专利名称：在热交换管内插入和定位一个工具的装置及该装置的使用的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种在蒸汽发生器管的弯管部分内插入和定位一个工具的装置。
压水核反应堆的蒸汽发生器包括一组弯成U形的管子，它有两个端部固定在固管板上的直管部分。
每根管子的两个直管部分由一个弯管部分连接在一起，其曲率半径可以改变，取决于管子在管束中的位置。管束中的管子端部固定在固管板上离该圆形板的周边各种距离区域内的通孔里。端部在周边附近穿过固管板的管子有一个大曲率半径的弯管部分，而端部在中心附近穿过固管板的管子有一个小曲率半径的弯管部分。
管束中的管子的各弯管部分位于一相邻位置并形成了管束的上部。
固管板包括一个与管子端部同高的入口表面，固管板的该入口表面形成了位于蒸汽发生器下部的水箱的上壁。
水箱由一个隔板分隔成两部分，管束中的每根管子都经其中一个端部与其中一个部分相通，而经另一端部与另一部分相通。核反应堆的加压水被注入水箱的其中一个部分内，以使水进入管束中的管子，在管子内循环后，加压水进入水箱的第二部分。
为了维修或修理蒸汽发生器，有必要将一个工具，或一个测量或检测装置插入管束中的一个管子内或连续插入一定数量的管子内。
例如，为了降低管束中的管子弯管部分的侵蚀，要在管子内插入一个电加热元件以消除该弯管部分的应力，将电加热元件置于弯管部分内然后通上电流从而完成消除管子应力的工作。
在反应堆工作一段时间而污染后在反应堆的蒸汽发生器上完成这些工作。
所以有必要从蒸汽发生器的水箱外部将加热元件插入和定位于管子的弯管部分。
这一工作是利用一个拉推装置和一个导管完成的，导管可被插入水箱并通过一个装置(如一个位于水箱内的连接臂)连接于管束的管子上。拉推装置允许细长形的柔性传送件从水箱外部进入导管及管束中的任何管子内。传送件的端部安装有一个连接件，在推力作用下它被插入然后进入管子直到该连接件从插入的管子第二端重新穿出。
附加的导向件有可能使细长件带连接件的端部从水箱的开孔退出。
在水箱外面将电加热元件安装在连接件上，然后通过拉动传送件将电加热元件插入管子，传送件是通过连接件拉动电加热元件的。
要拉动足够的距离使电加热元件沿弯管部分的整个长度定位，以消除应力。
通过推和拉在管束的管子中移动并通常被专家称为“速送器”的细长传送件带有外壳，其外径小于管子的内径。这样就可使速送器在管子内良好导向。
尽管如此，在定位时这种类型的装置不能按令人完全满意的方式定位。速送器往往在连续几段内弯曲，而卡在管子内，这种现象被称为蛇行现象。速送器外壳在管子内的摩擦力不断增加直到不能继续被推动为止。速送器在其中移动的管子越长，这种缺陷出现的越频繁。
当速送器在移动时采取某些措施及较慢地进行移动可在某种程度上避免这些缺陷。这样，速送器的定位就十分复杂，并也增加了工作者暴露于蒸汽发生器产生的幅射时间。
此外，在通过拉动速送器使其在弯管部分定位时，由于外壳和蒸汽发生器管子内壁之间相当大的摩擦力，速送器往往被拉长。所以，很难使工具在管子的弯管部分中精确地定位。这种不精确的定位就不能使工具满意地完成工作。
速送器外壳和管子内表面之间的摩擦力需要很大的拉力，特别是在位于管束中部的曲率半径较小的弯管部分中。在这种情况下，就很难甚至不可能使一个工具如加热元件在弯管部分中正确地定位。
本发明的目的就是提供一个将一个工具插入并定位在热交换器(如蒸汽发生器)管子内的装置，它包括一组弯曲成U形的管子，每根管子的两个直管部分的端部固定在固管板的通孔上，弯管部分连接两个直管部分，在固管板的一侧，有一个由固管板的一个表面(管子的端部在该表面敞开)为界的水箱，在水箱的外面，插入装置包括一个拉推装置，一个导管和一个细长传送件，导管连接于拉推装置的出口端，进入水箱并连接于一个装置，该装置将导管定位于固管板上任何管子开孔处，拉推装置将细长传送件插入导管及管束中的一根管子内，细长传送件在其一个端部有一个连接工具的连接件，该装置可以以简单和快速的方式使一个工具定位在蒸汽发生器管子的任何部位，特别是小曲率半径的弯管部分。
为此目的，细长传送件包括一个中心钢缆，一个柔性圆周外壳和一组环形件，柔性外壳的外径小于管束中管子的内径，环形件的内径大于外壳的外径，而外径小于管子的内径，环形件不连接在一起而是一个靠一个穿在传送件的柔性外壳上，环形件的数量这样决定，当它们一端靠一端就位时环形件的总长度比柔性外壳的长度小一个长度，该长度大致等于一个环形件的长度。
为了更好地理解本发明，下面参照附图，通过实施例的方式描述本发明的将一电加热元件插入和定位于压水核反应堆蒸汽发生器管束中的管子弯管部分内的装置，这些实施例不应限制本发明。
图1是正视图，局部是剖视图，示出了将电加热元件插入和定位于蒸汽发生器的弯管部分内的装置。
图2是管子弯管部分的垂直剖视图，根据现有技术的速送器在推力作用下进入其内。
图3是一侧视图，局部是剖视图，示出了根据本发明的装置的细长传送件。
图4是轴向剖视放大图，示出了由叠在一起的环形件组成的细长传送件的外部。
图5是一侧视图，局部是剖视图，示出了根据本发明第一实施例的装置的细长传送件外部。
图6是一侧视图，示出了根据本发明第二实施例的装置的细长传送件外部。
图7是一侧视图，局部是剖视图，示出了根据本发明第三实施例的装置的传送件外部。
图8是一侧视图，局部是剖视图，示出了根据本发明第四实施例的装置的传送件外部。
图9是一侧视图，示出了根据本发明第五实施例的装置的细长传送件外部。
图10是蒸汽发生器弯管部分的垂直剖视图，根据本发明的装置的传送件位于其内。
图1示出了一个蒸汽发生器1的下部和该蒸汽发生器的管束2的一部分，管束2由弯成U形的管子3构成。管束中的每个管子3包括两个直管部分和一个弯管部分4，两个直管部分的端部固定在蒸汽发生器的固管板5的通孔内，而弯管部分则位于管束的上部。
利用隔板如6将管子3按普通方式固定在管束内，隔板6沿管子直管部分的长度均匀地分布。
管子3直管部分的端部与固管板5的下表面5a同高从而形成了它的入口表面。固管板5的表面5a形成了半球形水箱7的上壁，水箱7由隔板分成两部分。
管束中的每根管子3包括一个与水箱的第一部分相通的第一端和一个与水箱的第二部分相通的第二端。
在图1所示的蒸汽发生器中，示出了将一个由加热元件构成的工具放入管束中的一根管子内的操作。
在核反应堆停机，蒸汽发生器被冷却和排水期间完成上述操作。
水箱7包括两个穿过隔板8两侧侧壁的检查孔9a和9b。
在反应堆工作期间，这些检查孔由密封的盖板关闭;另一方面，在核反应堆停机期间，为了进行蒸汽发生器的维修和检修工作，要移去这些盖板以便插入工具从而在蒸汽发生器的水箱内进行各种工作。
插入和定位图1所示的加热元件的装置包括一个拉推装置10，该装置由两对电机驱动的辊11构成。拉推装置10的出口端延伸成一个导管12，导管12经检查孔9a插入蒸汽发生器的水箱7。导管12的远离拉推装置10的端部被固定在一个支座装置13上，支座装置13允许导管12的该端部被置于管束中任何一根管子3的端部上。
支座装置13(它可被固定在固管板下方并由一个安装在水箱内的臂构成)是在核反应堆的蒸汽发生器上进行维修工作的传统装置。
图1所示的用于插入和定位一个工具的装置另外还包括一个细长的传送件14，其长度足以经导管12插入管束中的任何一根管子3的整个长度并从检查孔9b重新穿出，如图1所示。
细长的传送件14储存在一个缠卷和展卷装置15上，它位于拉推装置10的入口端附近。
在传送件14的插入管子3的端部包括一个锥形的导向和连接件16。
在管子3的出口端(远离导管12所处入口端的端部)有一第二导管17，件14在经过一个导向和检测装置18之后通过该导管17。
在水箱7的检查孔9b的附近有一组卷盘19，在每个卷盘上缠绕着一电加热元件20，它可以被插入管束中的管子3从而消除弯管部分4的应力。
在电加热元件20的端部有一个连接件21，它能把加热元件20与传送件14的导向和连接件16连接起来。
将加热元件插入管束的管子弯管部分内并在其中定位的操作(将在下面进行描述)是由一个控制操纵台24控制执行的，该控制操纵台与装置的各元件相连接，特别是与缠卷-展卷装置15及拉推装置10相连接。
在操作开始时，整个细长传送件14都被绕在缠卷-展卷装置15上，但端部件16仍位于缠卷-展卷装置之外。
传送件14被插入拉推装置10，装置10被接通以沿推的方向工作。以端部件16为前导，件14穿过导管12，然后进入作为导管12延伸部分的管子3内。
形成件14的端部的件16经管子3的出口端重新穿出并进入装置18然后进入导管17，导管17使件16到达检查孔9b。
件14在推动作用下继续移动一段时间，直到足够长度的该柔性传送件14露出水箱之外从而可以将件16与其中一个绕在卷盘19上的加热元件20的连接件21连接起来。
然后使拉推装置10的工作方向反过来，从而借助于细长的传送件14在元件20上施加一个拉力。
相应的卷盘19转动，使加热元件展开，然后插入水箱，进入导管17和管子3。
拉动细长的传送件14使加热元件继续插入管子3，直到加热元件在弯管部分4处满意地定位时为止。通过测量件14的长度来核对该元件的定位，件14是从一个参考位置开始被拉动的。
图2是蒸汽发生器管束中的一根管子3的弯管部分上部4，示出了通过推动插入一个根据现有技术的气动速送器构成的细长件14。气动速送器14的外壳直径小于管束的管子3的内径。
为了借助于速送器14沿箭头25的管子轴线方向传递推力，该速送器必须具有一相对较大的刚性，同时又必须保持一定的柔性以便可以通过曲率半径较小的弯管部分4。
由于在通过弯管部分时速送器外壳与管子内壁之间的摩擦力较大，所以事实上有必要施加相对较大的推力。
由于其较高的刚性，速送器14的外壳折弯成角，形成折弯区26，在折弯区之间外壳形成直线段27。
所以推力必须足够大，以克服外壳在弯管部分4内的摩擦力和阻力。
尤其是为了保证速送器14的外壳通过弯管部分4的端部8，推力必须特别大。
此外，在利用推力移动速送器期间，或是通过拉动速送器使工具定位期间，速送器外壳上的角状折弯区76有折断速送器的危险。
在这种情况下，要使速送器的端部和/或安装在该端部上的工具退出就十分困难。
此外，如上所述，在通过拉动速送器14使工具定位期间，当施加的拉力超过一定数量时速送器24要承受一定的拉伸。在这种情况下，工具在管子中的定位只能被大致地控制。
图3示出了一个根据本发明的插入和定位装置的细长传送件，它能克服上述的缺点。
由参考号30表示的细长传送件是以同轴的形式生产的并包括一个由金属(如钢、钢缆)构成的中心部分31，一个环绕钢缆31的柔性塑料外壳32和一组穿在柔性外壳32上的环形件33。
在其中的一个端部，钢缆31和外壳32被连接在一个同轴的导向和连接件35上，导向和连接件35能给细长传送件在蒸汽发生器管子内导向，并允许该细长导向件连接于一个工具上如一个电加热元件。
从图3和图4可见，环形件33由一个挨一个毗连的直管段构成。
这些环形件33的外径小于蒸汽发生器管子的内径，其内径则大于柔性外壳32的外径。这样，安装后的环形件33即可在外壳32上自由地滑动。
所有环形件33都是相同的，并且其长度大致等于其外径，即小于蒸汽发生器管子的内径。
在现代压水核反应堆的蒸汽发生器中，管束中的管子内径约为2Cm左右。
环形件33沿外壳32的整个长度相邻地穿在外壳32上，所使用的环形件数量取决于外壳的长度，外壳的长度与细长传送件的长度相应。
然而，从图3可见，有一个间隙34，对所有沿外壳32的长度从这头到那头排列的环形件来说，该间隙的总和为一个大致等于其中一个环形件33的长度的值。在图3中，所示的环形件33在外壳32的整个长度上相互靠紧，间隙34就可以被看作在第一环形件33′和同轴连接件35之间的一个间隔。
环形件33最好由刚性塑料材料制成。
图5到图9示出了根据本发明的环形件的不同实施例，该环形件形成了插入和定位装置的细长传送件的外部。
这些件可以都是相同的，或具有不同的互补的形状，这要根据情况而定。
在图5中，环形件由一列连续的圆柱环36和圆球38组成，在圆柱环36的端部加工有凹入的圆槽，在每个圆球38上沿径向加有一个通孔。
环形件36和38以交错的方式一个挨一个地穿在细长传送件的外壳上。这样，球38的球形外表面(在球38的中心孔的圆周之处的部分)与环36端部的圆槽37啮合。
这样，一列环形件即可沿细长传送件的长度方向很好地对齐，同时又有可能使环形件相互弯曲。
环形件36和圆球38的孔径大于细长传送件柔性外壳的外径。
此外，环36和圆球38的外径相同。
图6示出了形成细长传送件外部的环形件的第二实施例。
这些环形件由连续沿细长传送件的长度方向排列的圆球39和圆球40组成，圆球39有一个沿径向的孔，在圆球40上也有一个沿径向的通孔并绕该孔有两个面朝外的球形凹槽41，该孔径大致等于圆球39的孔径，并大于细长传送件的柔性外壳的外径。
当球39和40连续地穿在传送件的柔性外壳上时，球39上绕径向孔的外表面与插在球39之间的球40的球形凹槽41啮合。
这样，环形件可沿细长传送件的长度方向很好地对齐，同时又可相互弯曲环形件。
图7示出了连续并交替地穿在细长传送件柔性外壳上的环形件42和43。
件42为两端加工有截头锥体表面44的环，件43为管形件，其两端被倒角，并当件42和43穿在传送件的外壳上时件43插在两个件42的相对截头锥体表面44之间。
环42和管形件43有一个内孔，其直径大于细长传送件的外壳的外径。
图8示出了连续并交替地沿细长传送件的长度方向排列的环形件45和46。
件45为圆柱环，在其每个端面加工有向内的截头锥体表面47。件46为带径向通孔的圆球，每个圆球插在两个件45之间，通孔的直径大于细长传送件柔性外壳的直径。圆球46上绕径向通孔的外表面与环45的中空截头锥体表面47接触。
这样一列环形件即可沿细长传送件的长度方向对齐，又可相对之间弯曲，以保证通过管子的弯管部分。
图9示出了几个连续的环形件48，它们都为相同的圆柱环，其一端有一凸出的球形表面49，另一端有一凹入的半径相同的球形表面50。件48有一内孔，其直径大于细长传送件柔性外壳的外径。
当件48一个靠一个地穿在细长传送件的柔性外壳上时，凸出的球形表面一端49与凹入的球形表面的中空部分50啮合以保证相互之间的配合，这样一组件48即可沿细长传送件的轴向对齐，同时又可相互之间弯曲，以保证传送件通过管子的弯管部分。
图10示出了根据本发明的用于插入和定位一个工具的装置的细长传送件30，它位于蒸汽发生器管子3的曲率半径较小的弯管部分4内，件30是被推入管子3内的。
推力是沿箭头51的方向施加的，即沿管子30的轴向施加的。
形成传送件30外部的环形件由图3和4所示的环33组成。
细长传送件的中心部分由钢缆31和外壳32组成，并有柔性，以便使它能很好地与管子3的弯管部分4的形状吻合。此外，该中心部分的直径小于管子3的内径，这样，在弯管部分4内在外壳32和管子3的内表面之间就不会产生摩擦接触。
当细长传送件在管子内移动时绕中心部分排列的环形件33给细长传送件导向。这些由塑料制成的环形件不会通过摩擦而损坏管子的内表面。此外，从图10可见，这些件能相互之间略微弯曲以适应弯管部分4的曲率。每个环形件33都沿线52靠在管子3的内表面上，线52的方向能使弯曲的形状更好地配合。
当细长传送件30在管子内移动期间，施加于相互叠加的环33上的推力使它们移动进入在弯管部分4之前的管子直管部分，并进入该弯管部分。
一旦离开弯管部分4，环形件33就在弯管部分4之后的管子直管部分内相互叠加，而形成柱体54，其中环形件33相互毗连。
因细长传送件的中心部分与连续的环形件之间长度的不同而存在的间隙34又一次在弯管部分4的末端形成，它位于被施加推力的最后一个环形件33′和柱体54上部的环形件33″之间。环形件33在重力作用作从位置33′变成33″。
间隙34(它的值大致等于一个环形件33的长度)有可能使钢缆31和外壳32构成的传送件中心部分获得一定的柔性。
这样，由于细长传送件所具有的柔性允许它与管子弯管部分的形状相适应，在该细长传送件外表面和管子内表面之间不会产生很大的摩擦力，并且由于细长传送件仍以十分有效的方法导向，所以在管子3内移动细长传送件30所需的推力即可被限制在较低的水平。
当细长传送件的端部(包括锥形头部35)到达一个能使它固定连接于要被插入管子的工具端部的位置时，完成该连接，然后改变拉推装置的工作方向。施加于细长传送件的拉力由中心金属缆31传递，该金属缆不会承受任何明显的拉伸。工具即可被置于弯曲程度很大的弯管部分4中。在拉动的过程中，环形件33不起作用。
由于柔性的中心部分由一列刚性环包围，所以当被推动时，根据本发明的装置的细长传送件展现出良好的压缩刚性。此外，由于细长传送件的中心部分具有柔性，其外部又是由一组在弯管部分中可相互弯曲的环组成，所以该细长传送件也展现出良好的柔性。
由于细长传送件的中心是金属缆，所以根据本发明的装置的细长传送件在拉力作用下不会变形。
当用一个拉推装置(如带有辊子的拉推装置)将拉力施加到细长传送件的环上时，在传送件中心部分上的环就会自己挤住，从而改善了力的传递条件并使传送件易于插进管子。
电线或电缆可以位于传送件中心部分的金属缆和外壳之间，这样就有可能在传送件的端部安装一个如照像机，或一个涡流探头，或一个超声波探头。
本发明并不限制在上述的实施例内。
也有可能想象出形成细长传送件外部的不同于上述形式的环形件。很明显拉推细长传送件的装置需要有一个驱动件，它作用于形成传送件外部的环形件。
在压水核反应堆的蒸汽发生器中，细长传送件的所需长度约为40m。
根据本发明的插入和定位装置可以连续地在蒸汽发生器管束中的不同管子中使用，以便在每根管子中定位工具。这样就有可能在工具定位之后立即使用这些工具。
根据本发明的装置即可使用于大直径(约6m)的弯管中，也可使用于小直径(约10Cm)的弯管中。
被定位的工具可以是任何形式的工具，也可在管子内完成任何操作。
应用本发明的蒸汽发生器有一个连接于两个较长直管部分的弯管部分。
除了压水核反应堆的蒸汽发生器管子，本装置也可在其它热交换管内完成各种工作。
权利要求
1.将一个工具插入和定位于一热交换器如蒸汽发生器(1)的管子(3)内的装置，该蒸汽发生器包括一束弯曲成U形的管子(2)，每根管子的两个直管部分的端部固定在固管板(5)的通孔内，每根管子的弯管部分(4)连接两个直管部分，还包括一迅位于圆管板(5)一侧的水箱(7)，水箱(7)以圆管板的一个表面(5a)为界，在该表面上管子(3)的端部敞开，用于插入的装置包括一个位于水箱(7)外面的拉推装置(10)，一根导管(12)，它连接于拉推装置(10)的出口端，进入水箱并连接于一个装置(13)，该装置是用来使导管(12)定位于任何管子(3)在固管板(5)上的敞开端部上，还包括一个细长形的传送件(14)，拉推装置(10)使该细长传送件在导管(12)和管束中的一根管子(3)内移动，该细长传送件(14)在其一个端部上有一个连接工具(20)的装置，其特征在于细长传送件(14、30)包括一根中心金属缆(31)，一个柔性周边外壳(32)，其外径小于管束中的管子的内径，还包括一组环形件(33)，其内径大于外壳(32)的外径，而其外径小于管束中的管子(3)的内径，这些环形件并非相互连接在一起而是一个接一个地穿在传送件的柔性外壳(32)，其数量这样决定即当环形件一端靠一端放置时环形件(33)的总长度比柔性外壳(32)的长度小大致为一个环形件(33)的长度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所有环形件(33)都是相同的。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于环形件(33)由垂直横剖平面限定的管段组成。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于环形件(48)由圆柱管件构成，其一端(49)有一个凸出的球形表面，另一端(50)有一半径相同的凹入的球形表面。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于环形件(36、38、39、40、42、43、45、46)有两种形式，它们以交替的方式沿细长传送件(30)的长度安装。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第一种形式的环形件(36)为端部加工有凹入的圆槽(37)的圆柱管件，第二种形式的环形件(38)为圆球，沿其径向加工有一个通孔。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第一种形式的环形件(39)为圆球，沿其径向加工有一个通孔，第二种形式的环形件(40)为圆球，沿其径向加工有一个通孔，并绕该中心孔球形凹槽(41)形成的啮合部分。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第一种形式的环形件(42)为两端均有截头锥体啮合表面(44)的环，第二种形式的环形件为管形件(43)，其两端被倒角从而可与第一种形式的两个环形件(42)的相对啮合表面(44)啮合。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于第一种形式的环形件(45)为环件，在其每个端面有截头锥体啮合表面(47)，第二种形式的环形件(46)为带径向通孔的圆球。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于环形件(33、36、38、39、40、42、43、45、46、48)由刚性塑料材料制成。
11.根据权利要求1所述的插入和定位装置的应用，用于将电加热元件(20)定位在蒸汽发生器管束中的管子弯管部分(4)中。
12.根据权利要求1所述的插入和定位装置的应用，用于将一个探头如涡流探头或超声波探头定位在热交换管内。
全文摘要
在热交换管内插入和定位一个工具的装置，包括可在管内移动的细长传送件，细长传送件包括一个中心金属缆，一个柔性外壳和一组环形件，环形件不连接在一起并一个靠一个地穿在柔性外壳上。由于外壳和环形件之间长度的差所产生的间隙有可能不用施加很大的力即能在管子中推动细长传送件。特别是该装置可将电加热元件插入并定位于压水核反应堆蒸汽发生器的管束中和管子弯管部分中。
文档编号F22B37/02GK1047567SQ9010371
公开日1990年12月5日 申请日期1990年5月22日 优先权日1989年5月23日
发明者弗耶·帕特里斯 申请人:法玛通公司