一种干磨新工艺的重混凝土切割装置

1.本发明涉及反应堆重混凝土拆除解体技术领域，特别是涉及一种干磨工艺的重混凝凝土切割装置。


背景技术：

2.随着第一批反应堆服役期满，其退役问题日益受到各方面关注。反应堆生物屏蔽层的主要结构材料是重混凝土，重混凝土通常用特别密实和特别重的骨料制备，具有密度大、抗压强度高和不透α射线和γ射线的性能，因此主要作为核工程的屏蔽结构材料。为了辐射屏蔽的需要，通常在重混凝土中掺杂了大量金属。因此对反应堆生物屏蔽层重混凝土进行拆除解体是反应堆退役过程中难点之一。在重混凝土拆除解体的基础上必须进行适当切割处理。
3.目前切割混凝土的方法主要分为热切割法、空心镗削法、金刚石盘锯。热切割法容易实现遥控操作、寿命长、产生烟尘少，但存在占地面积大、设备投资大、切削深度浅等问题，实际应用有限。空心镗削法技术成熟、操作简单，但钻孔过程产生大量粉尘以及需要人员的近距离操作。从使用效果来看，钻头损耗大和拆除速度慢是该方法最大的技术缺陷。金刚石盘锯通过金刚石粒子与被切割材料之间的刮划获得期望的锯痕。其结构类似于普通水泥切割机，在一定尺寸上的金属圆盘外沿添加金刚石材料，然后通过金属圆盘的高速旋转和锯片的平行移动实现对材料的切割。但在切割过程中需持续用水或者氮气对刀具进行冷却，对环境造成了污染。但金刚石盘锯法在切削速度，切削效率方面具有明显优势。
4.上述三种切割方法都存在缺陷，在实际应用中会带来各种问题。其中，金刚石盘锯切割技术具有设备和操作简单、锯切工艺参数容易冷却液油气进行冷却。从生态的角度看，冷却液的废物处理会导致环境污染，且辐射环境下严格禁止使用冷却液，否则会造成污染扩散；从经济角度看，冷却液、过滤和输送系统价格昂贵，而且需要占据巨大空间。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种切割装置和切割方法，使得在加工过程中，避免冷却润滑剂的使用。同时适应清洁生产工艺及减小生产成本的要求，解决使用冷却液油气产生核废水现象所带来的负面影响，从而实现可靠性高、柔性好、实用性强，可以高效完成重混凝土的切割工作。
6.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案1.一种干磨工艺的重混凝土切割装置，包括行走机构、升降台装置、切割装置、物料输送系统、气体吸收装置和数控装置，其特征在于：
7.行走机构用于使得重混凝土切割装置达到达作业位置；
8.升降台装置调整切割装置的高度；
9.物料输送系统用于输送用于吸热反应的物料；
10.气体吸收装置用于吸收吸热反应后的生成的气体；
11.数控装置用于控制重混凝土切割装置的运行；
12.其中：物料输送系统用于输送发生吸热反应的物质；
13.物料输送系统包括第二红外传感器、石墨箱、进料口、压力罐、放料闸、伸缩管；
14.石墨可由进料口进入压力罐，在液压二氧化碳的推送下进入伸缩管；第二红外传感器可检测石墨箱内石墨的含量从而进行填料；
15.放料闸开启，则输送石墨和二氧化碳；
16.放料闸关闭，系统停止输送；
17.伸缩管为输送管道，可实现管道的伸缩运动，进而可以随着金刚石圆盘一起升降，并将石墨二氧化碳混合物输送至旋转接头。
18.进一步地，所述行走机构包括第一红外传感器、前轮、视觉传感器、超声波传感器、电机、和后轮；
19.前轮和后轮分别安装在车架底部；
20.电机固定在车架上端；
21.车架两侧安装超声波传感器，通过发射探头发射出超声波，超声波在介质中遇到障碍物而返回接收装置，通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度，计算出传播距离，就能得到障碍物与车身之间的距离；
22.车架前端安装第一红外线传感器，可对障碍物进行定位；
23.车架前端安装视觉传感器，对周围的环境进行光学处理，将采集到的图像信息进行压缩。
24.进一步地，升降台装置包括液压缸、伸缩轴、滑轨和固定竖梁；液压缸固定在固定竖梁底部，电机安装在伸缩轴上，通过滑块结构于滑轨连接；液压缸控制伸缩轴的上下移动，从而实现电机的升降运动。
25.进一步地，切割装置包括金刚石圆盘、保护壳、电机、联轴器、旋转接头、半实心轴；
26.电机通过滑块与滑轨连接，滑块连接伸缩轴、金刚石圆盘、保护壳，电机可随伸缩轴升降；
27.电机轴通过联轴器与半实心轴连接；半实心轴上均匀分布两排气孔，与金刚石圆盘通孔吻合，从而实现石墨与二氧化碳混合物的输送；保护壳包围在金刚石圆盘一侧，用于保护刀片；
28.旋转接头有两个接口，包括固定一侧和旋转运动一侧，旋转运动一侧与半实心轴空心一侧连接，旋转接头固定一侧与输送系统伸缩管连接。
29.进一步地，气体回收装置包括吸收筒、空气动力装置和排风口；吸收筒内包括吸收剂和过滤网，一氧化碳传感器用于对一氧化碳浓度进行检测；空气动力装置开始启动，一氧化碳被吸入到吸收筒，透过过滤网进行气体分离。
30.进一步地，数控检测装置包括显示屏、控制按钮、、报警灯；切割过程中，石墨和二氧化碳在金刚石圆盘内发生反应生成一氧化碳气体，一氧化碳传感器可对一氧化碳浓度进行检测，浓度超过设定值会进行预警提示，从而报警灯闪烁；接收到一氧化碳传感器的信号可通过数控系统的分析，在显示屏上进行显示，并通过控制按钮进行相关操作。
31.该发明还提供了一种干磨工艺的重混凝凝土切割装置进行切割的方法，该方法包括以下步骤：
2-旋转接头固定一侧；3-6-半实心轴；3-6-1实心端；3-6-2-气孔；3-6-3-空心端；4-物料输送系统：4-1-第二红外传感器；4-2-石墨箱；4.3-气力输送装置；4-4-伸缩管；5-气体吸收装置；5-1-过滤网；5-2-一氧化碳传感器；5-3-吸收筒；5-4-排风口；5-5-空气动力装置；6-数控装置；6-1-报警灯；6-2-显示屏；6-3控制按钮。
具体实施方式
50.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，以下将通过实施例并结合附图对本发明做进一步详细说明。
51.如下图1所示，本发明的一种干磨工艺的重混凝凝土切割装置，该装置包括行走机构1、升降台装置2、切割装置3、物料输送系统4、气体吸收装置5和数控装置6。
52.所述行走机构包括第一红外传感器1-1、前轮1-2、视觉传感器1-3、超声波传感器1-4、电机1-5、控制箱1-6和后轮1-7。
53.前轮1-1和后轮1-7分别安装在车架底部，电机1-5固定在车架上端。
54.车架两侧安装超声波传感器1-4，通过发射探头发射出超声波，超声波在介质中遇到障碍物而返回接收装置，通过接收自身发射的超声波反射信号，根据超声波发出及回波接收时间差及传播速度，计算出传播距离，就能得到障碍物与车身之间的距离。车架前端安装第一红外线传感器1-1，可对障碍物进行定位。车架前端安装视觉传感器1-3，对周围的环境进行光学处理，将采集到的图像信息进行压缩。
55.参照图2至图6，所述升降台装置2包括液压缸2-1、伸缩轴2-2、滑轨2-3和固定竖梁2-4；
56.液压缸2-1固定在固定竖梁2-4底部，电机3-3安装在伸缩轴2-2上，通过滑块结构于滑轨2-3连接。液压缸2-1控制伸缩轴2-2的上下移动，从而实现电机3-3的升降运动。
57.所述切割装置3包括金刚石圆盘3-1、保护壳3-2、电机3-3、联轴器3-4、旋转接头3-5、半实心轴3-6；
58.电机3-3通过滑块与滑轨2-4连接，滑块连接伸缩轴2-2、金刚石圆盘3-1、保护壳3-2，电机可随伸缩轴2-2升降。
59.电机轴通过联轴器3-4与半实心轴3-6连接。半实心轴3-6上均匀分布两排气孔3-6-2，与金刚石圆盘通孔3-1-1吻合，从而实现石墨与二氧化碳混合物的输送。保护壳3-2包围在金刚石圆盘3-1一侧，可保护刀片。
60.旋转接头3-5有两个接口，包括固定一侧3-5-1和旋转运动一侧3-5-2，旋转运动一侧3-5-2与半实心轴空心一侧3-6-3连接，旋转接头固定一侧3-5-1与输送系统伸缩管4-4连接。
61.物料输送系统4用于输送发生吸热反应的物质。
62.物料输送系统4包括第二红外传感器4-1、石墨箱4-2、进料口、压力罐、放料闸、伸缩管；
63.石墨可由进料口进入压力罐，在液压二氧化碳的推送下进入伸缩管4-4。第二红外传感器4-1可检测石墨箱4-2内石墨的含量从而进行填料。
64.放料闸开启，则输送石墨和二氧化碳；
65.放料闸关闭，系统停止输送。
66.伸缩管4-4为输送管道，可实现管道的伸缩运动，进而可以随着金刚石圆盘3-1一起升降，并将石墨二氧化碳混合物输送至旋转接头3-5。
67.切割装置工作时，石墨和二氧化碳混合物由伸缩管进入旋转接头固定端，从而进入半实心轴的空心一侧，在压力罐的作用下，混合物进入到刀具内部。此时金刚石圆盘达到指定反应温度。石墨和二氧化碳进行强吸热反应，从而实现对金刚石圆盘的冷却。
68.所述气体回收装置5包括吸收筒5-3、空气动力装置5-5和排风口5-4；吸收筒5-3内包括吸收剂和过滤网5-1，一氧化碳传感器5-2可对一氧化碳浓度进行检测，浓度超过设定值会进行预警提示。空气动力装置开始启动，一氧化碳被吸入到吸收筒5-3，透过过滤网5-1进行气体分离，从而吸收一氧化碳。
69.所述数控检测装置6包括：显示屏6-2、控制按钮6-3、、报警灯6-1；切割过程中，石墨和二氧化碳在金刚石圆盘3-1内发生反应生成一氧化碳气体，一氧化碳传感器5-2可对一氧化碳浓度进行检测，浓度超过设定值会进行预警提示，从而报警灯6-1闪烁。接收到一氧化碳传感器5-2的信号可通过数控系统的分析，在显示屏6-2上进行显示，并通过控制按钮6-3进行相关操作。
70.该实施例还提供了一种干磨工艺的重混凝凝土切割的方法，该方法包括以下步骤：
71.步骤1、在数控装置6中对控制系统输入指令，设置切割对象。切割机接收指令从而向指定切割地点前进，前进过程中如有障碍物可通过第一红外传感器1-1和视觉传感器1-3进行分析反馈，从而对切割机进行定位和位置调整。
72.步骤2、金刚石圆盘切割机到达指定切割位置后，升降台装置2开始运行，液压缸2-1开始工作，推动伸缩轴2-2的移动，从而带动电机3-3在滑轨2-4上进行移动，金刚石圆盘3-1跟随电机3-3进行同步运动，将金刚石圆盘3-1送达指定切割点。此时按动按钮6-3，设置总切割时间，金刚石圆盘3-1开始切割。控制系统设置指定切割间歇时间。
73.步骤3、物料输送系统4开始送料，石墨由石墨箱4-2内进入压力罐，压力罐在真空泵的作用下开始加压，控制系统开启放料闸，压缩二氧化碳在压力罐的作用下混合石墨进入输送伸缩管。
74.该步骤中，石墨进入所述压力罐装置内，当所述金刚石圆盘刀具到达指定切割间歇时间时，所述切割装置停止运行，放料闸开启，所述间歇给料装置开始给料，直至所述金刚石圆盘内装满待反应的石墨和二氧化碳混合物，所述间歇给料装置停止给料，放料闸关闭；当所述升降系统开始升降运动时，第二液压缸开始工作，伸缩管会同步运动。
75.步骤4、混合物高温反应，对金刚石圆盘3-1进行冷却。此时石墨和二氧化碳混合物由伸缩管4-4进入旋转接头固定端3-5-2，从而进入半实心轴的空心一侧3-6-3，在压力罐的作用下，混合物进入到金刚石圆盘3-1内部。此时金刚石圆盘3-1达到指定反应温度。石墨和二氧化碳进行强吸热反应，从而实现对金刚石圆盘3-1的冷却。
76.在步骤4中、石墨和二氧化碳混合物由伸缩管进入旋转接头固定端，从而进入半实心轴的空心一侧，在压力罐的作用下，混合物进入到金刚石圆盘内部，石墨和二氧化碳进行强吸热反应，从而实现对金刚石圆盘的冷却。
77.步骤5、切割结束后，气体吸收装置5开始工作，开始一氧化碳传感器5-2对一氧化碳浓度进行检测，浓度超过设定值会进行预警提示。如果一氧化碳浓度值超过设定浓度，则
空气动力装置5-5开始启动，一氧化碳被吸入到吸收筒5-3，透过过滤网5-1进行气体分离，从而吸收一氧化碳。
78.在步骤5中，金刚石圆盘内部设置有两排间隔排列的通孔，每排设有三个通孔，正好与半实心轴的孔吻合。所述金刚石圆盘两侧分布透气孔，冷却反应产生的一氧化碳气体可由透气孔排放。并且二氧化碳也可由通孔排放，可对切割产生碎屑进行清除，可起到鼓风的作用，提高切割效果。石墨和二氧化碳混合物可有旋转接头进入所述半实心轴空心一侧，通过轴孔进入到金刚石圆盘内。旋转街头运动端和轴之间采用胀圈密封，从而保证整个冷却系统的效率
79.此外，机器底盘配有减震装置，可使切割机稳定前进。
80.以上对本发明所提供的一种干磨新工艺的重混凝凝土切割装置及其方法进行了详细的介绍，但应理解的是，这些描述仅仅用具体的个例对原理以及实施方式进行阐述，并非用来限制本发明专利的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明专利保护范围和精神下针对发明专利所做的各种变性，改革及等效方案。