，所述上连接件的右端铰接于所述摩擦件的上端，所述下连接件的右端铰接于所述摩擦件的下端；所述主壳体和副壳体均设有四杆执行机构容纳空间，所述主壳体和副壳体内部均设有凸起，所述凸起抵接于所述摩擦件底部。

6.如权利要求5所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述主壳体和副壳体均设有压杆锁定件，所述压杆锁定件包括按键和卡簧，所述按键设置于所述四杆执行机构容纳空间上方，并铰接于所述主壳体或副壳体的顶部，所述卡簧固定设置于所述主壳体或副壳体的顶部。

7.如权利要求1所述的一种堆顶电缆拆装装置，其特征在于，所述转动销为螺栓转动销，所述主壳体和副壳体均设有铰扣，所述螺栓转动销穿入所述铰扣使所述主壳体和副壳体铰接。

8.一种堆顶电缆拆装方法，利用如权利要求1至7中任一项所述的一种堆顶电缆拆装装置实施，包括如下步骤：

将所述工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器；

将所述动力传动机构与所述工具接头机构进行装配，使所述传动齿轮与所述半齿轮啮合；

使所述动力传动机构的电机转动，提供扭矩以拆除或安装仪控电缆。

9.如权利要求8所述的一种堆顶电缆拆装方法，其特征在于，所述工具接头机构定位并锁紧仪控电缆的接头连接器具体为：

将所述工具接头机构敞开并定位于安装部位；

利用所述锁紧机构将所述主壳体和副壳体锁紧；

利用所述四杆执行机构将所述摩擦件紧密贴合到仪控电缆接头连接器的螺纹上。

10.如权利要求8所述的一种堆顶电缆拆装方法，其特征在于，还包括如下步骤：

作业准备工作，具体为

检查堆顶环境、线路装置和安全措施；

布置现场，在工作现场设置作业标志和相关警示标志；

对堆顶电缆拆装装置进行检查调试，确保无误。

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