一种用于核设施拆除的金刚石绳锯机载具

本发明涉及一种用于核设施拆除的金刚石绳锯机载具，属于核工程技术领域。

背景技术：

金刚石绳锯机，凭借其结构轻巧，作业对象广，环境污染程度低，对作业地点与作业对象形状适应性强，它被用于海底设备维修、废弃核设备拆除等特殊领域工作中。针对退役核设施拆除，核电站结构形状复杂，由于安全壳体积巨大，金刚石绳锯机不得不频繁移动到不同高度与不同水平位置进行切割拆除作业，如何将绳锯机安装到安全壳外墙体上也是目前的技术难题。核电站设施伴随有强烈的辐射，需考虑将墙体切割成多个规则块状，依次拆除，避免过多辐射的产生,工作量巨大，要完成块状切割，需要施工人员高空作业、人为翻转金刚石绳锯机进行变向，有操作频繁、施工时间长和受到辐射伤害的危险等一系列问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术存在的不足而提供一种用于核设施拆除的金刚石绳锯机载具，用于自动携带金刚石绳锯机到达不同作业位置、自行翻转绳锯机切块，高效拆除整面退役核设施墙体。

本发明的目的是这样实现的：包括安装在墙体上的升降机构、水平移动机构以及绳锯机翻转机，所述升降机构包括对称设置在墙体上的两排可分段式基体桁架结构、将分段式基体桁架结构与墙体锁紧安装的墙体锁紧机构、设置在可分段式基体桁架结构上的升降锁紧结构，水平移动机构设置在两升降锁紧机构之间，绳锯机翻转机构设置在水平移动机构上，所述墙体锁紧机构包括由锁紧轴肩和锁紧轴组成的整体结构、设置在锁紧轴肩上的操作手柄、与操作手柄配合安装的锁紧丝杠、设置在锁紧丝杠端部与锁紧轴端部之间的锁紧爪，锁紧丝杠的端部穿过锁紧轴肩与锁紧轴；所述可分段式基体桁架结构包括呈倒三角结构且分段布置的桁架、设置在每个桁架一侧上的锁紧凸台，所述锁紧轴肩与锁紧凸台接触，锁紧凸台与墙体上均设置有与锁紧轴尺寸相适应的通孔。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.每组升降锁紧结构包括设置在对应桁架另一侧的升降导轨、设置在升降导轨上的升降丝杠、安装在升降导轨上的绳锯机支撑架、设置在绳锯机支撑架上的升降电机、设置在升降电机输出端的齿轮、设置在绳锯机支撑架下端的一对锁紧块导向轴、设置在锁紧块导向轴上的锁紧块、设置在两锁紧块之间的锁紧双头液压缸，齿轮与升降丝杠的齿形结构啮合，两个锁紧块靠拢抱合升降导轨，完成锁紧定位。

2.水平移动机构包括设置在两个绳锯机支撑架之间的两个工字钢导轨和水平丝杠、水平移动电机，水平丝杠设置在两个工字钢导轨之间。

3.绳锯机翻转机构包括翻转机构、水平锁紧机构和竖直锁紧机构，翻转机构包括设置在工字钢导轨上的绳锯机翻转支架、设置在绳锯机翻转支架上端间的翻转轴、驱动翻转轴运动的翻转电机、设置在翻转轴上的v型架，水平移动电机设置在绳锯机翻转支架上，其输出端连接有移动滑块，移动滑块设置在水平丝杠上，金刚石绳锯机设置在v型架上。

4.水平锁紧机构包括设置在绳锯机翻转支架一侧的两个三角支板、设置在两个三角支板上的立板、设置在立板上的水平锁紧内板、设置在水平锁紧内板上的水平锁紧液压缸、与锁紧液压缸输出端连接的两个锁紧杆、与锁紧杆连接的锁紧块、设置在v型架上中间位置的水平锁紧外板，锁紧块伸入至水平锁紧内板与水平锁紧外板上的凹槽中，且水平锁紧内板与水平锁紧外板配合。

5.竖直锁紧机构包括设置在v型架上的定位板、设置在绳锯机翻转支架上的定位下板、设置在绳锯机翻转支架上的两个竖直锁紧液压缸、与两个竖直锁紧液压缸输出端连接的竖直锁紧块，竖直锁紧块穿过设置在绳锯机翻转支架上的连接板后与金刚石绳锯机底座上的锁紧槽配合，在定位板上设置有定位块，定位下板上设置有与定位块配合的定位孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：金刚石绳锯机载具安装完成后，可有效引导金刚石绳锯机完成整面退役核设施墙体的拆除，提高拆除效率，减少人员施工时间；墙体锁紧机构可以快速有效完成对基体桁架结构的锁紧，基体桁架结构采用分段模块式，二者的配合可以充分满足在巨大墙体上对金刚石绳锯机载具基体的布局并锁紧，为金刚石绳锯机的轨迹运动奠定基础；绳锯机翻转机构能够自动完成块状拆除时的切割变向，一次安装之后，可完成对墙体的水平切割与竖直竖直切割，满足对退役核设施墙体的逐块切割拆除要求；在翻转机构中，设计多组液压缸驱动锁紧结构，使得翻转角度之后的金刚石绳锯机可以被锁定与解锁，有效确保金刚石绳锯机的变向切割可行。

附图说明

图1是本发明总体结构图；

图2是本发明总体结构俯视图；

图3是本发明可分段式基体桁架结构图；

图4a-c均是本发明升降锁紧结构图；

图5是本发明墙体锁紧机构未锁紧状态图；

图6是本发明墙体锁紧机构锁紧状态图；

图7是本发明金刚石绳锯机结构图；

图8是本发明绳锯机翻转支架结构图；

图9是本发明绳锯机翻转机构竖直切割状态图；

图10是本发明绳锯机翻转机构竖直状态图；

图11是本发明绳锯机翻转机构水平切割状态图；

图12是本发明绳锯机翻转机构竖直状态图；

图13是本发明绳锯机翻转机构水平锁紧状态图；

图14是本发明绳锯机翻转机构水平解锁状态图；

图中主要标号说明：

1.核电站墙体，2.升降机构，3.水平移动机构，4.绳锯机翻转机构，201.墙体锁紧机构，2011.墙体锁紧爪，2012.墙体锁紧轴，2013.锁紧操作手柄，2014.锁紧丝杠，2015.锁紧轴肩，202.可分段式基体桁架结构，203.升降锁紧结构，2031.升降丝杠，2032.升降导轨，2033.锁紧块，2034.绳锯机支撑架，2035.升降电机，2036.锁紧双头液压缸，2037.锁紧块导向轴，2038.锁紧凸台，301.工字钢导轨，302.水平丝杠，303.水平移动电机，401.金刚石绳锯机，4011.金刚石绳锯机底板，4012.锁紧槽，4013.金刚石串珠绳，402.滑块，403.绳锯机翻转支架，404.翻转电机，405.水平锁紧机构，4051.三角支板，4052.立板，4053.水平锁紧内板，4054.水平锁紧液压缸，4055.锁紧杆，4056.锁紧块，4057.水平锁紧外板，406.v型架，407.竖直锁紧结构，4071.竖直锁紧块，4072.竖直锁紧液压缸，408.定位板，4081.定位块，409.定位下板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明的载具包括安装在墙体上的升降机构、水平移动机构以及绳锯机翻转机构。所述升降机构包括可分段式基体桁架结构、将分段式基体桁架结构与墙体锁紧安装的墙体锁紧机构、设置在桁架结构上的绳锯机支撑架、升降电机、齿轮齿条、双头液压缸、锁紧块；墙体锁紧机构可快速配合墙体预先打出的通孔，将可分段式基体桁架结构锁紧，根据墙体高度的不同，可分段式桁架结构的段数可以相应发生改变。通过升降电机驱动齿轮齿条，带动绳锯机机架开始升降，到达指定地点之后，双头液压缸驱动锁紧块的靠拢，完成定位锁紧。各桁架结构相互拼接，动力驱动齿轮齿条可使得绳锯机满足不同高度设施切块要求。所述水平移动机构包括安装在两端绳锯机机架上的两端工字钢导轨、动力电机和水平移动齿轮齿条；绳锯机在升降机构的作用下到达指定高度之后，水平移动齿轮齿轮上的齿轮在动力电机驱动下，推动金刚石绳锯机通过两端滑块沿着工字钢导轨开始水平移动到指定水平位置。所述绳锯机翻转机构包括翻转机构、水平锁紧机构和竖直锁紧机构；其中翻转机构包括有绳锯机翻转支架、旋转电机、v型架、滑块和金刚石绳锯机。水平切割锁紧机构包括三角支板、立板、水平锁紧液压缸、水平锁紧外板和水平水平锁紧内板等组件。竖直锁紧机构包括定位板、定位下板、竖直锁紧液压缸和竖直锁紧块。通过安装在支架一侧的旋转电机驱动，v型架带动金刚石绳锯机开始绕转轴旋转至水平或者竖直方向，满足对退役核设施的切块要求。当需要完成水平方向切割时，金刚石绳锯机被旋转至水平位置，水平锁紧外板与锁紧内板二者相互配合，水平锁紧液压缸推动锁紧块完成锁紧。需要完成竖直方向切割时，金刚石绳锯机被旋转至竖直方向，定位板完成定位之后，竖直锁紧液压缸推动竖直锁紧块完成锁紧。至此，一次完成安装之后，所设计载具可以完成整面退役核设施墙体的逐块拆除，大大提高效率。

本发明的工作过程为：由升降机构中的墙体锁紧机构，通过预先在墙体上打出的通孔和可分段式基体桁架结构通孔快速有效完成将桁架结构锁紧安装到退役核设施墙体上，升降电机驱动，带动承载着水平移动机构和绳锯机翻转机构的绳锯机支撑架升降，到达不同高度工作地点后，由双头锁紧液压缸推动锁紧块向升降导轨靠拢，完成不同高度的定位锁紧。高度定位后，水平移动机构中的移动电机驱动齿轮齿条，使得绳锯机翻转机构开始通过滑块沿着水平移动机构中的工字钢导轨水平移动，可到达同一水平面内不同作业位置。绳锯机翻转机构可根据需切割的方向，将金刚石绳锯机翻转到水平位置或竖直位置，完成对退役设施块状拆除。本设计的主要特点是：载具升降机构可将绳锯机送达墙体上任一高度，水平移动机构可以将绳锯机送达同一高度的任意不同位置，绳锯机翻转机构则可以根据切割拆除的块状需求，合理将金刚石绳锯机翻转到水平或竖直切割方向，满足任务需求。在地面施工人员的一次安装之后，载具可以将绳锯机送达退役核设施墙体上任一位置，自动翻转切割拆除角度，高效完成对整面退役设备墙体逐步规则成块拆除，便于回收带辐射块体，避免人员高空作业受辐射等危险。

其中墙体锁紧机构的工作流程为：预先在核设施墙体上打出通孔，将锁紧基体桁架结构到墙体上时，通过操作墙体锁紧机构上的锁紧操作手柄，使得锁紧爪合拢，将锁紧轴与锁紧爪一起穿过桁架结构上锁紧凸台孔以及墙体上通孔。整个墙体锁紧轴穿过墙体后，旋转锁紧操作手柄，使得锁紧爪膨胀张开，旋转手柄直至锁紧轴肩和墙体锁紧爪紧紧抱合锁紧凸台和墙体，将桁架结构安装到墙体上；要将桁架从墙体上拆除时，反向旋转锁紧操作手柄，锁紧爪开始从张开状态合拢，直到合拢至大小可以穿过锁紧凸台上通孔和墙上通孔，这时墙体锁紧机构可协同墙体锁紧轴一起退出通孔，桁架结构可脱离墙体；本墙体锁紧机构安装、拆除方便快捷，固定锁紧安装方式适合于退役核设施高墙体。

分段式基体桁架结构中，各段齿条贴合安装在桁架结构上，避免受力弯曲，各段相互配合可长距离铺设，升降电机安装在绳锯机支撑架上，通过齿轮齿条，带动支撑架沿着升降导轨上下运动；绳锯机支撑架承载着水平移动机构和绳锯机翻转机构，从而满足对绳锯机不同高度作业要求；锁紧块安装在绳锯机支撑架上的锁紧块导向轴上，双头液压缸直接与锁紧块相连，绳锯机支撑架升降到预定位置后，成对设置安装的双头液压缸推动锁紧块沿着支撑架上的导向开始定位锁紧，完成高度的定位。

所述水平移动机构包括工字钢导轨、水平丝杠和水平移动电机。工字钢导轨与水平丝杠安装在绳锯机支撑架上，水平移动电机安装在翻转机构支架上。在升降机构已经完成了对翻转机构的高度调整后，水平移动机构开始通过移动电机驱动，使得绳锯机翻转机构开始通过滑块沿着对称布局的工字钢导轨进行水平位置移动，直到到达水平预定切割拆除位置，完成水平的定位。

所述绳锯机翻转机构包括翻转机构、水平锁紧机构和竖直锁紧机构。其中翻转机构包括有绳锯机翻转支架、旋转电机、v型架、滑块和金刚石绳锯机；水平锁紧机构包括三角支板、立板、水平锁紧液压缸、水平锁紧外板和水平水平锁紧内板；竖直锁紧机构包括定位板、定位下板、竖直锁紧液压缸和竖直锁紧块。翻转机构通过滑块安装在水平移动机构上，水平锁紧机构通过三角支板安装在翻转机构上，竖直锁紧机构则直接设置安装在翻转机构右侧。三部分相互配合，完成金刚石绳锯机的水平、竖直方向拆除加工。

所述绳锯机翻转机构中翻转机构、水平锁紧机构和竖直锁紧机构相互配合作业。需竖直方向切割时，安装在翻转支架一侧的翻转电机驱动v型架带动金刚石绳锯机旋转，定位板与定位下板配合后，两组竖直锁紧液压缸分别驱动竖直锁紧块与金刚石绳锯机底板上分布于两端的锁紧槽配合，完成竖直方向切割拆除时的定位锁紧。需要完成对水平方向切割时，两组竖直锁紧液压缸反向运动，使竖直锁紧块退出锁紧槽，释放金刚石绳锯机；翻转电机开始驱动v型架带动金刚石绳锯机反向旋转到水平位置，水平锁紧外板与水平锁紧内板完成抱合，水平锁紧液压缸驱动锁紧杆，锁紧杆推动两端锁紧块完成对水平锁紧外板与锁紧内板的锁紧，此时锁紧杆处于自锁状态，确保锁紧的可行性。水平锁紧机构与竖直锁紧机构在翻转机构的相互配合下，可完成切割过程中墙体块状拆除。

如图1、图3、图4a-c、图5、图6、图9、图10以及图11所示，本设计用于核设施拆除的金刚石绳锯机载具主要由升降机构2、水平移动机构3和绳锯机翻转机构4组成。各部分依次安装在退役核电站外墙体1上。升降机构2通过墙体锁紧机构201将可分段式基体桁架结构202快速安装到墙体1上，根据墙体的高度不同，采用的可分段式基体桁架结构202数目不同，本设计中三段彼此配合，完成整个墙体高度爬升轨迹的搭建。锁紧机构201是一体机构，锁紧轴肩2015和锁紧轴2012是固结的整体，操作手柄2013安装在锁紧轴肩上，锁紧丝杠2014与操作手柄2015配合安装，并穿过锁紧轴肩2015与锁紧轴2012到达后端。锁紧爪2011分别与锁紧轴后端和锁紧丝杠后端配合安装。基体桁架安装时：解锁状态的墙体锁紧机构201中的墙体锁紧爪2011和墙体锁紧轴2012依次通过可分段式基体桁架结构202上的锁紧凸台2038通孔以及预先在墙体1上打出的通孔。此时，锁紧凸台2038与墙体1紧贴，锁紧轴肩2015与锁紧凸台2038完全接触，通过旋转安装在锁紧轴肩2015上的锁紧操作手柄2013，使得锁紧丝杠2014向外运动，墙体锁紧爪2011开始膨胀，最终锁紧爪2011与锁紧轴肩2015完全将锁紧凸台2038和墙体1锁紧，至此将可分段式基体桁架结构202锁紧到指定核电站墙体1上。当最后完成墙体的拆除之后，基体桁架解除安装时：反向旋转锁紧操作手柄2013，使得锁紧爪2011合拢至大小可以通过通孔，即可退出通孔完成解锁拆除。升降丝杠2031直接安装到升降导轨2032表面，有效避免了长距离、受力的升降丝杠发生弯曲变形进而导致升降运动的停滞甚至锁死。升降电机2035安装在绳锯机支撑架2034上，驱动绳锯机支撑架2034沿着升降导轨2032爬升与下降。锁紧块2033安装在支撑架2034的锁紧块导向轴2037上，锁紧双头液压缸2036两端分别安装在左右两端锁紧块2033上。升降机构2满足金刚石绳锯机401切割拆除退役核电站墙体1中的不同高度要求，当到达预定地点后，锁紧双头液压缸2036伸缩杆向内运动，使得锁紧块2033靠拢抱合升降导轨2032，完成锁紧定位任务。

通过升降机构2到达指定高度。水平运动机构3安装在绳锯机支撑架2034上，绳锯机翻转机构4通过滑块402安装在水平运动机构上。水平移动电机303安装在翻转机构4底板上，工字钢导轨301和水平丝杠302并列排布。水平移动电机303驱动齿轮在水平丝杠302运动，从而带动绳锯机翻转机构4通过滑块402沿着工字钢导轨301移动，从未到达预定水平位置。

翻转机构4到达指定位置后，安装在绳锯机翻转支架403上的翻转电机404驱动v型架406旋转，从而带动金刚石绳锯机401旋转到水平位置或者竖直位置，完成对退役核设施墙体1切割成规则块状，逐步拆除的任务。定位板408安装在v型架406上，定位下板409安装在支架403上，对称布置的竖直锁紧结构407同样安装在支架403上。需要完成竖直方向的墙体切割时，翻转电机404驱动安装到v型架406上的金刚石绳锯机401转动到竖直角度。定位板408上的定位块4081与定位下板409上的定位孔配合，完成竖直方向的定位。金刚石绳锯机401旋转到竖直方向，进行切割拆除之前，需要对其完成定位锁紧。绳锯机401竖直定位后，竖直锁紧结构407中的两组竖直液压缸4072分别推动竖直锁紧块4071到达竖直位置，与金刚石绳锯机401金刚石绳锯机底板4011上分布于两端的锁紧槽4012配合，完成竖直方向的锁紧定位。金刚石绳锯机401完成竖直方向的切割，为完成墙体的块状拆除，须返回到水平位置。两组竖直锁紧液压缸4072伸缩杆驱动竖直锁紧块4071退出锁紧槽4012，释放绳锯机401。水平锁紧内板4053安装在立板4052上，立板4052通过安装在支架403两端上的三角支板4051安装固定。水平锁紧液压缸4054一端安装在锁紧内板4053上，一端与锁紧杆4055相连，锁紧杆4055另一端可推动安装在锁紧内板4053上并可以滑动的锁紧块4056移动。水平锁紧外板4057固定安装在v型架406上。在翻转电机404作用下，金刚石绳锯机401旋转至水平位置。水平锁紧外板4057开始与水平锁紧内板4053完成抱合，水平锁紧液压缸4054活塞杆驱动锁紧杆4055，锁紧杆4055推动两端锁紧块4056完成对锁紧外板4057和水平锁紧内板4053的锁紧。此时，两锁紧杆4055实现自锁，确保锁紧可行性。金刚石串珠绳4013完成水平切割后，水平锁紧液压缸4054驱动锁紧杆4055带动锁紧块4056退出水平锁紧外板4057，释放金刚石绳锯机401。

通过升降机构2、水平移动机构3和绳锯机翻转机构4的相互配合，可完成对金刚石绳锯机一次安装之后，高效对整面废退役核设施墙体1的拆除，解放施工人员高空作业，避免受到过多辐射的危险。

综上，本发明提供一种用于核设施拆除的金刚石绳锯机载具，主要由升降机构、水平移动机构以及绳锯机翻转机构组成；其中升降结构包括墙体锁紧结构、可分段式基体桁架结构、升降电机和齿轮齿条等，水平移动机构包括工字钢导轨、水平丝杠和移动电机等，绳锯机翻转结构包括翻转机构、水平锁紧机构和竖直锁紧机构等。载具用于实现一次安装后，完成金刚石绳锯机在整面墙体上运动定位以及变向切割。载具的墙体锁紧机构用于将可分段式桁架结构快速安装锁紧到墙体上，升降电机驱动齿轮齿条带动绳锯机支撑架沿着升降导轨上下运动，支撑架承载着水平移动机构和绳锯机翻转机构。如此便完成了绳锯机的升降运动。到达预定高度后，水平移动机构中移动电机驱动绳锯机翻转机构通过滑块沿着工字钢导轨水平移动，到达预定水平位置。绳锯机翻转机构中，翻转机构上的旋转电机驱动v型架带动金刚石绳锯机旋转，到达竖直位置后，两组竖直锁紧液压缸分别驱动竖直锁紧块与金刚石绳锯机底板上分布于两端的锁紧槽配合，完成竖直方向切割拆除时的定位锁紧。竖直锁紧液压缸反向运动，使竖直锁紧块退出锁紧槽，释放金刚石绳锯机后，翻转电机开始驱动v型架带动金刚石绳锯机反向旋转到水平位置，水平锁紧外板与水平锁紧内板完成抱合，水平锁紧液压缸驱动锁紧块锁紧，完成水平方向切割拆除时的定位锁紧。