一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，主要用在具有高温、核环境强辐射、超重载荷、空间狭小及布局复杂等极端恶劣条件的场合中。包括动力装置和执行装置，所述的动力装置由水箱、过滤器、水泵、单向阀及远程遥控先导溢流阀组成，所述的执行装置包括三个电液比例换向阀、三个双向平衡阀、三个液压缸，每个电液比例换向阀以及双向平衡阀均设置在液压缸与动力装置之间的回路上，在所述的每个液压缸的活塞杆上均安装有用于实时监测液压缸运动的位移传感器；所述的电液比例换向阀与PLC控制系统连接。本实用新型提供的水压同步装置大大提高了同步回路的精度及工作平稳性，适用于不同位置的液压缸同时工作的重载场合。
【专利说明】—种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于液压【技术领域】，具体涉及一种水压同步驱动装置，主要应用于核聚变装置中，通过采用位置反馈控制，实现水压同步，从而驱动机械手工作的装置。
【背景技术】
[0002]在能实现可控磁约束热核聚变的托卡马克装置运行期间，由于真空室内部具有超高温、强磁场、高能中子辐射等极端恶劣的环境条件，包层的设计寿命无法达到聚变装置的整个生命周期，在装置运行过程中，高温、强辐射等恶劣环境下包层容易出现结构或性能的损坏，需要利用维护装置对包层定期进行维护和更换。然而在停机一段时间以后，其在反应中受到不同程度的高能中子辐射，仍然存在放射性，会对人体造成危害。因此，包层的维护需要利用遥操作维护装置来完成。
[0003]目前，遥操作维护装置主要由主液压支撑部件和辅助维护机械臂组成。主液压支撑部件主要完成包层的拆卸和转运等工作，驱动至上窗口后使用吊装机构将其从真空室移除；辅助维护机械臂完成冷却水管的切割，螺栓和销钉的拆装等工作。主液压支撑部件包括主转运液压支撑机构和底部转运液压支撑机构，两机构均由液压缸驱动。目前的维护方式是通过液压同步装置将单块包层模块抬升至窗口区域并将其从真空室中移除。
[0004]目前的液压同步回路设计存在精度低、负载压力不足和工作平稳性差等缺陷。如图1所示，同步回路有采用的分流集流阀来实现同步。具体的工作原理是:当换向阀处于左位时，油液经单向节流阀、分流集流阀进入两液压缸无杆腔，使活塞同步上行；当换向阀处于右位，油液进入两液压缸的有杆腔，无杆腔回液经分流集流阀、节流阀回到油箱。其在液压缸偏载时仍能完成同步，同步精度约为2% _5%，但只能实现速度同步，即在运动过程中产生的误差只能在终点消除。其同步精度与压降和流量有关，其两者越大，精度越高。因此只适用于对精度要求不高的中高压、大流量系统。
[0005]如图2所示，它是采用并联液压泵的同步回路，原理是使用同一个电机带动两个等量液压泵，这样电机转速一致，等量泵供给两个液压缸的流量就是一致的，从而达到两缸同步的目的。本回路的精度取决于两个液压缸承受的载荷不同、两泵的排量差异等因素，制作成本较高，因此只适用于负载偏差小的场合。
[0006]由于传统的矿物性液压油的应用无法适应我们高真空的真空室环境，需要用水压驱动装置代替；同时，包层为重60吨，高7米的狭长型结构，其特殊的结构设计和真空室的内部环境限制可能造成包层在维护过程中，出现碰撞、失稳、倾覆等危险状态，这些情况的发生将会直接影响到装置主机的结构安全性和的运行寿命，因此设计一种高精度、结构紧凑的水压介质液压同步驱动装置成为亟需解决的问题。
实用新型内容
[0007]本实用新型针对聚变堆芯特殊环境的应用，克服现有技术应用中的不完善，提供了一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，它能够实现聚变装置堆芯部件一包层的遥操作更换和维护工作，同时克服了传统水压回路中精度低、工作平稳性差的技术难题。
[0008]本实用新型是通过以下技术方案实现:
[0009]一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，包括动力装置和执行装置，所述的动力装置由水箱、过滤器、水泵、单向阀及远程遥控先导溢流阀组成，水箱、过滤器、水泵和单向阀依次连接，远程遥控先导溢流阀连接在水泵和单向阀之间，远程遥控先导溢流阀通过过滤器与水箱连接，
[0010]所述的执行装置包括第一、第二、第三电液比例换向阀、第一、第二、第三双向平衡阀、第一、第二、第三液压缸，每个电液比例换向阀以及双向平衡阀均设置在液压缸与动力装置之间的回路上，在所述的每个液压缸的活塞杆上均安装有用于实时监测液压缸运动的位移传感器。
[0011]进一步的，所述的位移传感器与PLC控制系统连接，所述的每个电液比例换向阀与PLC控制系统连接。
[0012]进一步的，在该同步驱动装置的主回路上设置有用于吸收或释放系统压力的蓄能器。
[0013]进一步的，该同步驱动装置是位于不同位置的多缸同步抬升的水压装置。
[0014]进一步的，该远程遥控先导溢流阀是由先导式溢流阀和连接在先导式溢流阀的远程控制口上的远程调压阀组成，先导式溢流阀通过过滤器与水箱连接，远程调压阀也通过过滤器与水箱连接。
[0015]进一步的，第一液压缸的安装高度高于处在同一水平面上的第二、第三液压缸的高度。
[0016]本实用新型的原理在于:
[0017]一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，包括动力装置和执行装置，动力装置和每个液压缸之间均安装有电液比例换向阀。所述的液压缸均由电液比例换向阀单独控制，每个液压缸活塞杆上均装有位移传感器，以主转运液压支撑机构中的液压缸为主液压缸，将其活塞位移反馈同其他液压缸的活塞位移反馈分别作差，然后将位移差值作为补偿信号反馈到电液比例换向阀上，电液比例换向阀根据信号大小来调节阀门开度，补充或减少流量，直至误差消失。具体的，根据实际工况要求，所述的液压缸数量为三个，三个液压缸分别作用在包层位于不同平面的受力点上，在电液比例换向阀的控制下实现同步运动，适用于对平稳性要求高的重载场合。为了防止在抬升包层过程中系统突然断电导致包层失稳，所述的同步回路在电液比例换向阀与液压缸之间设有双向平衡阀，所述的双向平衡阀能在工作回路中建立起一定的背压，满足系统自锁的要求。为了增加抬升包层过程中的平稳性，所述的同步回路在主回路上设有蓄能器，所述的蓄能器吸收或释放系统的压力，降低功率消耗。为了防止泵卸载时水压介质倒流入水泵，在水泵的出口处设有单向阀。
[0018]与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0019]本实用新型提供的水压同步装置是利用位置反馈信号来调节电液比例换向阀实现位置同步，回路结构简单，容易实现，大大提高了同步回路的精度及平稳性，适用于不同位置的液压缸同时工作的重载场合。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是现有技术中采用分流集流阀同步回路示意图；
[0021]图2是现有技术中采用并联液压泵的同步回路示意图；
[0022]图3是本实用新型提供的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置示意图。
[0023]图中:1_水箱；2_过滤器；3_水泵；4_单向阀；5_蓄能器；6a、6b、6c_电液比例换向阀；7a、7b、7c-双向平衡阀；8a、8b、8c-液压缸；9_位移传感器；10_远程遥控先导溢流阀。
【具体实施方式】
[0024]为了更加清楚表述本实用新型的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]请参阅图3，所述一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，它主要包括动力装置和执行装置，其中动力装置由水箱1、过滤器2、水泵3、单向阀4及远程遥控先导溢流阀10组成，该远程遥控先导溢流阀10是由先导式溢流阀和连接在先导式溢流阀的远程控制口上的远程调压阀组成。过滤器2设在各回路与水箱之间，防止杂质进入影响工作性能。执行装置包括三个电液比例换向阀6a、6b、6c，三个双向平衡阀7a、7b、7c，三个液压缸8a、8b、8c。其中，液压缸8a的安装高度高于处在同一水平面上的液压缸8b、8c的高度。
[0026]每个电液比例换向阀以及双向平衡阀均设置在液压缸与动力装置之间的回路上，同时在液压缸8a、8b、8c上均装有位移传感器9，位移传感器9实时监测液压缸的位移，同时将液压缸8b、8c的位移与液压缸8a的位移做比较，分别得出位移差，位移差信号通过控制系统传递给PLC控制系统，PLC控制系统连接并控制电液比例换向阀，如果液压缸8b、8c的位移小于液压缸8a的位移，电液比例换向阀阀口开度增大，让更多的流量通过，反之，如果液压缸8b、8c的位移大于液压缸8a的位移，电液比例换向阀阀口开度减小。
[0027]在工作时，电液比例换向阀的左位接通，水压介质从水箱I经过水泵3的驱动，依次通过单向阀4，电液比例换向阀6a、6b、6c以及双向平衡阀7a、7b、7c，流入液压缸的无杆腔中，驱动液压缸中的活塞向上运动。在运动时，以主转运机构的液压缸8a位移为基准，将与其他两个液压缸8b、8c的位移差作为输入信号作用在电液比例换向阀6a、6b、6c上，电液比例换向阀6a、6b、6c根据信号的大小调节流量的大小，使三个液压缸8a、8b、8c保持同步。
[0028]在停机后，电液比例换向阀右位接通，水压介质依次通过单向阀4、电液比例换向阀6a、6b、6c以及双向平衡阀7a、7b、7c,流入液压缸的有杆腔,无杆腔的水压介质则依次通过双向平衡阀7a、7b、7c、电液比例换向阀6a、6b、6c后直接回到水箱I中，此时活塞回到原位。
[0029]在本实施例中，在进油回路上设有远程遥控先导溢流阀10，目的是当系统压力超过额定压力时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加。
[0030]在本实施例中，还包括设置在主回路上的蓄能器5，用以补充和吸收多余的流量，保持压力恒定。
[0031]本实用新型适用于核环境下的多缸同步水压装置，尤其是针对三个液压缸不在同一平面上的同步，其同步精度和工作平稳性有很大的提高。
[0032]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，包括动力装置和执行装置，所述的动力装置由水箱(I)、过滤器(2)、水泵(3)、单向阀(4)及远程遥控先导溢流阀(10)组成，水箱(I)、过滤器(2)、水泵(3)和单向阀(4)依次连接，远程遥控先导溢流阀(10)连接在水泵⑶和单向阀⑷之间，远程遥控先导溢流阀(10)通过过滤器(2)与水箱⑴连接，其特征在于: 所述的执行装置包括第一、第二、第三电液比例换向阀、第一、第二、第三双向平衡阀、第一、第二、第三液压缸，每个电液比例换向阀以及双向平衡阀均设置在液压缸与动力装置之间的回路上，在所述的每个液压缸的活塞杆上均安装有用于实时监测液压缸运动的位移传感器。
2.根据权利要求1所述的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，其特征在于:所述的位移传感器与PLC控制系统连接，所述的每个电液比例换向阀与PLC控制系统连接。
3.根据权利要求1所述的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，其特征在于:在该同步驱动装置的主回路上设置有用于吸收或释放系统压力的蓄能器。
4.根据权利要求1所述的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，其特征在于:该同步驱动装置是位于不同位置的多缸同步抬升的水压装置。
5.根据权利要求1所述的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，其特征在于:该远程遥控先导溢流阀(10)是由先导式溢流阀和连接在先导式溢流阀的远程控制口上的远程调压阀组成，先导式溢流阀通过过滤器(2)与水箱(I)连接，远程调压阀也通过过滤器(2)与水箱⑴连接。
6.根据权利要求1所述的用于核聚变装置中的水压同步驱动装置，其特征在于:第一液压缸(8a)的安装高度高于处在同一水平面上的第二、第三液压缸(8b、8c)的高度。
【文档编号】F15B13/06GK204113783SQ201420488072
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】韩曼芬, 许亚峰, 唐红军, 赵文龙, 宋云涛, 程勇 申请人:中国科学技术大学