一种水下核泵用螺钉防松装置及其安装和拆卸方法

技术领域

本发明属于核电用泵安全技术领域，具体地是涉及一种水下核泵用螺钉防松装置及其安装和拆卸方法。

背景技术

核电用主泵是为反应堆冷却剂提供动力的主要设备，同时是核电主系统中唯一连续运转的关键设备。在主泵设备中，与反应堆冷却剂接触的机械密封内部零件常用螺钉进行连接，该机械密封内部零件直接决定了主泵的安全运行，因此其运行的安全与可靠性至关重要。由于机械密封内部零件与冷却剂接触，而连接件—螺钉连接机械密封内部零件必然与冷却剂接触，该被连接件及螺钉浸没在冷却剂中，随着高温高压（温度为300℃，压力为172.3bar）带放射性冷却剂的循环工作，螺钉会在复杂的应力及冲击震动下发生松动，错位及脱落，无法保证主泵运行的可靠性和安全性，甚至会造成严重的安全事故，带来重大的人身和财产的损失。因此螺钉优良的锁紧、放松性能及可靠性直接决定了主泵的安全运行。目前的水下布置的核泵在需要紧固螺钉时，通常都需要人员穿着防护服下水进行近距离作业，这样的操作不仅费时费力效率低，更重要的是在近距离作业时会对操作人员产生核辐射，对人员的身体安全造成比较大的危害。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种水下核泵用螺钉防松装置及其安装和拆卸方法；本发明结构紧凑、易于维护、更换简便，而且可以远距离在水下核泵的螺钉处安装和拆卸，不仅防止螺钉松动而掉落，省时省力，提高作业效率，而且降低人员辐照剂量，使检修操作更安全可靠。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供一种水下核泵用螺钉防松装置，包括拆装平台和防松机构，其特征在于，所述拆装平台包括支架、活塞套筒、支撑筒、止推杆、弹性夹持器、锁紧滑扣，所述支架设置有盲孔，所述支架的盲孔开孔端可拆卸地设置有端盖，所述活塞套筒设置在所述盲孔中并从所述盲孔和所述端盖中心伸出，所述活塞套筒设置有凸环，所述凸环与所述盲孔的孔壁相接触，所述活塞套筒内部依次设置所述支撑筒和所述止推杆，所述支撑筒的一端和所述止推杆的一端紧密接触，所述支撑筒和所述止推杆能够在所述活塞套筒内部沿轴向移动，所述弹性夹持器和所述活塞套筒配合固定连接，所述弹性夹持器上设置有推杆通孔和滑扣槽，所述止推杆能够从所述推杆通孔伸出，所述锁紧滑扣与所述弹性夹持器可拆卸配合连接，在所述支架的一侧设置有多个注油孔；所述防松机构包括卡舌、限位卡环和复位弹簧，核泵的螺钉处提前开与所述锁紧滑扣相对应的槽，所述卡舌设置在槽内并与所述锁紧滑扣相对应，所述限位卡环与所述卡舌的内端相对应并固定在所述开槽内，所述卡舌的外端套有所述复位弹簧。

进一步地，所述凸环的个数为两个，所述活塞套筒上设置有过油孔，所述支撑筒对应所述过油孔在轴向设置有过油通槽，靠近所述盲孔底部的所述凸环与所述盲孔底部之间构成第一油腔，两个所述凸环之间部分与所述盲孔侧壁之间构成第二油腔，靠近所述端盖处的所述凸环与所述端盖之间构成第三油腔，所述支撑筒内部与所述止推杆之间构成第四油腔。

更进一步地，所述注油孔为三个，所述支架在所述第一油腔处对应设置第一注油孔，在所述第二油腔处对应设置第二注油孔，在所述第三油腔处设置第三注油孔。

进一步地，所述活塞套筒靠近所述盲孔底部的一端设置有安装口，所述安装口处配合设置有密封塞。

进一步地，所述弹性夹持器的端部设置有卡凸，所述锁紧滑扣中部设置有与所述卡凸相配合的内凹，所述弹性夹持器与所述锁紧滑扣通过所述卡凸和所述内凹配合连接。

进一步地，所述支架上还设置有实时定位摄像头。

本发明还提供了一种水下核泵用螺钉防松装置安装方法，利用上述的螺钉防松装置，所述安装方法包括如下步骤。

1）水上准备，所述第一注油孔、所述第二注油孔、所述第三注油孔分别插上所述注油管。

2）所述拆装平台运送至水下并由水下行走小车进行运送，依靠所述实时定位摄像头观察并远程控制水下行走小车运动查找待作业螺钉，直至查找到一处待安装锁紧滑扣的螺钉。

3）当所述弹性夹持器的中心与螺钉中心对中后，向所述第一注油孔注入液压油，所述第一油腔腔体充满高压的液压油，所述活塞套筒在液压力作用下向螺钉方向运动，进而所述支撑筒、所述止推杆、所述弹性夹持器、所述锁紧滑扣同时向螺钉方向运动。

4）所述锁紧滑扣与所述卡舌斜面部分接触，在液压分力的作用下推动所述复位弹簧沿径向压紧，使所述卡舌沿径向被逐渐推开，当所述锁紧滑扣的底面运动到所述卡舌顶面时，实现所述锁紧滑扣的安装和对螺钉的锁紧。

5）从所述第二注油孔注入液压油，所述第二油腔内充满高压的液压油，由于所述过油孔和所述过油通槽，使所述第二油腔和所述第四油腔连通，所述第四油腔也同时充满高压油，这样所述止推杆在所述第四油腔内液压油的液压力的作用下，顶住所述锁紧滑扣，同时所述第三注油孔注入液压油，所述第三油腔充入液压油使所述弹性夹持器在液压力的作用下回退，所述弹性夹持器与所述锁紧滑扣脱离并回退到初始位置。

6）将所述拆装平台运出水面，所述弹性夹持器夹紧另一个所述锁紧滑扣，重复第一步进行下一个所述锁紧滑扣的安装工作。

本发明还提供了一种水下核泵用螺钉防松装置拆卸方法，利用上述的螺钉防松装置，所述拆卸方法包括如下步骤。

1）水上准备，所述弹性夹持器靠所述卡凸与所述锁紧滑扣的所述内凹发生弹性变形，将所述锁紧滑扣夹持在所述弹性夹持器中，所述第一注油孔、所述第二注油孔、所述第三注油孔分别插上所述注油管。

2）所述拆装平台运送至水下并由水下行走小车进行运送，依靠所述实时定位摄像头观察并远程控制水下行走小车运动查找待作业螺钉，直至查找到一处待拆卸的所述锁紧滑扣。

3）当所述弹性夹持器的中心与所述锁紧滑扣的中心对中后，向所述第一注油孔注入液压油，所述第一油腔腔体充满高压的液压油，所述活塞套筒在液压力作用下向螺钉方向运动，进而所述支撑筒、所述止推杆、所述弹性夹持器同时向螺钉方向运动。

4）所述弹性夹持器与所述卡舌斜面部分接触，在液压分力的作用下推动所述复位弹簧沿径向压紧，使所述卡舌沿径向被逐渐推开，直至所述弹性夹持器内侧的所述卡凸与所述锁紧滑扣的所述内凹发生弹性变形，将所述锁紧滑扣夹持在所述夹持器中

5）所述第三注油孔注入液压油，所述第三油腔充入液压油使所述弹性夹持器在液压力的作用下回退，从而实现所述锁紧滑扣的拆卸。

6）所述弹性夹持器带动所述锁紧滑扣一同回退到初始位置，回退过程中所述卡舌在所述复位弹簧的作用下复位。

7）将所述拆装平台运出水面，从所述弹性夹持器上取下所述锁紧滑扣，重复第一步进行下一个所述锁紧滑扣的拆卸工作。

本发明的有益效果。

本发明通过在水下核泵提前设置防松机构，再通过实时定位摄像头进行远程定位，并通过水下车将拆装平台运送到作业处与防松机构相配合，通过远程注油管路对拆装平台注油对锁紧滑扣进行安装或拆卸，不仅降低人员辐照剂量，而且远程检修操作更安全可靠，同时锁紧滑扣在卡舌的压紧力作用下，实现了螺钉的物理锁紧，同时由于卡舌的限位功能使得锁紧滑扣轴向上被紧压住，替代了传统的轴向防松。本发明结构简单、成本低廉、安装与拆卸方便，并且适合于批量化生产。本发明可用于核反应堆内特种环境中结构件处的安装、紧固、防松与快速拆卸，同时也可用于其它高可靠性螺钉的防松场景，适用范围广。

附图说明

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明的整体剖面示意图。

图2是本发明的在作业时一个视角的整体外部示意图。

图3是本发明在作业前另一视角的整体外部示意图。

图4是本发明的弹性夹持器的示意图。

图5是本发明的锁紧滑扣的示意图。

图中标记：1为支架、2为活塞套筒、3为支撑筒、4为止推杆、5为弹性夹持器、6为锁紧滑扣、7为端盖、8为凸环、9为推杆通孔、10为滑扣槽、11为卡舌、12为限位卡环、13为复位弹簧、14为过油孔、15为过油通槽、16为第一油腔、17为第二油腔、18为第三油腔、19为第四油腔、20为第一注油孔、21为第二注油孔、22为第三注油孔、23为安装口、24为密封塞、25为卡凸、26为内凹、27为实时定位摄像头、28为核泵、29为注油管。

具体实施方式

结合附图所示，包括拆装平台和防松机构，拆装平台有支架1。支架1设置有盲孔，支架1的盲孔开孔端可拆卸地设置有端盖7，端盖7用螺栓可拆卸地固定在支架1上，用于将支架1的盲孔开孔端密封。

活塞套筒2设置在盲孔中并从盲孔和端杆伸出，活塞套筒2设置有两个凸环8，凸环8与盲孔的孔壁相接触，活塞套筒2可以利用凸环8与支架1的结构形成多个较为封闭的独立空间。活塞套筒2内部设置有支撑筒3和止推杆4，支撑筒3的一端和止推杆4的一端相互接触，支撑筒3和止推杆4能够在活塞套筒2内部沿轴向移动，活塞套筒2两端开口并连同，活塞套筒2靠近盲孔底部的一端的开口为安装口23，以便于装配调试，安装口23处配合设置有密封塞24。安装时可以从安装口23将止推杆4和支撑筒3依次放入，并且塞上密封塞24，起到端部密封的作用。止推杆4能够从活塞套筒2远离盲孔底部端的开口伸出。活塞套筒2上设置有过油孔14，支撑筒3对应过油孔14在轴向设置有过油通槽15，注入的油能够通过过油孔14和过油通槽15进入到支撑筒3的内部。

靠近盲孔底部的凸环8与盲孔底部之间构成第一油腔16，两个凸环8之间部分与盲孔侧壁之间构成第二油腔17，靠近端盖7处的凸环8与端盖7之间构成第三油腔18，支撑筒3内部与止推杆4之间构成第四油腔19。

注油孔为三个并设置在支架1的一侧，支架1在第一油腔16处对应设置第一注油孔20，在第二油腔17处对应设置第二注油孔21，在第三油腔18处设置第三注油孔22。从水上向三个注油孔分别插入一根长的注油管29，注油管29可以将水上的液压油输送到水下并通过三个注油孔注入到拆装平台内。

从第一注油孔20注入的油可以进入到第一油腔16中并推动活塞套筒2，从第二注油孔21注入的油可以流经过油孔14和过油通槽15，从第二油腔17进入到第四油腔19，进而给止推杆4施加压力，从第三注油孔22注入的油可以进入第三油腔18，向归位方向推动活塞套筒2。

弹性夹持器5和活塞套筒2配合固定连接。弹性夹持器5上设置有推杆通孔9和滑扣槽10，止推杆4能够从推杆通孔9伸出。

弹性夹持器5的端部设置有卡凸25，锁紧滑扣6中部设置有与卡凸25相配合的内凹26，弹性夹持器5与锁紧滑扣6通过卡凸25和内凹26配合可拆卸连接，易于拆装。锁紧滑扣6用于将螺钉进行锁紧，防止螺钉松动脱落。

防松机构包括卡舌11、限位卡环12和复位弹簧13，提前在现有核泵28的螺钉处开与锁紧滑扣6相对应的槽，卡舌11设置在槽内并与锁紧滑扣6相对应，限位卡环12与卡舌11的内端相对应并固定在开槽内，卡舌11的外端套有复位弹簧13。卡舌11在不受到锁紧滑扣6给的外力时由复位弹簧13顶着，并由限位卡环12卡住限制卡舌11位置。当卡舌11受到锁紧滑扣6的推力时向外侧扩张，直至锁紧滑扣6与螺钉接触并进行锁紧，卡舌11始终与锁紧滑扣6接触，卡舌11的限位功能使得锁紧滑扣6安装在螺钉上后轴向被紧压住，替代了传统的轴向防松。

支架1上还设置有实时定位摄像头27，由于拆装平台能够由水下行走小车运送，实时定位摄像头27能够远程观察拆装平台在水下的运动轨迹，并找到待作业的螺钉位置，实现远程的一系列操作。

安装方法包括如下步骤。

1）水上准备，弹性夹持器5靠卡凸25与锁紧滑扣6的内凹26发生弹性变形，将锁紧滑扣6夹持在弹性夹持器5中，第一注油孔20、第二注油孔21、第三注油孔22分别插上注油管29。

2）拆装平台运送至水下并由水下行走小车进行运送，依靠实时定位摄像头27观察并远程控制水下行走小车运动查找待作业螺钉，直至查找到一处待作业螺钉后。

3）当锁紧滑扣6的中心与螺钉中心对中后，向第一注油孔20注入液压油，第一油腔16腔体充满高压的液压油，活塞套筒2在液压力作用下向螺钉方向运动，进而支撑筒3、止推杆4、弹性夹持器5、锁紧滑扣6同时向螺钉方向运动。

4）锁紧滑扣6与卡舌11斜面部分接触，在液压分力的作用下推动复位弹簧13沿径向压紧，使卡舌11沿径向被逐渐推开，当锁紧滑扣6的底面运动到卡舌11顶面时，实现锁紧滑扣6的安装和对螺钉的锁紧。

5）从第二注油孔21注入液压油，第二油腔17内充满高压的液压油，由于过油孔14和过油通槽15，使第二油腔17和第四油腔19连通， 第四油腔19也同时充满高压油，这样止推杆4在第四油腔19内液压油的液压力的作用下，顶住锁紧滑扣6。同时第三注油孔22注入液压油，第三油腔18充入液压油使弹性夹持器5在液压力的作用下回退，弹性夹持器5与锁紧滑扣6脱离并回退到初始位置。

6）将拆装平台运出水面。弹性夹持器5夹紧另一个锁紧滑扣6，重复第一步进行下一个螺钉的锁紧作业。

拆卸方法包括如下步骤。

1）水上准备，弹性夹持器5靠卡凸25与锁紧滑扣6的内凹26发生弹性变形，将锁紧滑扣6夹持在弹性夹持器5中，第一注油孔20、第二注油孔21、第三注油孔22分别插上注油管29。

2）拆装平台运送至水下并由水下行走小车进行运送，依靠实时定位摄像头27观察并远程控制水下行走小车运动查找待作业螺钉，直至查找到一处待拆卸的锁紧滑扣6。

3）当弹性夹持器5的中心与锁紧滑扣6的中心对中后，向第一注油孔20注入液压油，第一油腔16腔体充满高压的液压油，活塞套筒2在液压力作用下向螺钉方向运动，进而支撑筒3、止推杆4、弹性夹持器5同时向螺钉方向运动。

4）弹性夹持器5与卡舌11斜面部分接触，在液压分力的作用下推动复位弹簧13沿径向压紧，使卡舌11沿径向被逐渐推开，直至弹性夹持器5内侧的卡凸25与锁紧滑扣6的内凹26发生弹性变形，将锁紧滑扣6夹持在夹持器中

5）第三注油孔22注入液压油，第三油腔18充入液压油使弹性夹持器5在液压力的作用下回退，从而实现锁紧滑扣6的拆卸。

6）弹性夹持器5带动锁紧滑扣6一同回退到初始位置，回退过程中卡舌11在复位弹簧13的作用下复位。

7）将拆装平台运出水面，从弹性夹持器5上取下锁紧滑扣6，准备下一次行动。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施方式所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。