一种离合器接力装置

《一种离合器接力装置》涉及双驱动接力领域，具体涉及燃料转运装置中的一种特种离合器接力装置。

在压水堆核电站运行期间，反应堆停堆换料操作过程需要将新/乏燃料组件在反应堆厂房和燃料厂房之间往复运输，运输的路径中需要携带燃料组件穿过燃料转运通道，从一个厂房运输到另一个厂房。三代核电站由于双层安全壳的设计，燃料转运通道的长度与二代以及二代改进型核电站相比有了很大的增加，运输路径的加长对燃料转运装置的传动系统提出了更高的要求。

在实现上述运输核燃料组件的过程中，发明人发现截至2013年1月技术中至少存在如下问题：

选择双齿轮单齿条式接力驱动，需要解决齿轮齿条进入啮合瞬间的刚性冲击问题，否则会发生撞齿使设备受损。

选择双齿轮单齿条式接力驱动，还需要解决齿轮齿条进入双驱动状态之后，由于双驱动不同步造成的追齿问题以及尾齿脱离问题。

由于燃料转运装置在厂房的终端位置（即待倾翻位置）时实现倾翻架和承载器的提升，故必须严格保证小车位置的准确性和稳定性。

图1为《一种离合器接力装置》一种离合器接力装置的结构正视图；

图2为《一种离合器接力装置》一种离合器接力装置的结构侧视图；

图3为平面蜗卷弹簧顺时针旋转时轴键与齿轮内齿的位置示意图；

图4为平面蜗卷弹簧逆时针旋转时轴键与齿轮内齿的位置示意图；

图5为实施例中离合器接力装置安装在燃料转运装置的下部传动机构的主视图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的剖面图；

图8为实施例中利用《一种离合器接力装置》离合器接力装置进行双驱动接力过程中齿条与另一侧齿轮接触前的示意图；

图9和图10为实施例中齿条与齿轮接触瞬间受力卡死的两个极限位置示意图；

图11为实施例中要避开啮合死区时的位置示意图。

2018年12月20日，《一种离合器接力装置》获得第二十届中国专利优秀奖。

一种离合器接力装置操作内容

图1与图2分别示出了《一种离合器接力装置》一种离合器接力装置的结构正视图和侧视图，该离合器接力装置主要包括齿轮1、弹簧盒2、驱动轴3、平面蜗卷弹簧4和轴键5，齿轮1设置在驱动轴3上，齿轮1的侧向设有弹簧盒2，驱动轴3与弹簧盒2之间设有平面蜗卷弹簧4，平面蜗卷弹簧4的内端缠绕于驱动轴3上，外端与弹簧盒2连接。该实施方式中驱动轴3与齿轮1依靠驱动轴上的轴键5与齿轮1的内齿6相互配合传动，齿轮1通过连接套筒座于滚动轴承之上，滚动轴承安装于驱动轴3之上，齿轮1与运输小车上的齿条相啮合，驱动小车进退。平面蜗卷弹簧4在空载状态下保持有预紧力，利用弹簧盒与齿轮的安装角度的控制，来调整蜗卷弹簧的预紧力与极限位置的弹性力，能够使齿轮恢复原位，并保证复位的可靠性。在工作过程中，可利用电控系统对电机传动轴位置的控制，使齿轮空载时复位在一个目标角度范围内，在该角度范围内齿轮与齿条的啮合不会产生死点。此外利用销钉将平面蜗卷弹簧4铰接在驱动轴中，固定方式简单可靠。

驱动轴3通过轴键5与齿轮1的内齿在一定相对位置下发生连接，利用驱动轴3与齿轮1相对角度的变化，达到等效的双向离合器的效果，解决了齿轮齿条进入啮合、脱离啮合以及双电机的不同步造成的碰撞和干涉问题，保证了接力过程的平稳进行。平面蜗卷弹簧4可以在空载后带动齿轮1复位，为下一次齿轮齿条进入啮合做好初始位置准备。若平面蜗卷弹簧4为顺时针旋转，则弹簧提供给齿轮内齿的力将为逆时针方向，空载状态下，内齿6将紧挨在轴键5的顺时针方向，如图3所示。若平面蜗卷弹簧4为逆时针旋转，则弹簧将提供给齿轮内齿的力将为顺时针方向，空载状态下，内齿6将紧挨在轴键5的逆时针方向，如图4所示。因此，离合器提供顺时针、逆时针两个方向上的超越空间，离合器在两侧具备的超越空间大小，由轴键5（轴齿牙）与内齿6（轮齿牙）的相对位置决定。

一种离合器接力装置实施案例

下面结合实施例对《一种离合器接力装置》的装置进行进一步的说明。

该实施例中将离合器接力装置安装于燃料转运装置的下部传动机构之上（反应堆厂房和燃料厂房两侧分别安装），如图5、图6和图7所示，传动机构经联轴器、伞齿轮、驱动轴3将电机转矩传递下来，齿轮1通过连接套筒座于驱动轴3的滚动轴承之上，齿轮1与运输小车上的齿条相啮合，驱动小车进退。在接力驱动过程中，绝大部分情况下齿条是在一个齿轮的驱动下运动，只有在运输小车即将通过燃料转运通道（双向）时，才存在一根齿条同时与两个齿轮接触的情况。

该实施例中，离合器接力装置的驱动转运装置工作的过程可以基本上分为四个状态，具体如下：

（1）齿轮齿条接触瞬间

一侧驱动轴转动，通过该侧齿轮驱动齿条前进，至接触另一侧齿轮轮齿的瞬间，如图8所示，在运输小车通过燃料转运通道时，右侧驱动轴转动，通过该侧齿轮驱动齿条前进，至接触左侧齿轮轮齿，齿条需要同时与两侧的齿轮接触。齿轮齿条接触瞬间，当接触作用力指向齿轮中心轴线时，即出现受力卡死现象，该实施例中受力卡死的两个极限位置如图9和图10所示：图9中轮齿右侧棱边接触情况，图10轮齿左侧棱边接触情况，在齿条与左侧齿轮接触时，可通过控制驱动轴的停止角度来控制空载齿轮（该实施例为左齿轮）的停止角度，使空载齿轮保持在图4所示的设定位置，即可使轮齿与齿条的接触避开啮合死区。该实施例中图9和图10中齿轮每24°具备21.13°的非啮合死角，2.87°的啮合死角，齿轮停止位置与设定位置的偏差只要不超过±10.565°，均可成功避开啮合死区。

（2）进入完全啮合过程

当齿条和左侧齿轮的初始接触避开了啮合死区之后，为了让二者进入良好的啮合状态，需要有一个自适应过程，即齿条推动齿轮转动，在此自适应过程中，要求仅左侧齿轮被驱动，左侧齿轮内部的驱动轴静止。齿条在右侧齿轮的驱动下向左侧齿轮前进，在接触后左侧齿轮将在齿条的带动下做逆时针旋转，左侧离合器的平面蜗卷弹簧的超越空间保证了啮合过程的顺利进行。该实施例中离合器接力装置提供顺时针、逆时针方向上共计290°的超越空间：以轴齿牙（轴键）作为基准点，在逆时针方向上从轴齿牙到轮齿牙的夹角为即为离合器在逆时针方向上的超越空间，如图11所示。在顺时针方向上从轴齿牙到轮齿牙的夹角为即为离合器在顺时针方向上的超越空间。

根据离合器的方向特性，结合齿条的前进方向，选择合适的离合器设置，提供相应方向的超越空间。选择左侧离合器的设置为：蜗卷弹簧逆时针旋转，空载的轮齿牙将紧贴在驱动轴的逆时针方向侧（左侧），此时，当齿轮在齿条的带动下相对于空载时的位置旋转了140°时，可视为进入完全啮合状态，此时左侧齿轮的驱动轴启动，右侧的驱动轴依旧维持原有转速，进入双驱动状态。

（3）双驱动过程

进入双驱动过程后，左侧驱动轴开始启动进行逆时针旋转，转速高于右侧驱动轴，离合器的逆时针超越空间减小，直至变为0。在一个短暂的过渡时间后，由于左侧驱动轴转速高于右侧驱动轴转速，完成驱动状态的切换，即：

右侧驱动轴驱动右侧齿轮、右侧齿轮驱动齿条、齿条驱动左侧齿轮→

左侧驱动轴驱动左侧齿轮，左侧齿轮驱动齿条，齿条驱动右侧齿轮；

当左侧离合器的逆时针超越空间变为0时，左侧齿轮由齿条驱动转变为左侧齿轮驱动。之后过程中，保持左侧驱动轴驱动左侧齿轮、左侧齿轮驱动齿条、齿条驱动右侧齿轮的状态。同时，右侧离合器的由0°不断增大，由290°不断减小，直至齿条脱离右侧齿轮。

（4）齿条脱离齿轮→下一次准备进入啮合

当齿条脱离右侧齿轮后，右侧驱动轴继续旋转，至设定位置后停止。在此过程中，由于蜗卷弹簧的作用力，齿轮将相对于驱动轴做逆时针旋转，完成复位。当驱动轴静止后，复位后的离合器为齿条从左向右的再次啮合做好准备。

一种离合器接力装置专利目的

《一种离合器接力装置》的目的在于提供一种离合器接力装置，保证双驱动接力过程的平稳进行。

一种离合器接力装置技术方案

《一种离合器接力装置》采用的技术方案如下：

一种离合器接力装置，该装置包括驱动轴，驱动轴上设有齿轮，齿轮的侧向设有弹簧盒，驱动轴与弹簧盒之间设有平面蜗卷弹簧，平面蜗卷弹簧的内端缠绕于驱动轴上，外端与弹簧盒连接。

进一步，如上所述的一种离合器接力装置，齿轮通过连接套筒座于驱动轴的滚动轴承上。

进一步，如上所述的一种离合器接力装置，驱动轴与齿轮通过驱动轴上的轴键与齿轮的内齿相互配合传动。

再进一步，如上所述的一种离合器接力装置，齿轮的外齿与运输小车的齿条相啮合。

更进一步，如上所述的一种离合器接力装置，通过销钉将平面蜗卷弹簧铰接在驱动轴中。

一种离合器接力装置有益效果

《一种离合器接力装置》的有益效果在于：《一种离合器接力装置》的离合器接力装置的驱动轴通过轴键与齿轮的内齿在一定相对位置下发生连接，利用驱动轴与齿轮相对角度的变化，达到等效的双向离合器的效果，平面蜗卷弹簧使进入啮合瞬间的轮齿接触变为柔性冲击，并结合复位可靠地保证了进入啮合过程平稳顺畅，同时通过控制超越空间的大小和方向，解决了在接力驱动过程中由于齿轮齿条进入啮合、脱离啮合以及双驱动不同步造成的碰撞和干涉问题，保证了双驱动状态下接力过程的平稳过渡，接合状态稳定，整体结构简单，便于加工和安装。

1.一种离合器接力装置，其特征在于：该装置包括驱动轴（3），驱动轴（3）上设有齿轮（1），齿轮（1）的侧向设有弹簧盒（2），驱动轴（3）与弹簧盒（2）之间设有平面蜗卷弹簧（4），平面蜗卷弹簧（4）的内端缠绕于驱动轴（3）上，外端与弹簧盒（2）连接；当且仅当齿轮（1）的内齿紧挨驱动轴（3）的轴键（5）时，驱动轴（3）与齿轮（1）通过驱动轴上的轴键（5）与齿轮（1）的内齿相互配合传动；齿轮（1）在空载状态下，平面蜗卷弹簧（4）为齿轮（1）提供与平面蜗卷弹簧（4）缠绕方向相反的力，使齿轮（1）的内齿紧挨在驱动轴（3）的轴键（5）的位置。

2.如权利要求1所述的一种离合器接力装置，其特征在于：齿轮（1）通过连接套筒座于驱动轴（3）的滚动轴承上。

3.如权利要求1或2所述的一种离合器接力装置，其特征在于：齿轮（1）的外齿与运输小车的齿条相啮合。

4.如权利要求1所述的一种离合器接力装置，其特征在于：通过销钉将平面蜗卷弹簧（4）铰接在驱动轴（3）中。

接力站，无线电接力通信的机构。主要设备是无线电接力机、天线、电源等。分为终端站和中间站。终端站设置于接力线路的始端与末端，负责向使用单位提供电路。中间站设置于接力线路的中间，转发邻站的信息，也可向附近的用户提供电路。 2100433B

(1)当系统需要脱泵停车时，施工主船必须逐步降低施工泥浆浓度至向管道内泵送清水(此阶段接力泵船按原规定的转速运行)，施工主船首先要依据清水在排泥管线中运行的流速，结合总排泥管的长度，推算出清水至管线排出口所需时间，并指令接力泵船按推算出的时间进行正常脱泵。

接力泵船接到施工主船指令后，必须严格遵照施工主船的指令，在规定的时间脱开泵机离合器并告知施工主船，接力泵船泥泵已处于脱泵状态。

(2)施工主船得知接力泵船脱泵停车后方可自行脱泵，并将施工主船脱泵的情况以及脱泵以后恢复正常施工所需时间告知接力泵船，以便接力泵船做出相应措施，并保持通信畅通。