манипулятор для проведения измерений, испытаний, исследований и ремонта внутри открытого сверху и расположенного в корпусе напорного бака реактора

Формула изобретения

1. МАНИПУЛЯТОР ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ, ИСПЫТАНИЙ, ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕМОНТА ВНУТРИ ОТКРЫТОГО СВЕРХУ И РАСПОЛОЖЕННОГО В КОРПУСЕ НАПОРНОГО БАКА РЕАКТОРА, содержащий вспомогательный мост корпуса реактора, установленный на нем и подвижный в продольном направлении вспомогательного моста мост манипулятора, приподнятая столообразная платформа которого имеет опору для неподвижно установленной в напорный бак и зафиксированной в нем мачты, суппорт, выполненный с возможностью перемещения по мачте посредством грузоподъемного устройства и вращения вокруг нее, причем на суппорте укреплен несущий орган для размещения измерительных, испытательных контрольных или ремонтных устройств, а грузоподъемное устройство состоит из двух приводных канатных барабанов, расположенных в зоне платформы тангенциально и симметрично по отношению к мачте, канаты которых одним концом закреплены на суппорте, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, опора мачты состоит из корпуса, имеющего форму полого цилиндра, который установлен на подчиненной платформе опорной конструкции, снабжен двумя диаметрально расположенными на его внутренней стороне роликовыми направляющими для расположенных вдоль мачты направляющих рельсов и имеет фиксаторное устройство для осевого фиксирования мачты с геометрическим или силовым замыканием, состоящее из по меньшей мере одного вставного болта, который проходит в укрепленной на полом цилиндрическом корпусе втулке радиально по отношению к мачте и вставлен в соответствующее отверстие мачты, а мачта по всей ее длине снабжена двумя диаметрально расположенными направляющими рельсами, причем суппорт содержит охватывающую мачту манжету, выполненную с возможностью перемещения вдоль направляющих рельсов на роликах, и зажимное устройство, зажимные колодки которого взаимодействуют с одним из направляющих рельсов мачты, при этом на мачте закреплен отрезок трубы, на котором укреплено неподвижное опорное кольцо, а на неподвижном опорном кольце размещено вращающееся опорное кольцо, на котором расположен выполненный с возможностью вращения вокруг суппорта несущий орган и приводы его вращения, при этом мачта по всей ее длине снабжена U-образным в поперечном сечении каналом, смещенным на 90^o по отношению к канатным барабанам, в котором размещена кабелепроводная цепь, содержащая силовые линии и линии управления для суппорта и несущего органа и одним своим концом зафиксированная на суппорте, а оба канатных барабана для подъема и опускания суппорта расположены параллельно главным балкам вспомогательного моста под платформой в опорной конструкции и каждый барабан оснащен независимым канатом, свободный конец которого закреплен непосредственно на несущей накладке суппорта, причем в мосте манипулятора на высоте опорной конструкции между обоими канатными барабанами предусмотрена горизонтальная направленная в сторону от U-образного канала мачты направляющая для кабелепроводной цепи, а к мосту манипулятора в продольном направлении вспомогательного моста подсоединен устанавливаемый на вспомогательный мост кабельный накопитель, содержащий снабженный приводом кабельный барабан для намотки и смотки кабелепроводной цепи.

2. Манипулятор по п.1, отличающийся тем, что в кабельном накопителе для кабелепроводной цепи установлен непосредственный привод, который через проскальзывающую муфту соединен также с приводным валом кабельного барабана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к телеуправляемым устройствам для манипулирования измерительными, испытательными, контрольными и ремонтными устройствами на участках, труднодоступных для человека или непосредственно доступных лишь в сложных условиях, в частности к манипулятору для проверки открытых сверху напорных баков реактора, состоящему из стационарной, входящей внутрь напорного бака мачты и передвигающегося по мачте суппорта с укрепленным на нем несущим органом для измерительного, испытательного, контрольного или ремонтного устройства.

В известном манипуляторе [1] для напорного бака ядерного реактора мачта установлена на дне напорного бака и верхним концом удерживается в кошке манипулятора, которая заанкерована на верхней платформе моста манипулятора. В свою очередь мост манипулятора установлен с возможностью передвижения на вспомогательном мосту, опирающемся в корпусе реактора. На стационарно установленной мачте находится суппорт, который посредством грузоподъемного устройства может перемещаться продольно мачте. Предназначенная для этого канатная лебедка состоит из двух, расположенных тангенциально и симметрично относительно мачты канатных барабанов, свободные концы канатов которых закреплены на суппорте. Один из канатов проведен при этом вокруг направляющего ролика у основания мачты. В остальном суппорт несет горизонтальный кронштейн, способный перемещаться в продольном направлении и вращаться вокруг своей оси. На свободном конце кронштейна размещены ремонтные и контрольные устройства.

Известен манипулятор, в котором мачта подвешена на мосту манипулятора, причем она вращается вокруг своей оси и (посредством канатной тяги) смещается в осевом направлении. Стрела для испытательной аппаратуры, укрепленная на мачте без специального суппорта, приводится в действие канатной передачей, размещенной внутри мачты [2].

Цель изобретения - снизить степень подверженности манипулятора повреждениям, сократить необходимое время на подготовительные операции и сроки пребывания в напорном баке реактора.

Для достижения этой цели по всей длине мачты предусмотрены два диаметрально расположенных направляющих рельса; суппорт состоит из охватывающего мачту в виде манжеты, перемещающегося вдоль направляющих рельсов на роликах и закрепленного на мачте отрезка трубы, на котором укреплено неподвижное опорное кольцо, причем на неподвижном опорном кольце размещено вращающееся опорное кольцо, несущее вращающийся вокруг суппорта несущий орган и приводы для несущего органа; по всей длине мачты предусмотрен имеющий V-образное поперечное сечение, смещенный на 90^о относительно контактных барабанов канал, в котором проходит кабелепроводная цепь, содержащая силовые линии и линии управления для суппорта и несущего органа и одним своим концом зафиксированная на суппорте.

Опора мачты состоит из корпуса, имеющего в основном форму полого цилиндра, который установлен на подчиненной платформе опорной конструкции, снабжен двумя диаметрально расположенными на его внутренней стороне роликовыми направляющими для расположенных вдоль мачты направляющих рельсов и который имеет фиксаторное устройство для осевого фиксирования мачты с геометрическим или силовым замыканием.

Оси обоих канатных барабанов для привода суппорта расположены параллельно главным балкам вспомогательного моста под платформой в опорной конструкции и для образования двух канатных лебедок с независимым приводом, каждый из них оснащен соответственно канатом, свободный конец которого закреплен непосредственно, на несущей накладке суппорта.

На мосту манипулятора на уровне опоpной конструкции между обоими канатными барабанами имеется горизонтальная направляющая для кабелепроводной цепи, направление которой определяется U-образным каналом мачты.

С мостом манипулятора в продольном направлении вспомогательного моста связан устанавливаемый на вспомогательный мост кабельный накопитель, имеющий кабельный барабан с приводом для намотки и размотки кабелепроводной цепи.

При подобном выполнении манипулятора его до транспортировки и монтажа можно расчленить на несколько работоспособных узлов, которые легко доступны при монтаже и демонтаже манипулятора, а также при эксплуатации. Эти узлы представляют собой мост манипулятора без нижнего переходного мостика, опору мачты и верхнее ограждение платформы, но с подвешенным под опорной конструкцией суппортом, включая стрелу и канатную лебедку для суппорта, нижний переходный мостик с опорой мачты и верхним ограждением платформы, кабельный накопитель с кабельным барабаном, кабелепроводную цепь и привод для кабельного барабана и кабелепроводной цепи, мачтовый корпус с различными секциями мачты и тележку техобслуживания, передвигающуюся по мосту манипулятора.

При монтаже манипулятора эти функциональные узлы устанавливаются в следующем порядке.

На площадке предварительной сборки на мост манипулятора устанавливаются нижний переходный мостик, опора мачты и верхнее ограждение платформы. Укомплектованный таким образом мост манипулятора устанавливается на имеющийся в корпусе реактора вспомогательный мост. Затем кабельный накопитель устанавливается на вспомогательный мост и сцепляется с мостом манипулятора. В последнюю очередь на вспомогательный мост устанавливается мачтовый корпус с секциями мачты. После этого осуществляется монтаж секций мачты с помощью цехового крана или с помощью поворотного деррик-крана, устанавливаемого на мосту манипулятора.

Затем на вспомогательный мости подвешивается тележка техобслуживания. Ввод кабелепроводной цепи в горизонтальную направляющую и в U-образную выемку мачты, а также присоединение кабелепроводной цепи к суппорту и соединение кабельных муфт. Разъединение фиксации суппорта при транспортировке. Соединение кабельного накопителя с регулирующими устройствами манипулятора и пуск программы испытаний. Центрирование манипулятора в напорном баке реактора путем передвижения вспомогательного моста и моста манипулятора.

Для предлагаемого манипулятора характерно также и то, что управление приводными агрегатами, укрепленного на суппорте несущего органа, осуществляется по линиям, интегрированным в кабелепроводную цепь, и что конструкция манипулятора в целом позволяет легко осуществлять проводку этой кабелепроводной цепи. В этом отношении существенными конструктивными признаками являются U-образная выемка мачты и предусмотренная для верхней платформы моста манипулятора опорная конструкция, которая содержит специально согласованные элементы для фиксации мачты и для привода суппорта. При этом U-образная выемка мачты состоит из листовой детали, ввариваемой в продольный вырез трубчатой мачты, или отдельных секций мачты, тогда как для опорной конструкции верхней платформы моста манипулятора предусмотрены балки, которые проходят от четырех опор моста манипулятора в виде стола к его центру и заканчиваются в шестиугольном, снабженном отверстием для мачты несущем коробе, одна диагональ которого проходит параллельно главным балкам вспомогательного моста.

На фиг. 1 дан манипулятор, общий вид; на фиг.2 - мост манипулятора; на фиг.3 - то же, план; на фиг.4 - мачтовые секции; на фиг.5 - опорная конструкция, план; на фиг.6 - то же, вид сбоку; на фиг.7 - полусечение мачтовой опоры; на фиг. 8 - горизонтальная проекция мачтовой опоры; на фиг.9 - упругая роликовая направляющая; на фиг.10 - упругая роликовая направляющая. план; на фиг.11 - суппорт; на фиг.12 - кольцеобразный ящик, план; на фиг.13 - зажимное устройство; на фиг.14 - жесткая роликовая направляющая; на фиг. 15 - суппорт, план.

Манипулятор содержит напорный бак 1 реактора с подчиненным манипулятором 2 на центральной мачте. Напорный бак 1 реактора, имеющий донную часть 3 в виде полусферы и присоединительные патрубки 4 и 5 для охлаждающей воды, изображен со снятой крышкой так, что напорный бак является доступным через верхнее отверстие 6. В напорном баке реактора установлена мачта 7, которая своим основанием 8 опирается на донную часть 3, а верхним концом удерживается мостом 9 манипулятора, опирающимся на балки 10 вспомогательного моста 11. При этом балки 10 выполнены в виде рельсов, по которым передвигается мост 9 манипулятора с кабельным накопителем 12 и также тележкой 13 техобслуживания.

Для центрирования мачты 7, состоящей из нескольких мачтовых секций 14, в напорном баке реактора имеется центрирующее устройство 15, установленное на фланце отверстия 6. Это центрирующее устройство следует применять в том случае, когда мачта не может иметь опоры в баке реактора и подвешена на мосту манипулятора.

Для проведения контроля, ремонта и измерения предусмотрен суппорт 16, способный передвигаться вдоль мачты 7 и снабженный несущим органом для ремонтного, измерительного, контрольного или испытательного устройства.

Мост 9 манипулятора (фиг.2) выполнен в виде стола с четырьмя опорами 17, в нижних концах которых имеются колеса 18. В верхней части этой конструкции имеется панель или верхняя платформа 19 с ограждением 20. Под этой панелью находится опоpная конструкция 21, на которой установлена мачтовая опора 22 и расположены канатные барабаны 23 с приводами 24 возвратно-поступательного движения суппорта 16, снабженного несущим органом со стрелой 25. В нижней части моста манипулятора имеются поперечные балки или балки 26 жесткости, на которых расположена нижняя платформа.

Мачта 7, состоящая из отдельных мачтовых секций 14, имеет два диаметрально противолежащих направляющих рельса 27, по которым проходит суппорт 16.

На вспомогательном мосту 11 с одной стороны моста 9 манипулятора установлен кабельный накопитель 12, который представляет собой тележку 28 с расположенной на ней катушкой 29. На эту катушку наматывается кабелепроводная цепь 30, причем для намотки и размотки предусмотрены привод 31 и приводное колесо 32, которые непосредственно приводят в действие кабелепроводную цепь.

Расположенная с другой стороны моста 9 манипулятора тележка 13 техобслуживания выполнена так, что ее опорная поверхность 33 находится под установленной на поперечных балках 26 моста манипулятора нижней платформой для обеспечения удобного подхода к соответственно укрепленному на суппорте 16 испытательному, измерительному и ремонтному устройству. При этом вследствие выполнения моста 9 манипулятора в виде стола суппорт 16 может снизу полностью въезжать в мост манипулятора.

Наматываемая на катушку 29 кабелепроводная цепь 30 приводится от привода 31 через муфту 34 и приводное колесо 32, тогда как одновременно через приводной ремень 35, муфту 36 и вал 37 осуществляется привод катушки 29 (фиг.3 и 4).

Применительно к тележке 13 техобслуживания видно, что расположенное в конце стрелы 25 суппорта 16 измерительное, испытательное или ремонтное устройство 38 находится в зоне тележки техобслуживания над опорной поверхностью 39 и на фланце 40 может быть демонтировано со стрелы 25.

Мост 9 манипулятора изображен без верхней платформы так, что видна опорная конструкция 21, находящиеся на балках 26 жесткости нижние платформы 41 и 42, а также отдельная мачтовая секция 14. Каждая мачтовая секция 14 снабжена на верхнем и нижнем конце крестовиной 43, служащей для взаимной фиксации отдельных мачтовых секций (фиг.4). Кроме того, с наружной стороны отдельных мачтовых секций имеются два диаметрально противолежащих направляющих рельса 27, входящие с зацеплением в соответствующие контрнаправляющие. Отдельная, представляющая собой трубу мачтовая секция имеет паз, в который вварен U-образный листовой направляющий канал 44, служащий для проводки кабелепроводной цепи 30.

Опорная конструкция 21 (фиг.5 и 6) состоит из четырех проходящих диагонально по отношению к верхней панели 19 моста манипулятора опорных балок 45, на наружных концах которых имеются крепежные накладки 46 для фиксирования балок на опорах 17 моста манипулятора в виде стола и внутренние концы которых прикреплены к боковым поверхностям шестиугольного несущего короба 47, имеющего отверстие или ввод 48 для мачты 7 и расположенного так, что его ось 49 проходит параллельно балкам 10 вспомогательного моста 11. Этим достигается то, что концы двух балок 45 приходятся на две взаимно смежные боковые поверхности шестиугольного несущего короба 47, тогда как в зоне двух других боковых поверхностей расположены противолежащие канатные барабаны 23. Конструкция выбрана с таким расчетом, чтобы U-образный направляющий канал 44 мачты 7 был расположен в зоне несущего короба 47, будучи смещенным на 90^о по отношению к канатным барабанам 23.

Канатные барабаны 23 с приводами 24 и коробками передач 50 прикреплены посредством несущих щитков 51 к шестиугольному несущему коробу 47 (фиг.6). Для ввода кабелепроводной цепи через несущий короб в U-образный листовой канал 44 имеется прямоугольный направляющий канал 52, вваренный в паз 53 несущего короба 47 и снабженный также направляющими роликами 54 для отвода кабелепроводной цепи из горизонтали в вертикаль. Он проходит в остальном горизонтально, параллельно и симметрично относительно оси 49.

Мачтовая опора 22 состоит из цилиндрического отрезка трубы 55, который имеет верхний 56 и нижний 57 кольцевые выступы и которому придана жесткость с помощью - ребер 58. В стенке отрезка трубы 55, а также в месте соединения с ребрами 58 расположены горизонтальные направляющие втулки 59, в которых с возможностью перемещения и фиксирования посредством направляющего рычага 60 расположены болты 61. Эти болты могут входить в соответствующие отверстия в отдельных секциях 14 мачты 7 и фиксировать мачту, в частности при сборке в вертикальном направлении. Вместо фиксаторного устройства, действующего с геометрическим замыканием, например, в форме храповой конструкции или фиксатора применяется также фиксирующее устройство, действующее с силовым замыканием, например, в виде тормоза.

На отрезке трубы 55 мачтовой опоры 22 расположены также диаметрально противоположно упругая роликовая направляющая 62 и неподвижная роликовая направляющая 63, в которые при вводе мачтовых секций в мачтовую опору входят в зацепление направляющие рельсы 27 мачтовых секций. Упругая роликовая направляющая 62, состоит (фиг.9 и 10) из двух роликовых корпусов 64, укрепленных на опорной плите 65, которая пружинно расположена с помощью подвески 66 на плите основания 67. Последняя укреплена на держателях 68, вваренных в паз цилиндрического отрезка трубы 55 мачтовой опоры. Для отвода упругих роликовых корпусов 64 при установке первой мачтовой секции предусмотрен кривошип 69, который проходит в плите 70. На этой плите укреплены болты 71, которые проходят за опорной плитой 65.

Составной частью суппорта (фиг.11 и 12) 16 является корпус 72 в виде цилиндрического отрезка трубы, который усиливают и которому придают жесткость кольцевые ребра 73. Этот корпус несет все остальные элементы суппорта и охватывает мачту 7, включая U-образный листовой канал 44, в который входит кабелепроводная цепь 30. Она зафиксирована в нижнем конце суппорта на несущей накладке 74, причем на переходе от кабелепроводной цепи к суппорту предусмотрены штекерные соединения для проходящих в кабельной цепи питающих линий. При эксплуатации манипулятора центральной мачты кабелепроводная цепь 30 на всю длину входит в U-образный листовой канал 44 так, что в зависимости от положения суппорта в его нижнем конце образуется более или менее большая петля кабелепроводной цепи.

На отрезке трубы 72 суппорта 16 укреплено неподвижное опорное кольцо 75, несущее зубчатый венец 76. С внутренней стороны зубчатого венца на шарикоподшипнике 77 расположено вращающееся вокруг отрезка трубы 72 опорное кольцо 78, которое, в частности, несет несущий орган 79 для стрелы 25. Кроме того, на этом вращающемся опорном кольце укреплен мотор 80, малая шестерня которого входит в зацепление с зубчатым венцом 76. Мотору 80 в остальном подчинен датчик 81 (см. фиг.12) для регистрации положения при вращательном движении вращающегося опорного кольца 78. Далее на вращающемся опорном кольце 78 укреплено тормозное и фиксаторное устройство 82, которое по типу кулачка сцеплено с зубчатым венцом 76.

Кроме того, с корпусом 72 суппорта 16 соединен кольцеобразный ящик 83, в котором расположены одна над другой две кабелепроводные цепи 84 и 85, питающие линии 86 которых, с одной стороны, через распределительный ящик 87 и соединительную линию 88 соединены с кабелепроводной цепью 30, а, с другой стороны через соединительное устройство 89 - с агрегатами, расположенными на вращающемся опорном кольце 78.

На корпусе 72 суппорта 16 расположены несущие накладки 90, на которых укреплен свободный конец намотанных на канатные барабаны 23 канатов для подъема и опускания суппорта. Кроме того, на уровне этих несущих накладок предусмотрен датчик 91, зубчатое колесо 92 которого входит в зацепление с расположенной рядом с направляющим рельсом 27 мачты 7 зубчатой рейкой 93 (фиг.12) и который тем самым регистрирует соответствующее положение суппорта 16 по высоте. Напротив датчика 91 расположено (фиг.13) зажимное устройство 94, приводимое в действие гидравлическим путем и имеющее зажимные колодки, подчиненные направляющему рельсу 27, мачты. С помощью этого зажимного устройства осуществляется арретирование суппорта в соответственно требуемом положении по высоте.

На корпусе суппорта 16 на верхнем и нижнем конце расположены диагонально противоположно по две роликовые направляющие, подчиненные обоим направляющим рельсам 27 мачты 7. При этом подчиненные одному направляющему рельсу роликовые направляющие выполнены упругими так же, как и роликовая направляющая 62 в мачтовой опоре 22, тогда как обе подчиненные другому направляющему рельсу роликовые направляющие 63 выполнены (фиг.14) жесткими или неподвижными. Предусмотренные для этого роликовые корпуса 95 находятся на опорной плите 96, которая посредством плиты основания 97 зафиксирована на держателях 98, вваренных в выемку отрезка трубы 72.

Для подведенной к несущему органу 79 стрелы 25 с испытательным устройством 38 предусмотрен ходовой привод 99, малая шестерня которого входит в зацепление с соединительным устройством (зубчатой рейкой 89).