核电设备管接头螺母拆卸装置的制作方法

1.本发明涉及核电设备维护领域，尤其涉及一种核电设备管接头螺母拆卸装置。


背景技术：

2.在核电设备中，所有的标准件均采用特殊的固定结构，管接头的防松方式与常规行业中所使用的管接头不同。核电行业中所使用的管接头，在常规行业的基础上，增加了两个防松垫片，防松垫片的头部伸出的长片与管接头的接头螺母焊接在一起；防松垫片的尾部圆环与管接头的接头螺母体焊接在一起。
3.在核电机组压力容器堆内构件热电偶柱检修项目中，需对热电偶柱进行整体更换。压力容器中有4个热电偶柱，每个热电偶柱上有10根热电偶导管，40个热电偶导管从热电偶柱上穿出，穿入核电设备上堆芯板，热电偶通过热电偶导管进入到下部测量区。热电偶导管在核电设备上堆芯板上呈网状分布，每2个导管最近处仅为35mm。在更换热电偶柱时，需先将导管与热电偶柱进行分离，分离操作的步骤之一是：将管接头螺母从接头螺母体上旋松取下并移除。
4.热电偶柱和其上的管接头处于辐照环境中，对人体伤害极大，无法利用人员持操作工具近距离操作完成，因此需要一种能够替代人工进行核电设备管接头螺母拆卸的装置来完成相关操作。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题在于，提供一种核电设备管接头螺母拆卸装置。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电设备管接头螺母拆卸装置，其包括可活动的机械臂、旋松主体；
7.所述旋松主体包括与所述机械臂的活动末端连接的基座、设置在所述基座上的夹紧组件和旋拧组件；
8.所述旋拧组件包括可旋转的旋拧轴，所述夹紧组件配合在核电设备管接头的接头螺母体的外周上将其夹紧固定，所述旋拧轴一端套设在核电设备管接头的接头螺母上并带动所述接头螺母旋转，将所述接头螺母从所述接头螺母体上旋松。
9.优选地，所述基座为中空的壳体，所述夹紧组件设置在所述基座的外表面；
10.所述基座开设有供所述核电设备管接头伸入的通孔，所述旋拧轴容纳在所述基座内，所述旋拧轴与伸入所述通孔的核电设备管接头同轴设置。
11.优选地，所述夹紧组件包括分别对称设置在所述基座相对两侧表面的卡紧件和气缸；
12.所述卡紧件上有对应所述接头螺母体的外周设置的弧形开口，所述卡紧件在所述气缸的驱动下沿靠近所述接头螺母体的一侧可移动，以将所述接头螺母体夹紧其中。
13.优选地，所述卡紧件远离所述接头螺母体的一端包括至少一斜面，所述气缸的活塞杆的一端紧贴所述斜面并沿所述斜面可往复运动，以推动所述卡紧件沿靠近所述接头螺
母体的一侧移动。
14.优选地，所述气缸的活塞杆的一端设有紧贴所述斜面可滚动的滚轮。
15.优选地，所述旋松主体还包括限位组件，所述限位组件包括安装座、导向轮；
16.所述安装座固定在所述基座上，所述安装座和所述卡紧件上有相对设置的第一导向槽，所述导向轮以其相对两端分别插设在所述安装座和所述卡紧件的第一导向槽内且可沿所述第一导向槽的孔壁滚动，所述导向轮的滚动方向与所述管接头的径向一致。
17.优选地，所述卡紧件包括垂直相接的第一部分和第二部分，所述卡紧件的弧形开口位于所述卡紧件的第一部分上；
18.所述卡紧件的第二部分与所述基座的侧表面平行，且所述卡紧件的第二部分与所述基座的侧表面之间设有第一弹性件。
19.优选地，所述旋拧组件还包括与所述旋拧轴远离所述接头螺母的一端传动连接的传动轴。
20.优选地，所述传动轴套设在所述旋拧轴的外周且带动所述旋拧轴旋转，所述旋拧轴相对所述传动轴的内壁可轴向移动。
21.优选地，所述旋拧轴与所述传动轴的内壁之间形成有轴向延伸的间隙，所述间隙中设置有第二弹性件。
22.优选地，所述旋拧组件还包括凸出在所述旋拧轴周面上的导向轴，所述传动轴的周面开设有沿其轴向延伸的第二导向槽，所述导向轴滑动配合在所述第二导向槽内。
23.优选地，所述旋拧组件还包括电机、齿轮组，所述传动轴的输出端与所述旋拧轴连接，所述传动轴的输入端依次与所述齿轮组、所述电机的输出端连接。
24.优选地，所述旋拧轴靠近所述接头螺母的一端包括对应所述接头螺母的外周形状设置的卡槽，所述卡槽套接在所述接头螺母的外周面。
25.优选地，所述接头螺母的端部连接有残留管段，所述卡槽沿所述旋拧轴的轴向向远离所述接头螺母的一侧延伸形成有用于容纳所述残留管段的空腔。
26.优选地，所述基座与所述机械臂的活动末端之间通过机器人快换盘连接。
27.优选地，所述旋松主体还包括朝向所述核电设备管接头设置、用于监测接头螺母拆卸过程的摄像头。
28.优选地，所述旋松主体还包括与所述摄像头连接的电源装置。
29.本发明至少具有以下有益效果：远程操控机械臂带动旋松主体动作，可替代人工完成核电设备管接头螺母旋松及移除，减少人员吸收辐射的剂量。用于进行螺母旋松工作的夹紧组件和旋拧组件集成在基座上，使得本发明结构紧凑，对较狭窄空间适应性强。
附图说明
30.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
31.图1是本发明一实施例的核电设备管接头结构示意图；
32.图2是本发明一实施例的机械臂结构示意图；
33.图3是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置一视角下的结构示意图；
34.图4是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置的夹紧组件在基座上的示意图；
35.图5是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置另一视角下的结构示意图；
36.图6是图5的a部分放大示意图；
37.图7是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置的竖向剖视图；
38.图8是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置的旋拧组件的结构示意图；
39.图9是本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置的旋拧组件的爆炸图。
具体实施方式
40.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
41.术语“轴向”、“径向”是以整个装置或部件的长度方向为“轴向”，垂直于轴向的方向为“径向”。
42.术语“第一”、“第二”等仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。
43.上述术语仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
44.以下提供一些实施例，以核电站中反应堆上支承板上的热电偶柱更换为应用场景，予以进一步说明。可以理解地，根据不同的应用场景，将机械臂1安装在不同的具体位置，以与本发明公开的实施例相同的方式，还可以应用于其他核电设备的管接头螺母拆卸工作中。
45.如图1所示，在反应堆上支承板(未图示)内的热电偶导管30的各管段连接处设有管接头3，管接头3包括接头螺母31、接头螺母体32、防松垫片33。接头螺母体32的两端分别通过接头螺母31与两管段连接，防松垫片33焊接在接头螺母体32和接头螺母31之间。
46.反应堆上支承板内插设有热电偶柱(未图示)，从热电偶柱上伸出的热电偶导管通过管接头3连接另一段热电偶导管，因此在拆卸热电偶柱时，涉及到将热电偶柱与管接头3进行分离的步骤。分离热电偶柱与管接头3时的其中一步骤是，将接头螺母31从接头螺母体32上旋松取下。
47.因管接头3直接靠近反应堆上支承板内各构件，处于核辐射环境中，对人体伤害巨大，无法令人员直接靠近来执行上述分离操作。
48.图2-9示出了本发明一实施例的核电设备管接头螺母拆卸装置，核电设备管接头螺母拆卸装置包括可活动的机械臂1、旋松主体2；
49.旋松主体2包括与机械臂1的活动末端连接的基座20、设置在基座20上的夹紧组件和旋拧组件；
50.旋拧组件包括可旋转的旋拧轴22，夹紧组件配合在管接头3的接头螺母体32的外周上将其夹紧固定，旋拧轴22一端套设在管接头3的接头螺母31上并带动接头螺母31旋转，将接头螺母31从接头螺母体32上旋松。
51.具体地，旋松主体2作为机械臂1的末端执行机构，连接在机械臂1的活动末端。机械臂1具有可活动的各关节，具有多个方向的自由度，可带动旋松主体2到达需要旋松的管接头3附近。到达管接头3附近后，旋松主体2的旋拧轴22和夹紧组件配合将管接头3上的接
头螺母31从接头螺母体32上旋松。旋松主体2将接头螺母31旋松后，机械臂1再带动旋松主体2移动，将接头螺母31与接头螺母体32分离，完成一个接头螺母31的拆卸。
52.在反应堆上支承板内，待拆卸的接头螺母31附近密集林立有各种上部堆内构件如导向筒、热电偶导管等需避开的障碍。用于进行接头螺母31旋松工作的夹紧组件和旋拧组件集成在基座20上，使得本发明结构紧凑，对较狭窄空间适应性强。
53.请参阅图2，在一些实施例中，机械臂1还可以连接在机械臂安装板70上，机械臂安装板70上可设置相连的传动组件71和伺服电机72；
54.机械臂安装板70相对的上侧和下侧。传动组件71和伺服电机72连接在机械臂安装板70的上侧，机械臂1位于机械臂安装板70的下侧，机械臂1的第一端与传动组件71连接。
55.传动组件71在伺服电机72的驱动下带动机械臂1的第一端移动。机械臂安装板70靠近工具架安装板35设置，以方便机械臂1快速更换机械臂工具手。
56.进一步地，传动组件71包括至少一丝杆710，机械臂1的第一端开设有套孔(未图示)，机械臂1的第一端通过套孔套设在丝杆710上，机械臂1可沿丝杆710的长度方向往复运动。
57.具体地，传动组件71还可包括与伺服电机72连接的减速机711。丝杆710在一些实施例中为一t型丝杆，丝杆710的一端依次连接减速机711、伺服电机72。机械臂1的第一端通过套孔套设在丝杆710上，伺服电机72输出转矩动力，依次传递至减速机711和丝杆710，丝杆710转动带动机械臂1沿丝杆710的长度方向往复运动。
58.机械臂安装板70的上侧设有用于固定丝杆710的连接件78，连接件78上设有孔位，丝杆710的相对两端分别穿设在连接件78上的孔位，以连接在机械臂安装板70的上侧。丝杆710上还可设置减少机械碰撞的防撞块74。
59.为进一步加强机械臂1移动时的位置稳定性，机械臂安装板70的上侧还可设置至少一导轨76，导轨76位于机械臂安装板70的下侧，机械臂1的第一端滑动连接于导轨76。
60.导轨76相对丝杆710平行设置，在机械臂1沿丝杆710往复运动时，导轨76在机械臂安装板70的下侧配合机械臂1的运动轨迹为其提供进一步的位移导向。
61.机械臂安装板70的上侧还可设置至少一拖链77。机械臂1、传动组件71、伺服电机72的电气线缆和气路管路可集合在拖链77内，拖链77对电气线缆和气路管路起到保护、牵引的作用，同时可以有效的防止电气线缆和气路管路打结情况的出现。
62.一同参阅图3-7，进一步地，在一些实施例中，基座20为中空的壳体，夹紧组件设置在基座20的外表面；
63.基座20开设有供管接头3伸入的通孔201，旋拧轴22容纳在基座20内，旋拧轴22与伸入通孔201的管接头3同轴设置。
64.具体地，机械臂1带动旋松主体2移动，将通孔201对准管接头3并靠近其移动，管接头3的接头螺母31伸进通孔201并被旋拧轴22的一端固定。管接头3的接头螺母体32在通孔201的外围被夹紧组件夹持固定。此时旋拧轴22带动接头螺母31旋转，即可将接头螺母31从接头螺母体32上旋松取下。机械臂1继续移动将接头螺母31回收，完成一个接头螺母31的拆卸。
65.进一步地，在一些实施例中，如图4所示，夹紧组件包括分别对称设置在基座20相对两侧表面的卡紧件21和气缸23；
66.卡紧件21上有对应接头螺母体32的外周设置的弧形开口(图中未标出)，卡紧件21在气缸23的驱动下沿靠近接头螺母体32的一侧可移动，以将接头螺母体32夹紧其中。
67.进一步地，在一些实施例中，卡紧件21远离接头螺母体32的一端包括至少一斜面，气缸23的活塞杆的一端紧贴斜面并沿斜面可往复运动，以推动卡紧件21沿靠近接头螺母体32的一侧移动。
68.具体地，如图4所示，卡紧件21远离接头螺母体32的一端沿其一表面外凸形成有坡道形凸台(图中未标出)，凸台上各点相对卡紧件21的一表面凸起的高度沿气缸23的活塞杆231前进方向逐渐增大(前进方向在图中表示为活塞杆231靠近管接头3一侧移动的方向)，以形成斜面212。
69.气缸23的活塞杆231的一端与卡紧件21抵接，沿斜面212且沿前进方向运动时，卡紧件21被推动，并沿管接头3的径向往靠近管接头3的一侧移动。
70.设置在基座20相对两侧的气缸23以其活塞杆231分别推动基座20相对两侧的卡紧件21沿管接头3的径向往靠近管接头3的一侧移动，以将管接头3的接头螺母体32夹紧在两个卡紧件21之间。
71.活塞杆231反向运动(反向运动指与上述前进方向相反的方向)，则松开卡紧件21，令卡紧件21沿管接头3的径向向远离管接头3的一侧移动，以松开接头螺母体32。
72.斜面212的倾斜程度不同，可实现推动卡紧件21行进不同的距离，以改变对接头螺母体32的夹紧程度，具体可依据实际应用场景，管接头3的尺寸大小等具体确定，本实施例对此不作限定。
73.进一步地，在一些实施例中，气缸23的活塞杆231的一端设有紧贴斜面212可滚动的滚轮215，以减少气缸23的活塞杆231与斜面212之间的摩阻，使活塞杆231可在斜面212上顺畅移动。
74.进一步地，在一些实施例中，一同参阅图3-6，旋松主体还包括限位组件24，限位组件24包括安装座240、导向轮241；
75.安装座240固定在基座20上，安装座240和卡紧件21上有相对设置的第一导向槽(图中未标出)，导向轮241以其相对两端分别插设在安装座240和卡紧件21的第一导向槽内且可沿第一导向槽的孔壁滚动，导向轮241的滚动方向与卡紧件21往复运动的方向一致。
76.具体地，参照图5-图6中所示的方位，安装座240通过螺钉40安装在基座20的一表面上。第一导向槽呈跑道形或椭圆形，具有一定的供导向轮241滚动的长度空间，且其长边与管接头3的径向平行，使导向轮241在第一导向槽内滚动的方向与管接头3的径向一致。
77.当活塞杆231沿斜面212移动时，活塞杆231对卡紧件21施加的作用力包括推动卡紧件21沿管接头3的径向移动的分力、推动卡紧件21沿管接头3的轴向移动的分力。
78.导向轮241在第一导向槽中，受到第一导向槽的空间限制，只可沿与管接头3的径向一致的方向滚动，即不影响卡紧件21沿管接头3的径向移动。同时，导向轮241在第一导向槽的限制下，阻碍了卡紧件21沿管接头3的轴向移动。从而保证卡紧件21在活塞杆231的推动下只沿管接头3的径向移动，使卡紧件21准确定位到接头螺母体32的外周将其夹紧。
79.进一步地，在一些实施例中，参阅图4，卡紧件21包括垂直相接的第一部分213和第二部分214，卡紧件21的弧形开口位于卡紧件21的第一部分213上，斜面212则位于卡紧件21的第二部分214上；
80.卡紧件的第二部分214与基座20的侧表面平行，且卡紧件21的第二部分214与基座20的侧表面之间设有第一弹性件41。
81.具体地，第一弹性件41可以是弹簧。在活塞杆231沿斜面212的往复作用下，卡紧件21的第二部分214沿靠近或远离基座20的侧表面的方向来回运动。对应地，卡紧件21的第二部分214压缩第一弹性件41，或者松开第一弹性件41进行复位。第一弹性件41的设置可避免卡紧件21的第二部分214在移动过程中直接与基座20抵接产生冲击力，缓冲卡紧件21和基座20之间的作用力。
82.在一些实施例中，一同参阅图7至图9，旋拧组件还包括与旋拧轴22远离接头螺母31的一端传动连接的传动轴221。
83.进一步地，传动轴221套设在旋拧轴22的外周且带动旋拧轴22旋转，旋拧轴22相对传动轴221的内壁可轴向移动。
84.具体地，接头螺母体32在夹紧组件的夹持下固定时，接头螺母31需朝远离接头螺母体32的一侧旋转并移动一段距离以从接头螺母体32上旋下。对应地，旋拧轴22在旋拧接头螺母31时沿远离接头螺母31的一侧可移动一定距离，可加强旋拧轴22与传动轴221之间传动连接的可靠性。
85.进一步地，为进一步缓冲旋拧轴22与传动轴221内壁之间的作用力，旋拧轴22与传动轴221的内壁之间形成有轴向延伸的间隙，间隙中设置有第二弹性件42。第二弹性件42可以是弹簧。旋拧轴22沿传动轴221的内壁轴向往复移动时，压缩或者松开第二弹性件42。
86.进一步地，旋拧组件还包括凸出在旋拧轴22周面上的导向轴222，传动轴221的周面开设有沿其轴向延伸的第二导向槽，导向轴222滑动配合在第二导向槽内，将传动轴221产生的转矩传递至旋拧轴22，且配合第二导向槽引导旋拧轴22的轴向运动。
87.具体地，旋拧轴22上沿其径向可以预留用于穿设导向轴222的孔洞(图中未标出)，导向轴222依次穿设传动轴221上的第二导向槽、旋拧轴22的孔洞，且其相对两端部凸出在旋拧轴22的外周面，并滑动配合在第二导向槽内。
88.进一步地，在一些实施例中，旋拧组件还包括电机223、齿轮组224，传动轴221的输出端与旋拧轴22连接，传动轴221的输入端依次与齿轮组224、电机223的输出端连接。
89.具体地，基座20的一端连接有齿轮箱225，基座20与齿轮箱225相对连通。电机223通过电机安装座226安装在齿轮箱225上，齿轮组224位于齿轮箱225内部。齿轮组224包括垂直相接的第一伞齿轮2240和第二伞齿轮2241，传动轴221的输入端与第一伞齿轮2240连接，第一伞齿轮2240与第二伞齿轮2241啮合，第二伞齿轮2241连接电机223的输出轴。电机223输出转矩依次传递至第二伞齿轮2241、第一伞齿轮2240、传动轴221、旋拧轴22，以实现旋拧轴22的旋转运动。
90.进一步地，在基座20的内部与传动轴221的连接处从前往后还依次设置有第一轴承227和第二轴承228，用于支撑传动轴221的旋转，提高其旋转精度和旋转稳定性。
91.进一步地，在一些实施例中，旋拧轴22靠近接头螺母31的一端包括对应接头螺母31的外周形状设置的卡槽(图中未标出)，使旋拧轴22靠近接头螺母31的一端与接头螺母31的外周面完全契合，卡槽套接在接头螺母31的外周面，将接头螺母31卡紧其中固定。
92.进一步地，卡槽的槽体上还对应管接头3上防松垫片33的形状设置有用于避让防松垫片33的避让槽(图中未标出)，更好地贴合接头螺母31的外周。
93.进一步地，将接头螺母31两端连接的管件切断后，接头螺母31的端部连接有残留管段，卡槽沿旋拧轴22的轴向向远离接头螺母31的一侧延伸形成有用于容纳残留管段的空腔。
94.进一步地，在一些实施例中，基座20与机械臂1的活动末端之间通过机器人快换盘25连接。机器人快换盘25与机械臂1的活动末端之间有相适配的标准接口，通过控制器控制机械臂1可自动安装或拆卸旋松主体2。
95.进一步地，在一些实施例中，旋松主体2还包括朝向管接头3设置、用于监测接头螺母31拆卸过程的摄像头(未图示)。摄像头可用于反馈管接头3的位置图像信息，闭环控制管接头3的定位。具体来说，管接头3的定位包括但不限于：将夹紧组件对准接头螺母体32的外周，将旋拧轴22对准接头螺母31的外周。如图3-图7所示，摄像头可以通过摄像头支架26安装在基座20上。
96.进一步地，在一些实施例中，旋松主体2还包括与摄像头连接的电源装置27。电源装置27可安装在基座20上。
97.进一步地，基座20上安装有连接支架28，连接支架28竖立在基座20上，机器人快换盘25连接在连接支架28远离基座20的一端，电源装置27安装在连接支架28上。
98.以上仅为本发明的一些具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。