CN102568628A - 管件内部超声检查探头组合结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站反应堆压力容器顶盖贯穿件及其它管件自动超声无损检测装置，具体涉及一种管件内部超声检查探头组合装置。它包括壳体，壳体的顶部设有顶部盖板，壳体的内部设有组合结构本体，组合结构本体与顶部盖板之间设有支架，支架的中间处设有小型摄像头，组合结构本体上部的圆柱形空腔内设有推板，推板上设有一套超声探头，组合结构本体上与推板的中间对应位置处设有活塞，活塞的中间与气路相通。其优点是，在超声探头组合结构本体上设置4个超声探头体安装结构，4个探头体能隐没在组合结构本体之内，又能在气缸结构驱动下露出适量的部分。能实现超声探头柔性运动、超声波稳定耦合和照明摄像等功能。

Description

管件内部超声检查探头组合结构

技术领域

本发明属于核电站反应堆压力容器顶盖贯穿件及其它管件自动超声无损检测装置，具体涉及一种管件内部超声检查探头组合装置。

背景技术

反应堆压力容器顶盖是内径SR890mm，壁厚157mm的半球体，顶部朝上，像一个口朝下的锅。在顶盖上贯穿安装许多贯穿件，贯穿件内径Ф70mm，壁厚17.5mm，其下部通过J型焊缝与顶盖内壁焊接在一起，构成核岛一回路主系统压力边界。顶盖贯穿件内部容纳控制反应堆运行的控制棒，同时也是控制棒运行的通道。

顶盖贯穿件J型焊缝如果出现穿透性裂缝，就会发生放射性介质泄漏，并影响控制棒驱动机构的正常运行。根据欧、美多国核电站的经验反馈，必须对J型焊缝实施超声检测，以预防出现穿透性裂缝。

由于顶盖上部和贯穿件外部有许多固定结构阻挡，不能实施超声检测。临近贯穿件的顶盖内壁都实施过砂轮打磨，表面极不平整，在该部位也难以实施超声检测。顶盖内部放射性剂量很高，严禁人员入内。因此，必须从贯穿件内部对J型焊缝实施自动超声检测。

要检测出J型焊缝及邻域中绝大多数不同取向的裂纹，必须使用多个不同类型的超声检测探头。如果每次检测仅使用一个探头，那么更换检测探头不仅成倍延长检测时间，而且检测探头频繁出入贯穿件，机械设备频繁出入反应堆顶盖必然增大损坏被检设备和检查设备的可能性。因此，实际检测中必须实现一次性同时进行全部检测探头的检查，要满足这项技术要求，必须使用专用的超声探头组合结构。

国外大的检测公司，如法国法玛通等，能够实施顶盖贯穿件J型焊缝自动超声检测，但是一次只能同时实施两个探头的检测，不能满足我国核电站对该项检测的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够对顶盖贯穿件J型焊缝进行自动超声检测的管件内部超声检查探头组合结构。

本发明是这样实现的，管件内部超声检查探头组合结构，它包括壳体，壳体的顶部设有顶部盖板，壳体的内部设有组合结构本体，组合结构本体与壳体的下部固定连接，组合结构本体与顶部盖板之间设有支架，支架的中间处设有小型摄像头，小型摄像头的外围支架上设有发光二极管，组合结构本体上部的圆柱形空腔内设有推板，推板的上下端分别设有压簧和定位调节螺钉，推板上设有一套超声探头，组合结构本体上与推板的中间对应位置处设有活塞，活塞的中间与气路相通，组合结构本体下部的圆柱形空腔内设有推板，推板的上下端分别设有压簧和定位调节螺钉，推板上设有有一套超声探头，组合结构本体上与推板的中间对应位置处设有活塞，活塞的中间处与气路相通，组合结构本体内部的空腔处还设有水管，水管与位于组合结构本体的底部的定位板上的入水管接头连接，水管与三通连接，三通与两个支管连接。

所述的管件内部盖板之间安装有玻璃挡板，玻璃挡板与顶部盖板之间垫有O型密封圈。

所述的活塞和活塞上装有密封圈。

本发明的优点是，在超声探头组合结构本体上设置4个超声探头体安装结构，每个安装结构内配装1个探头体，因此，组合结构本体上能同时安装4个探头体，实现4个探头体能隐没在组合结构本体之内，又能在气缸结构驱动下露出适量的部分。在组合结构本体上设置4套气缸、气道和活塞等小型气动结构，每套结构能驱动1个超声探头体，因此，组合结构能同时驱动全部4个探头体，实现4个探头体同时径向平稳滑出超声探头组合结构。在每个探头体两侧的组合结构本体上各设计1套压簧装配、定位和调节结构，呈轴对称分布，在弹力作用下能实现探头体径向平稳回归至组合结构内。每个超声探头组合结构配套设置4个专用超声探头体，都与气缸活塞呈球形结构连接，与压簧套接。每个探头体能安装2个探头。在气压和弹力的同时作用下，4个专用探头体中的8个超声探头都能柔性进出、归位以及与贯穿件内壁完好稳定贴合。设置有1个小型摄像头装配结构，与组合结构本体上的水路和气路完全隔离，与信号线和电源线通路结构贯穿。摄像头安装高度可调，其周围对称安装8个发光二极管。透光孔安装透光材料保护摄像头和二极管。该结构能实现摄像头的安装、调节、防水、照明和摄像等功能。组合结构本体上的气路与4个气缸结构贯通、水路与4个超声探头体贯通，信号线分别与8个超声探头和一个摄像头相连，电源线与摄像头和发光二极管相连。这些结构与上述结构联合使用能实现超声探头柔性运动、超声波稳定耦合和照明摄像等功能。

附图说明

图1为本发明所提供的管件内部超声检查探头组合结构示意图；

图2为图1的顶视图；

图3为图1的A-A向剖视图；

图4为本发明所提供的管件内部超声检查探头组合结构的实际应用图。

图中，1定位板，2组合结构本体，3下层探头体，4上层探头体，5小型摄像头，6O型密封圈，7顶部盖板，8发光二极管，9水管及三通接头，10入水管接头，11电源线/信号线插座，12入气管接头，13活塞，14压簧，15定位调节螺钉，16壳体，17支架，18玻璃挡板，19推板，20气路，21贯穿件，22J型焊缝，23压力容器顶盖，24超声检查探头组合结构，31推板，32压簧，33定位调节螺钉，34活塞，35水管，36密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

如图1所示，管件内部超声检查探头组合结构它包括圆筒状的壳体16，壳体16的顶部通过螺纹固定连接有顶部盖板7，壳体16的内部套装有组合结构本体2，组合结构本体2与壳体16的下部通过螺纹固定连接，组合结构本体2为开有多个圆柱形空腔的支架状结构，组合结构本体2与顶部盖板7之间安装有阶梯的空筒状的支架17，支架17与顶部盖板7之间安装有玻璃挡板18，玻璃挡板18与顶部盖板7之间垫有O型密封圈6，支架17的中间空心处安装有小型摄像头5，小型摄像头5的外围支架17上对称安装多个发光二极管8，组合结构本体2上部的环形空腔内安装有两块推板19，两块推板19的上下端分别安装有压簧14和定位调节螺钉15，通过压簧14和定位调节螺钉15可将推板19顶在组合结构本体2上，在每块推板19上均安装有一套超声探头，一套超声探头包括两个探头体，组合结构本体2上与推板19的中间对应位置处安装有活塞13，活塞13的中间处与气路20相通，组合结构本体2下部的环形空腔内安装有两块推板31，两块推板31的上下端分别安装有压簧32和定位调节螺钉33，通过压簧32和定位调节螺钉33可将推板31顶在组合结构本体2上，在每块推板31上均安装有一套超声探头，组合结构本体2上与推板31的中间对应位置处安装有活塞34，每个活塞34上装有密封圈36，活塞34的中间处与气路20相通，组合结构本体2内部的空腔处还安装有水管35，水管35与位于组合结构本体2的底部的定位板1上的入水管接头10连接，水管35与三通9连接，三通9分出的两个支管分别接入上下两套超声探头。

自动检测要求超声探头组合结构必须完全进入贯穿件内部；全部检测探头能同时与贯穿件内壁完好贴合；探头进出组合结构时，不能损坏探头自身、组合结构和贯穿件内壁；组合结构顶部需安装照明和摄像装置协助观察和定位；超声检测需用水耦合超声波，组合结构内部设置有水路系统。

本发明的结构特点如下：组合结构本体上设置气缸、气道和活塞等小型气动结构；每个探头体两侧的组合结构本体上设置压簧装配、定位和调节结构；设置用于安装单探头的专用探头体；组合结构本体上设置小型摄像头和发光二极管装配结构；组合结构本体上设置合适的气路、水路以及信号线和电源线通路结构。在探头体组合结构本体的上部，设置了安装发光二级管和摄像头的结构。一个摄像头居中，其周围对称分布8个发光二级管。在摄像头的上部自下向上依次设计有透光板、O型密封环和尼龙材料的顶部盖板。在组合结构本体的中部设置4个安装探头体的结构，分上、下两层布置，每层按中心轴对称分布两个探头体结构，同侧的两个上、下层探头体结构轴向对齐。每个探头体安装结构内安装一个探头体，探头体底部中心与汽缸活塞接触，在气压作用下，活塞推动探头体产生径向离心运动。探头体底部设计两个呈中心对称的支承条，与压簧接触，压簧另一端内插定位调节螺钉，通过调节螺钉的径向位置来调节弹力，使探头体产生径向向心运动。每个探头体安装结构上都设计有连通探头体的水管和信号线贯通结构。在两层探头体安装结构之间以及组合结构本体的其它相应位置，设置了仅与汽缸连通的气路结构、信号线和水管安装结构、以及发光二级管和摄像头的电源/信号线安装结构。在组合结构本体下端安装一个限位板，并在限位板安装了气管、水管、电源线和信号线的快速接插件，共19个。

本发明的工作过程如下：

当入气管连接头12通过气管与空压机连通后，打开气路开关阀，则压缩气体作用在4个气缸活塞13上，推动活塞发生径向离心运动，而活塞又推动探头体外壳3、4发生径向离心运动，并移出部分探头体外壳3、4。由于探头体外壳3、4的上端和下端各有一个突出的支撑杆，因此气缸活塞13间接推动支撑杆产生径向离心运动，同时，通过支撑杆压缩压簧14。

当卸掉汽缸的气压时，压簧14反向作用支撑杆使支撑杆发生径向向心运动，不仅收回探头体外壳3、4，也使气缸活塞18回归零位。

通过控制检查机将超声探头组合结构定位在被检查贯穿件下方，启动组合结构上的照明和摄像系统，通过监视图像确认组合结构与贯穿件同轴，然后启动检查机升降/扫查轴，将探头组合结构定位在贯穿件内部的检查区域(见图4)。

在全部检查参数设置完毕，超声检测系统处于检测状态后，启动耦合水输送系统，通过回收装置确认耦合水输送回收正常。

启动气动系统驱动全部8个检测探头向组合结构外径向运动，并贴合在贯穿件内表面。逐个检查确认8个检测探头都处于正常的超声信号发射和接受状态。

启动超声探头组合结构旋转/步进的驱动机构，分别顺时针和逆时针转动组合结构约365°(至少大于362°)，确认旋转运动机构处于正常状态。

按预设的自动检查轨迹实施自动检查。

检查完毕，首先关闭超声检测系统。然后控制气动系统卸掉探头组合结构中汽缸的压力，收回全部检测探头。在摄像监视系统的协助下，将探头组合结构降至贯穿件的下方。经确认的确位于贯穿件下方并无任何异常后，控制检查机将探头组合结构定位在下一个被检贯穿件的下方，按照相同的步骤完成自动检查。

当最后一个贯穿件检查完毕并且全部探头都退回归位后，增大耦合水的输送压力，通过耦合水直接冲洗和经贯穿件内壁反弹后的反向溅洗，对探头组合结构实施清洗去污。

清洗去污约5分钟后，按照相同的操作将探头组合结构降至贯穿件的下方，结束超声自动检查。

Claims (3)

1.管件内部超声检查探头组合结构，其特征在于：它包括壳体(16)，壳体(16)的顶部设有顶部盖板(7)，壳体(16)的内部设有组合结构本体(2)，组合结构本体(2)与壳体(16)的下部固定连接，组合结构本体(2)与顶部盖板(7)之间设有支架(17)，支架(17)的中间处设有小型摄像头(5)，小型摄像头(5)的外围支架(17)上设有发光二极管(8)，组合结构本体(2)上部的圆柱形空腔内设有推板(19)，推板(19)的上下端分别设有压簧(14)和定位调节螺钉(15)，推板(19)上设有一套超声探头，组合结构本体(2)上与推板(19)的中间对应位置处设有活塞(13)，活塞(13)的中间与气路(20)相通，组合结构本体(2)下部的圆柱形空腔内设有推板(31)，推板(31)的上下端分别设有压簧(32)和定位调节螺钉(33)，推板(31)上设有有一套超声探头，组合结构本体(2)上与推板(31)的中间对应位置处设有活塞(34)，活塞(34)的中间处与气路(20)相通，组合结构本体(2)内部的空腔处还设有水管(35)，水管(35)与位于组合结构本体(2)的底部的定位板(1)上的入水管接头(10)连接，水管(35)与三通(9)连接，三通(9)与两个支管连接。

2.如权利要求1所述的管件内部超声检查探头组合结构，其特征在于：所述的管件内部盖板(7)之间安装有玻璃挡板(18)，玻璃挡板(18)与顶部盖板(7)之间垫有O型密封圈(6)。

3.如权利要求1所述的管件内部超声检查探头组合结构，其特征在于：所述的活塞(34)和活塞(13)上装有密封圈(36)。

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