一种用于核聚变装置的多功能维护平台

摘要

本发明公开了一种用于核聚变装置的多功能维护平台，包括多功能维护平台主体，环向驱动机构，径向驱动机构，辅助抬升机构，维护机械手；所述环向驱动机构用于驱动多功能维护平台环向移动；所述径向驱动机构用于驱动多功能维护平台径向移动；所述辅助抬升机构用于辅助提升多功能维护平台的高度；所述维护机械手用于拆除维护部件支撑及管路连接设备。两条驱动导轨焊接在真空室内部，驱动导轨两侧面分别安装移动导轨，移动导轨中间有导槽，两侧的移动滑轮固定在维护平台上，并在移动滑轮底部安装顶升液压缸及四周安装引导机构。本发明的优点是多功能维护平台结构紧凑，控制简单，可以实现核聚变环境大负载部件安全、高效、可靠的维护作业任务。

说明书

技术领域

本发明涉及核聚变反应堆工程技术领域，特别涉及到一种用于核聚变装置的多功能维护平台

背景技术

控制和利用聚变能对人类文明具有重大意义，商用聚变堆的建立将会是能源领域的一场革命。在可控磁约束热核聚变领域，托卡马克装置是目前最有应用前景的结构，具有重要的研究价值。托卡马克装置内部包含一个用于发生聚变反应的环状真空室，装置运行期间，真空室内第一壁部件如偏滤器、包层等，由于长期运行于核辐射环境中，同时承受等离子体热冲击和中子辐照，运行一段时间后，会产生较大的损伤，因此需要转移至托卡马克装置之外进行维护。聚变堆的维护是未来商用电站是否成功的关键难题之一。

未来聚变堆装置内部重载部件，其维护载荷大、精度要求高是聚变堆维护中难度最大的核心系统。为实现在复杂空间环境中对高精度、模块化部件进行维护的需求，研制开发一套遥操作维护设计系统，能够满足在复杂工作环境下运动，实现高精度、高可靠性，能够灵活实现部件的拆卸、更换、转运以及冷却管切割、焊接等维护作业，为未来顺利实现聚变堆真空室复杂空间环境中高精度的重载部件模块远程维护任务奠定基础。

现有人工与机械相结合的维护方式，无法适应未来聚变堆自动化、标准化、高辐射环境下的维护需要。本发明的聚变装置多功能维护平台具有以下优点：

1.多功能维护平台结构简单，运动灵活，通过液压马达与齿轮的输出，实现一定斜度重型负载的转运功能，其平台内部设施属于一体化机构，无需外设装备，维护平台内部空间可以携带各种机械工具能够快速进行更换，结构紧凑，控制简单，其维护平台本体维护流程简单，安全、可靠、可调节和易于更换。

2.多功能维护平台全部采用全自动远程维护控制操作方式，无需人力维护，保证了人员的健康和人身安全。

3.环向驱动机构采用特殊结构设计，驱动机构具有双向移动功能，可实现聚变装置维护更换和安装工具一体化，降低维护成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于核聚变装置的多功能维护平台，以实现将核聚变装置中的维护部件从真空室移至装置外维护的过程。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种用于核聚变装置的多功能维护平台，包括多功能维护平台主体，环向驱动机构，径向驱动机构，辅助抬升机构，维护机械手；

所述环向驱动机构用于驱动多功能维护平台环向移动；

所述径向驱动机构用于驱动多功能维护平台径向移动；

所述辅助抬升机构用于辅助提升多功能维护平台的高度；

所述维护机械手用于拆除维护部件支撑及管路连接设备。

进一步的，所述多功能维护平台主体包括维护机械手、动力站、平台下部移动导轨、导轨中间移动滑轮；维护平台本体中动力站安装在维护平台内侧位置，维护机械手安装在环向驱动机构上。

进一步的，所述环向驱动机构包括本体，内外侧可拆卸轨道及拆卸安装机构；所述环向驱动机构包括内侧环向驱动机构和外侧环向驱动机构，分别固定在多功能维护平台两端，内外侧可拆轨道由滚珠丝杠驱动螺栓连接机构实现与固定轨道安装固定。

进一步的，径向驱动机构包括液压马达、齿轮、驱动导轨，液压马达安装固定在维护平台内，在连接轴上安装齿轮，通过维护平台底部与外侧驱动导轨啮合。

进一步的，辅助抬升机构，包括液压抬升缸，液压驱动导轨滑块，顶升缸，滚轮液压抬升缸用于实现滚轮抬升，液压驱动导轨滑块实现径向移动，顶升缸用于液压马达及滑轮抬升。

根据本发明的另一方面，提出一种利用上述多功能维护平台进行偏滤器维护的方法，包括如下步骤：

(1)对接步骤：多功能维护平台携带转运机构从转运车移出，进入真空室窗口，再由液压马达带动齿轮在倾斜的驱动导轨上，同时移动滑轮同步径向移动到真空室维护对象底部，调整距离使内外侧可拆轨道对接真空室固定轨道；

(2)转运步骤：液压马达及移动滑轮下的顶升缸进行抬升，四周引导机构起固定方向的作用，内侧可拆轨道由电机带动滚珠丝杠驱动螺栓机构与内侧固定轨道连接，再由维护机械手推动外侧可拆轨道连接机构与外侧固定轨道安装固定，内外侧环向驱动机构两侧的液压缸驱动底部平台进行位姿调整，驱动滚轮同步进行环向移动，到达维护部件底部；

(3)拆卸步骤：多功能维护平台上的液压抬升缸实现滚轮抬升并紧贴维护部件侧部，其底部由顶升缸顶升贴合，维护机械手拆除维护部件支撑及管路连接设备，平台上液压驱动缸驱动导轨滑块移动，使维护部件脱离支撑。

(4)维护步骤：内、外侧环向驱动机构按原运动轨迹返回，到达真空室窗口处安装部件底部，液压马达驱动移动滑轮两侧顶升缸开始下降，同时电机带动滚珠丝杠驱动螺栓连接机构拆除与内侧轨道连接，由维护机械手拆除外侧可拆轨道，通过环向驱动机构调整位姿并固定，再由液压马达驱动多功能维护平台移出真空室，送入转运车进行维护。

有益效果：

采用本发明的遥操作转运方案，可以提高部件转运机构的利用率，而且这种重载机构全部采用全自动维护方式，结构简单，易于更换，可以运用于真空环境下操作，重载机构负载能力强，空间结构紧凑，控制简单，可用于狭窄作业空间环境下大负载部件安全、高效、可靠的维护作业。

附图说明：

图1为多功能维护平台整体结构示意图；

图2为多功能维护平台详细结构示意图；

图3为多功能维护平台转运实例结构示意图。

附图标记说明：1.内侧环向驱动机构，2.液压顶升缸，3.维护机械手，4.外侧环向驱动机构，5.驱动导轨，6.移动导轨，7.动力站，8.液压马达，9导轨滑块，10.液压驱动缸，11.维护平台本体，12.液压抬升缸，13.可拆轨道，14滚珠丝杠，15.电机，16.移动滑轮，17.引导机构，18.顶升缸，19.连接机构，20.固定支撑，21.偏滤器，22.齿轮，23.夹紧缸。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案以及有益效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，仅以核聚变装置内部偏滤器遥操作转运维护过程为例，对偏滤器进行维护，对本发明进行进一步的详细说明，应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。

根据本发明的实施例如图1，2所示，一种用于核聚变装置的多功能维护平台，包括多功能维护平台主体、环向驱动机构、径向驱动机构、辅助抬升机构、维护机械手等。

所述环向驱动机构用于驱动多功能维护平台环向移动；

所述径向驱动机构用于驱动多功能维护平台径向移动；

所述辅助抬升机构用于辅助提升多功能维护平台的高度；

所述维护机械手用于拆除维护部件支撑及管路等连接设备。

根据本发明的实施例，所述多功能维护平台主体包括维护机械手3、动力站7、平台下部驱动导轨5、导轨中间移动滑轮16等。维护平台主体中动力站7安装在维护平台内侧位置，维护机械手3安装在外侧环向驱动机构4上。

根据本发明的实施例，所述环向驱动机构包括本体，内外侧可拆卸轨道及拆卸安装机构等。所述环向驱动机构包括内侧环向驱动机构1和外侧环向驱动机构4，分别固定在多功能维护平台两端，内外侧可拆轨道由滚珠丝杠驱动螺栓连接机构实现与固定轨道安装固定。

根据本发明的实施例，所述径向驱动机构包括液压马达8、齿轮22、驱动导轨5等，液压马8达安装固定在维护平台内，在连接轴上安装齿轮22，通过维护平台底部与外侧驱动导轨5啮合。

根据本发明的实施例，所述辅助抬升机构，主要包括液压抬升缸12，液压驱动导轨滑块9，顶升缸18，移动滑轮16等组成。液压抬升缸实现滚轮抬升，液压驱动导轨滑块9实现径向移动，顶升缸用于液压马达及滚轮抬升。

本发明的多功能维护平台进行偏滤器维护的方法，包括如下步骤：

(1)维护平台本体11携带转运机构从转运车移出，由液压马达8驱动齿轮22在驱动导轨5上转动，驱动移动滑轮16同步径向移动到真空室维护部件底部，同时调整距离使内外侧可拆轨道13，对接真空室固定轨道。

(2)液压马达8，及移动滑轮16下的顶升缸18开始将液压马达8及移动滑轮16向上抬升，四周的引导机构17做引导作用，内侧可拆轨道13由电机15带动滚珠丝杠14在其滑块上进行径向移动，使其滑块上的电机15驱动连接的螺栓进行旋转，与可拆轨道13内的连接机构19对接，推动机构展开嵌入内侧固定轨道安装固定，外侧可拆轨道由维护机械手3推动连接机构19与外侧固定轨道进行对接固定，内、外侧环向驱动机构1、4焊接在维护平台本体11上并携带平台，开始调整位姿进行环向移动，到达偏滤器21底部，

(3)液压顶升缸2进行向上抬升紧贴偏滤器21防止偏滤器底部与维护平台本体11之间有间隙导致倾斜，维护机械手3拆除偏滤器管路，以及偏滤器前端支撑机构。液压驱动缸10驱动导轨滑块9向右侧移动，使偏滤器脱离固定支撑20，液压抬升缸12将移动滑轮16同步进行抬升，紧贴偏滤器21侧面，防止因偏滤器21脱离固定支撑20发生下滑撞击，导致偏滤器21变形。

(4)内、外侧环向驱动机构1、4按原来轨迹进行环向移动，到达真空室第一块偏滤器21下窗口处，液压马达8及移动滑轮16两侧的顶升缸18开始下放，同时电机15带动滚珠丝杠14将内侧可拆轨道13与固定轨道之间进行拆除，外侧可拆轨道，由维护机械手3进行拆除，环向驱动机构上的夹紧缸23将可拆轨道13夹紧，使两侧环向驱动机构落在可拆轨道13上，用夹紧缸23固定，然后由液压马达8带动维护平台本体11移出真空室，送入转运车进行维护。

本发明所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。