[發明專利]一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構

有效

• 申請號: 201410443986.X
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104400276A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 宋云濤;魏江華;裴坤;趙文龍;程勇;李陽;潘洪濤;魏小洋;張宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: B23K37/02
• 分類號: B23K37/02;G21B1/25
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發明涉及核聚變反應堆工程技術領域，特別涉及一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構，具體的說是為核聚變裝置提供一種能夠快速對內部部件的管路切割、焊接等操作的機構。

背景技術：

聚變能具有資源無限，不污染環境，不產生高放射性核廢料等優點，是人類未來能源的主導形式之一，也是目前認識到的可以最終解決人類社會能源問題和環境問題、推動人類社會可持續發展的重要途徑之一。可控磁約束核聚變作為自然科學研究中一個有重大意義的研究領域，其研究是實現聚變能商業化的必不可少的一步。ITER計劃作為目前世界上大型的由主要大國合作的可控磁約束核聚變研究項目，其目標是驗證和平利用聚變能的科學和技術可行性，并建立起核聚變實驗堆。聚變堆真空室內部部件（包層、偏濾器等）作為聚變裝置的核心部件，在運行時其工況復雜，易損壞，因此必須定期對內部部件進行維護。在真空室內部部件的維護之前，由于內部部件有許多管路（包層冷卻管路、氚提取管路等），其數量可達數百之多，這些管路需要被切斷（或焊接），以完成內部部件維護的準備工作。聚變反應會產生伽馬射線、氚和活化的粉塵等，因此真空室內部部件管路的切焊操作必須是遠程遙控完成。現有的這種管路遙操作設備均是由窗口直接伸入機械手，利用機械手來完成管路操作。這種機械手需要很長的機械臂才能運動到指定的地方，過長的機械臂帶來了機械結構的穩定性控制、機械臂振動控制、機械臂前端負載能力低等高技術難題；同時由于管路操作需要多種工具（管徑、管類型不同需要不同型號的工具），這種機械手必須要退出真空室才能切換切焊工具，這就使得管路操作十分復雜，消耗時間過多，增加了整個內部部件的維護時間，從而降低了堆運行的效率；而且管路操作時，機械手需要占用維護窗口，這對于維護窗口數量有限的聚變堆來說是不利的。針對這些問題，需要設計一種能快速進入真空室、快速執行管路操作、快速切換不同的工具、穩定簡單、不占用維護窗口的機構來實現快速完成聚變堆真空室內部管路的操作，以解決目前機械手長機械臂穩定性控的技術難題，提高內部部件整體的維護效率，從而能有效提高整個聚變堆的運行效率。

發明內容：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構，能夠在核聚變堆停堆后，進入真空室內部，運行在真空室內部的軌道上，對內部部件的管路進行快速地切割和焊接等操作，解決了現有機械手對內部部件管路的操作帶來的低效率、控制難度高的技術難題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構,?包括有位于真空室內部的真空室環形軌道，所述真空室環形軌道上滾動配合有可環向運動的基座，所述基座上設置有直線導軌，直線導軌上滑動配合有可來回滑動的機械臂基座，機械臂基座上安裝有多自由度的機械臂，所述機械臂的前端安裝有前端執行器；所述直線導軌的后端固定有工具機構，工具機構包括有工具架基座，工具架基座上設置有多個工具存儲盒，每個工具存儲盒上分別安裝有用于真空室內部管路切焊的管路操作工具，所述管路操作工具通過前端執行器控制運作。

一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構,其特征在于：所述前端執行器包括有執行器本體，所述執行器本體上設置有控制接口一、導向定位銷、旋轉鎖緊機構和定位銷，所述旋轉鎖緊機構包括有旋轉鎖緊電機和旋轉鎖緊桿，所述旋轉鎖緊桿固定在旋轉鎖緊電機的輸出軸上；每個管路操作工具的背面均設有與控制接口一配合的控制接口二、與導向定位銷配合的導向定位孔、與旋轉鎖緊機構配合的鎖緊孔以及與定位銷配合的定位孔。

一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構,其特征在于：所述基座包括有基座主體，基座主體底部安裝有基座傳動輪和多個與真空室環形軌道直接接觸的滾輪組；真空室環形軌道的內側壁上設有環向軌道齒條，所述基座傳動輪與環形軌道齒條嚙合傳動；所述基座傳動輪通過基座電機控制轉動。

一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構,其特征在于：所述基座主體的底部設有凸臺，所述基座傳動輪安裝于凸臺部位；所述滾輪組上的滾輪分別位于真空室環形軌道的上表面上滾動。

一種用于核聚變裝置真空室內部管路遙操作切焊的機構,其特征在于：所述基座頂面上位于直線導軌的一側設有直線齒條；所述機械臂基座前部安裝有機械臂驅動機構，機械臂驅動機構包括有通過驅動電機控制傳動的傳動齒輪組，傳動齒輪組的輸出齒輪與所述的直線齒條嚙合傳動。