CN201507178U

CN201507178U - 遥控运输车双密封门的锁紧系统

Info

Publication number: CN201507178U
Application number: CN 200920187649
Authority: CN
Inventors: 曹磊; 李格
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2019-09-18

Abstract

本实用新型公开了遥控运输车双密封门的锁紧系统，双密封门为车门和维护门，双密封门的对合面上分别安装有相互配合的机械锁紧单元和电磁锁紧单元，机械锁紧单元：维护门的对合面上有凹槽，凹槽内固定套装有环套，环套内转动安装有拨销，拨销前端固定套装有大齿轮，拨销前端外壁上有凸缘，所述环套的侧壁上固定安装有电机，电机的输出轴上固定套装有小齿轮；车门的对合面上有沉槽，沉槽内套装有固定螺母，固定螺母内螺合有丝杆，丝杆上固定有转盘，转盘中间有供拨销伸入的空腔且其内壁上有与拨销上凸缘相匹配的条形槽；包括有电磁锁配合安装有双密封门的对合面上。本实用新型通过分离功能，做到功能独立，既满足有限空间下的较大连接力的要求，足以保证系统连接的高度可靠性。

Description

遥控运输车双密封门的锁紧系统

技术领域：

本实用新型主要涉及国际热核聚变实验堆计划遥控运输车，尤其涉及一种遥控运输车双密封门的锁紧系统。

背景技术：

国际热核聚变实验堆计划(简称ITER)的目标是建立一座能产生大规模核聚变反应的超导托克马克(TOKAMAK)装置，进行相关基础科学和工程科学的研究与实验，为世界范围的能源问题提供全新的解决方案。由于ITER装置能产生大规模核聚变反应，零件表面和微小颗粒(铍、碳、钨等)被β和γ射线激活，从而也具有放射性。另外装置的运行必需用到氘和氚，其部分零部件件会被氚污染。还有在零部件组装和操作时可能遇到铍制成或镀铍的零部件，微小的铍颗粒就会对人体造成极大的危害。因此人不能直接操作真空室内部的零部件，以免危害操作人员的健康。

为了避免工作人员接触有毒物质(铍)和受到电离辐射(由氚或中性放射性化材料发出的)，所有这类零件的处理从机器组装阶段开始就采取远程操纵的形式，以确保工作人员不会直接接触到铍微尘和辐射。现有技术主要采用远程操纵通过遥控运输车(简称TCS-Transfer Cask System)来实现装载和运输替换零件以及操作机器人。其中远程控制的条件下遥控运输车与ITER真空室及热室(Hot cell)的对接动作要求极为可靠的密封，因为动作的微小差错都可能导致危险物质的扩散与泄漏。

遥控运输车与接口的对接功能由双密封门系统实现。双密封门系统包括两大部件：车门(Cask Door)与维护门(maintenance Door)。车门安装在遥控运输车上，维护门安装在固定接口上。车门必须能够操作维护门。遥控运输车与接口的对接功能具体表现为车门与维护门的连接与分离。车门与维护门的连接与分离有六个动作组成，分别为连接，开启，升举，复位，关闭，分离。操作全过程必须保证所有接合面被有效密封，防止有害物质泄漏。

原始双密封门锁紧系统为16个螺旋机构，依靠外部驱动力驱动。连接功能由圆柱面上的挂钩机构实现。该设计的主要特点是自身没有动力，因此：首先必须有外部系统提供操作机械手和动力源，逐一操作；其次所有动作需要精密定位，实现成本较高(需要额外的机械手和定位对准系统)；再者操作周期较长(需要执行16次操作)。加之系统比较复杂，可靠性很难满足要求(任何一次定位失败都可能会造成设备的损伤)。

实用新型内容：

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种由机械锁紧和电磁锁紧两大功能部件组成的遥控运输车双密封门的锁紧系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

遥控运输车双密封门的锁紧系统，所述遥控运输车双密封门为车门和维护门，其特征在于：所述双密封门的对合面上分别安装有相互配合的机械锁紧单元和电磁锁紧单元，所述机械锁紧单元和电磁锁紧单元交替、环绕分布在双密封门对合面的外围。

所述机械锁紧单元的结构为：所述维护门的对合面上有环形的凹槽，所述凹槽内固定套装有环套，所述环套内转动安装有拨销，所述拨销前端伸出环套外，所述拨销前端固定套装有大齿轮，所述拨销前端外壁上有凸缘且拨销顶端为锥形开口，所述环套的侧壁上固定有电机支架，电机支架上安装有电机，所述电机的输出轴上固定套装有与大齿轮啮合传动的小齿轮；所述车门的对合面上有环形的沉槽，沉槽内固定套装有固定螺母，所述固定螺母内螺合有丝杆，所述转盘中间有供拨销伸入的空腔且其内壁上有供拨销上凸缘滑入的导向槽，所述导向槽截面为“L”型；

所述电磁锁紧单元的结构为：包括有电磁锁配合安装有双密封门的对合面上。

所述的机械锁紧单元和电磁锁紧单元均包括有8个。十六个单元均为独立结构，并行动作。并且本实用新型允许在不多于2个独立锁紧单元失效的情形下仍能正常工作。

所述的机械锁紧单元均携带一台额定扭矩为0.5NM的直流电机。每个电磁锁紧单元可产生不小于500kgf，完全取代原有16个完全机械式的分离驱动的锁紧系统。由于每个锁紧单元都自带动力(驱动电机或电磁线圈)，其执行动作只需外界提供电力。本实用新型的定位精度由安装精度保证，因此只需遥控运输车与接口的定位即可，无需额外定位。并行操作，操作时间只有原来的十六分之一。本实用新型的工作过程为：电机输出扭矩，通过小齿轮(齿数19模数2)和大齿轮(齿数76模数2)的啮合(传动比1∶4)，传递给拨销，拨销旋转，带动转盘与丝杆转动。所述丝杆与固定螺母构成螺旋传动机构，将旋转运动转换成直线运动。由于固定螺母固定安装在车门上，转盘和丝杆在转动的同时接近(顺时针旋进)或远离(逆时针旋出)拨销，实现双密封门的连接和分离。

所述拨销前部为锥形口，起到导正作用，实现执行机构的精确定位。所述拨销前端外壁为四个突缘，导正的同时由缺口插入转盘，从而带动转盘旋转，实现扭矩的传递。转盘和丝杆为一体，丝杆通过固定螺母将回转运动转换为直线运动。于是转盘沿轴向拉动拨销，最终抱紧拨销。实现双密封门的连接。拨销反向运动，带动转盘，直到松开拨销。实现双密封门的分离。

所述转盘缺口为L型。因此拨销可以轻易插入转盘，带动转盘回转并产生和传递轴向连接力。在拨销反转时，当竖直边的摩擦力迅速减低到0时，L形缺口的底边为工作面，带动转盘继续旋转，直到拨销停止转动。此时缺口与拨销处于完全对准状态。又恢复到于拨销和转盘的初始位置，成为下次操作的基准位置。因此，机械锁紧单元的定位对准具有自动回位的功能，只需安装时一次调准位置，之后无需特别调整。

所述电磁锁紧的工作原理为：通过线圈绕组的电流产生磁场，对铁及其合金材料具有吸引力。通过精确计算和设计可以实现较大的吸引力。同时没有运动部件，电磁单元不易损坏，材料和结构可靠性很高(但是系统功能的可靠性不高，因为吸引力可能瞬间消失的概率较大)，通过控制电源可以容易实现连接和分离动作。而且响应快，执行时间短(少于100毫秒)。

本实用新型的优点为：

1.功能分离

双密封门的锁紧需要提供两个力，一个是连接与分离的轴向力，一个是密封轴向力(压紧密封圈)。计算表明：连接和分离的轴向力较小，约占10％；用于密封的力较大，约占90％。这两个力方向相同，本实用新型采用机械锁紧单元实现门的连接和分离，连接之后，由电磁线圈提供密封力。

2.结构紧凑

机械锁紧单元的连接力较小，为了实现较大连接力必然造成庞大结构，给定的空间不足以安装如此几何尺寸的系统。本实用新型采用电磁线圈的强大的电磁力提供密封力。

3.成本较低

整个系统没有使用任何高精密的或特殊器件。电机和电磁锁紧单元均为市场成熟产品。电机只需普通直流电机即可满足。因为机械锁紧单元自身配置有1∶4的减速齿轮，所以输出扭矩要求不高。电磁锁为用于普通门禁系统的即可。由于定位方式为机械式的导正销孔定位，后端驱动和控制器亦无特殊要求。综合成本只相当于原设计执行器部分的成本。

4.高可靠性与冗余设计

尽管几何尺寸很小的电磁线圈就可以产生很大的电磁力，但是如果工作时意外失去电能，将造成严重后果，这在ITER装置运行的过程中绝不允许。新设计采用功能分离的思想，充分利用机械结构实现连接的可靠性和电磁线圈的强大吸力实现双密封门的连接和密封。由于整个系统由16个独立单元组成，设计工作能力只需任意14个同时工作即可承担所需任务。因此，即使特殊条件下有任意(不多于)2个单元失效，系统仍然能够工作。

附图说明：

图1为本实用新型中机械锁紧单元和电磁锁紧单元的分布图。

图2为机械锁紧单元的结构示意图。

图3为拨销的结构示意图。

具体实施方式：

遥控运输车双密封门的锁紧系统，所述遥控运输车双密封门为车门1和维护门2，双密封门的对合面上分别安装有8个相互配合的机械锁紧单元3和8个相互配合的电磁锁紧单元4，所述机械锁紧单元3和电磁锁紧单元4交替、环绕分布在双密封门对合面的外围；所述机械锁紧单元3的结构为：所述维护门2的对合面上有环形的凹槽，所述凹槽内固定套装有环套5，所述环套5内转动安装有拨销6，所述拨销6前端伸出环套5外，所述拨销6前端固定套装有大齿轮7，所述拨销6前端外壁上有凸缘8且拨销6顶端为锥形开口，所述环套5的侧壁上固定有电机支架14，电机支架14上安装有电机9，所述电机9的输出轴上固定套装有与大齿轮7啮合传动的小齿轮10；所述车门1的对合面上有环形的沉槽，沉槽内固定套装有固定螺母11，所述固定螺母11内螺合有丝杆12，所述丝杆12前端固定有转盘13，所述转盘13中间有供拨销6伸入的空腔且其内壁上有供拨销6上凸缘滑入的导向槽，所述导向槽截面为“L”型；所述电磁锁紧单元4的结构为：包括有电磁锁配合安装有双密封门的对合面上。

Claims

1.遥控运输车双密封门的锁紧系统，所述遥控运输车双密封门为车门和维护门，其特征在于：所述双密封门的对合面上分别安装有相互配合的机械锁紧单元和电磁锁紧单元，所述机械锁紧单元和电磁锁紧单元交替、环绕分布在双密封门对合面的外围；

所述机械锁紧单元的结构为：所述维护门的对合面上有环形的凹槽，所述凹槽内固定套装有环套，所述环套内转动安装有拨销，所述拨销前端伸出环套外，所述拨销前端固定套装有大齿轮，所述拨销前端外壁上有凸缘且拨销顶端为锥形开口，所述环套的侧壁上固定有电机支架，电机支架上安装有电机，所述电机的输出轴上固定套装有与大齿轮啮合传动的小齿轮；所述车门的对合面上有环形的沉槽，沉槽内固定套装有固定螺母，所述固定螺母内螺合有丝杆，所述丝杆前端固定有转盘，所述转盘中间有供拨销伸入的空腔且其内壁上有供拨销上凸缘滑入的导向槽，所述导向槽截面为“L”型；

2.根据权利要求1所述的锁紧系统，其特征在于：所述的机械锁紧单元和电磁锁紧单元均包括有8个。