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一种单驱动双平行四边形升降机构

阅读：475发布：2020-05-24

专利汇可以提供一种单驱动双平行四边形升降机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种单驱动双平行四边形升降装置，它包括固定基座、下平行四边形组件和上平行四边形组件、耦合机构组件等，用于核电站反应堆压力容器顶盖内壁检查设备的升降。本发明通过相耦合的下平行四边形组件和上平行四边形组件实现升降平台的垂直升降，不会产生水平方向移动，确保检查装置不会对顶盖贯穿件造成损伤；折叠尺寸小，升降范围大，可通过生物圈人孔方便地出入；采用双平行四边形约束耦合单驱动控制，减少了设备运动轴，使设备控制更简单，减少了设备的体积和重量。，下面是一种单驱动双平行四边形升降机构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种单驱动双平行四边形升降装置，其用于升降核电站反应堆压力容器顶盖的检查装置，它包括固定基座（1）、用于承载所述检查装置的升降平台（7）以及连接于所述固定基座（1）和所述升降平台（7）之间的双平行四边形机构（40），所述双平行四边形机构（40）包括下平行四边形组件（401）和上平行四边形组件（402）、耦合机构组件（4），所述耦合机构组件（4）包括耦合连接板（41），所述下平行四边形组件（401）包括相平行设置的且端部分别与固定基座（1）和耦合连接板（41）相铰链的下驱动杆（2）和下从动杆（3），所述上平行四边形组件（402）包括相平行设置的且端部分别与升降平台（7）和耦合连接板（41）相铰链的上驱动杆（5）和上从动杆（6），下驱动杆（2）、下从动杆（3）、上驱动杆（5）和上从动杆（6）的长度相同，其特征在于：单驱动双平行四边形升降装置还包括所述驱动所述下驱动杆（2）绕下驱动杆（2）与固定基座（1）铰链点转动的驱动部（10），耦合机构组件（4）还包括固定连接在驱动杆（2）与所述耦合连接板（41）连接的一端的下驱动齿轮（91）、连接在上驱动杆（5）与所述耦合连接板（41）连接的一端的上驱动齿轮（92），所述下驱动齿轮（91）与所述上驱动齿轮（92）相啮合，所述下驱动杆（2）和下从动杆（3）与所述固定基座（1）的铰接轴线、所述下驱动杆（2）和下从动杆（3）与耦合连接板（41）的铰接轴线、上驱动杆（5）和上从动杆（6）与耦合连接板（41）的铰接轴线、上驱动杆（5）和上从动杆（6）与升降平台（7）的铰接轴线相平行，下驱动齿轮（91）的自转的转动轴线与所述下驱动杆（2）与耦合连接板（41）的铰接轴线共线，上驱动齿轮（92）的自转的转动轴线与所述上驱动杆（5）与耦合连接板（41）的铰接轴线共线。
2.根据权利要求1所述的单驱动双平行四边形升降装置，其特征在于：所述驱动部（10）包括与所述下驱动杆（2）相传动连接的伺服电机及其控制系统。
3.根据权利要求1所述的单驱动双平行四边形升降装置，其特征在于：所述下驱动杆（2）与所述固定基座（1）相铰链的一端上还连接有在紧急情况下控制升降平台上升或下降的手动转动部（11）。
4.根据权利要求1所述的单驱动双平行四边形升降装置，其特征在于：下平行四边形组件（401）还包括至少一根连接在下驱动杆（2）和下从动杆（3）之间且在升降平台（7）在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的下弹簧（81），上平行四边形组件（402）还包括至少一根连接在上驱动杆（5）和上从动杆（6）之间且在升降平台（7）在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的上弹簧（82）。
5.根据权利要求4所述的单驱动双平行四边形升降装置，其特征在于：所述下弹簧（81）与所述下驱动杆（2）相连接的点较其与下从动杆（3）相连接的点更靠近下驱动杆（2）与固定基座（1）的铰接点，所述上弹簧（82）与所述上驱动杆（5）相连接的点较其与上从动杆（6）相连接的点更靠近上驱动杆（5）与升降平台（7）的铰接点。

说明书全文

一种单驱动双平行四边形升降机构

[0001]

技术领域

[0002] 本发明涉及核电无损检测设备领域，特别涉及一种单驱动双平行四边形升降机构。

[0003]

背景技术

[0004] 核电站反应堆压力容器是核反应堆的核心设备，由容器本体和顶盖组成。反应堆压力容器固定和包容堆芯及堆内构件，使核燃料的裂变反应限制在一个密封的空间内进行，它和蒸汽发生器、稳压器及一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的三道屏障之一。为了保障核电站的安全运行，美国ASME规范、法国RSEM规范以及我国核安全导则，都明确要求对这一核电站一级设备作役前和在役检查。顶盖内表面堆焊层、贯穿件与顶盖连接焊缝、喇叭口与贯穿件连接焊缝的无损检查结果，是验证核反应堆压力容器完整性的主要依据之一，也是核电站安全评审的关键项目之一。反应堆压力容器顶盖由顶盖法兰（29）和顶盖本身（28）焊接而成。当对其进行无损检测时，将顶盖从压力容器本体上取下，放置在生物屏蔽圈（21）上。生物屏蔽圈（21）与压力容器顶盖（20）组成一个环形密封环境，以防止顶盖（20）内带有的辐射物质外泄，造成不必要的污染和人员照射。在生物圈的下部开有人员和检查设备进出的人孔（30），无损检测时，设备和人员将从该人孔进出。压力容器顶盖内表面有防止顶盖腐蚀大约7mm的不锈钢堆焊层，多根贯穿件（27）在顶盖的不同直径处穿过顶盖，并与顶盖从内侧焊接在一起，在贯穿件（27）端部焊接有一个锥形喇叭口（26），由于这两处焊缝长期受高温、高压和高辐射的作用，极易产生裂纹、腐蚀等开口型缺陷。另外，对于目前国内广泛采用的CPR1000堆型核电站，喇叭口距地面高度
1800mm以上，人孔门宽490mm，高675mm，这些条件对升降机构的折叠尺寸和升降范围要求很高。

[0005] 专利号为200810107244.4的发明专利其升降装置是通过检查设备的滑台臂直线轴和滑台臂与旋转臂连接的旋转轴两个驱动轴实现检查装置升降和折叠，其结构复杂、体积和重量较大，行程短，检查装置可达高度较低，且运动不协调易造成的重心偏移，检查时的安全系数较低。

[0006] 专利号为98106435.3发明专利公开了一种带有铰链的双平行四边形支臂装置的升降装置，但其驱动力来自于上、下部平行四边形支撑臂之间的液压缸，液压缸受自身尺寸和行程限制，无法使上、下部平行四边形支撑臂完全张开至垂直状态或者收缩至水平状态，限制了该升降机构的折叠尺寸和升降范围。另外，该装置很难做到如伺服系统那样的高精度控制。

[0007]

发明内容

[0008] 本发明的目的是提供一种体积小、重量轻、精度高、行程长且承载能力强的单驱动双平行四边形升降装置。

[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种单驱动双平行四边形升降装置，其用于升降核电站反应堆压力容器顶盖的检查装置，它包括固定基座、用于承载所述检查装置的升降平台以及连接于所述固定基座和所述升降平台之间的双平行四边形机构，所述双平行四边形机构包括下平行四边形组件和上平行四边形组件、耦合机构组件，所述耦合机构组件包括耦合连接板，所述下平行四边形组件包括相平行设置的且端部分别与固定基座和耦合连接板相铰链的下驱动杆和下从动杆，所述上平行四边形组件包括相平行设置的且端部分别与升降平台和耦合连接板相铰链的上驱动杆和上从动杆，下驱动杆、下从动杆、上驱动杆和上从动杆的长度相同，单驱动平行四边形升降装置还包括所述驱动所述下驱动杆绕下驱动杆与固定基座铰链点转动的驱动部，耦合机构组件还包括固定连接在驱动杆与所述耦合连接板连接的一端的下驱动齿轮、连接在上驱动杆与所述耦合连接板连接的一端的上驱动齿轮，所述下驱动齿轮与所述上驱动齿轮相啮合，所述下驱动杆和下从动杆与所述固定基座的铰接轴线、所述下驱动杆和下从动杆与耦合连接板的铰接轴线、上驱动杆和上从动杆与耦合连接板的铰接轴线、上驱动杆和上从动杆与升降平台的铰接轴线相平行，下驱动齿轮的自转的转动轴线与所述下驱动杆与耦合连接板的铰接轴线共线，上驱动齿轮的自转的转动轴线与所述上驱动杆与耦合连接板的铰接轴线共线。

[0010] 优化的，所述驱动部包括与所述下驱动杆相传动连接的伺服电机及其控制系统。

[0011] 优化的，所述下驱动杆与所述固定基座相铰链的一端上还连接有在紧急情况下控制升降平台上升或下降的手动转动部。

[0012] 优化的，下平行四边形组件还包括至少一根连接在下驱动杆和下从动杆之间且在升降平台在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的下弹簧，上平行四边形组件还包括至少一根连接在上驱动杆和上从动杆之间且在升降平台在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的上弹簧。

[0013] 进一步地，所述下弹簧与所述下驱动杆相连接的点较其与下从动杆相连接的点更靠近下驱动杆与固定基座的铰接点，所述上弹簧与所述上驱动杆相连接的点较其与上从动杆相连接的点更靠近上驱动杆与升降平台的铰接点。

[0014] 本发明的有益效果在于：本发明通过相耦合的下平行四边形组件和上平行四边形组件实现升降平台的垂直升降，不会产生水平方向移动，确保检查装置不会对顶盖贯穿件造成损伤；折叠尺寸小，升降范围大，可通过生物圈人孔方便地出入；采用双平行四边形约束耦合单驱动控制，减少了设备运动轴，使设备控制更简单，减少了设备的体积和重量。

[0015]附图说明

[0016] 附图1为本发明的收起时的结构示意图；附图2为本发明的展开过程中的结构示意图；
附图3为本发明的完全展开时的结构示意图；
附图4为检查装置在反应堆压力容器顶盖内时的结构示意图；
附图中：1.固定基座；2.下驱动杆；3.下从动杆；4.耦合机构组件；40.双平行四边形机构；41.耦合连接板；5.上驱动杆；6.上从动杆；7.升降平台；81.下弹簧；82.上弹簧；
91.下驱动齿轮；92.上驱动齿轮；10.驱动部；11. 手动转动部；20. 顶盖；21. 生物屏蔽圈；22.检查装置；23.检查装置底座；24.末端扫查器；25.升降装置；26.喇叭口；27.贯穿件；28.顶盖本身；29.顶盖法兰；30.人孔；401.下平行四边形组件；402.上平行四边形组件。

[0017]

具体实施方式

[0018] 下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：单驱动双平行四边形升降装置25用于升降核电站反应堆压力容器顶盖的末端扫查器
24，如图1所示，它包括固定基座1、用于承载所述末端扫查器24的升降平台7、连接于所述固定基座1和所述升降平台7之间的双平行四边形机构40、驱动部10、手动转动部11。

[0019] 所述双平行四边形机构40包括下平行四边形组件401和上平行四边形组件402、耦合机构组件4。所述耦合机构组件4包括耦合连接板41、下驱动齿轮91、上驱动齿轮92。所述下平行四边形组件401包括相平行设置的且端部分别与固定基座1和耦合连接板41相铰链的下驱动杆2和下从动杆3，所述上平行四边形组件402包括相平行设置的且端部分别与升降平台7和耦合连接板41相铰链的上驱动杆5和上从动杆6，下驱动杆2、下从动杆
3、上驱动杆5和上从动杆6的长度相同。

[0020] 下驱动齿轮91有两个，两者固定连接在下驱动杆2的一端部且分别与截面呈U型的耦合连接板41的两个侧板相铰接，该端部为下驱动杆2与所述耦合连接板41连接的端部，两个下驱动齿轮91分别位于下驱动杆2的两侧；上驱动齿轮92有两个，两者固定连接在上驱动杆5的一端部且分别与截面呈U型的耦合连接板41的两个侧板相铰接，该端部为上驱动杆5与所述耦合连接板41连接的端部，两个上驱动齿轮92分别位于上驱动杆25的两侧。同一侧的所述下驱动齿轮91与所述上驱动齿轮92相啮合。所述下驱动杆2和下从动杆3与所述固定基座1的铰接轴线、所述下驱动杆2和下从动杆3与耦合连接板41的铰接轴线、上驱动杆5和上从动杆6与耦合连接板41的铰接轴线、上驱动杆5和上从动杆6与升降平台7的铰接轴线相平行，下驱动齿轮91的自转的转动轴线与所述下驱动杆2与耦合连接板41的铰接轴线共线，上驱动齿轮92的自转的转动轴线与所述上驱动杆5与耦合连接板41的铰接轴线共线。

[0021] 所述驱动部10驱动所述下驱动杆2绕下驱动杆2与固定基座1铰链点转动，其包括与所述下驱动杆2相传动连接的伺服电机。手动转动部11可拆卸地连接在所述下驱动杆2与所述固定基座1相铰链的一端上，手动转动装置11在升降装置正常工作时不安装在上面，只有在紧急情况下，比如驱动部10故障，升降装置不能折叠时，通过它来使设备折叠，从人孔撤离。

[0022] 下平行四边形组件401还包括至少一根连接在下驱动杆2和下从动杆3之间且在升降平台7在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的下弹簧81，所述下弹簧81与所述下驱动杆2相连接的点较其与下从动杆3相连接的点更靠近下驱动杆2与固定基座1的铰接点；上平行四边形组件402还包括至少一根连接在上驱动杆5和上从动杆6之间且在升降平台7在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中储存弹性势能的上弹簧82，所述上弹簧82与所述上驱动杆5相连接的点较其与上从动杆6相连接的点更靠近上驱动杆5与升降平台7的铰接点。在本实施例中下弹簧81和上弹簧82分别有4根，各自分两组，两组下弹簧81对称分布于下驱动杆2和下从动杆3的两侧，两组上弹簧82对称分布于上驱动杆5和上从动杆6的两侧，且两根下弹簧81相平行设置，两根上弹簧82也相平行设置，减少了在装置下降过程中整个机构的能量损失，并为装置上升过程中提供能量，降低了驱动部10的所需提供的功率，减小了其约束阻力。

[0023] 如图1、2、3所示，其动作过程为伺服电机在控制系统的控制下转动带动下驱动杆2逆时针转动，下驱动杆2上的下驱动齿轮91带动上驱动齿轮92相对于下驱动齿轮91转动，上驱动齿轮92则带动上驱动杆5做顺时针转动的同时绕下驱动杆2的转动轴线做逆时针转动，从而实现升降平台7上的末端扫查器24的垂直上升运动。

[0024] 综上，本发明具有以下优点：1.本发明所述的上、下驱动杆和上、下从动杆长度均相同，耦合机构通过建立运动约束耦合，使下、上平行四边形的驱动杆旋转速度始终相同，从而保证升降平台在运动过程中始终在竖直方向作上下运动。

[0025] 2.本发明的折叠尺寸取仅取决于平行四边形各杆的厚度，升降范围仅取决于各杆的长度。

[0026] 3.本发明采用双平行四边形约束耦合单驱动控制，减少了设备运动轴，使设备控制更简单，减少了设备的体积和重量。

[0027] 4.本发明所述的伺服电机和伺服电机控制系统全部位于升降装置的固定基座内，降低了升降装置的末端的本身重量，增加了该平行四边形结构的末端承载能力，为装置进行更多的能力扩展提供可能。

[0028] 5.本发明装置可对设备整个运动行程进行精确控制，因此使整个检查装置的末端扫查器能够实现在可达区域的精确定位。

[0029] 6.本发明上、下弹簧，使在升降平台在上升过程中其释放弹性势能，下降过程中其储存能量，减少了在装置下降过程中整个机构的能量损失，并为装置上升过程中提供能量，降低了驱动系统的所需提供的功率，减小了其约束阻力。

[0030] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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