蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，包括一级气缸、二级气缸和卡爪；一级气缸设有一级活塞导套，二级气缸的二级活塞在一级气缸的一级活塞内腔中并将内腔分为前、后腔室，前腔室连有第二气口，后腔室连有第三气口，二级气缸的二级活塞杆伸入一级活塞导套，一级气缸设有第一气口，一级气缸的端盖和二级活塞之间设有压簧；卡爪包括底座、支杆和相配套的多个滑块、多个拉杆，支杆上设有锥形面，支杆后端通过底座与一级活塞导套端部相连接，滑块与拉杆一端铰接，拉杆另一端穿过底座与二级活塞杆端部相连接，所述滑块均与支杆的锥形面滑动配合。本发明不仅可以使检测机器人稳定的在管板下端爬行，并且不会损坏管板中的传热管。
【专利说明】蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人的机械足，尤其涉及一种用于蒸汽发生器传热管内孔抓紧的检测机器人的机械足。
【背景技术】
[0002]核电站的蒸汽发生器的主要功能是作为热交换设备将一回路冷却剂的热量传给二回路的水，使二回路的水汽化产生饱和蒸汽供给二回路动力装置。蒸汽发生器也是作为连接一回路和二回路的设备，蒸汽发生器在一回路和二回路之间构成防止放射性外泄的第二道防护屏障。蒸汽发生器传热管是压水堆一回路压力边界的重要组成部分，是防止放射性裂变产物外泄的主要屏障。传热管一旦破裂，一回路的放射性冷却剂将进入二回路，发生冷却剂流失事故。放射性裂变产物会进入常规岛，或者通过安全阀排向大气，造成核污染。因此蒸汽发生器传热管的定期检查极为重要。
[0003]目前，在蒸汽发生器传热管检查中使用的主要方法有涡流和氦检漏两种无损检测技术。按照核电站辐射防护的要求，需要将自动检测装置伸入蒸发器内部对传热管进行检测，要检测的传热管位于蒸汽发生器管板的孔中。将自动检测装置伸入蒸汽发生器的方法有两种:一种是通过大型机械臂将自动检测装置从蒸汽发生器外部直接伸入到管板下方对传热管进行检测，这种方法所使用的系统较为复杂，虽然功能全面，但是因为在检测过程中需要配套的设备较多，因而比较笨重；另一种方法是通过可爬行的机器人进行检测，机器人带有检测装置并设有多个机械足，将机器人送到蒸汽发生器管板的下方，机器人通过机械足插入到传热管内孔中吊在管板下发进行爬行，通过这种方式检测需要蒸汽发生器的传热管能承受足够大的吊装力，使得自动检测装置通过机器人的爬行检测到蒸汽发生器内部的特定位置的传热管。目前所使用机器人的机械足是通过单斜楔来实现对传热管内孔抓紧，进而实现在管板下端爬行的目的，但是鉴于传热管内孔是圆孔，单斜楔机构不能可靠适应其内壁，并会造成传热管内壁因受力不均而损伤，对整个蒸汽发生器的运行也造成了麻烦。针对爬行机器人在爬行时机械足的不足，需要一种更为可靠的爬行机器人的机械足结构。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于提供一种可以使传热管检测机器人更加稳定的在管板下端爬行，并防止损坏传热管的传热管内孔抓紧机械足，以克服现有技术的上述缺陷。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，包括一级气缸、二级气缸和卡爪，所述二级气缸在一级气缸中；所述一级气缸包括缸体、端盖、一级活塞导套和设有内腔的一级活塞，一级活塞的前端与一级活塞导套相连接，一级活塞的后端与端盖相连接，一级活塞导套从缸体前端伸出，所述缸体上设有第一气口 ；所述二级气缸的二级活塞在一级活塞的内腔中并将内腔分为前腔室和后腔室，二级活塞上的二级活塞杆的前端穿过一级活塞并伸入一级活塞导套中，所述端盖和二级活塞之间设有压簧，前腔室连有第二气口，后腔室连有第三气口 ；所述卡爪包括底座、支杆和相配套的多个滑块、多个拉杆，所述支杆上设有锥形面，支杆的后端通过底座与一级活塞导端部相连接，所述滑块与所述拉杆一端铰接，拉杆另一端穿过底座与二级活塞杆端部相连接，所述滑块均与支杆的锥形面滑动配合。
[0006]优选地，所述支杆的表面开有多条滑槽，所述滑块位于滑槽中，所述滑槽的底面为锥形面。
[0007]优选地，所述滑块和拉杆分别设有三个。
[0008]优选地，所述二级活塞杆的前端连接三根导向杆，所述支杆上设有与导向杆相配合的导向孔，导向孔中设有缓冲弹簧。
[0009]优选地，所述端盖和缸体之间连有复位拉簧。
[0010]优选地，所述拉杆和底座之间设有卡爪导套。
[0011]优选地，所述二级活塞与所述一级活塞内腔之间设有导向带，一级活塞与缸体内壁之间也设有导向带。
[0012]优选地，所述一级活塞导套和缸体之间设有密封圈。
[0013]如上所述，本发明蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，具有以下有益效果:
[0014]在常态下，因为拉簧的作用，卡爪处于伸出并且是抓紧状态，所以当工作时，第一气口通入压缩空气，先让整个 机械足回缩再进行移动，移动到预定位置后，第一气口与大气相通，因为拉簧作用，卡爪会伸入到传热管中，此时通过第二气口和第三气口的作用，先让卡爪处于松开状态，当卡爪的支杆和滑块进入到传热管中时再抓紧传热管的内孔孔壁；并且在工作状态下如果压缩空气的供给突然消失或减弱到某一程度时，因为压簧会给二级活塞一个向前的推力，使得卡爪依旧能保持在工作状态，防止不必要的事故发生，所以本发明在工作时非常稳定，并且不会因为卡爪上的滑块与传热管内孔孔壁接触时受力不均而损坏传热管。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的结构图。
[0016]图2为本发明的右视图。
[0017]图3为图2中A-A处在工作状态下的局部剖视图。
[0018]图4为本发明中卡爪轴侧图。
[0019]图5为本发明中卡爪的端部视图。
[0020]图6为图5中B-B处剖视图。
[0021]图中:11 缸体12 端盖
[0022]13 一级活塞导套131密封圈
[0023]14 一级活塞15 第一气口
[0024]21 二级活塞211前腔室
[0025]212后腔室22 二级活塞杆
[0026]23 第二气口24 第三气口
[0027]3 压簧4 卡爪
[0028]41 底座42 支杆
[0029]421 滑槽43 滑块[0030]44拉杆45导向杆
[0031]46缓冲弹簧5复位弹簧
[0032]6卡爪导套7导向带
[0033]8传热管
【具体实施方式】
[0034]说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0035]本发明一种用于传热管内孔抓紧的机械足，安装在带有检测装置的爬行机器人上，爬行机器人通过机械足在蒸汽发生器管板下端进行移动，机械足起到抓紧管板中传热管的作用。
[0036]本装置包括一级气缸、二级气缸和卡爪，所述二级气缸在一级气缸中。
[0037]如图1所示,所述一级气缸包括缸体11、端盖12、一级活塞导套13和设有内腔的一级活塞14，所述一级活塞14的前端与一级活塞导套13相连接，一级活塞14的后端与端盖12相连接，一级活塞导套13从缸体11前端伸出。为了保证密封，所述一级活塞导套13和缸体11之间设有密封圈131。所述缸体11上设有第一气口 15,在本实施例中，一级活塞14在缸体11的缸体内腔中运动，所`述第一气口 15与缸体内腔的前端相连通，当第一气口15通入压缩空气时，一级活塞14带动端盖12和一级活塞导套13 —起向后运动，并且当第一气口 15与大气相通时,为了方便一级活塞14的复位,所述端盖12和缸体11之间连有复位拉簧5。进一步地，为了保证拉力均衡，连接端盖12和缸体11的复位拉簧5设有三组。
[0038]所述二级气缸的二级活塞21在一级活塞14的内腔中并将一级活塞14的内腔分为前腔室211和后腔室212，所述一级活塞14相当于二级气缸的缸体部分。二级活塞21上的二级活塞杆22前端穿过一级活塞14并伸入一级活塞导套13中，所述端盖12和二级活塞21之间设有压簧3，前腔室211连有第二气口 23，后腔室212连有第三气口 24。在本实施例中，所述第二气口 23开设在端盖12上并通过一级活塞14的侧壁最后与前腔室211相连通，所述第三气口 24直接开设在端盖12上并与后腔室212相连通。
[0039]如图2、3、4、5、6所示，所述卡爪4包括底座41、支杆42和相配套的多个滑块43、多个拉杆44，所述支杆42上设有锥形面，支杆42的后端固定连接在底座41上，底座41与一级活塞导套13的前端相连接，所述滑块43与所述拉杆44前端铰接，拉杆44后端穿过底座41与二级活塞杆22的前端相连接，各滑块43均与支杆42的锥形面相接触。进一步地，为了便于滑块43的运动导向、防止滑块43偏移，所述支杆42的表面开有多条滑槽421，所述滑块43位于滑槽421中，滑槽421的底面为锥形面；优选地，所述滑块43和拉杆44分别设有三个。如图5和图6所示，在本实施例中，二级活塞杆22的前端连接三根导向杆45，所述支杆42上设有与导向杆45相配合的导向孔，导向孔中设有缓冲弹簧46。所述拉杆44和底座41之间设有卡爪导套6，卡爪导套6的作用是将二级活塞杆22和拉杆44约束在卡爪导套6内部的特定空间内，保证二级活塞杆22和拉杆44的可靠运动，并且卡爪导套6的长度要大于二级活塞杆22的运动行程。
[0040]本装置在实际工作时是通过卡爪4抓紧管板中的传热管内孔孔壁并吊在管板下端的，在本实施例中，卡爪4前后运动，即在图3中以右为前，以左为后。本装置在具体使用时主要包括以下几个动作:
[0041]一般情况下一个爬行机器人设有四个机械足，当爬行机器人在管板下端爬行时，需要各个机械足上的卡爪进行收缩和伸出动作完成移动。结合图1和图3，卡爪4的收缩动作过程:卡爪4是通过底座41与一级活塞导套13连在一起、一级活塞导套13与一级活塞14连在一起、一级活塞14与端盖12连在一起形成一个整体。当需要卡爪4回缩时，第一气口 15通入压缩空气，一级活塞14在压缩空气的作用下向后移动，从而带动卡爪4向后移动，为了保证一级活塞14运动的可靠性，一级活塞14与缸体11内壁之间还设有导向带7。
[0042]结合图1、2、3，所不卡爪4的伸出动作:复位拉簧5—端与缸体11相连接、一端与端盖12相连接，当第一气口 15与大气相通时，在复位拉簧5的拉力作用下，端盖12、一级活塞14与一级活塞导套13整体向前移动，即卡爪4处于伸出状态，为了保证复位拉簧5拉力的平衡性，复位拉簧5与端盖12的三个连接点是均匀分布的。综合以上，在卡爪4伸出和缩回反复的动作过程中，伸出和缩回动作主要与第一气口 15的进出气状态相配合，即卡爪4伸出时第一气口 15与大气相通排气，卡爪4缩回时，第一气口 15通入压缩空气。
[0043]结合图1、2、3，当卡爪4伸入到传热管8中时，需要卡爪4抓紧传热管8的内壁，卡爪4的抓紧动作过程为:
[0044]第二气口 23和大气相通，第三气口 24通入压缩空气，因为压缩空气作用，二级活塞21带动二级活塞杆22向前移动。为减少二级活塞21和一级活塞14内腔的摩擦力，二级活塞21和以及活塞14之间设有用自润滑材料制成的导向带7，保证了二级活塞21运动的可靠性。二级活塞21推动拉杆44向前移动，因为拉杆44和滑块43之间为铰接，所以拉杆44推动滑块43在支杆42的锥形面上滑动，利用斜楔压紧原理，传热管8内孔孔径一定，三个滑块43同时沿锥形面向前滑动时，其外包络圆直径会增大，滑块43与传热管8内孔孔壁之间为线接触，产生斜楔压紧力并且摩擦力很大，进而抓紧传热管8的内孔，使整个爬行机器人可以稳固的吊装在管板下端。
[0045]压簧3的作用是为保证使用过程中卡爪4抓紧的可靠性，在第三气口 24突然失去压缩空气供给的情况下，卡爪4依然可以依靠压簧3的弹力而抓紧传热管8的内孔，故在常态下，卡爪4是处于抓紧状态的，即压簧3 —直处于压缩状态。
[0046]卡爪4的松开动作:需要卡爪松开时，第三气口 24和大气相通，第二气口 23通入压缩空气，在压缩空气的作用下，二级活塞21向后移动，二级活塞21带动二级活塞杆22、三个拉杆44向后移动，三个拉杆44再带动三个滑块43在滑槽421内向后移动。由斜楔压紧机构的原理知，此过程中三个滑块43的外包络圆直径逐渐减小，从而实现卡爪4的松开，此时机械足可以从传热管8中回缩。
[0047]综上所述，本发明的用于传热管内孔抓紧的机械足，能够解决问题爬行机器人在管板下端爬行不稳定的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而在蒸汽发生器检测方面有很高的利用价值和使用意义。
[0048]上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:包括一级气缸、二级气缸和卡爪(4)，所述二级气缸在一级气缸中； 所述一级气缸包括缸体(11)、端盖(12)、一级活塞导套(13)和设有内腔的一级活塞(14)，一级活塞(14)的前端与一级活塞导套(13)相连接，一级活塞(14)的后端与端盖(12)相连接，一级活塞导套(13 )从缸体(11)前端伸出，所述缸体(11)上设有第一气口( 15 ); 所述二级气缸的二级活塞(21)在一级活塞(14)的内腔中并将内腔分为前腔室(211)和后腔室(212)，二级活塞(21)上的二级活塞杆(22)的前端穿过一级活塞(14)并伸入一级活塞导套(13)中，所述端盖(12)和二级活塞(21)之间设有压簧(3)，前腔室(211)连有第二气口(23)，后腔室(212)连有第三气口(24)； 所述卡爪(4)包括底座(41)、支杆(42)和相配套的多个滑块(43)、多个拉杆(44)，所述支杆(42)上设有锥形面，支杆(42)的后端通过底座(41)与一级活塞导套(13)端部相连接，所述滑块(43)与所述拉杆(44) 一端铰接，拉杆(44)另一端穿过底座(41)与二级活塞杆(22)端部相连接，所述滑块(43)均与支杆(42)的锥形面滑动配合。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述支杆(42 )的表面开有多条滑槽(421 )，所述滑块(43 )位于滑槽(421)中，所述滑槽(421)的底面为锥形面。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述滑块(43)和拉杆(44)分别设有三个。
4.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述二级活塞杆(22)的前端连接三根导向杆(45)，所述支杆(42)上设有与导向杆(45)相配合的导向孔，导向孔中设有缓冲弹簧(`46)。
5.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述端盖(12 )和缸体(11)之间连有复位拉簧(5 )。
6.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述拉杆(44)和底座(41)之间设有卡爪导套(6)。
7.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述二级活塞(21)与所述一级活塞(14)内腔之间设有导向带(7)，一级活塞(14)与缸体(11)内壁之间也设有导向带(7)。
8.根据权利要求1所述的蒸汽发生器传热管检测机器人的机械足，其特征在于:所述一级活塞导套(13)和缸体(11)之间设有密封圈(131 )。
【文档编号】F16L55/26GK103486402SQ201310430174
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】程保良, 张宝军, 邓景珊, 刘一舟, 刘程超, 李哲, 刘震, 邹斌 申请人:国核电站运行服务技术有限公司