一种反应堆压力容器螺栓孔清洗检测机器人的制作方法

本发明属于核反应堆压力容器检测设备领域，更具体的说，本发明涉及了一种反应堆压力容器螺栓孔清洗检测机器人。

背景技术：

反应堆压力容器作为存放核反应原料的密闭容器，其密封性主要依靠顶盖和容器主体之间的螺纹连接，螺纹连接不能出现卡死、滑丝等问题，否则就可能造成重大安全生产事故，由此可见反应堆容器螺栓孔状况检查的重要性。

在反应堆换料大修期间，就需要对螺栓孔状况进行清洗检查。反应堆顶盖和容器主体之间通过主螺栓连接，这些主螺栓孔螺纹表面需要必须非常清洁，没有任何毛刺和异物，才能够确认其是否满足安装标准。

目前对压力容器螺栓孔的清洗检查主要通过人工来完成，这种方法时间长，劳动强度大，近距离作业对工作人员的辐射剂量大，需要一种能够自动完成清洗检查的设备。

技术实现要素：

针对以上的问题，本发明提供一种在压力容器表面自动运行定位的螺栓孔清洗检查机器人，采用自动和手动结合的方式，实现对螺栓孔的喷液、清洗、抛光、视频检查以及上油等功能。

针对以上问题，本发明采用的技术方案为：一种反应堆压力容器螺栓孔清洗检测机器人，包括：运载车体及定位系统、清洗系统、定位吸液系统、抛光系统、视频检查系统以及上油系统；运载车体及定位系统包括：车体框架、驱动模块、车体底板、定位筒、支撑轮、导向轮以及传感器模块；运载车体前后各分布一个驱动轮，其余支撑轮为随动轮，采用台阶式设计方案，驱动轮为航空铝材料制成，外包橡胶材料，防止小车打滑，与法兰面接触的支撑轮采用高强度尼龙材料，减小车体的运动阻力；车体框架采用不锈钢矩形钢管焊接成封闭腔体，所述运载车体底板在清洗工位、吸液工位、抛光工位、上油工位的位置加上定位导向筒，减少升降模块由于悬臂结构产生的变形对相关作业产生影响。

所述清洗系统包括：清洗刷模组和清洗系统升降机构；刷头通过清洗轴、齿轮传动与电机相连，通过高速电机带动刷头高速转动，通过直线模组来实现上下升降运动，达到清除螺栓孔表面附着物的目的。

所述定位吸液系统包括：吸管、吸液管导向筒、吸液管连接支架以及吸液系统升降机构；吸液管连接支架与升降机构的直线模组连接，通过l型支架拖住吸液管，上下运动；当l型支架往下的时候可以带动吸液管导向筒，使车体定位并将吸液管送至螺纹底进行吸液工作，当往上运动时，l型支架可以同时将吸管和导向筒提升。

所述抛光系统和视频检查系统的升降机构和清洗系统一样，都是采用直线模组来进行升降运动，通过高速电机来带动下方功能模块的旋转运动，其不同只在于下方功能模块的不同，抛光系统的功能模块为抛光刷模组，视频检查系统的模块为独立的视频检查机构。

所述上油系统包括：上油模块的升降机构、上油模块的喷涂机构以及上油模块的均化机构；升降运动机构采用统一的直线模组传动方式；上油系统的喷涂机构是由一个容器，连着一个进油口，容器底部有4个均匀分布出油小孔，进油口工作时，由密封盖盖住，盖子顶端有进气口，到里面充入高压气体，防咬剂从底部小孔喷出，喷到螺纹表面；上油系统的均化机构是一个薄型刷子，对涂抹的防咬剂进行均化。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，该运载车体运动中相对于法兰面径向的定位依赖于导向轮实现，在法兰面圆周方向的定位采用两组磁性感应传感器加电视辅助定位两种方式的结合，以保证定位的准确可靠。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，清洗机运载车采用前后双轮组合驱动，采用多传感器组合定位方式进行定位，车体定位精度小于5mm，通过定位锥筒精确定位后保证车体的定位误差小于1mm。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，运载车体底部设有导向轮，导向轮主要靠法兰面外侧的沟槽导向，导向槽在径向对车体进行限位。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，驱动轮子外表面浇铸一层耐磨、耐辐射及耐清洗剂腐蚀的橡胶材料。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，清洗检测机器人中的五套机构在其上下运动极限位置设置有电气限位、机械限位、软件限位等保护措施。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，其吸尘、吸液接口采用密封设计，防止废物在操作的过程中四处飞溅。

所述的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，机器人主体材料选用轻质金属材料，表面进行防腐蚀处理，所有与法兰接触部分采用非金属材料，以免损伤容器法兰面。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本设备是集精密机械传动、电控、电视、计算机技术为一体的高技术自动控制设备，具有全自动、半自动以及手动三种工作模式，能够满足使用现场的各种要求。采用光、机、电一体化技术，对反应堆螺栓孔螺纹表面进行清洗、抛光、视频摄像、显示，并通过图像压缩实时将视频图像转换成数字信息并进行存储。该设备可以在压力容器法兰面自动行走，自动定位对中，可有效提高检查效率，降低工作人员的受辐射剂量。

(2)清洗机运载车体采用前后双轮组合驱动，采用多传感器组合定位方式进行定位，车体定位精度小于5mm，通过定位锥筒精确定位后应保证车体的定位误差小于1mm。

附图说明

图1为本发明机构示意图。

图2为运载车体及定位系统。

图3为清洗系统。

图4为定位吸液系统。

图中附图标记含义为：1为运载车体及定位系统，2为清洗系统，3为定位吸液系统，4为抛光系统，5为视频检查系统，6为上油系统，101为车体框架，102为驱动模块，103为车体底板，104为定位筒，105为支撑轮，106为导向轮，107为传感器模块，201为清洗刷模组，202为清洗系统升降机构，301为吸管，302为吸液管导向筒，303为吸液管连接支架，304为吸液系统升降机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1所示的压力容器螺栓孔清洗检测机器人，包括：运载车体及定位系统1、清洗系统2、定位吸液系统3、抛光系统4、视频检查系统5以及上油系统6；如图2所示的运载车体及定位系统1包括：车体底板103、定位筒104、驱动模块102、导向轮106、支撑轮105、传感器模块107以及车体框架101；运载车体前后各分布一个支撑轮105作为驱动轮，其余支撑轮105为随动轮，采用台阶式设计方案，驱动轮为航空铝材料制成，外包橡胶材料，防止小车打滑，与法兰面接触的支撑轮采用高强度尼龙材料，减小车体的运动阻力；车体框架101采用不锈钢矩形钢管焊接成封闭腔体，所述车体底板103在清洗工位、吸液工位、抛光工位、上油工位的位置加上定位导向筒，减少升降模块由于悬臂结构产生的变形对相关作业产生影响。

如图3所示的清洗系统2清洗刷模组201通过清洗轴、齿轮传动与电机相连，通过高速电机带动刷头高速转动，通过清洗系统升降机构202来实现上下升降运动，达到清除螺栓孔表面附着物的目的。

如图4所示的定位吸液系统3中吸液管连接支架303与吸液系统升降机构304的直线模组连接，通过l型支架拖住吸液管导向筒302，上下运动；同时l型支架往下的时候可以驱动定位筒，使车体定位并将吸管301送至螺纹底进行吸液工作，当往上运动时，l型支架可以同时将吸液管导向筒302和定位筒提升。

所述抛光系统4和视频检查系统5的升降机构和清洗系统2一样，都是采用伺服电机通过滚珠丝杆传动带动工作模块的运动，其不同只在于下方功能模块的不同，抛光系统4的功能模块为抛光刷模组，视频检查系统5的模块为独立的视频检查机构。

所述上油系统6中升降运动机构采用统一的直线模组传动方式；上油系统6的喷涂机构是由一个容器，连着一个进油口，容器底部有4个均匀分布出油小孔，进油口工作时，由密封盖盖住，盖子顶端有进气口，到里面充入高压气体，防咬剂从底部小孔喷出，喷到螺纹表面；上油系统的均化机构是一个薄型刷子，对涂抹的防咬剂进行均化。

所述的车体底板103设有导向轮106，导向轮106主要靠法兰面外侧的沟槽导向，导向槽在径向对车体进行限位。运载车体运动中相对于法兰面径向的定位依赖于导向轮实现，在法兰面圆周方向的定位采用两组磁性感应传感器加电视辅助定位两种方式的结合，以保证定位的准确可靠。

所述的机器人主体材料选用轻质金属材料，表面进行防腐蚀处理，所有与法兰接触部分采用非金属材料，以免损伤容器法兰面。运载车体驱动轮子外表面浇铸一层耐磨、耐辐射及耐清洗剂腐蚀的橡胶材料。