CN101758334A - 水下焊接试验舱 - Google Patents

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周灿丰
沈秋平
余燕
张俊宝
顾国兴
陈煜�
高辉
朱加雷
刘德华
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Abstract

一种水下焊接试验舱，主要筒体(1)、快开舱门装置(2)和卡箍转动锁紧装置(3)组成，其中筒体(1)的上边缘设置筒体法兰(15)，沿筒体(1)周向设置若干小口径管口(11)、大口径管口(12)、高位视镜(13)和低位视镜(14)，其底部设置滤网(16)、进排水管口(17)和支座(18)；由卡箍转动油缸(34)驱动卡箍(31)相对筒体(1)的转动，实现外部卡扣(33)与内部卡扣彼此扣住锁紧，只有水下焊接试验完毕后卡箍(31)才能松开快开舱门(21)，并通过开舱门油缸(25)打开快开舱门(21)。本发明用于水下焊接试验，可以简单可靠地实现内部设备与外部设备之间管缆连接与密封，试验压力可设定，试验操作安全方便轻松，试验效率高。

Description

水下焊接试验舱
技术领域
本发明涉及一种水下焊接试验舱，尤其是用于水下焊接实验研究的属于快开舱门立式压力容器。
背景技术
核电站放射性容器众多，例如反应堆压力容器、蒸发器、稳压器、冷凝器、乏燃料池、换料水池、给水池等。放射性容器因为核辐射应力等作用而容易产生严重威胁电站安全运行的腐蚀裂纹、表面磨蚀，需要进行漏点补板焊接、裂纹开坡口补焊、磨损腐蚀表面堆焊等形式的焊接修复。为了降低维修成本和辐射影响，焊接在水中进行。虽然在其他许多核电设备维修之中采用了机器人，但是成熟实用的水下遥控焊接系统尚未出现，目前均是由潜水焊工穿着厚重的专业防护服装进行手工焊接。潜水焊工手工焊接，直接暴露在辐射环境之中，而且因为电站不能接受高达每小时50万美元的冷却停堆费用，有的容器内部水温很高，作业环境极其恶劣，一个焊工作业时间通常不超过1小时，另外水面还需要人员监控潜水焊工所受辐射剂量等，从而人力投入成本高昂。采用水下遥控焊接系统进行放射性容器维修，能够极大地降低人员辐射成本和停堆成本，对于核电维修而言具有重要意义。进行水下遥控焊接技术研究开发，必须要建立相应的试验系统，而水下焊接试验舱是该试验系统的基础装置，其是否安全可靠方便高效，对于水下遥控焊接技术研究开发非常重要。
发明内容
根据背景技术所述，本发明的目的在于提供一种用于水下焊接试验，可以简单可靠地实现内部设备与外部设备之间管缆连接与密封，试验压力可设定，试验操作安全方便轻松，试验效率高的水下焊接试验舱。
为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种水下焊接试验舱，主要由筒体(1)、快开舱门装置(2)和卡箍转动锁紧装置(3)组成，其中：筒体(1)的上边缘设置筒体法兰(15)，筒体法兰(15)的上部设有密封圈(151)，其下部设置有下开的气孔(152)，从上筒体(1)的上缘往下按序沿筒体(1)周向设置多个小口径管口(11)、大口径管口(12)、高位视镜(13)和低位视镜(14)，筒体(1)的底部设置有托盘(19)、滤网(16)、进排水管口(17)和支座(18)；快开舱门装置(2)驱动快开舱门(21)开启关闭，卡箍转动锁紧装置(3)驱动卡箍(31)通过卡扣的脱扣上扣实现松开锁紧，密封圈(151)在气孔(152)气体压力之下贴紧舱门法兰(26)实现密封，安全联锁装置(35)实现快开舱门(1)安全开启；
所述的快开舱门装置(2)由快开舱门(21)、支撑架(22)、转臂(23)和开舱门油缸(25)组成，快开舱门(21)的周缘上设置有舱门法兰(26)，其上并制有内部卡扣，支撑架(22)固定在筒体(1)的上端，转臂(23)与快开舱门(21)连接成为一整体，并通过转动销轴(24)与支撑架(22)相互连接，开舱门油缸(25)的油缸下支座(252)固定在筒体(1)上，油缸上支座(251)固定在转臂(23)上，开舱门油缸(25)与油缸下支座(252)铰接，并与油缸上支座(251)通过油缸销轴(253)相互连接；
所述的卡箍转动锁紧装置(3)由卡箍(31)、卡箍承托轮(32)、卡箍转动油缸(34)和安全联锁装置(35)组成，卡箍(31)承托在沿筒体(1)周向布置的若干个卡箍承托轮(32)上，两个卡箍转动油缸(34)分别设置在舱门法兰(26)的两侧，其固定端与固定在支撑架(22)上的静耳座(342)铰接，卡箍转动油缸(34)伸缩端与固定在卡箍(31)上的动耳座(341)铰接，在卡箍(31)上制有外部卡扣(33)，在卡箍(31)的下部筒体(1)的适当位置安装安全联锁装置(35)，及使插销(36)插入卡箍(31)的插销孔。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下优点和效果：
1、本发明属于立式压力容器，与核电站反应堆压力容器等诸多容器、水池形式类似，有利于提高试验模拟效果；
2、本发明下部充水、上部充气，管口开设在上部，内部设备与外部设备之间管缆通过与管口配对法兰实现穿舱，使得连接与密封简单可靠；
3、本发明上部气体压力可以设定，根据工程应用所需要的水深压力将试验压力设定为该压力水平，从而可以满足核电站不同水深容器、水池模拟试验的需要；
4、本发明采用了安全联锁装置，保证了水下焊接试验舱的安全开启；
5、本发明的卡箍和快开舱门采用油缸驱动，保证了试验操作的方便轻松和高效。
附图说明
图1为本发明结构总体示意图
图2为本发明图1的俯视示意图
具体实施方式
由图1和图2示出，一种水下焊接试验舱，主要由筒体1、快开舱门装置2和卡箍转动锁紧装置3组成，其中：筒体1的上边缘设置筒体法兰15，筒体法兰15的上部设有密封圈151，其下部设置有下开的气孔152，从上筒体1的上缘往下按序沿筒体1周向设置多个小口径管口11、大口径管口12、高位视镜13和低位视镜14，筒体1的底部设置有托盘19、滤网16、进排水管口17和支座18；快开舱门装置2驱动快开舱门21开启关闭，卡箍转动锁紧装置3驱动卡箍31通过卡扣的脱扣上扣实现松开锁紧，密封圈151在气孔152气体压力之下贴紧舱门法兰26实现密封，安全联锁装置35实现快开舱门1安全开启；
快开舱门装置2由快开舱门21、支撑架22、转臂23和开舱门油缸25组成，快开舱门21的周缘上设置有舱门法兰26，其上并制有内部卡扣，支撑架22固定在筒体1的上端，转臂23与快开舱门21连接成为一整体，并通过转动销轴24与支撑架22相互连接，开舱门油缸25的油缸下支座252固定在筒体1上，油缸上支座251固定在转臂23上，开舱门油缸25与油缸下支座252铰接，并与油缸上支座251通过油缸销轴253相互连接；
卡箍转动锁紧装置3由卡箍31、卡箍承托轮32、卡箍转动油缸34和安全联锁装置35组成，卡箍31承托在沿筒体1周向布置的若干个卡箍承托轮32上，两个卡箍转动油缸34分别设置在舱门法兰26的两侧，其固定端与固定在支撑架22上的静耳座342铰接，卡箍转动油缸34伸缩端与固定在卡箍31上的动耳座341铰接，在卡箍31上制有外部卡扣33，在卡箍31的下部筒体1的适当位置安装安全联锁装置35，及使插销36插入卡箍31的插销孔。
另知，安装在筒体1中部位置的高位视镜13、低位视镜14用于观察舱内场景，安装在筒体1底部的托盘19用于水下焊接试验舱内部设备安装的基础，支座18用于水下焊接试验舱安装固定。
快开舱门21由开舱门油缸25驱动快开舱门装置2实现关闭与开启，开舱门油缸25作动杆254伸长时快开舱门21开启，作动杆254缩短时快开舱门21关闭。
快开舱门21关闭之后，由卡箍转动油缸34驱动卡箍31沿筒体1周向布置的若干卡箍承托轮32的承托之下实现相对于筒体1的转动，转动到位之后，卡箍外部卡扣33与快开舱门21的内部卡扣彼此扣住锁紧。卡箍31锁紧之后，将安全联锁装置35的插销36插入卡箍31的插销孔。通过气孔152充入的压缩空气使得密封圈151贴紧舱门法兰26的端面、实现舱内密封，至此，可以向舱内充入压缩空气直至压力水平与工程应用所需要的水深压力相当，然后可以进行水下焊接试验。
水下焊接试验时，舱内设备包括焊接平台、送丝机、焊枪、水下焊接摄像机、水面摄像机和水下摄像机。焊接平台为了简化密封采用伺服阀控制的油缸驱动，焊枪外部套装了排水气罩、用于形成电弧燃烧所需要的局部干式空间。焊接平台运动所需要的液压动力，以及进行水下焊接所需要的焊接动力，由2个大口径管口12通过配对法兰实现密封穿舱供应。伺服阀、送丝机所需要的监控信号，以及舱内电视信号，由2个大口径管口12通过配对法兰实现密封穿舱传输。
水下焊接试验时，舱内需要供应/排放压缩空气、供应焊接保护气体并排除焊接烟雾、并且安装安全阀，此外，还需要安装压力表用于监视密封压力、舱内压力和排水气罩压力，这些气体功能由若干小口径管口11通过配对法兰实现密封穿舱。进排水管口17用于往舱内充水/排水，滤网16防止管路堵塞。水下焊接试验时，舱内水面位于高位视镜13和低位视镜14之间，可以通过高位视镜13观察舱内上部气相环境场景，通过低位视镜14观察下部水下环境场景。
水下焊接试验完毕，通过若干小口径管口11中的一个管口排气，舱内压力降低，只有当舱内压力降低到设定的安全水平，由舱内压力控制的安全联锁装置35才发生动作，使得插销36自动退出卡箍31的插销孔，此时，才能松开卡箍31、打开快开舱门21。

Claims (3)

1.水下焊接试验舱，主要由筒体(1)、快开舱门装置(2)和卡箍转动锁紧装置(3)组成，其特征在于：筒体(1)的上边缘设置筒体法兰(15)，筒体法兰(15)的上部设有密封圈(151)，其下部设置有下开的气孔(152)，从上筒体(1)的上缘往下按序沿筒体(1)周向设置多个小口径管口(11)、大口径管口(12)、高位视镜(13)和低位视镜(14)，筒体(1)的底部设置有托盘(19)、滤网(16)、进排水管口(17)和支座(18)；快开舱门装置(2)驱动快开舱门(21)开启关闭，卡箍转动锁紧装置(3)驱动卡箍(31)通过卡扣的脱扣上扣实现松开锁紧，密封圈(151)在气孔(152)气体压力之下贴紧舱门法兰(26)实现密封，安全联锁装置(35)实现快开舱门(1)安全开启。
2.根据权利要求1所述的水下焊接试验舱，其特征在于：快开舱门装置(2)由快开舱门(21)、支撑架(22)、转臂(23)和开舱门油缸(25)组成，快开舱门(21)的周缘上设置有舱门法兰(26)，其上并制有内部卡扣，支撑架(22)固定在筒体(1)的上端，转臂(23)与快开舱门(21)连接成为一整体，并通过转动销轴(24)与支撑架(22)相互连接，开舱门油缸(25)的油缸下支座(252)固定在筒体(1)上，油缸上支座(251)固定在转臂(23)上，开舱门油缸(25)与油缸下支座(252)铰接，并与油缸上支座(251)通过油缸销轴(253)相互连接。
3.根据权利要求1所述的水下焊接试验舱，其特征在于：卡箍转动锁紧装置(3)由卡箍(31)、卡箍承托轮(32)、卡箍转动油缸(34)和安全联锁装置(35)组成，卡箍(31)承托在沿筒体(1)周向布置的若干个卡箍承托轮(32)上，两个卡箍转动油缸(34)分别设置在舱门法兰(26)的两侧，其固定端与固定在支撑架(22)上的静耳座(342)铰接，卡箍转动油缸(34)伸缩端与固定在卡箍(31)上的动耳座(341)铰接，在卡箍(31)上制有外部卡扣(33)，在卡箍(31)的下部筒体(1)的适当位置安装安全联锁装置(35)，及使插销(36)插入卡箍(31)的插销孔。
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