CN101663127B - 回转金属壁的轨道加工机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转金属壁的轨道加工机，它包括一个固定环形板(30)，同轴安装在通用支座上且在其周边具有一个环形集电器(35)，和一个活动环形板(50)，可旋转活动并同轴安装在固定环形板(30)上。该活动环形板(50)带有与集电器(35)配合的一组电触点(55)、板(50)的转动驱动装置(60)、金属壁的加工装置(70)以及使加工装置(70)贴靠并保持在金属壁上的气动供给装置(80)。

Description

回转金属壁的轨道加工机

技术领域

本发明涉及一种回转金属壁的轨道加工机。

背景技术

在很多工业应用中，如核能、石化、海上钻探、输气管、输油管、高压或海底管道中，在将两个金属件焊接在一起后，尤其是涉及有窄坡口的厚壁焊接件时，需要对焊缝表面进行加工，并且尤其是对该表面进行磨光，以获得与超声检测装置相适应的几何形状，以便进行焊缝检查。

事实上在用超声波或用γ射线扫描检查时，为了正确检查，传感器在移动时必须与焊缝表面保持接触，特别是当检查的焊缝宽度小、深度大，焊缝表面相对待检查零件的轴线可能倾斜时。

这种超声检查例如在更换压水核反应堆的用旧的蒸汽发生器后进行。

实际上在反应堆室内，压水核反应堆包括一个封闭反应堆芯并充满加压水的容器、以及一个由多个与容器连接的环路构成的一回路(反应堆回路)。一回路的每个环路都具有一个蒸汽发生器，在蒸汽发生器内，加压水在冷却的同时对供给水进行加热和蒸发。

每个环路的蒸汽发生器通过称为主管道的加压水的输入输出管道与反应堆容器连接。这些管道通过弯管和接管与位于其下部的蒸汽发生器的水箱连接，弯管和接管在蒸汽发生器水箱成形时制成。弯管通过其第一端部与主管道的端部焊接，而通过其第二端部与蒸汽发生器的水箱的接管端部焊接。

蒸汽发生器内包含一组保证初级水和供给水的分离的热交换管，运行一段时间后必须对蒸汽发生器进行检查，并且如果这组管中某些管有泄漏，这些管必须用塞子封闭或加外套，以防止供给水的污染。

当蒸汽发生器运行很长时间时，可能需要对这组管进行全部或部分的更换。

这种更换作业很复杂，因此在某些情况下，可能最好是对压水核反应堆的蒸汽发生器实现整体更换。这种更换操作需要切开用旧的蒸汽发生器的接管附近的主管道，在断开的主管道上焊接上新的蒸汽发生器的接管。

蒸汽发生器的接管与断开的主管道的端部进行对接焊接，接管端部和待连接的管道端部之间的环形坡口由一种焊接金属填充，该焊接金属与接管的金属和主管道的金属兼容。

坡口的金属填充一般通过轨道焊接工艺实现。

焊接后对焊缝表面进行加工特别是磨光，然后对该焊缝进行超声检查。

这种磨光通常手工进行，这意味着操作工需要长期在现场并且是被迫的，因为在更换蒸汽发生器的情况下，操作工由于靠近一回路而暴露在强辐射下。

为了减少操作工的在场，已存在自动磨光机，其主要缺陷在于，由于供电电缆的存在，目前的轨道工具只能转一圈。鉴于工具停止和后退的次数，所以操作时间很长，并且磨光工具每次停止和每次启动在焊缝表面产生凹坑的风险很大，使得超声检查操作不确定。

发明内容

本发明的目的是避免这些缺陷，提出一种轨道加工机，能够实现连续加工作业，无需后退，也不用变换转动方向，因而缩短了整个操作时间，降低了暴露在辐射下的人员受到的辐射剂量以及损坏焊缝表面形状的风险。

因此，本发明的主题是一种加工回转金属壁的轨道加工机，适合于例如围绕回转金属壁固定的一个轨道机的通用支座，其特征在于，它包括：

-一个固定环形板，同轴安装在支座上，并在其周边具有一个环形集电器，

-一个活动环形板，可旋转活动，并通过滚动机构同轴安装在固定环形板上，所述活动环形板带有：

-一组电触点，用于与集电器配合，

-该活动板的转动驱动装置，

-金属壁的加工装置，以及

-使加工装置贴靠并保持在金属壁上的气动供给装置。

根据本发明的其它特征：

-每个环形板都由两个半环构成，两个半环之间通过至少一个连接压板连接，

-环形集电器具有至少四个同轴轨道，至少三个轨道各自形成一个相，并且一个轨道用于活动板的转动，

-同轴轨道布置在固定环形板的外壁上，

-该组电触点由一个滑触件构成，滑触件包括两对至少四个触点，以保持固定环形板的两个半环之间的集电器轨道的连接区域的不间断供电，

-滑触件固定在活动环形板的外边缘上，

-活动板的转动驱动装置包括一个齿圈，齿圈设置在所述活动板上，与至少一个小齿轮啮合，小齿轮通过角传动装置由电机驱动旋转，所述至少一个小齿轮、电机及角传动装置由固定环形板支撑，

-加工装置包括一个安装在三个滚轮上的研磨带，一个主动滚轮由电机驱动旋转并用于驱动研磨带，一个研磨带的张紧滚轮以及一个使研磨带压靠在壁上的压靠滚轮，所述压靠滚轮可通过控制机构向所述板内移动，

-研磨带的主动滚轮的旋转驱动电机的功率取决于研磨带在金属壁上的压力，

-控制机构包括至少一个与气动供给装置相连的气动缸，

-气动供给装置包括至少一个压缩空气或压缩气体罐，

-活动环形板带有无线电信号接收装置，用于远程控制活动板的转动驱动装置和加工装置，以及

-加工装置在研磨带附近带有一个金属颗粒回收装置。

附图说明

本发明的其它特征和优点通过下面参照附图进行的描述将更加清楚，图中：

-图1是压水核反应堆的处于反应堆室掩体内的一个蒸汽发生器的分解立体图；

-图2是本发明的加工机的轴向平面局部剖视图，加工机处于工作位置，用于核反应堆蒸汽发生器的一个接管和一个管道的轨道加工；

-图3是本发明的轨道加工机一侧的立体示意图；

-图4是本发明的轨道加工机另一侧的立体示意图；

-图5是本发明的轨道加工机的固定环形板的立体示意图；

-图6是本发明的轨道加工机的活动环形板的转动驱动装置的局部剖视示意图；

-图7是本发明的轨道加工机的加工装置的正面示意图；

-图8是图7的仰视示意图。

具体实施方式

在图1示意地示出了一个压水核反应堆的一个一回路的环路的一部分，包括一个蒸汽发生器1、一个主泵2、可分别将反应堆容器与蒸汽发生器1和主泵2连接的一个主管道3和4、以及可将蒸汽发生器1与主泵2连接的一个管道5。蒸汽发生器1和主泵2以轴线呈竖直的方式放置，并分别支承在铰接支撑架8和9上。

在该图中，示出了反应堆室10的一部分，其内部有反应堆容器和一回路系统。

在该室10内，设置了一个房间11或掩体，用于接纳蒸汽发生器1。该蒸汽发生器1通过铰接支撑架8支承在房间11的地板12上，并且该蒸汽发生器的定中心和定位在带13和14处保证。蒸汽发生器外壳的上部与蒸汽排放管15连接。

当实施蒸汽发生器1的更换作业时，主管道3和5在其与蒸汽发生器接管的连接区域附近断开。一个具有连接接管的更换用的新的蒸汽发生器房间11内置位，以使这些接管对着主管道3和5的断开的端部。

正如图2例子所示，更换用的新的蒸汽发生器的接管和主管道的端部经过加工，使得接管和主管道各相应的端部部分之间有一个宽度小、深度大的环形焊接坡口16。

在图2中，作为例子示出了一个新的蒸汽发生器的接管1a和一个主管道3的端部。

接管和主管道的焊接连接通过未示出的轨道焊接装置TIG实现，其焊接炬围绕管道和接管的共用轴转动，以便扫掠环形坡口的底部。

焊接后，在实施超声检查之前，对焊缝表面16进行加工，特别是磨光。

在下面的描述中，根据本发明的通过轨道机进行的加工是磨光，其它加工、例如抛光也可用该机器进行。

如图2所示，整体用标号20表示的轨道加工机安装在已知类型的轨道机通用支座17上，支座通过未示出的适当装置围绕回转金属壁固定，并且在本例中固定在接管1a上。支座17由一个分成几部分的环构成，环围绕接管1a，相对该接管同轴布置。

现在参照图3和图4描述加工机20。

该加工机20主要由两部分组成：

-一个同轴安装在支座17上的固定环形板30，以及

-一个旋转活动并同轴安装在固定环形板30上的活动环形板50。

固定环形板30由两个半环构成，分别为30a和30b(图5)，每个都呈L形截面，具有两个彼此垂直延伸的分支，分别为31和32。固定环形板30的半环30a和30b彼此之间在其连接区通过至少一个压板33连接(图3)。

活动环形板50也由半环构成，分别是50a和50b，彼此之间在其连接区内通过至少一个压板51连接(图3)。

活动环形板50可通过滚动机构相对固定环形板30旋转移动，滚动机构由带槽滚轮34构成，滚轮由所述环形板30的分支31支撑。这些带槽滚轮34例如为八个，均匀分布在环形板30的周边。活动环形板50支撑在带槽滚轮34上，并且其内边缘52被斜切，以便与滚轮34的槽配合。

正如图3至图5所示，固定环形板30在其周边具有一个用总标号35表示的环形集电器。该集电器35安装在固定环形板30的分支32的外壁上，并且具有至少四个同心轨道36，至少三个轨道每个形成一个相，而一个轨道用于活动环形板50的转动。

为此，环形板50具有由一个滑触件55构成的一组电触点，滑触件用于与集电器35配合。该滑触件55固定在活动环形板50的外边缘上，并且包括两对至少四个触点56，可以保持固定环形板30的两个半环30a和30b之间的集电器35轨道36的连接区域的供电。

另外，活动环形板50带有：

-该活动环形板50的转动启动装置60(图4和图6)，

-金属壁加工装置70(图3、图7和图8)，

-气动供给装置80(图3)，用于使加工装置70贴靠和保持在金属壁上。

正如图4和图6所示，活动板50的转动驱动装置60包括一个齿圈61(图6)，设置在活动板50的内表面，并且与至少一个小齿轮62啮合，小齿轮通过一个角传动装置64由电机63带动转动。由小齿轮62、电机63和角传动装置64构成的系统由固定环形板30支撑，如图4所示，并且角传动装置64的传动轴穿过固定板30的分支31，使得小齿轮62与设置在活动板50上的齿圈啮合。电机63由未示出的电缆供电，电缆由固定环形板30支撑，并且与滑触件55连接。

如图3、图4、图7和图8所示，加工装置70包括一个安装在三个滚轮上的研磨带71，三个滚轮分别是一个由电机73旋转驱动的主动滚轮72、一个张紧滚轮74和一个使研磨带71压靠待磨光金属壁的压靠滚轮75。张紧滚轮74与一个弹簧系统76连接，使得可以横向移动该滚轮74，从而使研磨带71保持张力。

压靠滚轮75通过一个连杆78枢转地安装在一个轴77上(图8)，连杆本身与一个控制机构79连接，使所述压靠滚轮75向板30和50的内部移动，即向待加工的金属壁移动。

控制机构包括至少一个气动缸79，通过至少一个未示出的连接管与气动供给装置80连接。

气动供给装置80最好包括至少一个压缩空气或气体罐81，其容量可用于一个焊缝表面的磨光周期，并且该罐81可由未示出的压缩机进行充气。

加工装置70还包括一个平行于金属壁的研磨带71的位置调节系统85，以便能够修正该研磨带71在待磨光表面上的位置，并且覆盖待磨光焊缝的整个表面。该系统85由例如一个螺杆/螺母系统或任何其它已知的合适系统构成，并且可以手动或远程控制。

如图3所示，加工装置70在研磨带71附近带有一个例如吸入式的金属颗粒回收装置90，这些颗粒可能在磨光时从研磨带上脱落。

最后，活动环形板50带有一些箱95，箱内放置例如无线电信号接收装置，用于远程控制活动板50的转动驱动装置60和加工装置70。这些箱95通常包含所有的控制和/或调节单元。

环形集电器35的轨道36由一个罩96保护，如图3和图4所示。

加工机20对金属壁、即焊缝16的外表面的加工以下列方式实现。

首先，将通用支座17固定在接管1a上，并将固定环形板30的两个半环30a和30b安装在通用支座上。这两个半环30a和30b通过压板33连在一起。

然后，将活动环形板50安装在固定环形板30上，同时将所述板50的每个半环50a和50b的斜切内边缘52放在带槽滚轮34上。这两个半环50a和50b之间通过压板51组装，并且一个操作者进行所述固定环形板30相对于所述活动环形板50的同轴性的调节。

滑触件55的触点56置于环形集电器35的轨道36上。操作者通过遥控系统启动电机63，电机通过传动箱64带动小齿轮62转动。该小齿轮62与活动环形板50的齿圈61啮合，带动所述环形板50转动，后者在带槽滚轮34上转动。

操作者始终通过遥控系统启动加工装置70的电机73，以便通过主动滚轮72带动研磨带71转动。通过移动压靠滚轮75，研磨带71以确定的压力与焊缝16的外表面接触，压靠滚轮由气动缸79移动，气动缸由罐81的压缩空气或压缩气体来启动。在活动板50的转动作用下，该研磨带71围绕金属壁转动，并且由于它在滚轮72、74和75上的转动而实施对焊缝16外表面的磨光。带动研磨带71的主动滚轮72旋转的电机73的功率取决于该研磨带71在焊缝16外表面上的压力。

遥控系统也可以进行紧急停止。

由于没有与周围的连接电缆，由活动环形板50支撑的加工装置70可以沿一个方向或另一个方向回转多个圈。平行于焊缝16表面的研磨带71的位置可以在一圈或几圈之间通过调节系统85进行调整。

当焊缝整个外表面磨光后，研磨带71通过压靠滚轮75的后退离开金属壁，并且通过切断电机73的电源使该研磨带71停止转动。

然后，通过切断电机63的电源使活动环形板50也停止转动。

作为例子，研磨带71的宽度大约为60毫米，并且表面焊缝16的宽度基本为60毫米。加工装置70的电机73的功率大约为3KW，并且尤其待磨光加工的焊缝的平均厚度为4毫米。

遥控特别使得可以使研磨带71与待加工金属壁接触，且能够选择轨道机的转动方向和/或调节研磨带71在金属壁上的压力。

根据本发明的轨道加工机使得能够完成连续的加工作业，无需后退，不用改变转动方向，这可缩短总的干预时间，降低焊缝表面形状被损坏的风险，因此能够保证超声检查的可靠性。它还可比迄今为止现有的机器节省时间30％至40％，并且极大地减少了操作者在强辐射区域内的出现。

Claims (12)

1.回转金属壁的轨道加工机，其安装在围绕回转金属壁固定的一个轨道机通用支座(17)，其特征在于，它包括：

一个固定环形板(30)，同轴安装在支座(17)上，并在固定环形板的周边具有一个环形的集电器(35)，

一个活动环形板(50)，可旋转活动并通过滚动机构(34)同轴安装在固定环形板(30)上，所述活动环形板(50)带有：一组电触点，用于与集电器(35)配合；该活动环形板(50)的转动驱动装置(60)；金属壁的加工装置(70)；及气动供给装置(80)，用于使加工装置(70)贴靠并保持在金属壁上。

2.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，每个环形板(30；50)都由两个半环(30a，30b；50a，50b)构成，半环之间由至少一个连接压板(33；51)连接。

3.根据权利要求1或2所述的加工机，其特征在于，环形集电器(35)具有至少四个同轴轨道(36)，至少三个轨道(36)各自形成一个相，而一个轨道(36)用于活动环形板(50)的转动。

4.根据权利要求3所述的加工机，其特征在于，同轴轨道(36)布置在固定环形板(30)的外边缘上。

5.根据权利要求3所述的加工机，其特征在于，该组电触点由一个滑触件(55)形成，滑触件包括两组触点，每组至少四个触点(56)，用于保持固定环形板(30)的两个半环(30a，30b)之间的集电器(35)轨道(36)的连接区域的不间断供电。

6.根据权利要求5所述的加工机，其特征在于，滑触件(55)固定在活动环形板(50)的外边缘上。

7.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，活动环形板(50)的转动驱动装置(60)包括一个齿圈(61)，齿圈设置在所述活动环形板(50)上，与至少一个小齿轮(62)啮合，一个第一电机(63)通过一个角传动装置(64)驱动小齿轮旋转，所述至少一个小齿轮(62)、第一电机(63)及角传动装置(64)由固定环形板(30)支撑。

8.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，加工装置(70)包括一个安装在三个滚轮(72、74、75)上的研磨带(71)，一个主动滚轮(72)由一个第二电机(73)驱动旋转并用于驱动研磨带(71)，一个该研磨带(71)的张紧滚轮(74)以及一个使所述研磨带(71)压靠在金属壁上的压靠滚轮(75)，所述压靠滚轮(75)可通过一个控制机构(79)向所述环形板(30；50)的内部移动，即向待加工的金属壁移动，所述控制机构包括至少一个气动缸(79)，与气动供给装置(80)相连。

9.根据权利要求8所述的加工机，其特征在于，用于研磨带(71)的主动滚轮(72)的旋转驱动的第二电机(73)的功率取决于该研磨带(71)在金属壁上的压力。

10.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，气动供给装置(80)包括至少一个压缩气体罐(81)。

11.根据权利要求1所述的加工机，其特征在于，活动环形板(50)带有无线电信号接收装置，用于远程控制活动环形板(50)的转动驱动装置和加工装置(70)。

12.根据权利要求8所述的加工机，其特征在于，加工装置(70)在研磨带(71)附近带有一个金属颗粒回收装置(90)。

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