一种反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置的制作方法

1.本发明属于核电检测设备领域，特别涉及一种反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置。


背景技术：

2.反应堆压力容器(react or pre s sure ve s s e l，rpv)又称反应堆压力壳，在一回路系统中承受高温、高压和强烈的中子辐照，具有容纳反应堆的堆芯、内部构件，以及支撑控制棒驱动机构和堆顶结构等功能，是核电厂和核动力系统装置中最重要的设备之一，属于安全1级、质量1级、抗震1类和质量保证1级的设备。反应堆压力容器还与一回路管道共同组成高压冷却水的压力边界，是放射性安全防护的第二道重要屏障。故确保该设备的稳定健康运行是核电无损检测工作中的重中之重。
3.反应堆压力容器螺纹孔带位于容器的上方，上面均匀分布由螺栓孔，用于关顶盖时容器的紧固以及密封。螺纹孔带和螺纹孔性能的好坏影响压力容器和顶盖的紧固可靠性，进而影响反应堆压力容器的整体安全性能，因此针对反应堆压力容器主螺栓孔及孔间联系带开发一套检查装置是有重要的实际意义和核安全需求的。
4.申请号为cn201310752657.9的发明专利公布了一种反应堆压力容器螺纹孔带自动超声检查设备，包括机架、垂直支撑轮组件、驱动轮组件、编码器组件、周向支撑轮组件、周向顶紧轮组件等，该设备结构紧凑，有效的实现了核反应堆压力容器主螺栓孔内螺纹、孔间联系带的自动超声检测。然而，该机构径向扫查组件布置探头数量过少，由于单个探头覆盖率的问题，需要多次步进，造成扫查整个螺纹孔带的时间过长，而且在进行螺纹孔内螺纹中心标定时，需要人工借助激光摄像头观察一字型激光中心与螺纹端塞的关系，定位精度较低，对人的要求较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置，其能够通过较少次数的扫查完成整个压力容器螺栓孔带，节省扫查时间、定位精度高。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置，其包括：
7.车体部，其带动装置沿压力容器法兰联系带移动；
8.扫查部，其安装在车体部上，其包括：
9.探头架组件，其用于检查所述螺栓孔带，所述探头架组件包括探头安装盘，倾斜设置于所述探头安装盘上的第一水浸式探头、多排错位排布形成菱形状且垂直安装盘端面设置的第二水浸式探头、安装于所述探头安装盘上用于对压力容器螺栓孔和第一水浸式探头以及第二水浸式探头状态进行实时监控的监控摄像头；
10.径向步进组件，其悬置于所述行走车体的后端部上，用于带动所述探头架组件沿压力容器的径向移动；
11.周向旋转组件，其安装于所述径向步进组件上，用于带动所述探头架组件转动。
12.优化的，所述周向旋转组件包括位于所述探头安装盘上方的大齿轮、连接于所述大齿轮和所述探头安装盘之间的连接柱、位于所述大齿轮上方的安装罩、连接于所述安装罩和所述大齿轮之间使得所述安装罩和所述大齿轮能够相对转动的周向轴承、安装于所述安装罩的外侧且用于驱动所述大齿轮转动的周向驱动电机、固定所述周向驱动电机的输出轴上且与所述大齿轮啮合的驱动齿轮、用于限定所述大齿轮转动范围的周向限位件。
13.优化的，所述周向轴承包括同轴且上下位设置的上层轴承环和下层轴承环、穿设于所述下层轴承环内且与上层轴承环固定连接的连接管，所述连接管的下端部与大齿轮固定连接，所述下层轴承环与安装罩固定连接。
14.优化的，所述周向限位件包括安装于所述安装罩内侧壁上且可左右摆动的限位片、安装于所述安装罩内侧壁上且与所述限位片左右摆动的两个极限位置相对应设置的限位触发器、固定安装于所述大齿轮上的撞块，所述限位片在所述撞块随大齿轮转动的路径上，当所述撞块从所述限位片的一侧挤压所述限位片一端时，所述限位片的另一端被带动向相反方向移动至其中一个限位触发器下方，并触发限位触发器控制周向驱动电机停止运转，此时限位片被所述撞块挤压至其中一个极限位置，当所述撞块随大齿轮反向转动从所述限位片的另一侧挤压所述限位片一端时，所述限位片的另一端被带动向相反方向移动至另一个限位触发器下方，并触发该限位触发器控制周向驱动电机停止运转，此时限位片被所述撞块挤压至另一个极限位置。
15.优化的，所述周向限位件还包括使限位片复位的复位弹簧，当撞块离开所述限位片时，所述限位片复位并向两个限位触发器之间的位置摆动，离开其能触发限位触发器的范围。
16.优化的，所述复位弹簧对称的设于所述限位片的两侧。
17.优化的，所述周向轴承包括相转动连接的内侧轴承盘和外层轴承环，所述内侧轴承盘与所述安装罩固定连接，所述外层轴承环与所述大齿轮固定连接。
18.优化的，所述周向限位件包括形成于所述内侧轴承盘下端面上的螺旋状导向槽、可移动的设于所述大齿轮上端面上的限位柱，所述限位柱在所述导向槽的两个端点在大大齿轮上端面上的投影之间移动。
19.优化的，所述大齿轮的上端面上且在所述安装罩的外侧设有周向基准点检测开关。
20.优化的，所述行走车体的后端部上设有固定支架，所述径向步进组件包括与所述行走车体包括固定于所述固定支架上的径向安装座、安装于所述径向安装座上方且向上延伸的径向第一安装板、固定安装于所述径向第一安装板上的径向驱动电机、转动连接于所述第一安装板上且与所述径向驱动电机相传动连接的径向丝杆、与所述径向丝杆螺纹连接的径向驱动螺母、安装于所述第一安装板上且与所述径向丝杆相平行设置的径向导轨、滑动连接于所述径向导轨上且与所述径向驱动螺母固定连接的径向滑块。
21.优化的，所述径向滑块与所述安装罩相固定连接，所述径向驱动电机带动所述径向丝杆转动进而驱动所述径向滑块和所述安装罩沿径向移动。
22.优化的，所述径向安装座的上设有径向限位检测开关。
23.优化的，所述周向旋转组件包括位于所述探头安装盘上方的大齿轮、连接于所述
大齿轮和所述探头安装盘之间的连接柱、位于所述大齿轮上方的安装罩、连接于所述安装罩和所述大齿轮之间使得所述安装罩和所述大齿轮能够相对转动的周向轴承、安装于所述安装罩的外侧且用于驱动所述大齿轮转动的周向驱动电机、固定所述周向驱动电机的输出轴上且与所述大齿轮啮合的驱动齿轮、用于限定所述大齿轮转动范围的周向限位件，所述大齿轮的上端面上且在所述安装罩的外侧设有周向基准点检测开关，所述径向安装座的上设有径向限位检测开关，所述安装罩的侧壁上安装有双向限位传感器，双向限位传感器能够同时作为径向步进组件的限位传感器和周向基准点检测开关的限位传感器。
24.优化的，所述双向限位传感器在大齿轮上的投影在所述周向基准点检测开关随大齿轮旋转的路径上，且在径向安装座安装径向限位检测开关的面上的投影在径向限位检测开关沿径向移动的路径上。
25.本发明的有益效果在于：设备前端布置多排第二水浸式探头，扫查孔间联系时，只需径向步进三次，沿法兰表面圆周行走三圈即可完成全部扫查工作，大大节省了扫查时间。通过第一水浸式探头在与螺栓孔中心距离不同时结构信号不同的特点来寻找螺栓孔中心位置作为基准点，无需人工进行判断，人工介入度低，提高定位精度。
附图说明
26.图1是实施例一中反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置的结构示意图；
27.图2是实施例一中车体部的结构示意图；
28.图3是实施例一中内侧夹紧轮组件的结构示意图；
29.图4是实施例一中编码器组件的立体图；
30.图5是实施例一中编码器组件的剖示图；
31.图6是实施例一中探头架组件的结构示意图；
32.图7是实施例一中扫查部的立体图；
33.图8是实施例一中扫查部的另一角度的立体图；
34.图9是实施例一中周向轴承和周向限位件的结构原理图；
35.图10是实施例一中内侧轴承盘的结构示意图；
36.图11时实施例二中扫查部的剖视图；
37.图12时实施例二中撞块与限位片未接触时周向限位件的俯视图；
38.图13时实施例二中限位片处于其中一个极限位置时周向限位件的俯视图；
39.图14时实施例二中限位片处于另一个极限位置时周向限位件的俯视图
40.图15时实施例二中周向限位件的立体图。
具体实施方式
41.下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
42.实施例一
43.如图1所示，反应堆压力容器螺栓孔带超声扫查装置包括：车体部和扫查部；车体部包括行走车体1、行走驱动电机、外侧定位轮组件2、内侧夹紧轮组件3、编码器组件4；扫查部包括探头架组件5、径向步进组件6、周向旋转组件7。
44.如图2所示，行走车体1具有前端部和后端部，其从前端部向后端部沿弧形延伸，其
呈弧形内凹的侧面为其内侧面以及其呈弧形向外凸出的面为其外侧面，其外侧面设有驱动轮8，其内侧面设有自由轮9；行走驱动电机密封设于行走车体1内其用于带动驱动轮8转动(行走驱动电机1密封设于行走车体内，图1中未体现，电机与驱动轮的连接方式是现有技术，非本发明重点，在此不做赘述)，驱动轮8为行走车体1提供行进动力，自由轮9随行走车体1的移动而滚动。
45.外侧定位轮组件2，其安装于外侧面上，其轴线向下延伸且其高度低于驱动轮8，外侧定位轮组件2包括固定安装与行走车体1外侧面上的定位安装块21、通过轴承转动连接于外侧定位安装块21上的定位轮22，定位轮22高度低于驱动轮8。
46.如图3所示，内侧夹紧轮38组件3，其安装于内侧面上，其轴线向下延伸且其高度低于驱动轮8，内侧夹紧轮38组件3包括固定安装于行走车体1内侧面上的夹紧壳体31、安装于壳体内的第一气缸32、贯穿夹紧壳体31的第一导向轴33、通过直线轴承39安装于第一导向轴33上且位于夹紧壳体31外侧的夹紧基板34、安装于夹紧基板34上的夹紧安装块35、固定穿设于夹紧安装块35上的夹紧轴36、通过铜套37转动连接于夹紧轴36上的夹紧轮38、安装于夹紧基板34上且位于夹紧基板34和夹紧壳体31之间的缓冲块39，铜套37起轴承的作用，其与夹紧轴36固定且与夹紧轮38转动连接，铜套37的下端具有向外延伸的第一凸台371用于支撑夹紧轮38，夹紧轴36下端具有向外延伸的第二凸台361用于支撑铜套37，第一气缸32的活塞杆与第一导向轴33相固定连接。
47.如图4-5所示，编码器组件4安装于外侧面上，其用于记录行走车体1的行进距离；编码器组件4包括固定连接在行走车体1的外侧面上的编码固定座41、安装于编码固定座41内且沿压力容器的径向伸缩的第二气缸42、安装于编码固定座41内切与第二气缸42的活塞杆相固定连接的编码安装筒43、安装于编码安装筒43内的编码器44、滚珠轴承45、通过滚珠轴承45转动连接于编码安装筒43内的转接传动轴46、连接于编码器44和转接传动轴46之间的联轴器47、固定于转接传动轴46上且位于编码安装筒43外的编码滚轮48、安装于转接传动轴46和编码安装筒43之间的轴封49、可滑动的穿设于编码固定座41上且与编码安装筒43固定连接的第二导向轴40、安装于第二导向轴40位于编码固定座41外侧端部上的编码限位块410、套设于第二导向轴40上且位于编码固定座41外侧壁和编码限位块410之间的压簧411，第二气缸42将编码安装筒43压向压力容器外侧壁。
48.如图6-8所示，探头架组件5用于检查螺栓孔带；其包括探头安装盘50，倾斜设置于探头安装盘50上的第一水浸式探头51、多排错位排布形成菱形状且垂直安装盘端面设置的第二水浸式探头52、安装于探头安装盘50上用于对压力容器螺栓孔和第一水浸式探头51以及第二水浸式探头52状态进行实时监控的监控摄像头53。设备前端布置多排第二水浸式探头52，扫查孔间联系时，只需径向步进三次，沿法兰表面圆周行走三圈即可完成全部扫查工作，大大节省了扫查时间。第一水浸式探头51在与螺栓孔中心距离不同时结构信号不同的特点来寻找螺栓孔中心位置作为基准点，无需人工进行判断，降低对人的要求，提高定位精度。
49.周向旋转组件7，其安装于径向步进组件6上，用于带动探头架组件5转动；周向旋转组件7包括位于探头安装盘50上方的大齿轮71、连接于大齿轮71和探头安装盘50之间的连接柱72、位于大齿轮71上方的安装罩73、连接于安装罩73和大齿轮71之间使得安装罩73和大齿轮71能够相对转动的周向轴承74、安装于安装罩73的外侧且用于驱动大齿轮71转动
的周向驱动电机75、固定周向驱动电机75的输出轴上且与大齿轮71啮合的驱动齿轮76、用于限定大齿轮71转动范围的周向限位件77，如图9所示，周向轴承74包括相转动连接的内侧轴承盘741和外层轴承环742，内侧轴承盘741和外层轴承环742呈斜面贴合，两者贴合面的间距由上至下递增，且外层轴承环742上端形成有内收的限位环7421，防止外层轴承环742相对于内侧轴承盘741转动时倾斜，内侧轴承盘741与安装罩73通过固定连接柱731固定连接，外层轴承环742与大齿轮71固定连接，如图10所示，周向限位件77包括形成于内侧轴承盘741下端面上的螺旋状的且上下方向不贯通的导向槽771、可移动的设于大齿轮71上端面上的限位柱772，大齿轮71上设有限位滑动罩773，限位滑动罩773肚大口小，限位柱772下粗上细，其下端部可滑动的设于限位滑动罩773内且不能从限位滑动罩773脱落，其上端部伸出于限位滑动罩773并插设于导向槽771内，限位柱772在导向槽771的两个端点在大齿轮71盘上端面上的投影之间移动。限位柱772在导向槽771内的行程范围大于360
°
，在本实施例中为-190
°
到190
°
。
50.径向步进组件6，其悬置于行走车体1的后端部上，用于带动探头架组件5沿压力容器的径向移动；行走车体1的后端部上设有固定支架61，径向步进组件6包括与行走车体1包括固定于固定支架61上的径向安装座62、安装于径向安装座62上方且向上延伸的径向第一安装板63、固定安装于径向第一安装板63上的径向驱动电机64、转动连接于第一安装板63上且与径向驱动电机64相传动连接的径向丝杆65、与径向丝杆65螺纹连接的径向驱动螺母610、安装于第一安装板63上且与径向丝杆65相平行设置的径向导轨67、滑动连接于径向导轨67上且与径向驱动螺母固定连接的径向滑块68，径向滑块68与安装罩73相固定连接，径向驱动电机64通过皮带轮组件60带动径向丝杆65转动进而驱动径向滑块68和安装罩73沿径向移动。大齿轮71的上端面上且在安装罩73的外侧设有周向基准点检测开关78，径向安装座62的上设有径向限位检测开关69，安装罩73的侧壁上安装有双向限位传感器607，双向限位传感器607在大齿轮71上的投影在周向基准点检测开关78随大齿轮71旋转的路径上，且在径向安装座62安装径向限位检测开关69的面上的投影在径向限位检测开关69沿径向移动的路径上，双向限位传感器607能够同时作为径向步进组件的限位传感器和周向基准点检测开关的限位传感器，使得装置整体机构更为紧凑。
51.本发明的工作原理如下：
52.(1)扫查装置吊入检查对象表面前提前通入保压气体保压。
53.(2)通过行吊将扫查装置悬吊于反应堆压力容器法兰联系带0表面，人员在岸上通过长杆将外侧定位轮组件顶紧至压力容器外部侧壁上，然后行吊继续放下扫查装置将扫查装置放稳。
54.(3)内侧夹紧轮组件收缩将夹紧轮靠紧至压力容器法兰联系带内侧表面，编码器组件的第二气缸收缩将编码滚轮靠紧至压力容器法兰联系带外侧。
55.(4)当进行螺纹孔带扫描时旋转周向旋转组件，使得周向旋转组件上的基准点检测开关触发，此时第二水浸式探头形成的菱形扫查带的一条边旋转至压力容器的径向方向，然后扫查装置开始扫查。扫查装置采取的扫查模式为扫查装置绕法兰联系带螺纹孔带行走一圈，径向步进组件步进一个步进值，然后扫查装置再继续行走一圈的循环模式，径向步进组件只需径向步进三次，扫查装置绕螺纹孔带行走三圈就可以检查完所有的孔间联系带0。
56.(5)当进行法兰联系带上的螺纹孔的内螺纹检查时，先将径向步进组件步进至固定位置，然后扫查装置自动行走，当探头架组件行走至螺纹孔上方时，周向旋转组件周向旋转，探头架组件上倾斜设置的第一水浸式探头发出信号并接收反射信号，根据第一水浸式探头与螺栓孔中心距离不同产生的结构信号不同的原理，判断探头架组件中心与螺纹孔中心的位置关系，人工控制行走车体前后运动直至探头架组件中心与螺纹孔中心重合，此时该位置为该处螺纹孔检查的基准点。由于扫查装置行走精度较高，不必要每个螺纹孔都找到该处螺纹孔的基准点，每十个螺纹孔再进行一次基准点标定即可，在这十个孔内只需每次扫查装置行走固定的距离即可满足超声检测的需求，如此既提高了扫查装置的位置精度，也节约了总的检测时间。
57.实施例二
58.如图11所示，本实施例与实施例一的区别点在于：周向轴承74和周向限位件77，在本实施例中，周向轴承74包括同轴且上下位设置的上层轴承环743和下层轴承环744、穿设于下层轴承环744内且与上层轴承环743固定连接的连接管745，连接管745的下端部与大齿轮71固定连接，下层轴承环744与安装罩73固定连接。如图12-15所示，周向限位件77包括安装于安装罩73内侧壁上的限位安装块778、安装于限位安装块778下端面上且可左右摆动的限位片774、安装于限位安装块778上且与限位片左右摆动的两个极限位置相对应设置的限位触发器775、固定安装于大齿轮73上的撞块776，限位片774在撞块776随大齿轮73转动的路径上，当撞块776从限位片664的一侧挤压限位片774一端时，限位片774的另一端被带动向相反方向移动至其中一个限位触发器775下方，并触发限位触发器775控制周向驱动电机75停止运转，此时限位片774被撞块776挤压至其中一个极限位置，当撞块776随大齿轮73反向转动从限位片774的另一侧挤压限位片774一端时，限位片774的另一端被带动向相反方向移动至另一个限位触发器775下方，并触发该限位触发器775控制周向驱动电机75停止运转，此时限位片774被撞块挤压至另一个极限位置，即能使周向行程超过360
°
，周向限位件77还包括使限位片774复位的复位弹簧777，当撞块773离开限位片774时，限位片774复位并向两个限位触发器775之间的位置摆动，离开其能触发限位触发器775的范围，复位弹簧777对称的设于限位片774的两侧。
59.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。