一种人员空气闸门联锁及动力分配装置的制作方法

1.本发明属于人员空气闸门设计领域，涉及一种人员空气闸门联锁及动力分配装置。


背景技术：

2.核电站人员空气闸门是反应堆安全壳上重要的贯穿件。人员空气闸门作为反应堆安全壳的重要组件，其可靠性对反应堆的安全性是至关重要的。在核电站运行过程中，人员空气闸门至少应具有以下功能：
①
构成安全壳压力边界的一部分；
②
保持放射性物质在安全壳内不外泄；
③
允许人员安全进出安全壳等。
3.发明人发现，要实现上述功能，人员空气闸门需设计成双道闸门，任何时刻都应保证两道闸门中至少有一道闸门处于密封状态。为实现以上功能，发明人设计了一种人员空气闸门动力分配机构，用于实现闸门联锁、压力平衡、锁紧、开关门等功能。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种人员空气闸门联锁及动力分配装置，能够实现人员空气闸门按顺序实现内、外门联锁、压力平衡、锁紧、开关门等功能，以达到当前先进核电站人员空气闸门功能要求。
5.为实现此目的，本发明提供的技术方案如下：一种人员空气闸门联锁及动力分配装置：包括输入轴、齿轮组、不完全齿轮组、不完全齿轮组轴、止转装置、内门输出轴、外门输出轴；
6.所述不完全齿轮组包括内门不完全齿轮组、外门不完全齿轮组；
7.所述不完全齿轮组轴包括第一级不完全齿轮组轴、内门不完全齿轮组轴、外门不完全齿轮组轴；
8.所述输入轴通过所述齿轮组先将动力传输至所述第一级不完全齿轮组轴上，再通过所述内门不完全齿轮组、内门不完全齿轮组轴将动力传输至所述内门输出轴，或再通过所述外门不完全齿轮组、外门不完全齿轮组轴将动力传输至所述外门输出轴。
9.进一步，所述内门输出轴包括内门平衡阀输出轴、内门锁紧和解锁输出轴、内门开关门输出轴；所述内门平衡阀输出轴与内门平衡阀连接，控制所述内门平衡阀打开或关闭；所述内门锁紧和解锁输出轴与内门门板锁紧装置连接，控制所述内门门板锁紧装置解锁或锁紧；所述内门开关门输出轴与内门门板打开装置连接，控制内门门板打开或关闭；
10.所述外门输出轴包括外门平衡阀输出轴、外门锁紧和解锁输出轴、外门开关门输出轴；所述外门平衡阀输出轴与外门平衡阀连接，控制所述外门平衡阀打开或关闭；所述外门锁紧和解锁输出轴与外门门板锁紧装置连接，控制所述外门门板锁紧装置解锁或锁紧；所述外门开关门输出轴与外门门板打开装置连接，控制外门门板打开或关闭。
11.进一步，所述不完全齿轮组中，各不完全齿轮的圆周上均只有部分齿轮；所述不完全齿轮组中两个相邻的不完全齿轮在有齿侧啮合，两个相邻的不完全齿轮在无齿侧脱离啮
合。
12.进一步，若所述内门输出轴不在初始位置，则所述外门输出轴不旋转；
13.若所述外门输出轴不在初始位置，则所述内门输出轴不旋转。
14.进一步，所述内门不完全齿轮组与外门不完全齿轮组以所述齿轮组为对称轴对称设置；所述内门不完全齿轮组轴与外门不完全齿轮组轴以所述齿轮组为对称轴对称设置；
15.所述内门输出轴与外门输出轴以所述齿轮组为对称轴对称设置。
16.进一步，所述止转装置设置于所述第一级不完全齿轮组轴上，将所述第一级不完全齿轮组轴的旋转角度范围设置为不超过360
°
。
17.进一步，所述内门不完全齿轮组包括内门第一级不完全齿轮组、内门第二级不完全齿轮组、内门第三级不完全齿轮组；所述内门不完全齿轮组轴包括内门第二级不完全齿轮组轴、内门第三级不完全齿轮组轴；
18.所述外门不完全齿轮组包括外门第一级不完全齿轮组、外门第二级不完全齿轮组、外门第三级不完全齿轮组；所述外门不完全齿轮组轴包括外门第二级不完全齿轮组轴、外门第三级不完全齿轮组轴。
19.进一步，若所述第一级不完全齿轮组轴顺时针旋转，则所述内门第一级不完全齿轮组带动所述内门第二级不完全齿轮组轴旋转；若所述内门第二级不完全齿轮组轴旋转，则所述内门第二级不完全齿轮组先带动所述内门第三级不完全齿轮组轴旋转，并通过所述内门第三级不完全齿轮组带动所述内门平衡阀输出轴旋转，打开所述内门平衡阀；再通过所述内门第三级不完全齿轮组带动所述内门锁紧和解锁输出轴旋转，解锁所述内门门板锁紧装置；最后通过所述内门第二级不完全齿轮组带动所述内门开关门输出轴旋转，内门门板打开。
20.进一步，若所述一级不完全齿轮组轴逆时针旋转，则所述外门第一级不完全齿轮组带动所述外门第二级不完全齿轮组轴旋转；若所述外门第二级不完全齿轮组轴旋转，则所述外门第二级不完全齿轮组先带动所述外门第三级不完全齿轮组轴旋转，并通过所述外门第三级不完全齿轮组带动所述外门平衡阀输出轴旋转，打开所述外门平衡阀；再通过所述外门第三级不完全齿轮组带动所述外门锁紧和解锁输出轴旋转，解锁所述外门门板锁紧装置；最后通过所述外门第二级不完全齿轮组带动所述外门开关门输出轴旋转，外门门板打开。
21.进一步，将所述第一级不完全齿轮组轴的顺时针旋转角度范围设置成不超过180
°
、逆时针旋转角度范围设置成不超过180
°
。
22.本发明有益效果在于，采用本发明提供的人员空气闸门联锁及动力分配装置，通过设置输入轴、齿轮组、不完全齿轮组、不完全齿轮组轴、止转装置、内门输出轴、外门输出轴，能够按顺序依次输出扭矩，依次实现内门(或外门)平衡阀打开、门板解锁、门板打开以及其逆转操作。本发明提供的装置能够在任何时刻都保证人员空气闸门的两道门中至少有一道闸门处于密封状态，在实现人员空气闸门的内门、外门联锁功能的同时，能够保证人员空气闸门始终处于密封状态。本发明提供的人员空气闸门联锁及动力分配装置将人员空气闸门联锁、压力平衡、锁紧、打开关闭门板等机构均集成于动力分配齿轮箱中，简单紧凑，具有动力传输精确、性能可靠、占用空间小，运维成本低等特点。
附图说明
23.图1为为本发明实施方式提供的一种人员空气闸门联锁及动力分配装置示意图。
具体实施方式
24.为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
25.如图1所示，本发明实施方式提供的一种人员空气闸门联锁及动力分配装置：包括输入轴1、齿轮组2、不完全齿轮组、不完全齿轮组轴、止转装置3、内门输出轴、外门输出轴等。
26.所述不完全齿轮组包括以齿轮组2为对称轴对称设置的内门不完全齿轮组、外门不完全齿轮组。所述不完全齿轮组中，各不完全齿轮的圆周上均只有部分齿轮；不完全齿轮组中两个相邻的不完全齿轮在有齿侧可啮合，两个相邻的不完全齿轮在无齿侧脱离啮合。所述不完全齿轮组轴包括第一级不完全齿轮组轴16、内门不完全齿轮组轴、外门不完全齿轮组轴；所述第一级不完全齿轮组轴16以齿轮组2为对称轴对称布置；所述内门不完全齿轮组轴、外门不完全齿轮组轴以齿轮组2为对称轴对称设置。所述内门输出轴与外门输出轴以齿轮组2为对称轴对称设置。
27.本实施方式中，内门不完全齿轮组包括内门第一级不完全齿轮组、内门第二级不完全齿轮组、内门第三级不完全齿轮组。外门不完全齿轮组包括外门第一级不完全齿轮组、外门第二级不完全齿轮组、外门第三级不完全齿轮组。内门不完全齿轮组轴包括内门第二级不完全齿轮组轴22、内门第三级不完全齿轮组轴23。外门不完全齿轮组轴包括外门第二级不完全齿轮组轴21、外门第三级不完全齿轮组轴。
28.所述内门输出轴包括内门平衡阀输出轴12(输出轴ⅰ)、内门锁紧和解锁输出轴13(输出轴ⅱ)、内门开关门输出轴14(输出轴ⅲ)。所述内门平衡阀输出轴12与内门平衡阀连接，控制所述内门平衡阀打开或关闭；所述内门锁紧和解锁输出轴13与内门门板锁紧装置连接，控制所述内门门板锁紧装置解锁或锁紧；所述内门开关门输出轴14与内门门板打开装置连接，控制内门门板打开或关闭。所述外门输出轴包括外门平衡阀输出轴18(输出轴ⅳ)、外门锁紧和解锁输出轴19(输出轴
ⅴ
)、外门开关门输出轴20(输出轴ⅵ)。所述外门平衡阀输出轴18与外门平衡阀连接，控制所述外门平衡阀打开或关闭；所述外门锁紧和解锁输出轴19与外门门板锁紧装置连接，控制所述外门门板锁紧装置解锁或锁紧；所述外门开关门输出轴20与外门门板打开装置连接，控制外门门板打开或关闭。
29.本实施方式中，输入轴1通过齿轮组2将扭矩传递至第一级不完全齿轮组轴16。第一级不完全齿轮组轴16上设置了止转装置3，使第一级不完全齿轮组轴16仅能旋转约360
°
。初始时，将第一级不完全齿轮组轴16设置成可顺时针旋转180
°
，亦可逆时针旋转180
°
。内门第一级不完全齿轮组包括内门第一级不完全齿轮组主动轮4、内门第一级不完全齿轮组从动轮5；外门第一级不完全齿轮组包括外门第一级不完全齿轮组主动轮15、外门第一级不完全齿轮组从动轮17。同时，以齿轮组2为对称轴，在第一级不完全齿轮组轴16上对称的设置了内门第一级不完全齿轮组主动轮4、外门第一级不完全齿轮组主动轮15。在内门第二级不完全齿轮组轴22上设置了内门第一级不完全齿轮组从动轮5；在外门第二级不完全齿轮组
轴21上设置了外门第一级不完全齿轮组从动轮17。内门第一级不完全齿轮组主动轮4与外门第一级不完全齿轮组主动轮15背向，内门第一级不完全齿轮组从动轮5与外门第一级不完全齿轮组从动轮17以齿轮组2为对称轴对称布置。为此，若本实施方式中第一级不完全齿轮组轴16顺时针旋转时，内门第一级不完全齿轮组主动轮4与内门第一级不完全齿轮组从动轮5啮合，带动内门第二级不完全齿轮组轴22转动；同时，外门第一级不完全齿轮组主动轮15的无齿侧与外门第一级不完全齿轮组从动轮17相对旋转，但外门第二级不完全齿轮组轴21不旋转。
30.内门第二级不完全齿轮组包括内门第二级不完全齿轮组主动轮7、内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6、内门第二级不完全齿轮组第二从动轮8；内门第二级不完全齿轮组主动轮7设置于内门第二级不完全齿轮组轴22上、内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6设置于内门第三级不完全齿轮组轴23上、内门第二级不完全齿轮组第二从动轮8设置于内门开关门输出轴14上。内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6与内门第二级不完全齿轮组第二从动轮8以内门第二级不完全齿轮组主动轮7为中心对称布置。当内门第二级不完全齿轮组轴22旋转时，内门第二级不完全齿轮组主动轮7与内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6先啮合，将动力传递至内门第三级不完全齿轮组轴23，带动所述内门第三级不完全齿轮组轴23旋转；此时，内门第二级不完全齿轮组主动轮7的无齿侧与内门第二级不完全齿轮组第二从动轮8的相对旋转，但内门开关门输出轴14不旋转。
31.内门第三级不完全齿轮组包括内门第三级不完全齿轮组主动轮10、内门第三级不完全齿轮组第一从动轮9、内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11；内门第三级不完全齿轮组主动轮10设置于内门第三级不完全齿轮组轴23上、内门第三级不完全齿轮组第一从动轮9设置于内门平衡阀输出轴12上、内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11设置于内门锁紧和解锁输出轴13上。内门第三级不完全齿轮组第一从动轮9、内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11以内门第三级不完全齿轮组主动轮10为中心对称布置。当内门第三级不完全齿轮组轴23旋转时，内门第三级不完全齿轮组主动轮10与内门第三级不完全齿轮组第一从动轮9先啮合，动力传递至内门平衡阀输出轴12。内门平衡阀输出轴12与内门平衡阀连接，内门平衡阀输出轴12旋转时，带动打开内门平衡阀。内门第三级不完全齿轮组轴23旋转180
°
后，内门第三级不完全齿轮组主动轮10与内门第三级不完全齿轮组第一从动轮9啮合完成后，内门平衡阀输出轴12停止旋转，内门内、外的压力达到平衡；此时内门第三级不完全齿轮组主动轮10有齿侧旋转到内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11的有齿侧，内门第三级不完全齿轮组主动轮10与内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11啮合，内门锁紧和解锁输出轴13旋转。所述内门锁紧和解锁输出轴13与内门门板锁紧装置连接，内门锁紧和解锁输出轴13旋转时则带动内门门板锁紧装置动作，将锁紧的内门门板解锁。
32.内门第三级不完全齿轮组主动轮10与内门第三级不完全齿轮组第二从动轮11啮合完成后，内门第二级不完全齿轮组轴22旋转180
°
，内门第二级不完全齿轮组主动轮7与内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6也啮合完成；内门第二级不完全齿轮组主动轮7与内门第二级不完全齿轮组第二从动轮8开始啮合，内门第二级不完全齿轮组第一从动轮6保持静止，此时内门开关门输出轴14转动，内门开关门输出轴14与内门门板打开装置连接，内门门板打开。内门门板打开后，内门第一级不完全齿轮组主动轮4与内门第一级不完全齿轮组从动轮5也完成啮合，此时第一级不完全齿轮组轴16旋转180
°
，止转装置3触发，使第一级不完
全齿轮组轴16不能继续旋转。此时人员空气闸门已完成内门压力平衡、内门解锁及内门门板打开动作；此时的输入轴1设置为仅能沿反方向旋转。
33.通过手动方式或者预设的内门关门控制开关(电动方式)可以依次使内门开关门输出轴14(输出轴ⅲ)、内门锁紧和解锁输出轴13(输出轴ⅱ)、内门平衡阀输出轴12(输出轴ⅰ)反向旋转，从而对应的依次实现人员空气闸门内门门板关闭、内门锁紧及内门平衡阀关闭等动作。同时，内门不完全齿轮组、内门不完全齿轮组轴转回初始状态，第一级不完全齿轮组轴16也逆时针旋转回至初始状态。
34.此时，若使输入轴1通过齿轮组2将扭矩传递至第一级不完全齿轮组轴16，使第一级不完全齿轮组轴16继续逆时针旋转；由于外门不完全齿轮组、外门不完全齿轮组轴、外门输出轴分别与内门不完全齿轮组、内门不完全齿轮组轴、内门输出轴以齿轮组2为对称轴对称设置；随着第一级不完全齿轮组轴16的逆时针旋转，外门第一级不完全齿轮组主动轮15与外门第一级不完全齿轮组从动轮17啮合，带动外门第二级不完全齿轮组轴21转动；同时，内门第一级不完全齿轮组主动轮4的无齿侧与内门第一级不完全齿轮组从动轮5相对旋转，但内门第二级不完全齿轮组轴22不旋转。再通过外门第二级不完全齿轮组、外门第三级不完全齿轮组依次将动力传递至外门第三级不完全齿轮组轴、外门平衡阀输出轴18(输出轴ⅳ)、外门锁紧和解锁输出轴19(输出轴
ⅴ
)、外门开关门输出轴20(输出轴ⅵ)。带动人员空气闸门完成外门压力平衡、外门解锁及外门门板打开动作；止转装置3触发，使第一级不完全齿轮组轴16不能继续旋转。此时的输入轴1设置为仅能沿反方向旋转，其动作原理与人员空气闸门内门侧类似。
35.通过手动方式或者预设的外门关门控制开关(电动方式)可以依次使外门开关门输出轴20(输出轴ⅵ)、外门锁紧和解锁输出轴19(输出轴
ⅴ
)、外门平衡阀输出轴18(输出轴ⅳ)反向旋转，从而对应的依次实现人员空气闸门外门门板关闭、外门锁紧及外门平衡阀关闭等动作。同时，外门不完全齿轮组、外门不完全齿轮组轴转回初始状态，第一级不完全齿轮组轴16也顺时针旋转回至初始状态。
36.本实施方式中，将第一级不完全齿轮组轴16顺时针旋转设置为带动内门输出轴实现人员空气闸门的内门压力平衡、内门解锁及内门门板打开动作，将第一级不完全齿轮组轴16逆时针旋转设置为带动外门输出轴实现人员空气闸门的外门压力平衡、外门解锁及外门门板打开动作。根据情况，也可以反向设置，即将第一级不完全齿轮组轴16逆时针旋转设置为带动内门输出轴实现人员空气闸门的内门压力平衡、内门解锁及内门门板打开动作，将第一级不完全齿轮组轴16顺时针旋转设置为带动外门输出轴实现人员空气闸门的外门压力平衡、外门解锁及外门门板打开动作。
37.当内门输出轴(输出轴i、输出轴ii、输出轴iii)不在初始位置时，外门输出轴(输出轴iv、输出轴v、输出轴vi)不能旋转；当外门输出轴(输出轴iv、输出轴v、输出轴vi)不在初始位置时，内门输出轴(输出轴i、输出轴ii、输出轴iii)不能旋转。这样，任何时刻都能保证人员空气闸门的两道门中至少有一道闸门处于密封状态，实现人员空气闸门的内门、外门联锁功能。
38.本发明实施方式中，人员空气闸门联锁、压力平衡、锁紧和解锁、打开关闭门板等机构均集成于动力分配齿轮箱中，能够按顺序依次输出扭矩，实现内门、外门平衡阀打开、门板解锁、门板打开以及其逆转操作。本实施方式提供的人员空气闸门联锁及动力分配装
置的设置可保证人员空气闸门的内门、外门中仅一扇处于未密封状态，从而保证人员空气闸门始终处于密封状态。
39.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。