阅读说明：本技术 一种适应热室环境的核设施表面去污装置 (Nuclear facility surface decontamination device adapting to hot room environment ) 是由 常勇 王洪光 景凤仁 张天宇 吕鹏 王天龙 傅博 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及核设施检测与维护机器人领域,特别涉及一种适应热室环境的核设施表面去污装置。包括布卷支架、固定支架、净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件、镇压滚轮组件及动力装置,其中净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件及镇压滚轮组件可转动地设置于布卷支架和固定支架之间,净布滚筒组件用于套装干净的擦拭布卷,擦拭布卷上的擦拭布依次经过导向轴组件和镇压滚轮组件后缠绕于污布滚筒组件上,镇压滚轮组件用于压紧擦拭布使其与热室内壁表面直接接触；动力装置与污布滚筒组件连接,用于驱动污布滚筒组件转动,实现污染的擦拭布回收。本发明具有易维护、去污效果佳、适应性好、结构简单、易于更换与维护等特点。(The invention relates to the field of nuclear facility detection and maintenance robots, in particular to a nuclear facility surface decontamination device suitable for a hot room environment. The cleaning cloth device comprises a cloth roll support, a fixed support, a cleaning cloth roller component, a dirty cloth roller component, a guide shaft component, a pressing roller component and a power device, wherein the cleaning cloth roller component, the dirty cloth roller component, the guide shaft component and the pressing roller component are rotatably arranged between the cloth roll support and the fixed support; the power device is connected with the dirty cloth roller assembly and used for driving the dirty cloth roller assembly to rotate so as to realize the recovery of the polluted wiping cloth. The invention has the characteristics of easy maintenance, good decontamination effect, good adaptability, simple structure, easy replacement and maintenance and the like.)

一种适应热室环境的核设施表面去污装置

技术领域

本发明涉及核设施检测与维护机器人领域，特别涉及一种适应热室环境的核设施表面去污装置。

背景技术

目前，MOX燃料制造技术仍处于研发状态中，MOX燃料是利用核电站卸出乏燃料，经后处理厂化学分离出工业钚，制成氧化铀钚混合燃料，返回核电厂重新使用，实现核燃料的闭式循环，而MOX燃料元件、组件的制造是在高放射性状态下完成的，从芯块制备、装管、组件组装及废料处理等工序均需实现无人生产。因此，核工业领域迫切需要机器人与自动化技术与装备，以实现高放射性状态下核设施运行、检测及维护。在MOX燃料生产过程中，热室墙壁、地面及内部设备被放射性污染，包括漂浮污染物、松散污染物以及牢固污染物等，尽管采取了一系列辐射防护措施,使照射剂量降低到可合理达到的尽可能低的水平,但仍不可能排除设施表面和人员体表皮肤的放射性污染,因此，必须高度重视放射性去污。

核电站放射性去污的目的是降低放射性照射量，重复利用或回收利用旧设备和材料，减少需要送往领有许可证的埋藏设施内处置的设备和材料的体积，使场地和设施或其局部恢复到不受限制使用的状态，去除松散的放射性污染物和将残留的污染物固定在原处。放射性去污的方法主要是化学去污和机械去污两大类。化学去污的原理是用化学去污剂溶解被污染设备、部件及材料表面的油污及氧化膜,从而去除粘附在油污及氧化膜内的放射性核素,达到去污目的；机械去污产生的二次废物量相对较小,废物组成单一,二次废物易处理、处置,符合代价-利益要求,因此急需解决机械去污的工艺和设备。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适应热室环境的核设施表面去污装置，以解决用化学去污造成的二次废物量较多,废物组成复杂及二次废物难处理的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适应热室环境的核设施表面去污装置，包括布卷支架、固定支架、净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件、镇压滚轮组件及动力装置，其中净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件及镇压滚轮组件可转动地设置于所述布卷支架和所述固定支架之间，所述净布滚筒组件用于套装干净的擦拭布卷，所述擦拭布卷上的擦拭布依次经过所述导向轴组件和所述镇压滚轮组件后缠绕于所述污布滚筒组件上，所述镇压滚轮组件用于压紧擦拭布使其与热室内壁表面直接接触；所述动力装置与所述污布滚筒组件连接，用于驱动所述污布滚筒组件转动，实现污染的擦拭布回收。

所述污布滚筒组件包括污布滚筒、导向套、十字滑销、滚筒连接法兰及污布滚筒轴承支座，其中污布滚筒轴承支座与所述布卷支架连接，所述滚筒连接法兰通过轴承与所述污布滚筒轴承支座连接，所述污布滚筒和导向套设置于所述滚筒连接法兰上、且所述污布滚筒套设于所述导向套的外侧，所述导向套的端部设有十字滑销，所述导向套内设有弹簧，所述弹簧一端支撑所述十字滑销，另一端限制于所述滚筒连接法兰内端面；所述动力装置容置于所述污布滚筒内、且与所述十字滑销连接。

所述动力装置包括电机固定支座、电机套、电机端盖、电机套轴承及电机，其中电机固定支座与所述固定支架连接，所述电机固定在电机固定支座上；所述电机套套设于所述电机的外侧、且一端通过电机套轴承与所述电机固定支座转动连接，其远离电机套轴承一端固定连接有电机端盖，所述电机端盖上沿轴向设有十字花型导向槽，所述十字花型导向槽的一端通过联轴器与所述电机的输出端连接，另一端与所述十字滑销连接。

所述净布滚筒组件包括净布滚筒、净布滚筒连接轴、净布滚筒轴承支座及净布滚筒轴，其中净布滚筒轴承支座与所述布卷支架中连接，净布滚筒连接轴通过轴承与所述净布滚筒轴承支座连接，所述净布滚筒与净布滚筒连接轴连接，所述净布滚筒轴的一端与所述固定支架可转动地连接，另一端插设于所述净布滚筒内，用于支撑所述净布滚筒。

所述导向轴组件包括前导向轴套组件和后导向轴套组件；

所述前导向轴套组件包括前导向轴套和前导向轴，所述前导向轴套和前导向轴分别可转动地设置于所述布卷支架和所述固定支架上，所述前导向轴的端部插设于所述前导向轴套内，用于支撑所述前导向轴套；

所述后导向轴套组件包括后导向轴套和后导向轴，所述后导向轴套和后导向轴分别可转动地设置于所述布卷支架和所述固定支架上，所述后导向轴插设于所述导向轴套内，用于支撑所述导向轴套。

所述镇压滚轮组件包括双侧镇压滚轮和镇压滚轮轴，所述镇压滚轮轴与所述固定支架可转动地连接；

所述双侧镇压滚轮包括镇压轮左侧支架、镇压轮右侧支架、近端镇压滚轮及远端镇压滚轮，所述镇压轮左侧支架和镇压轮右侧支架为三角型结构件，其各顶角设有轴承孔，用于固定镇压滚轮轴；所述近端镇压滚轮与远端镇压滚轮通过轴承转动连接在镇压轮左侧支架和镇压轮右侧支架底端之间，所述镇压滚轮轴连接在所述镇压轮左侧支架和所述镇压轮右侧支架顶端之间。

所述布卷支架包括布卷安装侧板；

所述固定支架包括前部支架、侧部支架、顶部支架及底部支架，其中前部支架和底部支架与侧部支架连接，所述顶部支架的两端分别与前部支架和底部支架连接，所述净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件及动力装置均连接在所述布卷安装侧板和侧部支架之间，所述镇压滚轮组件安装在所述底部支架上；

所述布卷安装侧板通过定位销与所述底部支架上的定位销孔连接。

所述的适应热室环境的核设施表面去污装置，还包括用于锁定所述布卷支架和所述固定支架的锁紧装置；

所述锁紧装置包括旋转轴、旋钮、旋转轴套及卡位机构，其中旋转轴套设置于所述固定支架上，所述旋转轴与所述旋转轴套转动配合，所述旋转轴的两端分别设有旋钮和卡位机构固连，所述卡位机构用于所述旋转轴的锁定；

所述布卷支架上设有条形卡槽，所述旋钮穿过所述条形卡槽，且通过旋转与所述条形卡槽卡接，实现所述固定支架相对所述布卷支架的锁紧固定。

所述卡位机构包括设置于所述旋转轴外表面上且呈90度夹角的两个锁块及对称设置于所述旋转轴套端面上的两个凸台，两个凸台上均设有磁铁；所述两个锁块分别与所述两个凸台磁性吸合后，实现所述旋转轴在所述固定支架的固定位和释放位的锁定。

所述的适应热室环境的核设施表面去污装置，还包括法兰连接装置，所述法兰连接装置包括固定架、转动支架及法兰盘，其中固定架与所述固定支架连接，所述转动支架与所述固定架转动连接，所述转动支架与所述固定架之间连接有作为转动约束的弹簧，所述法兰盘固定连接在机械臂末端法兰上。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明去污效率高、效果佳。本发明通过应用杠杆原理的双侧镇压滚轮，可以单独接触不同弧度曲面，保证在擦除污染物的工作过程中，能够与表面紧密接触，达到良好的去污效果。

2.本发明易维护、可快速更换。本发明的固定支架、布卷支架由不同机械臂的末端固定、夹持，通过导向轴与导向轴套实现固定支架与布卷支架的定位，利用锁紧装置可固定并锁紧布卷支架，继而实现驱动装置与布卷支架的安装与更换，益于装置维护。

3.本发明易于处理污染物。由机械臂更换布卷支架，取下固定在布卷支架污布滚筒上的擦拭布，收集并处理污染物，能够避免对环境造成交叉污染。

4.本发明自动调节能力强。本发明的固定支架通过法兰连接装置固装在机械臂的末端，其中法兰连接装置内部设有两个压缩弹簧，利用弹簧伸缩作用能够自动调节位置间隙，避免固定支架与机械臂的安装误差造成的机械损伤。

附图说明

图1为本发明适应热室环境的核设施表面去污装置的结构示意图；

图2为本发明适应热室环境的核设施表面去污装置的***图；

图3为本发明从动装置的结构示意图；

图4为本发明固定支架的结构示意图；

图5为本发明双侧镇压滚轮的结构示意图；

图6为本发明法兰连接装置的结构示意图；

图7为本发明锁紧装置的结构示意图；

图8为本发明动力装置的结构示意图；

图9为本发明适应热室环境的核设施表面去污装置的工作状态示意图。

图中：1为布卷支架，101为布卷安装侧板，102为净布滚筒，103为前导向轴套，104为后导向轴套，105为污布滚筒，106为导向套，107为十字滑销，108为滚筒连接法兰，109为污布滚筒轴承支座，110为净布滚筒连接轴，111为净布滚筒轴承支座，112为后导向轴套支座，113为后导向连接轴，114为前导向轴套支座，115为前导向连接轴，116为定位销，117为条形卡槽；

2为固定支架，201为双侧镇压滚轮，2011为镇压轮左侧支架，2012为镇压轮右侧支架，2013为近端镇压滚轮，2014为远端镇压滚轮，202为法兰连接装置，2021为固定架，2022为转动支架，2023为法兰盘，203为前部支架，204为侧部支架，205为顶部支架，206为锁紧装置，2061为旋钮，2062为旋转轴套，2063为卡位机构，2064为锁块，2065为凸台，207为底部支架，208为动力装置，2081为电机固定支座，2082为电机套，2083为电机端盖，2084为电机套轴承，209为后导向轴，210为前导向轴，211为净布滚筒轴，212为前导向轴支座，213为后导向轴支座，214为导向轴支座，215为限位块，216为镇压滚轮轴，217为定位销孔；

3为擦拭布。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明提供的一种适应热室环境的核设施表面去污装置，包括布卷支架1、固定支架2、净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件、镇压滚轮组件及动力装置208，其中净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件及镇压滚轮组件可转动地设置于布卷支架1和固定支架2之间，净布滚筒组件用于套装浸润化学试剂且干净的擦拭布卷，擦拭布卷上的擦拭布依次经过导向轴组件和镇压滚轮组件后缠绕于污布滚筒组件上，镇压滚轮组件用于压紧擦拭布使其与热室内壁表面直接接触；动力装置208与污布滚筒组件连接，用于驱动污布滚筒组件转动，实现污染的擦拭布回收。

如图3所示，布卷支架1包括布卷安装侧板101；如图4所示，固定支架2包括前部支架203、侧部支架204、顶部支架205及底部支架207，其中前部支架203和底部支架207与侧部支架204连接，顶部支架205的两端分别与前部支架203和底部支架207连接，净布滚筒组件、污布滚筒组件、导向轴组件及动力装置208均连接在布卷安装侧板101和侧部支架204之间，镇压滚轮组件安装在底部支架207上。布卷安装侧板101通过定位销116与底部支架207上的定位销孔217定位连接。

如图2-3所示，污布滚筒组件包括污布滚筒105、导向套106、十字滑销107、滚筒连接法兰108及污布滚筒轴承支座109，其中污布滚筒轴承支座109与布卷支架1的布卷安装侧板101连接，滚筒连接法兰108通过轴承与污布滚筒轴承支座109连接，污布滚筒105和导向套106设置于滚筒连接法兰108上、且污布滚筒105套设于导向套106的外侧，导向套106的端部设有十字滑销107，导向套106内设有弹簧，弹簧一端支撑十字滑销107，另一端限制于滚筒连接法兰108内端面；动力装置208容置于污布滚筒105内、且与十字滑销107连接。

如图8所示，动力装置208包括电机固定支座2081、电机套2082、电机端盖2083、电机套轴承2084及电机，其中电机固定支座2081与固定支架2的侧部支架204连接，电机固定在电机固定支座2081上；电机套2082套设于电机的外侧、且一端通过电机套轴承2084与电机固定支座2081转动连接，其远离电机套轴承2084一端固定连接有电机端盖2083，电机端盖2083上沿轴向设有十字花型导向槽，十字花型导向槽的一端通过联轴器与电机的输出端连接，另一端与十字滑销107连接。

如图2-4所示，净布滚筒组件包括净布滚筒102、净布滚筒连接轴110、净布滚筒轴承支座111及净布滚筒轴211，其中净布滚筒轴承支座111与布卷支架1中的布卷安装侧板101连接，净布滚筒连接轴110通过轴承与净布滚筒轴承支座111连接，净布滚筒102与净布滚筒连接轴110连接；净布滚筒轴211的一端与侧部支架204可转动地连接，另一端插设于净布滚筒102内，用于支撑净布滚筒102。

进一步地，导向轴组件包括前导向轴套组件和后导向轴套组件；

如图2-4所示，前导向轴套组件包括前导向轴套103和前导向轴210，前导向轴套103和前导向轴210分别可转动地设置于布卷安装侧板101和侧部支架204上，前导向轴210的端部插设于前导向轴套103内，用于支撑前导向轴套103；后导向轴套组件包括后导向轴套104和后导向轴209，后导向轴套104和后导向轴209分别可转动地设置于布卷安装侧板101和侧部支架204上，后导向轴209插设于导向轴套104内，用于支撑导向轴套104。

具体地，如图3所示，前导向轴套103通过前导向连接轴115、轴承和前导向轴套支座114连接到布卷安装侧板101的安装端面，后导向轴套104通过后导向连接轴113、轴承和后导向轴套支座112连接到在布卷安装侧板101的安装端面。如图4所示，后导向轴209与轴承外圈一同转动，轴承内支撑安装于后导向轴支座213内，并固连于侧部支架204；前导向轴210与轴承外圈一同转动，轴承内支撑安装于前导向轴支座212内，并固连到侧部支架204。净布滚筒轴211随轴承转动，轴承内支撑安装于导向轴支座214内；导向轴支座214、后导向轴支座213、前导向轴支座212均固定连接在侧部支架204上。

优选的，污布滚筒105以圆柱副形式与电机套2082连接；净布滚筒102以圆柱副形式与净布滚筒轴211连接；前导向轴套103以圆柱副形式与前导向轴210连接；后导向轴套104以圆柱副形式连接与后导向轴209。

镇压滚轮组件包括双侧镇压滚轮201和镇压滚轮轴216，镇压滚轮轴216与固定支架2的底部支架207可转动地连接，双侧镇压滚轮201与镇压滚轮轴216固定连接，形成三角架绕底部支架207旋转。

如图5所示，双侧镇压滚轮201包括镇压轮左侧支架2011、镇压轮右侧支架2012、近端镇压滚轮2013及远端镇压滚轮2014，镇压轮左侧支架2011和镇压轮右侧支架2012为三角型结构件，其各顶角设有轴承孔用于固定镇压滚轮轴216；近端镇压滚轮2013与远端镇压滚轮2014通过轴承转动连接在镇压轮左侧支架2011和镇压轮右侧支架2012底端之间，镇压滚轮轴216连接在镇压轮左侧支架2011和镇压轮右侧支架2012顶端之间。

如图2所示，本发明提供的适应热室环境的核设施表面去污装置，还包括用于锁定布卷支架1和固定支架2的锁紧装置206。

如图7所示，锁紧装置206包括旋转轴、旋钮2061、旋转轴套2062及卡位机构2063，其中旋转轴套2062设置于固定支架2的底部支架207上，旋转轴与旋转轴套2062转动配合，旋转轴的两端分别设有旋钮2061和卡位机构2063固连，卡位机构2063用于旋转轴的锁定。

卡位机构2063包括设置于旋转轴外表面上且呈90度夹角的两个锁块2064及对称设置于旋转轴套2062端面上的两个凸台2065，两个凸台2065上均设有磁铁；两个锁块2064通过左右旋转分别与两个凸台2065磁性吸合后，实现在固定支架2的固定位和释放位的锁定。

如图2所示，布卷支架1的布卷安装侧板101上设有条形卡槽117，旋钮2061穿过条形卡槽117，且通过旋转与条形卡槽117卡接，实现固定支架2相对布卷支架1的锁紧固定，如图1所示。

如图1所示，适应热室环境的核设施表面去污装置，还包括法兰连接装置202。如图6所示，法兰连接装置202包括固定架2021、转动支架2022及法兰盘2023，其中固定架2021与固定支架2的前部支架203连接，转动支架2022与固定架2021转动连接，转动支架2022与固定架2021之间连接有作为转动约束的弹簧，法兰盘2023固定连接在机械臂末端法兰上。

如图9所示，本发明工作时，净布滚筒102固定浸润化学试剂的擦拭布3，擦拭布3通过前导向轴套103、后导向轴套104以及双侧镇压滚轮201传动，由污布滚筒105卷动回收；近端镇压滚轮2013和远端镇压滚轮2014压紧擦拭布，使其与热室内壁表面直接接触。

综上所述，该装置的固定支架首先安装在去污机器人手臂末端法兰上，然后将装有去污布卷的布卷支架通过导向轴与导向轴套、圆柱锁紧装置与固定支架完成对接与安装，电机驱动布卷，去污机器人规划末端运动，实现热室内壁及地面松散污染物的清除，该装置具有易维护、去污效果佳、适应性好、结构简单、易于更换与维护等特点。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。