一种热室管道跨接器及连接方法与流程

本发明涉及核工程远距离操作，具体涉及一种热室管道跨接器及连接方法。

背景技术：

1、乏燃料后处理厂是处理、处置高放射性乏燃料的关键设施，其中热室是进行乏燃料切割、溶解、萃取等操作的核心屏蔽密封场所。热室内充斥着高强度γ辐射、具有硝酸气氛腐蚀等多重极端恶劣工况。为确保长期运行的可靠性，热室内的各类工艺设备（如泵、阀门、换热器等）需具备定期检修与更换的能力。然而，由于人员无法直接进入高辐射环境，所有操作必须依赖热室机械手、数控吊车、动力手等远距离操作工具完成，这对设备的设计提出了“可远距离拆卸与安装”的核心要求。

2、目前，对于许多独立的设备，其远距离操作技术已相对成熟。但热室内普遍存在一类技术难题：许多设备（如泵、过滤器）通过焊接、法兰螺栓连接等方式，与多根气体或液体工艺管道进行了刚性连接。当这类设备需要维修或更换时，检修人员不得不穿带重型防护服，进入辐射水平极高的热室内部，对连接管路进行现场切割、拆卸，待设备更换后再进行焊接或重新连接。此过程耗时长，人员累积受照剂量大，辐射防护风险高，且操作受空间限制，效率低下。

3、因此，当前亟需一种能够在热室内实现管道与设备快速、可靠连接与分离，且所有操作均可由机械手、吊车等工具在热室外远程控制的专用连接装置，以便减少人员受照剂量、提高检修效率、保障后处理厂运行安全。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中热室内设备与固定管道连接后难以实现远距离快速、安全拆卸与更换的问题，提供一种模块化、可远程全流程操作、连接可靠且密封性良好的热室管道跨接器及连接方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种热室管道跨接器，包括管口对接单元、密封压紧单元和驱动工装；

3、所述管口对接单元包括两个对接端头，分别设置于跨接器本体的两端，用于与被跨接的两段管道接口实现轴向对准和接合；每个对接端头内部设有流体通道，并通过跨接器内部的管路相互连通，形成介质流通旁路；

4、所述密封压紧单元包括螺纹管、齿轮盘、压紧盘和密封圈；所述螺纹管沿轴向设置，外表面设有外螺纹；所述齿轮盘中心设有与所述外螺纹配合的内螺纹，齿轮盘的外缘设有轮齿；所述压紧盘套设于所述螺纹管上并位于所述齿轮盘与对接端头之间；所述密封圈设置于所述压紧盘朝向对接端头的一侧；

5、所述驱动工装包括支架、电机和旋转盘；所述支架用于安装并固定所述电机，并设有用于与热室内固定结构或齿轮盘停位机构连接的定位结构；所述电机的输出轴与所述旋转盘连接，所述旋转盘上设有与所述齿轮盘外缘轮齿啮合的驱动齿轮；

6、工作时，所述驱动工装通过所述支架安装定位，使所述旋转盘上的驱动齿轮与所述齿轮盘啮合；启动电机，驱动所述旋转盘转动，进而带动所述齿轮盘旋转；在螺纹副作用下，所述齿轮盘沿轴向推动所述压紧盘，压缩所述密封圈，使其产生径向膨胀，实现对接端头与管道接口之间的密封。

7、进一步的，所述齿轮盘的内螺纹为梯形螺纹或矩形螺纹，所述螺纹管的外螺纹为与之配合的梯形螺纹或矩形螺纹。

8、进一步的，所述密封压紧单元还包括齿轮盘停位机构，所述齿轮盘停位机构包括设置于齿轮盘侧面的固定块，以及设置于支架或固定基座上的定位凹槽或孔；当齿轮盘旋转后退至预定位置，齿轮盘与所述固定块发生物理碰撞，限制齿轮盘转动，防止与螺纹管脱开。

9、进一步的，所述对接端头的端面设有导向锥面或定位凸台，用于在对接过程中引导管道接口准确对中。

10、进一步的，所述压紧盘与所述螺纹管之间通过键槽或花键连接，限制压紧盘相对于螺纹管转动，但允许其沿螺纹管轴向滑动。

11、进一步的，所述驱动工装的支架上设置有吊耳，用于与热室内的数控吊车连接，实现驱动工装的远程吊运与定位安装。

12、进一步的，所述电机的电源接口为快速插拔式接口，由热室机械手进行连接与断开操作。

13、进一步的，所述跨接器的所有金属结构件采用耐腐蚀、耐辐照的不锈钢材料制成，包括022cr19ni10不锈钢、316l不锈钢或沉淀硬化不锈钢。

14、进一步的，所述密封圈采用全氟橡胶材料制成。

15、本发明还提供一种使用如上所述的热室管道跨接器进行管道连接的方法，包括以下步骤：

16、s1、远程吊运与初步定位：利用热室内的数控吊车，通过吊耳将所述热室管道跨接器的管口对接单元和密封压紧单元整体吊运至待连接的两段管道之间，并通过机械手进行粗定位，使两端的对接端头大致对准相应的管道接口；

17、s2、安装驱动工装：利用数控吊车将所述驱动工装吊运至工作位置，通过支架上的定位结构与热室内的固定基座或齿轮盘停位机构连接固定，确保旋转盘上的驱动齿轮与齿轮盘正确啮合；

18、s3、连接动力：由机械手操作，将电源快速插头与驱动工装上的电机电源快速插拔接口连接；

19、s4、远程驱动对接与密封：在热室外远程控制电机启动，电机驱动旋转盘转动，通过齿轮啮合带动齿轮盘旋转；齿轮盘通过螺纹副驱动两端的螺纹管同步向管道方向轴向移动，推动压紧盘轴向压紧密封圈，使密封圈径向膨胀，实现对接端头与管道接口之间的可靠密封；

20、s5、动力断开与工装移出：密封完成后，电机停止，由机械手断开电源连接；然后利用数控吊车将驱动工装吊离并移出工作区域，完成连接操作。

21、本发明提供的一种热室管道跨接器及连接方法，具有如下有益效果：

22、1、全流程远程操作：从吊运、定位、安装、驱动到拆卸，所有操作均可通过热室外的机械手、吊车远程控制完成，彻底避免了人员进入高辐射热室，显著降低了人员的受照剂量和操作风险。

23、2、模块化与快速拆装：将装置分为管口对接单元、密封压紧单元和驱动工装三大模块。驱动工装作为通用动力源，可快速安装与移除以服务多个跨接点，提高了设备利用率和检修效率。核心的对接与密封模块结构紧凑，便于在狭窄的热室空间内进行操作。

24、3、驱动自主性与连接可靠：内置电机提供驱动力，替代了传统方案中依赖机械手直接输出大推力或大扭矩的方式，降低了对机械手负载能力的要求，并提高了动作的精确性和可控性。采用“螺纹传动+齿轮减速”的方式，具有自锁功能，断电后连接状态可自动保持，确保了连接的长期牢固性。

25、4、密封可靠，适应恶劣环境：采用轴向压紧使密封圈径向膨胀的密封方式，预紧力可控且均匀，密封效果可靠。所有材料，特别是密封圈，选用耐硝酸腐蚀、耐高剂量γ辐照的全氟橡胶等特种材料，保证了在热室极端环境下的长期密封性能和使用寿命。

26、5、标准化与兼容性强：对接端头采用标准化接口设计，可与热室内现有不同规格的管道接口通过适配器进行匹配，提高了装置的通用性，有利于在后处理厂内大规模推广应用。

1.一种热室管道跨接器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述齿轮盘的内螺纹与所述螺纹管的外螺纹构成梯形螺纹副或矩形螺纹副。

3.根据权利要求1或2所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述密封压紧单元还包括齿轮盘停位机构，所述齿轮盘停位机构包括设置于齿轮盘侧面的定位部，以及设置于支架或固定基座上、能与所述定位部配合以实现齿轮盘周向限位的锁止部。

4.根据权利要求3所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述定位部为开设于管道上的固定块，所述锁止部为凹槽或定位孔。

5.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述对接端头的端面设有导向锥面或定位凸台。

6.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述压紧盘以插销的形式固定于对接端头，所述压紧盘能沿管道轴向滑动但不能相对转动。

7.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述驱动工装的支架上设置有吊耳。

8.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述电机的电源接口为快速插拔式接口。

9.根据权利要求1所述的热室管道跨接器，其特征在于，所述跨接器的金属结构件采用耐腐蚀、耐辐照的不锈钢材料制成；所述密封圈采用全氟橡胶材料制成。

10.一种使用如权利要求1-9任一项所述的热室管道跨接器进行管道连接方法，其特征在于，包括以下步骤：