CN108316407B - 一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法，属于核电安全防护领域，主要解决给水箱在役工作时的检视和清洁问题。该装置依靠水下电机驱动主动轮实现装置的启停、移动；通过拉瓦尔喷管抽吸吸盘内的水形成负压，在壁面垂直方向提供作用力，保证装置贴壁；另外在闭式回路模式下，依靠回路水压保证吸盘与壁面充分接触；闭式回路设有定压阀，既可以保证闭式回路和开式通路模式切换时的工作稳定性，又可以适时排出吸盘吸入回路中的水流；当模式切换至开式通路时，通过水泵加压，实现对污垢的清洁，此时吸盘附着力增强，可有效抵消射流的反作用力。本专利提供的方法具有结构紧凑、运行稳定的优点。

Description

一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法

技术领域

本发明涉及核电安全防护领域，特别是涉及一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法。

背景技术

辅助给水系统（ASG）中辅助给水箱主要用于补给核电站二次回路水系统运行中损失的水量，辅助给水箱定期维护时，需清空水箱内的水，维护人员通过人孔进入设备内部对水箱内壁进行观察与清洁，维护程序繁杂，且需停机作业，本发明专利拟设计一套壁面检视和清洁装置，保证设备在役工作时即可完成相应的检查与清洁任务。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法，解决辅助给水箱定期维护时需停机作业的问题，具有装置结构紧凑、运行稳定的优点，为达此目的，本发明提供一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置，包括电源、视频/控制系统、卷扬装置及壁面检视和清洁装置本体，所述电源通过连接线接壁面检视和清洁装置本体，所述视频/控制系统接检视和清洁装置本体，所述卷扬装置接电缆和承重绳；

所述的壁面检视和清洁装置本体包括摄像头、保护罩、辅助轮、挡板、从动轮、主动轮、提拉环、水下电机、过滤器、三通换向阀Ⅰ、拉瓦尔喷管、水泵、吸盘伸缩装置、吸盘、三通换向阀Ⅱ、背压阀、定压阀和高压喷头，所述水下电机接驱动主动轮，所述清洁装置本体前侧有摄像头，所述摄像头外安装有保护罩，所述清洁装置本体后侧有提拉环，所述电缆和承重绳从提拉环伸出接卷扬装置，所述清洁装置本体内下方有从动轮和主动轮，所述清洁装置本体两侧下方各安装有一个辅助轮，所述挡板在辅助轮外部，所述过滤器、三通换向阀Ⅰ、拉瓦尔喷管、水泵、吸盘伸缩装置、三通换向阀Ⅱ、高压喷头顺序连接构成开式通路，所述三通换向阀Ⅰ、拉瓦尔喷管、水泵、吸盘伸缩装置、三通换向阀Ⅱ、背压阀、定压阀顺序连接构成闭式回路，所述三通换向阀Ⅰ和三通换向阀Ⅱ联动工作，所述吸盘伸缩装置的伸缩端安装有一排吸盘，所述吸盘在从动轮和主动轮之间。

本发明的进一步改进，所述吸盘伸缩装置，包括活塞、限位环、弹簧、平衡板和伸缩软管，所述伸缩软管一端与拉瓦尔喷管连接，另一端穿过平衡板与吸盘连接，所述活塞与平衡板之间有弹簧，所述弹簧套装在活塞上通过限位环进行限位，本申请吸盘伸缩装置包括活塞、限位环、弹簧、平衡板和伸缩软管；所述活塞在水泵不工作时，依靠弹簧的作用力将平衡板和吸盘提升一定高度，当水泵工作时，腔体内的水压作用于活塞壁面，将平衡板和吸盘下降一定高度，保证吸盘和壁面充分接触，限位环用于防止水压不稳造成的过下降，同时将吸盘上的垂直作用力传递至装置本体；所述伸缩软管一端与拉瓦尔喷管连接，一端穿过平衡板与吸盘连接。

本发明的进一步改进，所述吸盘有1-4个，多个吸盘时采用点阵式布局，保证装置本体受力均匀。

本发明的进一步改进，所述平衡板上的活塞组件有1-3组，多组活塞组件可保证平衡板受力均匀，防止平衡板倾斜。

本发明提供一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置的使用方法：

1）在对给水箱定期检视时，将壁面检视和清洁装置本体放入水中并贴壁，保证装置处于闭式回路工作状态；

2）开启水泵，吸盘伸缩装置在水泵和背压阀共同作用下，管路水压升高，驱动活塞移动至限位环处，吸盘与水箱壁充分接触，管路内水流流经拉瓦尔喷管，水流动静压转换形成负压，将吸盘腔体内水吸入回路，并依靠定压阀将水流排出，保证回路工作状态点稳定；

3）此时开启水下电机驱动主动轮移动、转向；

当摄像头观察到装置前方壁面有污垢需清理时，三通换向阀Ⅰ和三通换向阀Ⅱ联动工作，将闭式回路切换至开式通路工作模式，水泵通过过滤器将水箱内的水吸入并加压，之后通过喷头将高压水射到指定的污垢区域，此种工作模式下，拉瓦尔喷管在吸盘腔体内形成更高的负压，用于抵消高压水流冲击在壁面垂直方向上形成的反作用力；

当装置本体垂直移动至壁面和水箱底面的交界处时，辅助轮首先与底面接触，当装置本体与底面形成一定夹角时，水泵停止工作，吸盘收缩，装置本体依靠自重以及主动轮驱动，实现交界面的平稳过渡，装置本体在底面检视时，依靠装置本体自重抵消浮力，当需要清洁污垢时，水泵工作，依靠吸盘上的作用力，保持装置本体稳定；

4）检视工作结束后，卷扬装置通过承重绳将装置本体回收。

本发明一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法，属于核电安全防护领域，主要解决给水箱在役工作时的检视和清洁问题。该装置依靠水下电机驱动主动轮实现装置的启停、移动；通过拉瓦尔喷管抽吸吸盘内的水形成负压，在壁面垂直方向提供作用力，保证装置贴壁；另外在闭式回路模式下，依靠回路水压保证吸盘与壁面充分接触；闭式回路设有定压阀，既可以保证闭式回路和开式通路模式切换时的工作稳定性，又可以适时排出吸盘吸入回路中的水流；当模式切换至开式通路时，通过水泵加压，实现对污垢的清洁，此时吸盘附着力增强，可有效抵消射流的反作用力。本专利提供的方法具有结构紧凑、运行稳定的优点。

附图说明

图1为本发明核电用给水箱壁面检视和清洁装置系统图。

图2为壁面检视和清洁装置本体系统图。

图3为吸盘伸缩装置结构图。

图中的标号名称：1.电源；2.视频/控制系统；3.卷扬装置；4.壁面检视和清洁装置本体；5.摄像头；6.保护罩；7.辅助轮；8.挡板；9.从动轮；10.主动轮；11提拉环；12.水下电机；13.过滤器；14.三通换向阀Ⅰ；15.拉瓦尔喷管；16.水泵；17.吸盘伸缩装置；18.吸盘；19.三通换向阀Ⅱ；20.背压阀；21.定压阀；22.高压喷头；23.活塞；24.限位环；25.弹簧；26.平衡板；27.伸缩软管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明提供一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置及方法，解决辅助给水箱定期维护时需停机作业的问题，具有装置结构紧凑、运行稳定的优点。

如图1所示，本发明中所述的核电用给水箱壁面检视和清洁装置由电源1、视频/控制系统2、卷扬装置3、壁面检视和清洁装置本体4构成；如图2所示，所述的壁面检视和清洁装置本体4由摄像头5、保护罩6、辅助轮7、挡板8、从动轮9、主动轮10、提拉环11、水下电机12、过滤器13、三通换向阀Ⅰ14、拉瓦尔喷管15、水泵16、吸盘伸缩装置17、吸盘18、三通换向阀Ⅱ19、背压阀20、定压阀21、高压喷头22构成；如图3所示，所述的吸盘伸缩装置17由活塞23、限位环24、弹簧25、平衡板26和伸缩软管27构成。现以双吸盘、单伸缩装置下的壁面检视和清洁装置为例，阐述本发明装置的具体实施过程。

如图1所示，电源1为壁面检视和清洁装置本体4提供电力，视频/控制系统2用于观察水下壁面是否存在污垢以及控制检视和清洁装置本体4的启停、移动和污垢清洁，卷扬装置3用于伸缩电缆和承重绳。如图2所示，水下电机12用于驱动主动轮10，实现装置在壁面的启停、移动功能；辅助轮7用于壁面向地面移动时的平稳过渡；挡板8用于防止装置与前/后方障碍物撞击；过滤器13、三通换向阀Ⅰ14、拉瓦尔喷管15、水泵16、吸盘伸缩装置17、三通换向阀Ⅱ19、高压喷头22顺序连接构成开式通路，用于污垢清洁；三通换向阀Ⅰ14、拉瓦尔喷管15、水泵16、吸盘伸缩装置17、三通换向阀Ⅱ19、背压阀20、定压阀21顺序连接构成闭式回路，通过吸盘18保证装置在移动过程中垂直于壁面方向的作用力。如图3所示，活塞23在水泵16不工作时，依靠弹簧的作用力将平衡板26和吸盘18提升一定高度，当水泵工作时，腔体内的水压作用于活塞23壁面，将平衡板26和吸盘18下降一定高度，保证吸盘和壁面充分接触，限位环24用于防止水压不稳造成的过下降，同时将吸盘上的垂直作用力传递至装置本体。所述伸缩软管27一端与拉瓦尔喷管连接，一端穿过平衡板26与吸盘18连接。

本发明所述吸盘2有1-4个，多个吸盘时采用点阵式布局，保证装置本体受力均匀。

本发明所述过滤器13用于过滤高压水吸入口的杂质，保证开式通路各部件正常工作。

本发明所述三通换向阀Ⅰ14和三通换向阀Ⅱ19联动工作，用于开式通路和闭式回路工作状态的切换。

本发明所述拉瓦尔喷管15通过伸缩软管27与吸盘18相连，利用液流动静压转换原理，使得吸盘18腔体内形成负压，为装置提供垂直于壁面方向的作用力。

本发明所述背压阀20用于闭式回路工作状态下吸盘伸缩装置17腔体内的压力高于环境水压，保证吸盘和壁面充分接触。

本发明所述定压阀21作为闭式回路的定压点，其定压压力等于环境水压，保证闭式回路和开式通路状态切换时水泵16前压力的稳定，同时定压阀21可保证从吸盘18吸入闭式回路内的水适时排出，保证回路工作状态点稳定。

本发明所述平衡板上26的活塞组件有1-3组，多组活塞组件可保证平衡板受力均匀，防止平衡板倾斜。

本发明提供一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置的使用方法，当工作人员对给水箱定期检视时，将壁面检视和清洁装置本体4放入水中并贴壁，保证装置处于闭式回路工作状态，开启水泵16，吸盘伸缩装置17在水泵16和背压阀20共同作用下，管路水压升高，驱动活塞23移动至限位环24处，吸盘18与水箱壁充分接触，管路内水流流经拉瓦尔喷管15，水流动静压转换形成负压，将吸盘18腔体内水吸入回路，并依靠定压阀21将水流排出，保证回路工作状态点稳定，此时开启水下电机12驱动主动轮10移动、转向；当摄像头5观察到装置前方壁面有污垢需清理时，三通换向阀Ⅰ14和三通换向阀Ⅱ19联动工作，将闭式回路切换至开式通路工作模式，水泵16通过过滤器13将水箱内的水吸入并加压，之后通过喷头22将高压水射到指定的污垢区域，此种工作模式下，拉瓦尔喷管15在吸盘18腔体内形成更高的负压，用于抵消高压水流冲击在壁面垂直方向上形成的反作用力；当装置本体4垂直移动至壁面和水箱底面的交界处时，辅助轮7首先与底面接触，当装置本体与底面形成一定夹角时，水泵16停止工作，吸盘18收缩，装置本体4依靠自重以及主动轮10驱动，实现交界面的平稳过渡，装置本体4在底面检视时，依靠装置本体4自重抵消浮力，当需要清洁污垢时，水泵16工作，依靠吸盘18上的作用力，保持装置本体4稳定；检视工作结束后，卷扬装置3通过承重绳将装置本体4回收。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种核电用给水箱壁面检视和清洁装置，包括电源（1）、视频/控制系统（2）、卷扬装置（3）及壁面检视和清洁装置本体（4），其特征在于：所述电源（1）通过连接线接壁面检视和清洁装置本体（4），所述视频/控制系统（2）接检视和清洁装置本体（4），所述卷扬装置（3）接电缆和承重绳；所述的壁面检视和清洁装置本体（4）包括摄像头（5）、保护罩（6）、辅助轮（7）、挡板（8）、从动轮（9）、主动轮（10）、提拉环（11）、水下电机（12）、过滤器（13）、三通换向阀Ⅰ（14）、拉瓦尔喷管（15）、水泵（16）、吸盘伸缩装置（17）、吸盘（18）、三通换向阀Ⅱ（19）、背压阀（20）、定压阀（21）和高压喷头（22），所述水下电机（12）接驱动主动轮（10），所述清洁装置本体（4）前侧有摄像头（5），所述摄像头（5）外安装有保护罩（6），所述清洁装置本体（4）后侧有提拉环（11），所述电缆和承重绳从提拉环（11）伸出接卷扬装置（3），所述清洁装置本体（4）内下方有从动轮（9）和主动轮（10），所述清洁装置本体（4）两侧下方各安装有一个辅助轮（7），所述挡板（8）在辅助轮（7）外部，所述过滤器（13）、三通换向阀Ⅰ（14）、拉瓦尔喷管（15）、水泵（16）、吸盘伸缩装置（17）、三通换向阀Ⅱ（19）、高压喷头（22）顺序连接构成开式通路，所述三通换向阀Ⅰ（14）、拉瓦尔喷管（15）、水泵（16）、吸盘伸缩装置（17）、三通换向阀Ⅱ（19）、背压阀（20）、定压阀（21）顺序连接构成闭式回路，所述三通换向阀Ⅰ（14）和三通换向阀Ⅱ（19）联动工作，所述吸盘伸缩装置（17）的伸缩端安装有一排吸盘（18），所述吸盘（18）在从动轮（9）和主动轮（10）之间；

所述吸盘伸缩装置（17），包括活塞（23）、限位环（24）、弹簧（25）、平衡板（26）和伸缩软管（27），所述伸缩软管（27）一端与拉瓦尔喷管（15）连接，另一端穿过平衡板（26）与吸盘（18）连接，所述活塞（23）与平衡板（26）之间有弹簧（25），所述弹簧（25）套装在活塞（23）上通过限位环（24）进行限位；

所述吸盘（2）有1-4个；

所述平衡板（26）上的活塞组件有1-3组。

2.使用权利要求1所述权利要求的核电用给水箱壁面检视和清洁装置工作方法，其特征在于：1）在对给水箱定期检视时，将壁面检视和清洁装置本体（4）放入水中并贴壁，保证装置处于闭式回路工作状态；2）开启水泵（16），吸盘伸缩装置（17）在水泵（16）和背压阀（20）共同作用下，管路水压升高，驱动活塞（23）移动至限位环（24）处，吸盘（18）与水箱壁充分接触，管路内水流流经拉瓦尔喷管（15），水流动静压转换形成负压，将吸盘（18）腔体内水吸入回路，并依靠定压阀（21）将水流排出，保证回路工作状态点稳定；3）此时开启水下电机（12）驱动主动轮（10）移动、转向；当摄像头（5）观察到装置前方壁面有污垢需清理时，三通换向阀Ⅰ（14）和三通换向阀Ⅱ（19）联动工作，将闭式回路切换至开式通路工作模式，水泵（16）通过过滤器（13）将水箱内的水吸入并加压，之后通过喷头（22）将高压水射到指定的污垢区域，此种工作模式下，拉瓦尔喷管（15）在吸盘（18）腔体内形成更高的负压，用于抵消高压水流冲击在壁面垂直方向上形成的反作用力；当装置本体（4）垂直移动至壁面和水箱底面的交界处时，辅助轮（7）首先与底面接触，当装置本体与底面形成一定夹角时，水泵（16）停止工作，吸盘（18）收缩，装置本体（4）依靠自重以及主动轮（10）驱动，实现交界面的平稳过渡，装置本体（4）在底面检视时，依靠装置本体（4）自重抵消浮力，当需要清洁污垢时，水泵（16）工作，依靠吸盘（18）上的作用力，保持装置本体（4）稳定；4）检视工作结束后，卷扬装置（3）通过承重绳将装置本体（4）回收。