CN104025202A - 自动涂覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动涂覆装置，其涂覆圆柱形法兰以防止腐蚀。所述自动涂覆装置包括：栏杆，其安装在法兰上；第一主体，其被配置为沿栏杆旋转，并具有被配置为可旋转或直线移动的至少一个轴向接头；涂覆模块，其设置在轴向接头的一端，并包括被配置为涂覆法兰的涂覆枪；和控制部件，其控制第一主体的旋转、轴向接头的移动和涂覆枪的运行。

Description

自动涂覆装置

技术领域

本发明涉及一种自动涂覆装置，用于涂覆包括在核电站中的喷嘴或管子的连接结构中的法兰的表面。

背景技术

在核能发电中使用的原子反应堆法兰在其运行过程中暴露在350℃的高温环境中。在计划预防的维修期间，原子反应堆法兰暴露于在常温下为主冷却剂的硼酸溶液中约8天。

因为原子反应堆法兰是由碳钢材料制成，当原子反应堆法兰暴露在环境中时，会出现表面腐蚀。如果出现腐蚀，则会生成红色腐蚀产物，由于原子反应堆法兰的长期运行，红色腐蚀产物脱落，从而形成外来物质。外来物质透入原子反应堆，因此，会在核能发电的安全性方面出现问题。在计划预防的维修期间，为了去除在原子反应堆法兰形成的外来物质，操作员进行手工操作。然而，原子反应堆法兰为高剂量辐射的最严重污染区域，因此会出现操作者过度暴露于辐射的问题。因此，可以考虑在防止操作者过度暴露于辐射的同时能够防止在原子反应堆法兰形成腐蚀的方法和装置。

发明内容

因此，本发明的目的旨在提供一种装置，其用于通过远程控制涂覆原子反应堆法兰，从而不出现腐蚀。

为了实现如上所述的解决课题，根据本发明的一个实施例的自动涂覆装置，其用于涂覆圆柱形法兰从而防止腐蚀，所述自动涂覆装置包括：栏杆(rail)，其安装在法兰上；第一主体，其被配置为沿栏杆旋转，所述第一主体具有被配置为可旋转或直线移动的至少一个轴向接头；涂覆模块，其设置在轴向接头的一端，所述涂覆模块包括被配置为涂覆法兰的涂覆枪；和控制部件，其被配置为控制第一主体的旋转、轴向接头的移动和涂覆枪的运行。

根据本发明的一个实施例，多个涂覆模块可被耦合至第一主体。涂覆模块可被配置为在法兰的不同位置分别进行涂覆操作。

根据本发明的一个实施例，自动涂覆装置可进一步包括第二主体，用于向法兰喷射喷砂材料并抛光法兰表面的喷砂模块耦合至第二主体，从而进行冷喷涂。

根据本发明的一个实施例，自动涂覆装置可进一步包括罩模块，其被配置为覆罩栏杆和法兰，所述罩模块沿着栏杆旋转。各第一主体和第二主体可被耦合至罩模块。

根据本发明的一个实施例，所述罩模块可包括可附着/可拆卸地分开的多个罩体。各主体可被耦合至罩体中的任一个。

根据本发明的一个实施例，多个喷砂模块可被耦合至第二主体。喷砂模块可被配置为在法兰的不同位置分别进行喷砂操作。

根据本发明的一个实施例，喷砂模块可分别具有以不同形状形成的导向部件。

根据本发明的一个实施例，喷砂模块可进一步包括防护部件，其被配置为覆罩导向部件以及至少一部分法兰从而防止在进行喷砂操作时产生的残留物的散射。

根据本发明的一个实施例，可以形成多个轴向接头。各轴向接头可被配置为基于任一个轴旋转或沿着轴往复移动。

根据本发明的一个实施例，涂覆模块可进一步包括倾斜部件，其被配置为通过倾斜涂覆枪来调节涂覆粉末的喷射角度。

根据本发明的至少一个实施例，上述配置的自动涂覆装置被配置为远程控制从而能够在辐射环境进行操作。

根据本发明，可以通过监控装置进行操作，以及用于提供除去氧化膜和涂覆的表面的预处理和涂覆操作可以单独地或同时地进行。

此外，罩模块被设置为覆罩法兰，从而能够在喷砂或涂覆操作时防止外来物质透入原子反应堆法兰内部。

附图说明

图1为显示根据本发明的一个实施例的自动涂覆装置被安装在法兰上的状态的概念视图；

图2为显示根据本发明的一个实施例的原子反应堆法兰200的配置和在其中进行涂覆操作的区域(区域B)的概念视图；

图3为根据本发明的一个实施例的喷砂或涂覆模块耦合至主体的概念视图；

图4为显示根据本发明的一个实施例的其中喷砂及涂覆模块被安装到罩模块的状态的概念视图；

图5为根据本发明的一个实施例的喷砂模块的配置图；

图6A和6B为根据本发明一个实施例的喷砂枪的概念视图；和

图7为根据本发明的一个实施例的涂覆模块的配置图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述根据本发明的自动涂覆装置。为了说明书的简单描述在以下描述中使用的组件的后缀“模块”或者“部件”被认为仅是被授予或特别地混合区分，其本身不具有含义和作用。在本说明书中实施的，对于相同、相似的不同配置的实施例，给出了相似至相同的附图标记。如在此使用的，除非上下文另有明确使用，单数的表述包括复数含义。

本发明提供了一种自动涂覆装置，其被应用到原子能电站中的原子反应堆法兰，除去法兰的腐蚀膜以及然后涂覆法兰，从而不会发生再腐蚀。自动涂覆装置被配置为远程控制从而可以在辐射环境进行操作。根据本发明，可以通过监控装置进行操作，以及用于提供除去氧化膜和涂覆的表面的预处理和涂覆操作可以单独地或同时地进行。此外，在操作时，可防止外来物质透入至原子反应堆内。

为了防止原子反应堆法兰的腐蚀，有包括油漆、电镀和涂覆等多种方法。然而，为了防止原子反应堆法兰在高温和硼酸溶液环境中的腐蚀，涂覆方法是优选的。在油漆方法中，原子反应堆法兰不能承受高温和硼酸溶液环境。在电镀方法中，很难提供能够向原子反应堆法兰应用大量电镀溶液的装置和密封方法。

作为涂覆方法，包括超音速火焰喷涂(HVOF)和热喷涂等方法。然而，HVOF和热喷涂方法使用热量，因此收集在涂覆中散射的粉末是几乎不可能的。热喷涂方法是一种在高温下预先熔化待涂覆的材料并然后将熔化的材料喷涂到主题的表面的方法。因为需将待涂覆的材料熔化并然后进行喷涂，因此涂覆材料可以容易地进行涂覆。然而，涂覆材料会发生反应，或者可形成高温结构，这不是优选的。

冷喷涂方法是通过喷射待涂覆的粉末进行涂覆的喷涂方法中的一种。与热喷涂方法不同，冷喷涂方法是一种在材料发生反应或者材料的结构不发生变化的温度范围内通过喷射待涂覆的材料进行涂覆的方法。

因此，在本发明的实施例中，应用冷喷涂方法，并且应用喷砂方法作为表面的预处理工序。

喷砂方法为涂覆的预处理方法。喷砂方法是一种在以下的预处理操作中经常使用的方法：通过释放喷砂材料和压缩空气来彻底除去平面上的外来物质或者在管子中生成的鳞状物，所述喷砂材料包括砂粒、例如铁碎片的喷丸、硅石、熔渣粉、石榴砂等；以及然后使能够在结构物的表面进行涂覆操作。

图1为显示根据本发明的一个实施例的其中自动涂覆装置被安装在法兰上的状态的概念视图。

自动涂覆装置可包括栏杆410，第一主体300和第二主体301，涂覆模块500和501，喷砂模块600和601，和控制部件(未示出)。各第一主体300和第二主体301可被耦合至形成为覆罩法兰220和栏杆410的罩模块420。

可以设置栏杆410以使涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601在沿着法兰220的内圆周旋转的同时能够加工法兰220。例如，栏杆410为环形栏杆，并且可以以对应于法兰220的内圆周的形状而形成。栏杆410可以安装到形成在法兰220的内圆周表面上的凸起。可选地，栏杆410可被固定在朝向法兰220的预定位置，从而涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601能够加工法兰220。

各第一主体300和第二主体301可包括耦合至栏杆410从而沿栏杆410旋转的的传动装置，和用于驱动传动装置的马达。第一主体300和第二主体301可整体地形成进行旋转或者可通过各具有传动装置和马达单独地旋转。

涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601可分别耦合至第一主体300和第二主体301。

各涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601可形成为多个。当各覆模块以及喷砂模块形成为多个时，可以在不同位置在法兰200上进行涂覆和喷砂操作。因此，能够更快速地进行冷喷涂。

图2为显示根据本发明的一个实施例的原子反应堆法兰200的配置和在其中进行涂覆操作的区域(区域B)的概念视图。

法兰主体220是由碳钢材料形成，并且为了耦合至原子反应堆顶盖，在法兰主体220的一个表面具有螺栓孔210。在这种状态下，法兰主体220会被腐蚀的部分为耦合至原子反应堆顶盖的区域B。也就是说，从包括柱螺栓孔的法兰220的内圆周的一侧向外圆周的另一侧延伸的一个表面(区域B)会通过暴露到空气和硼酸溶液环境而被腐蚀。

如图2所示，区域B可包括平面、斜面或角等。形成区域B以使喷砂模块600和601的喷砂枪660(参见图6A)或者涂覆模块500和501的涂覆枪510(参见图7)在朝向区域B的同时能够进行喷砂或者涂覆操作。

图3为根据本发明的一个实施例的喷砂或涂覆模块耦合至主体的概念视图

各主体300和301可包括至少一个轴向接头，以使喷砂模块600和601的喷砂枪660或者涂覆模块500和501的涂覆枪510在朝向区域B的任一点时能够进行喷砂或者涂覆操作。此后，将描述与第一主体300有关的主体，但是构成第一主体300的各接头可同样地形成在第二主体301中。

主体300可以通过固定部件350耦合至栏杆410。缆绳支撑杆340在不同于主体的旋转方向的垂直方向延伸从而使缆绳被固定在其上。因此，能够使在操作时由缆绳引起的干扰最小化。缆绳可将电力供应部件和驱动马达相互连接从而将电能供应到驱动马达，或者可将各驱动马达和控制部件相互连接从而控制驱动马达。

构成主体300的轴向接头可形成为多个。也就是说，轴向接头可分为第一轴向接头310、第二轴向接头320和第三轴向接头330。在这种状态下，各轴向接头可具有设置在其中的驱动马达。

例如，第一轴向接头可具有第一轴向驱动马达，从而可通过第一轴向驱动马达绕第一轴旋转或者通过第一轴向驱动马达沿着第一轴往复移动。第二和第三轴向接头与第一轴向接头相同。第一轴至第三轴可为在直角坐标系上的相互交叉的X、Y和Z轴中的任一个。

参照图3，第一涂覆模块500通过设置在第一轴向接头310中的驱动马达沿着第一轴向接头310在X-轴方向往复移动。第二涂覆模块501通过设置在第二轴向接头320中的驱动马达沿着第二轴向接头320在Y-轴方向往复移动。第三轴向接头330被配置为绕X轴旋转和移动第二涂覆模块501。

喷砂模块600和601以及涂覆模块500和501各自具有喷砂枪660和涂覆枪510。各喷砂模块600和601以及涂覆模块500和501被连接到第一主体300或第二主体301。喷砂模块600和601以及涂覆模块500和501被配置为分别倾斜喷砂枪660和涂覆枪510，从而可以更有效地在法兰上待操作的区域(区域B)上进行喷砂和涂覆操作。

相机370可被安装在主体300的任一点。相机370可拍摄进行喷砂或者涂覆操作的点。相机370可以用至少一个传感器(例如，红外传感器)替代。通过传感器检测进行喷砂或涂覆操作的程度，从而基于检测结果通过控制部件可以控制喷砂模块600和601或者涂覆模块500和501的运行。

在特定点的喷砂或涂覆操作的完成或者未完成的出现可以通过相机370或传感器检测，并且基于检测的结果，控制部件可控制自动焊接装置，从而通过运行第一至第三轴向接头中的任一个或者运行喷砂模块600和601或者涂覆模块500和501，自动进行喷砂或涂覆操作。

图4为显示根据本发明的一个实施例的其中第一主体300和第二主体301被安装到罩模块420的状态的概念视图

参照图4，栏杆410被安装在法兰200上，并且罩模块420可被设置为覆罩栏杆410和法兰200。各第一主体300和第二主体301可耦合至罩模块420。因此，配置罩模块420，以使在涂覆或喷砂操作时能够防止外来物质透入法兰200的内部。

为了便于使用和维护，罩模块420可被配置为具有一个或多个可附着/可拆卸地分开的主体。当罩模块420的可拆卸的主体被耦合为一个主体时，罩模块420可沿着栏杆410旋转。

例如，罩模块420可包括：中央罩体421；和第一罩体422和第二罩体423，其分别形成在插入在其间的中央罩体421的两侧。在这种情况下，第一主体300可耦合至第一罩体422，以及第二主体301可耦合至第二罩体423。此外，用于向涂覆模块500和501预热并供应气体和粉末或者向喷砂模块600和601供应喷砂材料的供应装置430可被设置在中央罩体421中。

用于向涂覆模块500和501预热并提供气体和粉末或者向喷砂模块600和601提供喷砂材料的供应装置430可被配置为与涂覆模块500和501或者喷砂模块600和601在相同的方向旋转。

如上所述，各涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601可形成为多个。在这种状态下，第一主体300和第二主体301被耦合至罩模块420，其中，涂覆模块500和501被耦合至第一主体300，喷砂模块600和601被耦合至第二主体301，从而当罩模块420旋转时，可以在法兰200上进行冷喷涂。每当罩模块420旋转时，涂覆法兰200的数量增加。

因此，各涂覆模块500和501以及喷砂模块600和601形成为多个，第一主体300和第二主体301被耦合至罩模块420并可进行旋转，其中，涂覆模块500和501被耦合至第一主体300，喷砂模块600和601被耦合至第二主体301，从而可以在法兰200上更快速地进行冷喷涂。

图5为根据本发明的一个实施例的喷砂模块600或601的配置图。

喷砂模块600或601可分别包括：喷砂枪660，喷砂材料投入部件630，真空装置640和模块控制部件620。喷砂枪660被配置为通过向表面喷射喷砂材料与压缩空气从目标表面除去氧化膜、外来物质或鳞状物。喷砂材料投入部件630被连接到喷砂枪660以便利用喷砂枪660供应喷砂材料。真空装置640被配置为吸收和收集在喷砂操作中使用的喷砂材料或者表面上的残留物。在这种状态下，真空装置640的吸收部件，其被配置为吸收在喷砂操作中的喷砂材料或者表面上的残留物，可被设置在防护部件610的里面。此外，真空装置640的吸收部件可被设置为与导向部件611和612相邻。

模块控制部件620被配置为控制各喷砂枪660、喷砂材料投入部件630和真空装置640的运行。

喷砂模块600和601可进一步包括倾斜部件650，其用于倾斜喷砂枪660，从而喷砂操作能够更有效地进行。倾斜部件650具有设置在其中的马达，并且当从模块控制部件620输入信号时，基于喷砂模块600和601的本体，倾斜部件650可被配置为旋转喷砂枪660至预定的角度。

图6A和6B为根据本发明的一个实施例的喷砂枪660的概念视图。

导向部件611和612和防护部件610可形成在与法兰200的表面接触的喷砂枪660的一侧。

导向部件611和612被配置为将从喷砂枪660释放的喷砂材料导向到法兰200的表面。也就是说，导向部件611和612可以以对应于法兰200的凸起或凹陷形状的形状而形成，以使作为待运行目标的法兰200的表面以及从喷砂枪660释放喷砂材料的部分彼此相邻。

例如，对应于法兰200的表面的区域B可包括：平面，斜面或角等。导向部件611和612可以以对应于区域B的形状的形状而形成。在这种状态下，多个喷砂模块可被耦合至第二主体301。喷砂模块600和601可分别具有以不同形状形成的导向部件611和612。

即，如图6A所示，用于喷砂相互垂直的法兰200的两个表面的第二喷砂模块601的导向部件611被配置为向两个表面中的每一个释放喷砂材料。如图6B所示，用于喷砂法兰200的角的第一喷砂模块600的导向部件612可以以对应于所述角的形状而形成，从而加工构成所述角的两个表面。

此外，如图6A或6B所示，导向部件可具有喷砂释放孔，所述喷砂释放孔被配置为向不同方向释放喷砂材料。

防护部件610被配置为通过覆罩法兰200的表面以及导向部件611和612以防止外来物质的扩散(例如，表面上的喷砂材料或残留物)。防护部件610可由例如刷子的柔性部件形成。防护部件610以对应于法兰200的凸起或凹陷形状的形状而形成。防护部件610可以以预定的角度(例如，30至40度)倾斜，并形成为预定的长度(例如，30至50mm)。

图7为根据本发明的一个实施例的涂覆模块500和501的配置图。

涂覆模块500和501可包括：涂覆枪510，主加热器560，粉末加热器570，空气或氮气供应部件530，粉末供应装置540，模块控制部件520和粉尘收集装置550。

从空气或氮气供应部件530释放的空气或氮气通过主加热器560预热并然后被供应到涂覆枪510。空气或氮气供应部件530可包括至少一个压缩机。

从粉末供应装置540供应的涂覆粉末通过粉末加热器570预热并然后被供应到涂覆枪510。在这种状态下，通过向Ni中添加10-30wt％含量的SiC提高涂覆粉末的强度，从而所使用的涂覆粉末可具有40-50μm的平均粒径。

主加热器560和粉末加热器570被配置为分别加热氮气、空气或涂覆粉末最高至700℃。

因为在涂覆操作中供应的粉末不能完全地涂覆到基体金属上，为了防止没有被涂覆但是散射的粉末的扩散，可以将粉尘收集装置550耦合至涂覆枪510。粉尘收集装置550同时在涂覆操作中运行，从而能够防止外来物质扩散到法兰200。

涂覆模块500和501可进一步包括倾斜部件，其用于倾斜涂覆枪510，以使涂覆操作能够更有效地进行。倾斜部件具有设置在其中的马达，并且当从模块控制部件520输入信号时，基于涂覆模块的本体，倾斜部件被配置为旋转涂覆枪510至预定的角度。因此，通过倾斜涂覆枪510涂覆模块可调节涂覆粉末的喷射角度。

虽然结合实施例描述了本发明，但是本公开的范围不限于本说明书中公开的实施例，本领域的技术人员应该理解在随附的权利要求限定的技术实质和范围内可以对其进行各种改变和修饰。

根据本发明的一个实施例，自动涂覆装置可被应用到用于涂覆原子反应堆法兰的装置，从而在原子反应堆主系统的任一点不会发生腐蚀，所述原子反应堆主系统包括法兰、加压器以及形成在法兰和加压器之间的喷嘴部分。

Claims (10)

1.一种自动涂覆装置，其用于涂覆圆柱形法兰以防止腐蚀，所述自动涂覆装置包括：

栏杆，其安装在法兰上；

第一主体，其被配置为沿所述栏杆旋转，所述第一主体具有被配置为可旋转或直线移动的至少一个轴向接头；

涂覆模块，其设置在所述轴向接头的一端，所述涂覆模块包括被配置为涂覆法兰的涂覆枪；和

控制部件，其被配置为控制所述第一主体的旋转、所述轴向接头的移动和所述涂覆枪的运行。

2.根据权利要求1所述的自动涂覆装置，其中，多个涂覆模块被耦合至所述第一主体，以及

其中，所述涂覆模块被配置为在法兰的不同位置分别进行涂覆操作。

3.根据权利要求1所述的自动涂覆装置，进一步包括第二主体，用于向法兰喷射喷砂材料并抛光法兰表面的喷砂模块被耦合至第二主体，从而进行冷喷涂。

4.根据权利要求3所述的自动涂覆装置，进一步包括罩模块，其被配置为覆罩栏杆和法兰，所述罩模块沿着栏杆旋转，

其中，各第一主体和第二主体被耦合至罩模块。

5.根据权利要求3所述的自动涂覆装置，其中，所述罩模块包括可附着/可拆卸地分开的多个罩体，以及

其中，各主体被耦合至所述罩体中的任一个。

6.根据权利要求3所述的自动涂覆装置，其中，多个喷砂模块被耦合至第二主体，以及

其中，各喷砂模块被配置为在法兰的不同位置分别进行喷砂操作。

7.根据权利要求6所述的自动涂覆装置，其中，所述喷砂模块分别具有以不同形状形成的导向部件。

8.根据权利要求7所述的自动涂覆装置，其中，所述喷砂模块进一步包括防护部件，其被配置为覆罩导向部件以及至少一部分法兰从而防止在进行喷砂操作时产生的残留物的散射。

9.根据权利要求1所述的自动涂覆装置，其中，形成多个轴向接头，以及

其中，各轴向接头被配置为基于任一个轴旋转或沿着轴往复移动。

10.根据权利要求1所述的自动涂覆装置，其中，所述涂覆模块进一步包括倾斜部件，其被配置为通过倾斜涂覆枪来调节涂覆粉末的喷射角度。