本發(fā)明涉及核聚變反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部的拖拉機(jī)構(gòu), 具體的說是在核聚變裝置中維護(hù)真空室窗口插件的專用工具。

背景技術(shù)：
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聚變能是人類未來能源的主導(dǎo)形式之一，也是目前認(rèn)識到的可以最終解決人類社會(huì)能源問題和環(huán)境問題、推動(dòng)人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。而托卡馬克磁約束核聚變被認(rèn)為是聚變能商業(yè)化研究最具前途的途徑之一。托卡馬克裝置包含一個(gè)用于聚變反應(yīng)發(fā)生的環(huán)狀真空室，裝置運(yùn)行期間，真空室內(nèi)第一壁部件（如偏濾器、包層、窗口插件等）由于長期運(yùn)行于核輻射環(huán)境中，同時(shí)承受等離子體熱沖擊和中子輻照，在運(yùn)行一段時(shí)間后，會(huì)造成不同程度的損傷，因此需要轉(zhuǎn)移至托卡馬克裝置之外進(jìn)行維護(hù)。為了避免工作人員接觸有毒物質(zhì)和受到電離輻射，所有這類零件的處理都是采用遠(yuǎn)程操縱的形式，以確保工作人員的安全。目前針對偏濾器、包層的維護(hù)方案已經(jīng)比較成熟，如何設(shè)計(jì)簡單可靠的窗口插件維護(hù)工具依然面臨較大問題。窗口插件維護(hù)工作比較困難的主要原因在于：窗口插件非常長而且非常重，以ITER中窗口插件為例，其長度和重量分別為3.2米和約50噸；同時(shí)為了保證真空室的密封，窗口插件與真空室頸管緊密貼合，基本上無法通過將維護(hù)工具送入底部、側(cè)面或者頂部開展抬升、夾取、吊裝等維護(hù)方式。

目前國際上也設(shè)計(jì)了一種專用工具，可以實(shí)現(xiàn)對窗口插件的維護(hù)，與窗口插件的固定方式為：利用固定于拖拉機(jī)構(gòu)前端的四個(gè)抓取件完成，其固定過程為：由兩套液壓系統(tǒng)組成，首先抓取件在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下伸入窗口插件預(yù)留的開孔，之后利用兩套液壓系統(tǒng)（豎直液壓系統(tǒng)收縮，水平液壓系統(tǒng)伸長）的作用，實(shí)現(xiàn)抓取件進(jìn)一步向上運(yùn)動(dòng)至窗口插件的暗孔，實(shí)現(xiàn)抓取件與窗口插件的固定。這樣就會(huì)帶來一定的缺點(diǎn)：兩套液壓系統(tǒng)占用空間大、協(xié)調(diào)控制比較困難等缺點(diǎn)，因而有必要設(shè)計(jì)一套更加簡單的拖拉機(jī)構(gòu)。

因此本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種拖拉機(jī)構(gòu)，利用液壓伸縮桿調(diào)整固定板的角度，實(shí)現(xiàn)螺栓與待維護(hù)窗口插件螺紋孔的對準(zhǔn)，通過輔助機(jī)械手實(shí)現(xiàn)螺栓與窗口插件正面預(yù)留螺紋孔的固定配合，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，將窗口插件順利移出真空室。拖拉機(jī)構(gòu)的主體提供一定的配重，此外主體還與部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺工字型軌道相互配合，以防止維護(hù)過程的傾覆。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部的拖拉機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)核聚變裝置中維護(hù)部件尤其是窗口插件的維護(hù)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部的拖拉機(jī)構(gòu)，包括有固定板、螺栓、液壓伸縮桿、主體、部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺、滾輪以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述固定板位于主體的前方，其下端部通過轉(zhuǎn)耳轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在主體外側(cè)的轉(zhuǎn)軸上，上端部之間通過液壓伸縮桿連接，所述固定板上安裝有螺栓，且螺栓的伸出端設(shè)有用于安裝待維護(hù)窗口插件的螺紋，所述主體的底端分布有多個(gè)導(dǎo)槽，所述導(dǎo)槽分別滑動(dòng)安裝在部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺上的導(dǎo)軌上，其中一條軌道的一側(cè)面布置齒條，所述齒條對應(yīng)的主體底端安裝有與其傳動(dòng)嚙合的齒輪，且該條軌道的另一側(cè)面外設(shè)有與該側(cè)面卡緊的滾輪，所述滾輪固定安裝在主體的底端。

所述的主體主要分為兩部分，分比為與液壓伸縮桿連接的豎直平臺和安裝有電機(jī)的水平平臺，兩者之間通過螺栓連接，同時(shí)設(shè)置有增加強(qiáng)度作用的肋板。

所述的固定板上分布有兩排螺栓，且同一排的螺栓均通過支架固定在固定板上。

所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于主體的凹腔中，主要包括有線纜、齒輪、減速器、電機(jī)支座和電機(jī)，所述電機(jī)支座通過螺栓固定在凹腔對應(yīng)的側(cè)壁上，所述電機(jī)通過電機(jī)支座安裝在凹腔中，所述電機(jī)的伸出端安裝有減速器和齒輪，所述線纜兩端分別與電機(jī)和部件轉(zhuǎn)運(yùn)車外部的電源相接；所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)潤滑方式為無油潤滑。

所述的電纜通過收卷裝置驅(qū)動(dòng)，所述收卷裝置通過支座安裝在主體的后方。

所述的導(dǎo)軌為工字型導(dǎo)軌，所述主體底部的導(dǎo)槽中安裝與工字型導(dǎo)軌配合的滑塊，所述滑塊內(nèi)有滾珠。

所述的用于核聚變裝置部件維護(hù)的重載吊裝機(jī)構(gòu)的工作環(huán)境為：工作溫度65℃，工作壓力0.90-1.05bar,輻照環(huán)境。其中拖拉機(jī)構(gòu)與待維護(hù)窗口插件的對接方式為：待維護(hù)窗口插件開有與螺栓配合的螺紋孔，通過部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部的機(jī)械手，將螺栓擰入待維護(hù)窗口插件中，實(shí)現(xiàn)二者之間的固定。用于固定待維護(hù)窗口插件的螺栓也可以采用借助輔助機(jī)械手完成固定工作的其他結(jié)構(gòu)如旋轉(zhuǎn)卡緊結(jié)構(gòu)等

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）此拖拉機(jī)構(gòu)簡單可靠，通過螺栓與螺紋的緊密配合實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)構(gòu)與待維護(hù)窗口插件的固定，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，可以比較快速實(shí)現(xiàn)窗口插件的維護(hù)。

（2）采用的特殊設(shè)計(jì)如主體配重、卡緊的滾輪及工字型導(dǎo)軌等，有效地防止了維護(hù)過程的傾覆；液壓伸縮桿的設(shè)計(jì)可以調(diào)整固定板的角度，實(shí)現(xiàn)螺栓與待維護(hù)窗口插件螺紋孔的對準(zhǔn)；肋板的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了拖拉機(jī)構(gòu)主體的強(qiáng)度。這些特殊設(shè)計(jì)對用于核聚變裝置其他部件的維護(hù)提供了一定的參考意義。

（3）借助部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部必備的輔助機(jī)械手實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)構(gòu)與待維護(hù)窗口插件的固定，而不是借助液壓系統(tǒng)的固定，對于結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單、成本低廉的拖拉機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。

附圖說明：

圖1是拖拉機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是拖拉機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（剖視圖）。

附圖中符號說明：1.固定板 2.螺栓 3.液壓伸縮桿 4.主體 5.線纜 6.部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺 7.齒條 8.齒輪 9.減速器 10.電機(jī)支座 11. 電機(jī) 12.滾輪 13.工字型導(dǎo)軌

具體實(shí)施方式：

為了使本發(fā)明的發(fā)明目的、技術(shù)方案及其有益技術(shù)更加清晰，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，僅以窗口插件維護(hù)過程為例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并非為了限定本發(fā)明。

如圖1、2所示，一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部的拖拉機(jī)構(gòu)，主要由固定板1、螺栓2、液壓伸縮桿3、主體4、部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺6、滾輪12以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。螺栓2固定于固定板1上；液壓伸縮桿3兩端分別與固定板1和主體4相連；底部平臺6配置有多條與拖拉機(jī)構(gòu)配合的軌道，其中一條軌道側(cè)面布置齒條7；滾輪12與底部平臺4的帶有齒條7導(dǎo)軌的另一側(cè)卡緊，以保證拖拉機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)行駛；

如圖1、2所示，一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部拖拉機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由線纜5、齒輪8、減速器9、電機(jī)支座10和電機(jī)11組成。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于拖拉機(jī)構(gòu)主體4的底部槽孔內(nèi)，電機(jī)支座10通過螺栓與拖拉機(jī)構(gòu)主體4固定，齒輪8與固定于底部平臺6上導(dǎo)軌側(cè)面的齒條7傳動(dòng)嚙合，線纜5兩端分別與電機(jī)11和部件轉(zhuǎn)運(yùn)車外部的電源相接。

如圖1、2所示，一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部拖拉機(jī)構(gòu)的主體底部開有多個(gè)與底部平臺配合的槽，槽內(nèi)安裝與工字型導(dǎo)軌配合的滑塊，滑塊內(nèi)有滾珠；主體還開有安裝電機(jī)及線纜的槽孔；主體重量比較大起一定的配重作用。

如圖1 所示，一種用于核聚變裝置部件轉(zhuǎn)運(yùn)車內(nèi)部拖拉機(jī)構(gòu)的主體主要分為兩部分：與液壓伸縮桿連接的豎直平臺和安裝有電機(jī)的水平平臺，兩者之間通過焊接連接，同時(shí)設(shè)置有增加強(qiáng)度作用的肋板。

拖拉機(jī)構(gòu)的工作過程主要由以下三部分組成：

（1）拖拉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至待維護(hù)窗口插件位置；

（2）利用拖拉機(jī)構(gòu)前端的螺栓實(shí)現(xiàn)與待維護(hù)窗口插件的固定；

（3）拖拉機(jī)構(gòu)將待維護(hù)窗口插件運(yùn)送至CASK內(nèi)部。

下面以窗口插件為例，詳細(xì)闡述拖拉機(jī)構(gòu)的工作過程：

（1）部件轉(zhuǎn)運(yùn)車與真空室窗口對接完成后，打開雙密封門，斷開窗口插件與其他部件的連接后，拖拉機(jī)構(gòu)開始工作。首先通過電機(jī)支座10固定于拖拉機(jī)構(gòu)主體4的電機(jī)11接受線纜5傳送的信號開始工作，通過減速器9輸出一定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而帶動(dòng)齒輪8旋轉(zhuǎn)，通過與固定于部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺6導(dǎo)軌側(cè)面的齒條7傳動(dòng)嚙合，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)構(gòu)沿著部件轉(zhuǎn)運(yùn)車底部平臺6運(yùn)動(dòng)至待維護(hù)窗口插件位置，拖拉機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程中，滾輪12起卡緊作用，主體通過底部的開槽內(nèi)的滑塊與工字形導(dǎo)軌配合，以保證拖拉機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)行駛，此時(shí)線纜軸內(nèi)電機(jī)正轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線纜5的伸長。

（2）待拖拉機(jī)構(gòu)的固定板1接近待維護(hù)窗口插件時(shí)，電機(jī)11停止工作，通過液壓伸縮桿3的伸縮以調(diào)整固定板1的俯仰角度，待8個(gè)固定螺栓2與待維護(hù)窗口插件的螺栓孔對準(zhǔn)時(shí)，液壓伸縮桿停止工作，利用CASK內(nèi)置的機(jī)械手將螺栓擰緊，實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)構(gòu)與待維護(hù)窗口插件的固定。

（3）拖拉機(jī)構(gòu)將待維護(hù)窗口插件移出真空室并送入CASK內(nèi)部存儲(chǔ)的過程與過程（1）基本相同，不同之處主要在于：電機(jī)11反轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)構(gòu)的反向運(yùn)動(dòng)；電機(jī)11輸出更大的扭矩以實(shí)現(xiàn)待維護(hù)窗口插件和拖拉機(jī)構(gòu)的共同運(yùn)動(dòng)；此時(shí)線纜軸內(nèi)的電機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)線纜5的收縮。