Шпаговый манипулятор Российский патент 2019 года по МПК B25J3/00 

Изобретение относится к защитной технике и предназначено для дистанционного проведения работ с радиоактивными веществами в лабораториях производственных шкафах и защитных боксах, исключающих непосредственный контакт человека с этими веществами, воздействующими на обслуживающий персонал, а также для дистанционной работы в испытательных камерах.

По основному авт. свид. №1083464 известен шпатовый манипулятор; содержащий проходку, шаровую опору, смонтированную в ней трубу, в которой размещена с возможностью поступательного перемещения штанга, имеющая на одном конце замковый орган для крепления сменных инструментов, а на другом - волновую муфту с резьбовой опорой, причем упругое звено муфты герметично связано с трубой, а ее ведущий и ведомый генераторы установлены сносно и связаны резьбовыми соединениями с рукояткой управления и со штангой, а также по меньшей мере два герметичных чехла. Шаровая опора выполнена из трех сферических элементов, концентрично расположенных друг относительно друга, причем внутренний элемент через один герметичный чехол связан с трубой, наружный жестко связан с проходкой, оба эти элементы образуют замкнутую со стороны рукоятки управления полость, а средний элемент жестко связан с трубой и расположен в этой полости, причем на внутреннем сферическом элементе выполнена конусная поверхность. Герметичные чехлы выполнены в виде сильфонов. Манипулятор снабжен фиксатором, выполненным в виде резьбовой втулки с внутренней концевой сферической поверхностью и предназначенной для взаимодействия с наружным сферическим элементом шаровой опоры.

Недостатком известного манипулятора является недостаточная степень биологической защиты оператора при работе с гамма-излучающей средой, обусловленная реальной возможностью проникновения гамма-излучения из рабочей зоны манипулятора в операторское помещение через стенки сферических элементов шаровой опоры, что ухудшает технику безопасности при работе с ними.

Цель изобретения - улучшение техники безопасности путем повышения степени биологической защиты оператора при работе с гамма-излучающей средой.

Цель достигается тем, что шпатовый манипулятор по авт.св. №1083464 снабжен дополнительным сферическим элементом, установленным концентрично остальным сферическим элементам в кольцевой сферической полости, выполненной в наружном сферическом элементе, а образующаяся при этом замкнутая со стороны рабочей зоны полость и полость со стороны рукоятки управления в шаровой опоре заполнены экранирующим гамма-излучение веществом.

Наличие в конструкции шаровой опоры манипулятора дополнительного сферического элемента и заполнение образующейся при этом замкнутой со стороны рабочей зоны полости, а также полости со стороны рукоятки управления в шаровой опоре экранирующим гамма-излучение веществом, позволяет улучшить технику безопасности путем повышения степени биологической защиты оператора при работе с высокоактивными изотопами гамма-излучения.

В качестве экранирующего гамма-излучение вещества может быть использован порошок графита, иридия, или жидкость, например, проточная вода.

При поиске аналогичных технических решений в данной области техники, был обнаружен шпатовый манипулятор по а.с. №1517255, отличающийся от выбранного авторами прототипа (а.с. №1083464), тем, что с целью улучшения техники безопасности путем повышения степени биологической защиты оператора (цели совпадают), замкнутая полость со стороны рукоятки управления, образованная тремя сферическими элементами и сильфонными компенсаторами, заполнена экранирующим радиоактивные излучения веществом (порошком графита, иридия или проточной водой), при этом в стенках сферических элементов и в проходке выполнены каналы, предназначенные для связи указанной полости с дополнительно введенным устройством контроля состояния вещества этой полости.

Известный шпатовый манипулятор по а.с. №1517255 действительно улучшает технику безопасности благодаря дополнительной биологической защите оператора от воздействия радиоактивных веществ, осуществляемой заполнением полости шаровой опоры со стороны рукоятки управления экранирующим веществом и контролем его состояния (плотности).

Однако, степень биологической защиты оператора от воздействия гамма-излучения в манипуляторе по а.с. №1517255 значительно ниже, чем в предлагаемом техническом решении, т.к. экранирующим веществом в известном манипуляторе заполнено лишь около половины длины проходки, что при той же активности гамма-изотопов обеспечивает значительно меньшее ослабление гамма-излучение.

В предлагаемом техническом решении экранирующим веществом заполнена практически вся длина проходки. Кроме того, наличие дополнительного сферического элемента со стороны рабочей зоны манипулятора в предлагаемом техническом решении позволяет не только ослабить гамма-излучение, но и повысить надежность работы по сравнению с манипулятором по а.с. №1517255 за счет исключения возможности попадания экранирующего вещества в рабочую зону при разгерметизации сильфонных компенсаторов, что может нарушить технологический процесс, а это недопустимо.

Предлагаемая конструкция манипулятора может быть использована для работы в испытательных камерах, так как позволяет устранить передачу удара взрывной волны на руку оператора, что расширяет технологические возможности предлагаемого шпатового манипулятора по сравнению с а.с. №1083464 и а.с. №1517255.

Таким образом, совокупность существенных отличительных признаков заявляемого объекта отвечает критерию «существенные отличия».

На фиг. 1 изображен шпатовый манипулятор; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Шпатовый манипулятор содержит проходку 1, шаровую опору с фиксатором 2 состоящую из внутреннего 3, наружного 4, и среднего 5 сферических элементов, расположенных концентрично относительно друг друга.

В опоре смонтирована труба 6, в которой размещена шпага 7, несущая внутри себя с возможностью поступательного перемещения штангу 8, имеющую на одном конце замковое устройство для крепления сменных инструментов 9, а на другом конце жестко установленный ведомый генератор 10 волновой муфты, расположенный внутри герметичного стакана 11, который является упругим элементом муфты и связан с резьбовой опорой 12. Ведущий генератор 13 муфты смонтирован на резьбовой опоре 14 и связан с рукояткой управления 15, которая сносна штурвалу 16 ориентирования.

Внутренний сферический элемент 3 шаровой опоры связан с трубой 6 посредством герметичного чехла 17, а другой конец трубы 6 связан посредством герметичного чехла 18 с резьбовой опорой 12 волновой муфты. Чехлы 17 и 18 выполнены в виде сильфонов.

Внутренняя полость 19 шаровой опоры (фиг. 1) заполнена экранирующим радиоактивное излучение веществом 20 (порошок иридия, графита или проточная вода).

В стенках трех сферических элементов 3, 4, 5, а также в проходке 1 выполнены каналы 21 для сообщения полости 19 с устройством контроля состояния экранирующего вещества (его плотности), имеющим сигнализирующую аппаратуру 22.

Манипулятор снабжен дополнительным сферическим элементом 23, установленным концентрично элементам 3,4,5 в кольцевой сферической полости, выполненной в наружном сферическом элементе 4. В стенке сферического элемента 23 также выполнен канал 21, связанный с аппаратурой 22.

Манипулятор работает следующим образом. Инструмент 9 исполнительного органа манипулятора получает качательное движение от штурвала 16 через шпагу 7, качающуюся вместе с трубой 6 в шаровой опоре, герметичный чехол 17 который герметизирует передачу качательного движения исполнительному органу манипулятора от органа управления. Дополнительный сферический элемент 23 отделяет при этом рабочее пространство (зону) манипулятора от нерабочего и качается вместе с трубой 6.

Экранирующее вещество 20, находящееся в герметичной полости 19 (общая внутренняя полость шаровой опоры, включающая в себя замкнутые со стороны рабочей зоны и рукоятки управления полости соответственно) создает дополнительную биологическую защиту при работе манипулятора с высокоактивными изотопами и экранирует (защищает) оператора от воздействия на него излучения. При этом плотность экранирующего радиоактивные излучения вещества контролируется сигнализирующей аппаратурой 22, связанной с герметичной полостью 19 каналами 21, выведенными в операторское помещение.

Для получения вращательного движения инструмент 9 исполнительного органа манипулятора получает вращение от штурвала 16 через шпагу 7, вращающуюся в трубе 6 шаровой опоры и внутри герметичного чехла 18, отделяющего рабочее пространство манипулятора от нерабочего и герметизирующего передачу возвратно-лоступательного движения. При сжатии и разжатии губок инструмента 9 исполнительного органа манипулятора последний получает поступательное движение от рукоятки 15 ведущего генератора 13, а также через герметичный стакан 11, ведомый генератор 10 и резьбовые опоры 12 и 14, при этом шпага 7 подается вперед, в результате чего происходит сжатие губок инструмента 9.

При изменении состояния (плотности) вещества в полости 19 аппаратура 22 передает сигнал в операторское помещение об этом изменении.

Таким образом, технические преимущества заявляемого объекта по сравнению с техническими решениями по а.с. №1083464 и а.с. №1517255 заключается в улучшении техники безопасности путем повышения степени биологической защиты оператора при работе с гамма-излучающей средой. Это позволит резко сократить общие затраты на организацию лечебно-профилактических мероприятий и на дезактивацию рабочих помещений.

Изобретение относится к области манипуляторов, предназначенных для дистанционной работы в герметичных боксах, исключающих воздействие агрессивных сред на обслуживающий персонал. Манипулятор содержит шаровую опору, в которой смонтирована труба с размещенной в ней шпагой, внутри которой установлена с возможностью поступательного перемещения штанга, имеющая на одном конце замковое устройство для крепления сменных инструментов, а другим концом жестко связанная с волновой муфтой, расположенной внутри герметичного стакана и соединенной с рукояткой управления. При этом шаровая опора выполнена в виде концентрично расположенных относительно друг друга дополнительного, наружного, среднего и внутреннего сферических элементов с образованием соответствующих замкнутых полостей, заполненных веществом, экранирующим гамма-излучение. Использование изобретения позволяет повысить степень защиты персонала от излучений. 2 ил.

Шпаговый манипулятор, содержащий шаровую опору, в которой смонтирована труба с размещенной в ней шпагой, внутри которой установлена с возможностью поступательного перемещения штанга, имеющая на одном конце замковое устройство для крепления сменных инструментов, а другим концом жестко связанная с волновой муфтой, расположенной внутри герметичного стакана и соединенной с рукояткой управления, отличающийся тем, что шаровая опора выполнена в виде концентрично расположенных относительно друг друга дополнительного, наружного, среднего и внутреннего сферических элементов с образованием соответствующих замкнутых полостей, заполненных веществом, экранирующим гамма-излучение.