一种核反应堆中心石墨柱更换装置的制作方法

本发明属于核设备技术领域，尤其是涉及一种用于核反应堆堆内抓取中心石墨柱组件进行旋转、提升等位移过程的精确定位和抓取装置。

背景技术：

核反应堆堆芯的使用寿命约60年，而中心石墨柱的使用寿命只有40年左右，因此若要延长核反应堆整体使用寿命就需要定期更换中心石墨柱，而目前在核反应堆中心石墨柱抓取机构的设计，存在着设计复杂，制造价格昂贵等问题，且在核反应堆使用的设备要求都需要很高的可靠性和安全性，为此，综合考虑以上问题及特点进行了本发明的结构设计。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种安全可靠的机械装置，其功能是在石墨柱更换过程中，可通过缓慢调节旋转驱动装置和升降机构的位移速度，可精确定位及抓取中心石墨柱组件，保证其抓取过程的安全性，本发明通过更换中心石墨柱提高了核反应堆的整体寿命。

有鉴于此，本发明旨在提出一种核反应堆中心石墨柱更换装置，以方便更换核反应堆的中心石墨柱，进而使核反应堆心得到充分的利用，延长核反应堆的整体寿命。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种核反应堆中心石墨柱更换装置，包括：升降机构，通过平台及轴杆结构相互联接的旋转驱动机构和抓手组件机构，构成整体，升降机构驱动抓手组件机构竖直运动，旋转驱动机构驱动抓手组件机构旋转运动，抓手组件机构主体上固定布置有与中心石墨组件上抓取孔相对应的一组抓手；

进一步的，升降机构包括：减速机、升降电机和固定于圆形平台的平台面接近中部位置的齿轮箱体，升降机构由升降电机驱动，通过主动齿轮和从动齿轮带动第一蜗杆转动，再通过第一蜗轮驱动第一主轴转动，第一主轴联接位于平台两端的减速机，第一主轴和蜗轮位于箱体内部，减速机可以精确控制整个传动机制的运动速度和位移，减速机通过传输轴驱动大齿轮联动小齿轮在固定于套筒上的齿条上下滚动，以使整个圆形平台在套筒上竖直运动；

进一步的，平台面边缘处均布若干个滑块，且滑块可在套筒上的直线导轨上滑动用于支撑平台；

进一步的，旋转驱动机构固定于平台的正中心，旋转驱动机构由旋转电机驱动，通过第二蜗杆驱动第二蜗轮转动，第二蜗轮带动其第二蜗轮轴转动，通过第一齿轮和第二齿轮联动旋转驱动机构的第二主轴转动，旋转驱动机构的第二主轴竖直穿过平台的正中心，第二主轴的下端与抓手组件机构的连接轴套相连，驱动抓手组件机构在水平面上的旋转运动；

进一步的，每个抓手包括电磁铁、导杆、用于导杆滑动的直线轴承、导杆套、用于连接的若干组销轴、勾爪座、以及用销轴绞接在勾爪座上的一对勾爪，由电控开关来控制电磁铁的极性，电磁铁的排斥或吸引使得导杆在导杆套中上下移动，导杆在导杆套内极下和极上两种位置分别对应了勾爪的放开状态和收回状态；

进一步的，抓手组件机构的抓手上配置有摄像头，且抓手在抓手组件机构上的分布设计位置与中心石墨组件的抓取孔的位置是配套对应的；

中心石墨柱更换机构主要实现中心石墨组件的抓取和升降，在抓取中心石墨组件时，通过升降机构带动抓手组件机构使抓手向下运动，当抓手运动到与中心石墨组件接近后，由旋转驱动机构带动抓手机构在水平方向旋转微调使抓手与中心石墨组件的抓取孔对准，再使机构整体缓慢向下运动一定距离，让抓手进入石墨组件抓取孔，当抓手到达中心石墨组件抓取孔的底部后，通过接近开关控制电磁铁放开抓手，实现中心石墨组件的抓取工作，石墨组件抓取后，再通过升降机构使抓取机构及石墨组件沿着套筒竖直轨道的齿条缓慢向上运动，实现石墨组件的提升。

相对于现有技术，本发明所述的核反应堆中心石墨柱更换装置具有以下优势：

本发明所述的更换装置能够适应核反应堆环境条件且实现更换平台整体的缓慢而平稳的升降运动，通过在水平方向的旋转运动一次性将抓手与抓取孔精准定位，实现对核反应堆中心石墨柱的快速更换，进而使核反应堆心得到充分的利用，延长核反应堆的整体寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

附图说明

图1为本发明实施例所述的升降机构及平台总装图；

图2为图1的总装图的局部剖视放大图；

图3为本发明实施例所述的升降机构及平台主视图；

图4为本发明实施例所述的升降机构及平台俯视图；

图5为图4中的升降机构和平台W-W处局部剖视图；

图6为本发明实施例所述的旋转传动机构剖视图；

图7为图6所示的V-V处剖视图；

图8为本发明实施例所述的抓手机构及状态示意图；

图9为本发明实施例所述的抓手机构装配示意图。

附图标记说明：

A-升降机构；B-平台；C-旋转驱动机构；D-抓手组件机构；1-减速机；2-齿轮箱体；3-平台面；4-套筒；5-升降电机；6-主动齿轮；7-从动齿轮；8-第一蜗杆；9-第一主轴；10-第一蜗轮；11-传输轴；12-大齿轮；13-小齿轮；14-齿条；15-滑块；16-直线导轨；17-旋转电机；18-第二蜗杆；19-第二蜗轮；20-第二蜗轮轴；21-第一齿轮；22-第二齿轮；23-第二主轴；24-连接轴套；25-抓手；26-电磁铁；27-导杆；28-直线轴承；29-导杆套；30-销轴；31-勾爪座；32-勾爪。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，而不是指示或暗示所指的装置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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1、2所示，一种核反应堆中心石墨柱更换装置，包括：升降机构A，旋转驱动机构C和抓手组件机构D通过平台B及轴杆结构相互联结，构成整体，升降机构A驱动抓手组件机构D竖直运动，旋转驱动机构C驱动抓手组件机构D旋转运动；

如图3、4、5所示，升降机构A包括：减速机1、升降电机5和固定于圆形平台B的平台面3接近中部位置的齿轮箱体2，升降机构A由升降电机5驱动，通过主动齿轮6和从动齿轮7带动第一蜗杆8转动，再通过第一蜗轮10驱动第一主轴9转动，第一主轴9联接位于平台两端的减速机1，第一主轴9和第一蜗轮10位于齿轮箱体2内部，减速机1可以精确控制整个传动机制的运动速度和位移，减速机1通过传输轴11驱动大齿轮12联动小齿轮13在固定于套筒4上的齿条14上下滚动，以使整个圆形平台B在套筒4上竖直运动；

平台面3边缘均布四个滑块15，且滑块15可在套筒上的直线导轨16上滑动用于支撑平台B；

如图6、7所示，旋转驱动机构C固定于平台B的正中心，旋转驱动机构C由旋转电机17驱动，通过第二蜗杆18驱动第二蜗轮19转动，第二蜗轮19带动其第二蜗轮轴20转动，通过第一齿轮21和第二齿轮22联动旋转驱动机构C的第二主轴23转动，旋转驱动机构C的第二主轴23竖直穿过平台B的正中心，第二主轴23的下端与抓手组件机构D的连接轴套24相连，驱动抓手组件机构D在水平面上的旋转运动；

如图8、9所示，抓手组件机构D主体上固定布置有与中心石墨组件上抓取孔相对应的一组抓手25，通过旋转驱动机构C上的第二主轴23可以调整抓手组件机构D使抓手25在水平面的投影位置与中心石墨组件上的抓取孔对齐；

每个抓手25包括电磁铁26、导杆27、用于导杆滑动的直线轴承28、导杆套29、用于连接的若干组销轴30，勾爪座31，以及用销轴30绞接在勾爪座31上的一对勾爪32，由电控开关来控制电磁铁26的极性，电磁铁的排斥或吸引使得导杆27在导杆套29中上下移动，导杆27在导杆套29内极下和极上两种位置分别对应了勾爪32的放开状态和收回状态。

中心石墨柱更换机构主要实现中心石墨组件的抓取和升降，在抓取中心石墨组件时，通过升降机构A带动抓手组件机构D使抓手25向下运动，当抓手25运动到与中心石墨组件接近后，由旋转驱动机构C带动抓手机构在水平方向旋转微调使抓手25与中心石墨组件的抓取孔对准，再使机构整体缓慢向下运动一定距离，让抓手25进入石墨组件抓取孔，当抓手25到达中心石墨组件抓取孔的底部后，通过接近开关控制电磁铁26放开抓手25，实现中心石墨组件的抓取，石墨组件抓取后，再通过升降机构A使抓取机构及石墨组件沿着套筒4竖直轨道的齿条14缓慢向上运动，实现石墨组件的提升；

抓手组件机构D的抓手25上配置有摄像头，摄像头未在图中示出，且抓手25在抓手组件机构D上的分布设计位置与中心石墨组件的抓取孔的位置是配套对应的；

所以本发明可以通过在水平方向的旋转运动和整体的缓慢升降运动相配合进行抓取动动的精确定位工作。

本发明不仅用于核反应堆的中心石墨柱的更换过程中，还可以使用在其它带孔类物料搬运的场合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。