CN1018579B - 热交换器的检修装置 - Google Patents

Abstract

一种用于热交换器检修的装置，包括一个至少由两个刚性段24a，24b构成的铰接臂，它们绕轴线(A)互相铰接，以及通过两个曲柄28a，28b分别安装在铰接臂两端的两个平板30a，30b，每个曲柄可绕互相垂直的轴线(B、C)作两种转动，其中轴线(B)平行于轴线(A)，轴线(C)垂直于相应平板的表面31a，31b。每个平板有能与热交换器的集管板12的管口20a相接合的固紧件32和一个安装检修工具的支架34。

Description

本发明涉及一种检修装置，该装置能钩住或紧固在装备于核反应堆的热交换器的集管板的管口，并可在上述集管板上移动，以便在热交换器的管子端部或其他够得着的部位采用适当的检修工具对管子内部进行诸如检查、检验和维修之类的检修工作。现有的检修装置可分为两类。

第一类检修装置（详见法国专利FR-A-2309314）含有可在蒸汽锅炉的集管板上移动的活动装置。这种装置（称为十字臂spiders）有一个主体，该主体分成两部分，它们可在平行于集管板的两个正交方向彼此相对移动。该装置主体的每一部分都带有可与集管板的管口接合的固紧机构。该机构可沿垂直于集管板的方向移动，以便使携带它的部件发生移动。

属于第一类的检修装置有若干缺点。具体说来，该装置的结构只限于在两个规定的方向上发生移动，并且每步移动要与管口网络的间距相对应。一旦网络的间距改变就必须采用另一种型号的检修装置，并且，如果管口的排列不符合两个规定方向时，这类检修装置就不能用。此外，当管口堵塞或空缺时，这种有限的位移可能性就使其无法进入某些管子。

这种活动式检修装置还有一个缺点，即通常必须靠人工将它们送入热交换器，这种操作对于操作人员来说是很难进行的，因为考虑到热交换器内有放射性。另外，如果想借助于辅助机构来送入或取出这类检修装置，那么这种辅助装置将会相当复杂且难于使用，所以实践中至今未被采用。最后，当机器正在运转时，无法使用这种装置进行检修工作。

第二类现有的检修装置带有一固定在集管板上准确指定点的锚块，以便确定一个固定点，铰链连接臂或非铰链连接臂从该固定点起延伸，连接臂的自由端支承有检修工具，这种装置可详见西屋电气公司的“ROSA”遥控机械手。

该检修装置一般比活动式装置有较大的使用灵活性，并且特别适用于集管板的管口按不同网络形式排列的情况，其中有些管口还可能是堵塞或空缺的。但是，同活动式装置一样，这类检修装置也只能在所有部件都不动并相对于集管板精确定位时才能进行检修工作。此外，该类装置也要靠人工送入热交换器内。最后，由于用作固定点的锚块要压在放置该检修装置的热交换器腔室底板上，故不同腔室尺寸的热交换器就需要采用不同的检修装置。

本发明的目的是提供一种活动式的检修装置，这种装置的新颖而特别简单的设计使它具有现有技术中的活动式检修装置和固定式检修装置的优点，而没有它们的缺点。

更具体地说，本发明涉及这样一种活动式检修装置，它可用于可能具有堵塞管口而且管口按任意网络形式排列的集管板，而与使用该装置的热交换器腔室的尺寸无关。此外，这种装置还可在远距离的工作台上操纵其进入和退出，并且可在任何时候，即使在机器正在运转时，都可进行检修工作。

按照本发明，采用这样一种检修装置来达到上述目的，这种装置可固定在热交换器的集管板的管口并可在上述集管板上移动，该装置包括：一个至少由两个刚性段通过形成第一轴线的铰链互相连接而成的铰接臂;两个安装在铰接臂两端并各有两个绕相互垂直的第二和第三轴线转动的自由度的曲柄;两个分别由每个曲柄支承的，并各自带有用于安装至少一种检修工具的机构和可与集管板的管口接合的固紧机构的平板;以及能操纵绕第一轴线、第二轴线和第三轴线转动的动力装置。

显然，按此法设计的装置具有可用来适应各种管口排列网络形式的自由度。而且，可以是在其中的一个平板处进行检修工作（其固紧机构与集管板的管口接合），而另一个平板则在移动。当移动时间远远短于检修操作所需的时间时，就可以同时进行两项检修操作，这就比现有技术的装置更能赢得宝贵的时间。

本发明的检修装置也可适用于集管板带有堵塞或不通的管子的场合，而这种情况无法采用现有的检修装置进行检修操作。因为，在很多情况下，曲柄的自由度可使平板固定在其他的位置上。如果还不能固紧的话，则可以利用与携带着进行检修的检修工具的平板相对的另一平板固定于集管板上的固定点装置的方式进行检修操作。

极其合理的是，第一轴线垂直于每个刚性段的纵向轴线，而每条第二轴线则平行于上述的第一轴线。由于平板有一个能够压在集管板上的平面，故每条第三轴线垂直于含有该第三轴线的曲柄所支承的平板的平面。

为了能远距离操纵该检修装置进入和退出热交换器，铰接臂的最大长度最好能保证当一个平板的固紧机构与集管板的管口接合时，另一个平板能位于热交换器外壳上的检修口内或热交换器之外。

在此情况下，检修装置也包括一个带有可与平板的固紧机构相配合的孔眼的平台，以及可使该平台在相对地远离热交换器的底部位置与检修口前方并邻近热交换器外壳处的上部位置之间移动的提升机构。

为了使检修装置具有可适应热交换器集管板上的管口排列网络形式的通用特性，平板最好采用可拆卸的固紧机构以可拆卸的方式安装在曲柄上。

下面结合附图较详细地阐述本发明的实施例，附图中：

图1是本发明的检修装置进入蒸汽锅炉的水箱内的侧视图;

图2是悬吊在蒸汽锅炉集管板上的图1所示的检修装置的底视图;

图3是联接图1和图2中检修装置铰接臂的两个刚性段的联接机构的剖面放大图;

图4是与图3相当的剖面图，示出了两个刚性段的可拆卸式联接机构，它与连接两个刚性段的铰链相联;

图5是图4中可拆式联接机构的局部侧面剖视图;

图6是一个局部侧面剖视图，示出了安装在铰接臂的每一刚性段自由端的曲柄和平板;

图7是从图6所示的平板的底部而视的局部剖面图。

图1示出了核反应堆的蒸汽锅炉的下部，本发明的检修装置可以在其中使用。但是，必须指出，本发明的检修装置不限于这一用途，它可用于各种类型的热交换器，如：冷凝器等。

示于图1的蒸汽锅炉的一部分包括一个具有垂直对称轴的外壳10，水平集管板12与外壳10连接，以便同外壳10的半球形底部构成一主腔室14（通常称为水箱）。腔室14由垂直隔板16分成入口区和出口区。外壳10的半球形下部有一个通常用检修门（未示出）关紧的检修口18，以供检修工人进入主腔室14的入口区和出口区。除此之外，还有一组倒U形管20与集管板12和管口20a相连接，连接的方法是，每根管子的相对的两端分别接通主腔室14的入口区和出口区。集管板12的管口20a呈网络状排列，其形状和间距可随上述蒸汽锅炉的类型而变化。

按照本发明，采用一种检修装置22可远距离地进行需要在蒸汽锅炉内做的全部工作。这些工作具体包括对管道20或该装置够得着的任何其他部位进行检查、检验和维修。必须注意，不应认为该装置仅限于上述应用，而是可用来进行任何需做的工作。

检修装置22要固定在集管板12的管口20a。它还要在上述集管板12上移动，以便能进入集管板整个表面上的任一管口，不管管口20a组成的网络的形状和间距如何，也不管是否可能有堵塞或不通的管子或存在较大的障碍物。

为了说明在没有人操作的情况下将检修装置22遥控引入蒸汽锅炉主腔室14的可能性，图1示出上述装置的三个不同位置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下面将加以说明。但是，首先参考图1和2简单说明一下检修装置22的结构。

首先，检修装置22有一个由铰链26将两个刚性段24a，24b互相连接而成的铰接臂。沿刚性段24a，24b长度的大部分各有一条垂直于铰链26所形成的转动轴线A的纵向轴线。

刚性段24a，24b的长度相同，它们的两端分别连到铰链26和曲柄28a，28b上。每一个曲柄有两个转动自由度，可绕平行于轴线A的轴线B和垂直于轴线B的轴线C转动。

曲柄28a，28b各自支承具有平面31a，31b的平板30a和30b，该平板30a，30b可靠紧在集管板12的下表面，其取向垂直于支承该平板的曲柄的轴线C。

检修装置的每个平板30a，30b都有由可扩张件32构成的扣紧或连接机构，可扩张件32从平面31a伸出，以便同集管板12的管口20a相接合。每个平板30a可支承例如4个可扩张件32，这些可扩张件的排列例如可按图2所示方式呈正方形，并与管口20a所形成的排列网络相吻合。每个平板30a，30b还有支架34，用来安装适于进行有关工作的检修工具。

最后，下面将要说明的驱动装置可控制绕轴线A，B和C的转动。

如图1和2所示，本发明的检修装置22可以基本上不受限制地在集管板上移动，因为，可分别绕每个曲柄28a，28b的轴线B和C转动的自由度使得检修装置有可能将一个平板，例如平板30b带到集管板上任意点处，而此时另一个平板30a则通过可扩张件32固定在集管板12上。因此，即使在某些管口被堵塞或空缺时，也可以通过可扩张件32插入管口20a来确定平板30b的位置和取向。而且，还可能较快地接近离锚定点（例如由平板30a所确定的锚定点）较远的管口。

此外，由于平板30a，30b各带有可安装检修工具的支架34，所以，当一个工具进行工作时，检修装置可进行移动。由于移动的时间一般比一次检修所需的时间短得多，因此，本发明的装置实际上可在其作用范围内同时对两根管子进行检修，而没有任何受检修装置影响的支配这两根管子的笛卡尔座标之间关系的固定规律。

如图1所示，本发明的检修装置22以下述方式巧妙地确定其尺寸，即由两个刚性段24a，24b构成的铰接臂的最大长度要使得当有关的平板（为：平板30a）上的可扩张件32紧固在集管板12的管口20a时，平板30b则位于检修口18内或蒸汽锅炉外。

由于有上述特征，并且由于在该装置上加设了一个与提升机构（例如：由在导轨38上移动的小车40构成的提升机构）相连接的平台36，所以有可能将检修装置22的位置固定在蒸汽锅炉内，并将它从蒸汽锅炉中取出，而不需要在蒸汽锅炉附近配置操作人员。

当导轨38和带有平台36的小车40在原位时，平台36处于底部位置，其中一个平板30b的可扩张件就进入平台36上表面中专为此设置的孔眼36a中。

当检修装置22处于完全伸展位置时，可借助一种与小车40（图1中位置Ⅰ）连接的适当的驱动装置远距离操纵它进入蒸汽锅炉。这种驱动装置可以使带有运载检修装置22的平台36沿一条能将检修装置22逐渐送入主腔室14的路线运行。

由于检修装置22的每项运动都由适当的机械装置来操纵，所以，有可能采用预先编制的控制程序，或者，根据例如安装在平板30a，30b上的一个或多个摄象机提供的信息采用手动控制，从而操纵另一个平板30a上的可扩张件32靠近集管板12的管口20a处（图1中的位置Ⅱ）。然后，平台36到达大致与检修口18同一水平的上部位置。从而平板30a靠紧集管板12。当平板30a上的可扩张 件32进入集管板12的管口20a时，与平板30b连接的可扩张件便可松开，以使平板30b脱离平台36。然后，平台36沿导轨38至少再下降一些，使检修装置22能移动，以便进行所需要的检修工作（图1中的位置Ⅲ）。

下面参考图3～7说明检修装置22的各种结构细节。

图3示出可控制刚性段24a，24b绕其铰链轴线A作相对转动的驱动装置。必须注意，这些驱动装置与控制每个曲柄28a，28b绕轴线B转动的驱动装置相同。

刚性段24a在其与铰链26相对应的一端带有一个以轴线A为中心的套状外圈42，它通过两个轴承46可转动地支承套状内圈44。

电动机48的定子48a固定在外圈42之内并位于可以沿轴线A相对于内圈44移动的某一位置上。马达48的转子48b固定在以轴线A为中心的轴50上，轴50用两个轴承52以可转动的方式支承在外圈42和内圈44上。这样，马达48控制着轴50与外圈42之间的相对转动。通过谐和传动型的减速机构，将轴50的这种转动传给内圈44。该减速机构详细示于图3，其结构特征是人所熟知的，它包括一个通过椭圆形轴承安装在轴50上的可变形的行星齿轮54a，该齿轮同时与连接到外圈42的行星齿轮54b和连接到内圈44的行星齿轮54c相啮合。

如图4所示，第二个刚性段24b的对应于铰链26的一端通过可拆卸式联接机构56与内圈44连接。

这种机构包含一个盘形板件64，它的圆周部分用螺钉65固定到内圈44上，它位于马达48的对面。板件64的底部朝离开马达的方向凸出，并且在其与轴线A重合的中心部位有一个大致为矩形的槽62。此外，在刚性段24b上的一个孔59内，沿轴线A装有一个圆柱形杆58。杆58上位于板件64处的一端有一头部60，该头部60加工有扁平面，以便其能横向通过槽62，或抵在板件64上从而保持沿轴线A的取向。这一取向由杆58上的圆弧状凹槽61确定;装在刚性段24b端部的螺钉76穿入上述凹槽61。螺钉76与凹槽61的配合也限制了杆58在孔59内的轴向移动。

在杆58头部60相对的另一端有带螺纹的部分63，它沿轴线A伸入到刚性段24b外表面上形成的加强部分65内。旋入杆58的螺纹部分63的螺母67顶在轴线垂直于轴线A的圆柱形杆69上，螺纹端部63横向穿过该杆69。

圆柱形杆69可转动地安装在一个其凸轮表面66a相对于杆69的轴线偏心的操纵杆66上。装在刚性段24b的孔59内且位于刚性段24b与杆58之间的弹簧68可使螺母67与杆69保持持久接合，并可使凸轮表面66a紧靠在刚性段24b外表面的增强部分65上。

操纵杆66通常用闩销70固定到刚性段24b的外表面上（如图4所示）。这样，杆58就不能作任何转动了，而头部60相对于槽62的取向要使得刚性段24b与板件64保持一个整体。在该两零件上互补地形成的截头锥形表面可保证相对于轴线A准确对中。

另外，这两个零件还通过几个固定在板件64上并且伸入刚性段24b中缺口74的凸耳72将它们连接起来（见图5）。因此，可精确地保证它们之间相对角度的定位。

如果想松开刚性段24a，24b以便使检修装置22进入使用位置，就将闩销70打开，并使操纵杆66绕杆69转动。由于上述杆69的轴线相对于凸轮表面66a的轴线偏心，故在弹簧68的作用下，杆58就稍稍向左移动（图4）。然后由杆58和操纵杆66形成的组件就可绕轴线A转大约90°。这一转动的作用是使头部60处于一个能使它穿过板件64的槽62的位置。这样，刚性段24b就很容易与刚性段24a脱开。

如果要想将两个刚性段装配起来，则进行与上述相反的操作。

下面参考图6和7详细说明本发明检修装置的曲柄28a，28b和平板30a，30b的结构。

图6中的标号78是总体地指一种齿轮马达组件，该齿轮马达组件完全类似于图3所示的驱动装置，它能操纵绕刚性段24a与直角件80（例如属于曲柄28a）之间的轴线B的转动。曲柄28a和28b的结构是一样的，平板30a和30b的结构也是一样的，所以下面说明的曲柄28a和平板30a的结构也分别适用于曲柄28b和平板30b。

直角件80用螺钉（未示出）固定在齿轮马达78中的套状内圈44上（图3），以使其能绕轴线B 转动。而且，直角件80通过轴承82以可绕垂直于轴线B的轴线C转动的方式支承一个环形件92。直角件80还装有第二齿轮马达84，该马达的输出轴86（其轴线平行于轴线C）带动一个与环形件92中的齿轮90相啮合的小齿轮88。因此，驱动齿轮马达84，可以控制环形件92绕轴线C相对于直角件80而转动。

如图6和7所示，平板30a可通过例如螺钉95以可拆卸的方式与环形件92相连接。平板30a安装有扩张件32和检修工具的支架34，它有一个垂直于轴线C的平面31a，并能紧靠在集管板12的下表面上。

支承可扩张件32的平板30a的这种可拆卸特性使之可以使本发明的检修装置22很容易适应于具有不同管口20a排列网络的集管板12。因此，只需要在每个曲柄的环形件92上安装一个带有若干可扩张件32的平板30a，而平板上的可扩张件32的排列方式与集管板12的管口20a的排列网络相吻合即可。

可扩张件32可用任意方法制成。例如，下面所例举的方式，这些零件可带有一个开裂的管形零件，其直径的增大由一个气动千斤顶驱动的球的轴向位移来控制。导管96能够将这些千斤顶的工作流体带到环形件92内，如图6所示。

可以在远距离的工作台上通过一组电缆和导管（见图1的98）来操纵可扩张件32以及操纵控制控制绕轴线A、B和C进行各种运动的电动机。这些电缆和导管也可用来传递信息，例如，可传送来自编码器（未示出）的可以是有关每个齿轮马达的信息，以及来自摄象机，特别是安装在平板30a，30b上或者热交换器主腔室14内其他某个位置上的摄象机的信息。

本发明的检修装置可以由电缆和导管98连接控制系统100进行遥控，其结构可以有多种。例如，可以考虑用摄象机提供的信息进行“视觉”控制。还可以采用这样一种控制：让不同的运动相互关联，使检修装置在移动过程中能总是保持有利于可扩张件32进入集管板12的管口20a的姿态。最后，还可以采用预先编好的程序（例如：用一种记忆控制）使检修装置22的移动完全自动化。

显然，本发明不限于上面举例说明的实施例，而事实上可包括所有的变化形式。例如，在某些特殊情况下，铰接臂可由三个或更多的刚性段组成，这些刚性段可以是等长度的或不等长度的。此外，每一个平板可安装一种以上的工具，连接铰接臂两个刚性段的铰链的可拆卸特征可以取消或以不同的方式获得。在某些用途中，平板的可拆卸特征也可取消。最后，在检修装置进入蒸汽锅炉和退出蒸汽锅炉的过程中，能移动带有检修装置的平台的提升机构可用不同的方法来实现，例如采用几条导轨或一种绳缆装置。

Claims (8)

1、一种可固定在热交换器的集管板的管口并能在该集管板上移动的检修装置，该装置包括：一个由至少两个刚性段通过具有第一轴线的铰链互相连接而成的铰接壁；两个分别安装在铰接壁两端并且各有至少一个可绕第二轴线转动的自由度的曲柄，其特征在于：每个曲柄均有一个可绕垂直于第二轴线的第三轴线转动的自由度，并且，还包括两个分别装在每个曲柄上并且各自带有安装着至少一种检修工具的机构和可与集管板的管口相接合的固紧机构的平板；以及能操纵绕第一轴线、第二轴线和第三轴线转动的驱动装置。

2、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，第一轴线垂直于每个刚性段的纵向轴线，而且每条第二轴线平行于上述第一轴线。

3、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个所述的平板均有一个能够压在集管板上的平面，而且每条第三轴线垂直于具有该第三轴线的曲柄所支承的平板的平面。

4、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述铰接臂的最大长度为，当一个平板的固紧机构插入集管板的管口时，另一个平板应位于热交换器外壳上的检修口处或在热交换器的外部。

5、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还有一个设有可使平板固定机构插入的孔眼的平台，该平台与提升机构一起，可以使平台在离热交换器较远的底部位置与正对检修口并紧邻热交换器外壳的上部位置之间移动。

6、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括与上述铰链相联的用于连接刚性段的可脱开的联接机构。

7、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，上述平板采用可拆卸的固定装置以可拆卸的方式安装在上述曲柄上。

8、一种根据权利要求1所述的装置，其特征在于，操纵绕第一轴线和第二轴线转动的驱动装置是相同的。

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