CN107965633B - 核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统 - Google Patents
核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，它包括布片部；定位系统；驱动部；支撑部，支撑部用于提供驱动轮所需摩擦力，其包括安装于安装板上且中部相转动连接的固定支撑杆和滑动支撑杆，固定支撑杆的下端部转动连接于安装板上，滑动支撑杆的下端部活动连接于安装板上使得滑动支撑杆可滑动的同时与安装板所成夹角可变，支撑部还包括用于驱动滑动支撑杆转动的转动动力组件。在安装板上设有纵向布片机构和横向布片机构，一台设备能同时适用两种布片情况需求，能精确定位布片位置的同时压片效果好，从而保证检测效果，且支撑气缸穿设于安装板内，能极大减少系统的整体高度，从而既适应检测窗口的尺寸，又满足检测空间的变化。
Description
技术领域
本发明涉及核电检测设备领域，特别涉及一种核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统。
背景技术
核电矩形变截面管道纵向截面如图1所示，是双层D型截面，其横向截面如图2所示，由外壳、内壳、筋板和补偿环组成，材料全部为不锈钢316L,内壳和外壳之间的间距在180～280mm之间，随曲率变化，两个筋板之间的间距为300mm，补偿环宽200mm厚50mm，和内壳之间焊接形成两条纵向焊缝Ⅰ、Ⅱ，补偿环自身也由多块板材拼焊而成，形成横向焊缝Ⅲ，所有焊接完成后形成一个长方形截面的封闭空间，为了对焊缝进行射线检查，一般会预留宽200mm、高500mm的一段补偿环在焊接完成前作为检测窗口，供设备进出。由于结构限制，这三条焊缝只能从内壳外侧向封闭空间一侧施焊，导致封闭空间一侧的焊缝表面无法处理，凹凸不平。目前还没有专门用于核电矩形变截面管道内部探伤检测的装置，由于封闭空间形状特殊，现有的管道爬行机器人无法适用于核电矩形变截面管道内部的探伤检测，而常用的吸附式爬行机器人对壁面的平整度要求较高，不能适应焊缝表面凹凸不平的工作环境，磁轮式爬行机器人要求检查对象为铁磁性材质，不能用于不锈钢等非铁磁性材质，也无法满足核电矩形变截面管道内部的探伤检测的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提供足够且稳定支撑力同时结构精简占用空间较小的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，它包括
布片部，布片部用于将射线底片压紧在焊缝上；
定位系统；
驱动部，所述驱动部用于带动探伤系统移动，其包括安装板、安装于所述安装板上的驱动轮、从动轮、驱动电机以及连接于所述驱动电机且位于所述驱动轮之间的驱动组件；
支撑部，所述支撑部用于提供所述驱动轮所需摩擦力，其包括安装于所述安装板上且中部相转动连接的固定支撑杆和滑动支撑杆，所述固定支撑杆的下端部转动连接于所述安装板上，所述滑动支撑杆的下端部活动连接于所述安装板上使得所述滑动支撑杆可滑动的同时与所述安装板所成夹角可变，所述支撑部还包括用于驱动所述滑动支撑杆转动的转动动力组件。
优化的，所述布片部包括纵向布片机构和横向布片机构，所述纵向布片机构包括纵向暗袋、用于安装固定所述纵向暗袋的纵向暗袋固定板、至少一级连接于所述纵向暗袋固定板与所述安装板之间的第一交叉连杆机构以及用于驱动所述第一交叉连杆机构压缩或伸长的纵向平移动力组件，所述交叉连杆机构与所述固定支撑杆和滑动支撑杆位于所述安装板的上端面；所述横向布片机构包括横向暗袋、用于安装固定所述横向暗袋的横向暗袋固定板、至少一级连接于所述横向暗袋固定板与所述安装板之间的第二交叉连杆机构以及用于驱动所述第二交叉连杆机构压缩或伸长的横向平移动力组件，所述横向布片机构安装于所述安装板的下端面。
优化的，所述驱动轮分别为第一驱动轮和第二驱动轮，所述驱动组件包括与所述第一驱动轮的转轴同轴连接的第一驱动电机、与所述第二驱动轮通过皮带相传动连接的第二驱动电机，所述驱动组件安装于所述安装板的下端面。
优化的，所述转动动力组件包括穿设于所述安装板上的支撑气缸以及与所述安装板上端面相固定连接且开设有滑槽的滑动支撑杆滑动座，所述支撑气缸的缸体与所述安装板的下端面通过气缸底座相转动连接且其活塞杆与所述滑动支撑杆相转动连接，所述滑动支撑杆的下端部可滑动且可转动的连接于所述滑动支撑杆滑动座的滑槽内。
进一步的，所述安装板上开设有腰型孔，所述支撑气缸穿设于所述腰型孔内并能在所述腰型孔内摆动。
进一步的，所述支撑气缸有两个且相对称地设于所述固定支撑杆的两侧。
更进一步的，所述支撑气缸的活塞的上端部与所述滑动支撑杆偏上端部相转动连接，两者转轴与支撑气缸和气缸底座的转轴相平行。
优化的，所述纵向暗袋和横向暗袋的最大端面相平行且最长侧边相垂直。
优化的，所述固定支撑杆和所述滑动支撑杆的上端部设有滚轮，所述滚轮的转轴与所述驱动轮转轴相平行。
优化的，定位系统用于准确定位底片的位置，为射线源机提供目标指向，其包括磁铁、传感器以及声光报警器，所述纵向暗袋和所述横向暗袋上分别设有一组定位系统。
优化的，所述纵向布片机构包括两级交叉连杆机构，两级交叉连杆机构形成四连杆机构，纵向布片机构包括两组四连杆机构，位于上方的四根连杆分别为两根纵向上布片滑动杆和两根纵向上布片固定杆，位于下方的四根连杆分别为两根纵向下布片滑动杆和两根纵向下布片固定杆，所述纵向暗袋固定板的下端面上设有纵向上布片滑槽，所述安装板上设有纵向下布片滑座，所述纵向上布片滑动杆的转轴滑动且可转动的连接于所述纵向上布片滑槽内，所述纵向下布片滑动杆的转轴滑动且可转动的连接于所述纵向下布片滑座的滑槽内，所述纵向上布片滑槽与所述纵向下布片滑座的滑槽位于纵向暗袋固定板的同一侧。
优化的，所述横向布片机构包括一级交叉连杆机构，横向布片机构包括两组交叉连杆机构，四根连杆分别为两根横向布片滑动杆和两根横向布片固定杆，所述横向暗袋固定板的下端面上设有横向上布片滑槽，所述安装板上设有横向布片滑座，所述横向布片滑动杆下端部的转轴滑动且可转动的连接于横向布片滑座的滑槽内，横向布片固定杆的上端部的转轴滑动且可转动的连接于所述横向上布片滑槽内所述横向布片滑槽与所述横向布片滑座的滑槽位于横向暗袋固定板的同一侧。
进一步的，所述纵向平移动力组件为连接于安装纵向下布片固定杆的纵向布片固定座与纵向下布片滑座内的转轴之间的纵向布片气缸，纵向布片气缸与纵向下布片滑座内的转轴通过纵向下布片滑块相连接。
进一步的，所述横向平移动力组件为连接于安装横向布片固定杆的横向布片固定座与横向布片滑座内的转轴之间的横向布片气缸。
本发明的有益效果在于：本发明在安装板上设有纵向布片机构和横向布片机构，一台设备能同时适用两种布片情况需求，能精确定位布片位置的同时压片效果好，从而保证检测效果，且支撑气缸穿设于安装板内，能极大减少系统的整体高度，从而既适应检测窗口的尺寸，又满足检测空间的变化。
附图说明
图1为布片装置在核电矩形变截面管道内部检查时的示意图；
图2为核电矩形变截面管道横截面示意图；
图3为布片装置正面视图；
图4为布片装置底面视图；
图5为纵向布片机构；
图6为横向布片机构；
图7为布片装置在检查纵向焊缝时的侧视图；
图8为布片装置在检查纵向焊缝时的俯视图；
图9为布片装置在检查横向焊缝时的侧视图；
图10为布片装置在检查横向焊缝时的俯视图；
其中：A.射线源机；B.定位装置；C.外壳；D.内壳；E.补偿环；F.筋板；Ⅰ.焊缝1；Ⅱ.焊缝2；Ⅲ.焊缝3；1.气缸底座转轴；2.气缸底座；3.安装板；4.支撑机构固定座；5.支撑机构固定座转轴；6.支撑气缸；7.滑动支撑杆；8.支撑气缸与滑动支撑杆的转轴；9.滑动支撑杆与固定支撑杆的转轴；10.纵向暗袋；11.滑动支撑杆滑动座；12.固定支撑杆；13.支撑机构滑动座转轴；14.滚轮转轴；15.滚轮；16.从动轮；17.从动轮转轴；19.第二驱动电机；20.皮带；21.第二驱动轮；22.第一驱动轮；23.第一驱动电机；24.纵向暗袋固定板；25.磁铁；27.纵向上布片滑动杆；29.纵向上布片固定杆；31.纵向下布片滑座；32.纵向下布片滑块；34.纵向下布片滑动杆；35.纵向布片气缸；37.纵向下布片固定杆；38.纵向布片固定座；；42.传感器；43.声光报警器；44.横向暗袋；45.横向暗袋固定板；48.横向布片滑座；49.横向布片滑块；51.横向布片滑动杆；52.横向布片气缸；54.横向布片固定杆；55.横向布片固定座。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
本核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统包括
(一)定位系统；定位系统用于准确定位底片的位置，为射线源机提供目标指向，由固定于暗袋固定板上的两枚磁铁25、传感器42、声光报警器43等组成，纵向暗袋固定板24和横向暗袋固定板45上分别具有一组定位系统。当布片机构伸开，底片紧贴焊缝，磁铁25靠近焊缝时，传感器42能够在间隔50mm厚不锈钢316L的情况下对磁铁25精确定位，并通过声光报警器43发出声光报警，由于磁铁25和暗袋之间有确定的位置关系，因此可精确确定横向暗袋44或纵向暗袋10(即底片)的位置。
(二)驱动部，所述驱动部用于带动探伤系统移动，其包括安装板3、安装于所述安装板3上的驱动轮、从动轮、驱动电机以及连接于所述驱动电机以及所述驱动轮之间的驱动组件；所述驱动轮分别为第一驱动轮22和第二驱动轮21，所述驱动组件包括与所述第一驱动轮22的转轴同轴连接的第一驱动电机23、与所述第二驱动轮21通过皮带20相传动连接的第二驱动电机19，所述驱动组件安装于所述安装板3的下端面。驱动机构可使定位装置实现前进、后退、左转、右转等功能。
(三)支撑部，所述支撑部用于提供所述驱动轮所需摩擦力，其包括安装于所述安装板3上且中部相转动连接的固定支撑杆12和滑动支撑杆7，所述固定支撑杆12的下端部通过支撑机构固定座4转动连接于所述安装板3上，所述滑动支撑杆7的下端部活动连接于所述安装板3上使得所述滑动支撑杆7可滑动的同时与所述安装板3所成夹角可变，所述支撑部还包括用于驱动所述固定支撑杆12转动的转动动力组件；所述转动动力组件包括穿设于所述安装板3上的支撑气缸6以及与所述安装板3上端面相固定连接且开设有滑槽的滑动支撑杆滑动座11，所述支撑气缸6的缸体与所述安装板3的下端面通过气缸底座2相转动连接且其活塞杆与所述滑动支撑杆7相转动连接，所述滑动支撑杆7的下端部可滑动且可转动的连接于所述滑动支撑杆滑动座11的滑槽内。所述安装板3上开设有腰型孔，所述支撑气缸6穿设于所述腰型孔内并能在所述腰型孔内摆动。所述支撑气缸6有两个且相对称地设于所述固定支撑杆12的两侧。所述支撑气缸6的活塞的上端部与所述滑动支撑杆7偏上端部相转动连接，两者转轴与支撑气缸6和气缸底座2的转轴相平行。所述固定支撑杆12和所述滑动支撑杆7的上端部设有滚轮15，所述滚轮15的转轴与所述驱动轮转轴相平行。
(四)布片部，所述布片部用于将射线底片压紧在焊缝上，其包括纵向布片机构和横向布片机构，所述纵向布片机构包括纵向暗袋10、用于安装固定所述纵向暗袋10的纵向暗袋固定板24、至少一级连接于所述纵向暗袋固定板24与所述安装板3之间的第一交叉连杆机构以及用于驱动所述第一交叉连杆机构压缩或伸长的纵向平移动力组件，所述交叉连杆机构与所述固定支撑杆12和滑动支撑杆7位于所述安装板3的上端面；所述横向布片机构包括横向暗袋44、用于安装固定所述横向暗袋44的横向暗袋固定板45、至少一级连接于所述横向暗袋固定板45与所述安装板3之间的第二交叉连杆机构以及用于驱动所述第二交叉连杆机构压缩或伸长的横向平移动力组件，所述横向布片机构安装于所述安装板3的下端面。所述纵向暗袋10和横向暗袋44的最大端面相平行且最长侧边相垂直。
在本实施例中，所述纵向布片机构包括两级交叉连杆机构，两级交叉连杆机构形成四连杆机构，纵向布片机构包括两组四连杆机构，位于上方的四根连杆分别为两根纵向上布片滑动杆27和两根纵向上布片固定杆29，位于下方的四根连杆分别为两根纵向下布片滑动杆34和两根纵向下布片固定杆37，所述纵向暗袋固定板24的下端面上设有纵向上布片滑槽，所述安装板3上设有纵向下布片滑座31，所述纵向上布片滑动杆27的转轴滑动且可转动的连接于所述纵向上布片滑槽内，所述纵向下布片滑动杆34的转轴滑动且可转动的连接于所述纵向下布片滑座31的滑槽内，所述纵向上布片滑槽与所述纵向下布片滑座31的滑槽位于纵向暗袋固定板24的同一侧。所述纵向平移动力组件为连接于安装纵向下布片固定杆37的纵向布片固定座38与纵向下布片滑座31内的转轴之间的纵向布片气缸35，纵向布片气缸35与纵向下布片滑座31内的转轴通过纵向下布片滑块32相连接。
所述横向布片机构包括一级交叉连杆机构，横向布片机构包括两组交叉连杆机构，四根连杆分别为两根横向布片滑动杆51和两根横向布片固定杆54，所述横向暗袋固定板45的下端面上设有横向上布片滑槽，所述安装板3上设有横向布片滑座48，所述横向布片滑动杆51下端部的转轴滑动且可转动的连接于横向布片滑座48的滑槽内，横向布片固定杆54的上端部的转轴滑动且可转动的连接于所述横向上布片滑槽内所述横向布片滑槽与所述横向布片滑座48的滑槽位于横向暗袋固定板45的同一侧。所述横向平移动力组件为连接于安装横向布片固定杆54的横向布片固定座55与横向布片滑座48内的转轴之间的横向布片气缸52。横向布片气缸52与横向布片滑座48内的转轴通过横向布片滑块49相连接。
当进行横向焊缝Ⅰ的射线检查时，定位装置从小于其自身尺寸的检测窗口(200mm宽)进入，支撑气缸6伸出，支撑部伸张，将布片装置固定在核电矩形变截面管道外壳和内壳之间，在第一驱动电机23和第二驱动电机19的驱动下，定位装置沿核电矩形变截面管道内部D型截面上下运动，此时纵向布片气缸35为伸出状态，布片部收缩，底片和磁铁25远离焊缝，定位装置到达预定位置时，驱动部停止运动，纵向布片气缸35收回，布片部伸开，底片和磁铁25靠近焊缝，传感器42从内壳内侧搜索磁铁25的位置，通过两个磁铁25的位置确定出底片的准确位置，引导射线源机对底片进行曝光，曝光完成后，纵向布片气缸35伸出，布片部收缩，底片和磁铁25远离焊缝，在驱动部的作用下，定位装置运动至检测窗口回收底片，完成一条横向焊缝的射线检查。其他位置的横向焊缝的射线检查重复上述步骤即可。
当进行焊缝Ⅱ的射线检查时，只需要将布片装置旋转180°，重复上述步骤即可。
当进行横向焊缝Ⅲ的射线检查时，定位装置从小于其自身尺寸的检测窗口(200mm宽)倾斜进入，支撑气缸6伸出，支撑部伸张，将布片装置固定在核电矩形变截面管道外壳和内壳之间，在第一驱动电机23和第二驱动电机19的驱动下，定位装置沿核电矩形变截面管道内部D型截面上下运动，此时横向布片气缸52为伸出状态，布片部收缩，底片和磁铁25远离焊缝，定位装置到达预定位置时，驱动部停止运动，横向布片气缸52收回，布片部伸开，底片和磁铁25靠近焊缝，传感器42从内壳内侧搜索磁铁25的位置，通过两个磁铁25的位置确定出底片的准确位置，引导射线源机对底片进行曝光，曝光完成后，横向布片气缸52伸出，布片部收缩，底片和磁铁25远离焊缝，在驱动部的作用下，定位装置运动至检测窗口回收底片，完成一条横向焊缝的射线检查。其他位置的横向焊缝的射线检查重复上述步骤即可。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：它包括
布片部，布片部用于将射线底片压紧在焊缝上；
定位系统；
驱动部，所述驱动部用于带动探伤系统移动，其包括安装板、安装于所述安装板上的驱动轮、从动轮、驱动电机以及连接于所述驱动电机且位于所述驱动轮之间的驱动组件；
支撑部，所述支撑部用于提供所述驱动轮所需摩擦力，其包括安装于所述安装板上且中部相转动连接的固定支撑杆和滑动支撑杆，所述固定支撑杆的下端部转动连接于所述安装板上，所述滑动支撑杆的下端部活动连接于所述安装板上使得所述滑动支撑杆可滑动的同时与所述安装板所成夹角可变，所述支撑部还包括用于驱动所述滑动支撑杆转动的转动动力组件，
所述转动动力组件包括穿设于所述安装板上的支撑气缸以及与所述安装板上端面相固定连接且开设有滑槽的滑动支撑杆滑动座，所述支撑气缸的缸体与所述安装板的下端面通过气缸底座相转动连接且其活塞杆与所述滑动支撑杆相转动连接，所述滑动支撑杆的下端部可滑动且可转动的连接于所述滑动支撑杆滑动座的滑槽内。
2.根据权利要求1所述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述布片部包括纵向布片机构和横向布片机构，所述纵向布片机构包括纵向暗袋、用于安装固定所述纵向暗袋的纵向暗袋固定板、至少一级连接于所述纵向暗袋固定板与所述安装板之间的第一交叉连杆机构以及用于驱动所述第一交叉连杆机构压缩或伸长的纵向平移动力组件，所述交叉连杆机构与所述固定支撑杆和滑动支撑杆位于所述安装板的上端面；所述横向布片机构包括横向暗袋、用于安装固定所述横向暗袋的横向暗袋固定板、至少一级连接于所述横向暗袋固定板与所述安装板之间的第二交叉连杆机构以及用于驱动所述第二交叉连杆机构压缩或伸长的横向平移动力组件，所述横向布片机构安装于所述安装板的下端面。
3.根据权利要求1所述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述驱动轮分别为第一驱动轮和第二驱动轮，所述驱动组件包括与所述第一驱动轮的转轴同轴连接的第一驱动电机、与所述第二驱动轮通过皮带相传动连接的第二驱动电机，所述驱动组件安装于所述安装板的下端面。
4.根据权利要求1所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述安装板上开设有腰型孔，所述支撑气缸穿设于所述腰型孔内并能在所述腰型孔内摆动。
5.根据权利要求1所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述支撑气缸有两个且相对称地设于所述固定支撑杆的两侧。
6.根据权利要求4所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述支撑气缸的活塞杆的上端部与所述滑动支撑杆偏上端部相转动连接，两者转轴与支撑气缸和气缸底座的转轴相平行。
7.根据权利要求2所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述纵向暗袋和横向暗袋的最大端面相平行且最长侧边相垂直。
8.根据权利要求1所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：所述固定支撑杆和所述滑动支撑杆的上端部设有滚轮，所述滚轮的转轴与所述驱动轮转轴相平行。
9.根据权利要求2所 述的核电矩形变截面管道内部自动化探伤系统，其特征在于：定位系统用于准确定位底片的位置，为射线源机提供目标指向，其包括磁铁、传感器以及声光报警器，所述纵向暗袋和所述横向暗袋上分别设有一组定位系统。
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