CN108665986B - 用于蒸发器传热管管板的爬行机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，所述管板上开有管孔，所述爬行机器人包括底座，所述底座上设有与检测设备连接的接头，底座的左右两端分别设有竖向的左卡爪和右卡爪，所述左卡爪和右卡爪之间的距离可调，所述底座上设有可水平方向转动的箱体，所述箱体上设有竖向的前卡爪和后卡爪，所述前卡爪和后卡爪之间的距离可调，所述左卡爪、右卡爪、前卡爪和后卡爪均能做竖向伸缩运动并且插入管孔实现抓紧。本爬行机器人结构简单，系统刚度好，四个卡爪可独立运动，进而满足不同蒸发器管板类型和不同管孔孔间距的需要。

Description

用于蒸发器传热管管板的爬行机器人

技术领域

本发明涉及核电领域，尤其涉及一种用于蒸发器传热管管板的爬行机器人。

背景技术

热交换器传热管是核电站一次侧和二次侧的压力边界。由于长时间的水流冲刷，传热管在核电站运行过程会产生的减薄、磨损、凹坑、应力腐蚀、晶间腐蚀等缺陷，这些缺陷严重时会导致传热管泄漏，造成二回路放射性污染。

核电站蒸发器管板上管孔的排列方式有两种，一种是三角型排列，一种是四方型排列。目前，可用于蒸发器传热管检查的特种设备主要有两类：一类是机械手臂，另一类是爬行机器人。

机械手臂一般安装在人孔法兰上，可适应三角型和四方形两种类型的管板。但是机械手臂体积大，安装笨重，安装时间长，对现场安装和操作人员有较高的要求。目前主流的爬行机器人主要有两种，一种是西屋公司的Pegasys，一种是ZETEC公司的ZR系列。爬行机器人安装方便，操作简单，安装速度快。但是，Pegasys和ZR系列都存在不能同时适应三角型和四方形管板的情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种新型蒸发器传热管管板爬行机器人，能够同时满足蒸发器传热管三角型排列和四方型排列，以克服现有技术上的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，所述管板上开有管孔，所述爬行机器人包括底座，所述底座上设有与检测设备连接的接头，底座的左右两端分别设有竖向的左卡爪和右卡爪，所述左卡爪和右卡爪之间的距离可调，所述底座上设有可水平方向转动的箱体，所述箱体上设有竖向的前卡爪和后卡爪，所述前卡爪和后卡爪之间的距离可调，所述左卡爪、右卡爪、前卡爪和后卡爪均能做竖向伸缩运动并且插入管孔实现抓紧。

优选地，所述箱体上设有可在水平方向移动的活动部，所述前卡爪和后卡爪分别可移动的安装在活动部的两端。

进一步地，所述活动部包括平行设置的丝杠和导轨，所述箱体中设有驱动螺母和导座，所述丝杠与所述驱动螺母相配合，所述导轨与所述导座相配合，与丝杠和导轨同时连接的还设有两个位置可调的调节座，所述前卡爪和后卡爪分别安装在一个调节座上。

优选地，所述底座的左右两端分别设有定位板，定位板在左右方向上分别开有多个定位孔，所述左卡爪和右卡爪上分别设有配合块，左卡爪和右卡爪通过配合块安装在定位板的定位孔中。

优选地，所述箱体与底座通过电机带动谐波减速器实现相对转动。

优选地，所述底座的顶面设有基准块。

优选地，所述左卡爪、右卡爪、前卡爪和后卡爪均通过气缸做竖向的伸缩运动。

优选地，所述接头包括圆柱插头，所述圆柱插头的侧面上设有可弹出的限位滚珠。

如上所述，本发明用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，具有以下有益效果：

本爬行机器人结构简单，系统刚度好，因为左卡爪、右卡爪、前卡爪和后卡爪的位置可以单独移动，因此可实现相对位置的快速转换，进而满足蒸发器不同管板类型(三角型、四方型)和不同管孔孔间距的需要。

本发明使用灵活，成本低，减少工作现场备品备件的数量，具有很强的适应性；具有很高的推广价值。

附图说明

图1为本发明的立体视图。

图2为本发明的俯视图。

图3为图2中A-A处剖视图。

图4为图3中B处放大图。

图5为本发明使用状态视图。

图中：

1 管板 11 管孔

2 底座 21 接头

22 基准块 211 圆柱插头

212 限位滚珠 23 电磁阀模块

31 左卡爪 32 右卡爪

33 前卡爪 34 后卡爪

4 箱体 41 电机

42 谐波减速器 51 丝杠

52 导轨 53 驱动螺母

54 导座 6 调节座

71 定位板 72 配合块

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“左”、“右”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1-图4所示，本发明为一种用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，所述管板1上开有管孔11，所述爬行机器人包括底座2，所述底座2上设有与检测设备连接的接头21，底座2的左右两端分别设有竖向的左卡爪31和右卡爪32，所述左卡爪31和右卡爪32之间的距离可调，所述底座2上设有可水平方向转动的箱体4，所述箱体4上设有竖向的前卡爪33和后卡爪34，所述前卡爪33和后卡爪34之间的距离可调，所述左卡爪31、右卡爪32、前卡爪33和后卡爪34均能做竖向伸缩运动并且插入管孔11实现抓紧。本发明中的左卡爪31、右卡爪32、前卡爪33和后卡爪34均采用专利号为201310430174.7的中国专利公开的机械足结构，进而有效实现对管孔21的抓紧。

本发明中的左卡爪31、右卡爪32、前卡爪33和后卡爪34的位置均可调，既能满足管孔21蒸发器管板上管孔的三角型排列，又能满足四方型排列，通用性好。本发明中的四个卡爪均能独立做三个动作：伸缩、插入、抓紧。本实施例中的左卡爪31、右卡爪32、前卡爪33和后卡爪34均通过气缸做竖向的伸缩运动。伸缩时，通过气缸调整位置；插入时，卡爪插入管孔；抓紧时，卡爪完成抓紧动作。本发明中的左卡爪31和右卡爪32是一组，前卡爪33和后卡爪34是一组，运动时，其中一组插在管孔内部抓紧，另一组移动或旋转，进而实现在管板上的移动。

在本实施例中，为了所述箱体4上设有可在水平方向移动的活动部，所述前卡爪33和后卡爪34分别可移动的安装在活动部的两端。通过活动部可以实现前卡爪33和后卡爪34整体的移动，其移动精度得到了有效保证。进一步地，所述活动部包括平行设置的丝杠51和导轨52，所述箱体4中设有驱动螺母53和导座54，所述丝杠51与所述驱动螺母53相配合，所述导轨52与所述导座54相配合。与丝杠51和导轨52同时连接的还设有两个位置可调的调节座6，所述前卡爪33和后卡爪34分别安装在一个调节座6上；所述调节座6的位置可调是指调节座6在丝杠51的位置，进而调节前卡爪33和后卡爪34的相对位置。由上述可知，活动部是一个螺母丝杠结构，随着驱动螺母53的转动，丝杠51不转，丝杠51通过导轨52带着前卡爪33和后卡爪34相对驱动螺母53整体移动。在本实施例中，所述调节座6上沿丝杠51长度方向开有多个孔，前卡爪33和后卡爪34通过与不同的孔配合连接实现位置的调整，进一步地，所述孔等距开设，前卡爪33和后卡爪34每次移动距离为孔间距的整数倍，具体位置根据管板上管孔的位置来加工设置。

如图1所示，在本实施例中，所述底座2的左右两端分别设有定位板71，定位板71在左右方向上分别开有多个定位孔，所述左卡爪31和右卡爪32上分别设有配合块72，左卡爪31和右卡爪32通过配合块72安装在定位板71的定位孔中，可以采用螺栓或螺钉等连接。通过将配合块72安装在不同的定位孔中来调整左卡爪31和右卡爪32的相对位置。

在本实施例中，所述箱体4与底座2通过电机41带动谐波减速器42实现相对转动。具体的：所述电机41通过谐波减速器42驱动箱体4，即所述谐波减速器42安装在底座2上，谐波减速器42的输出法兰和箱体4相连。本发明采用谐波减速器的安装结构，可以使本爬行机器人在做反复旋转运动时减少回程间隙，详细结构见附图3。

如图1和图2所示，所述底座2的顶面设有基准块22。通过基准块22确定基准位置，即箱体4顶靠在基准块22上时为初始转动基准，当电机驱动箱体4转动时，箱体4中的编码器会自动相对所述初始转动基准确定转动角度，进而满足不同的工作需要。

结合图3和图4，所述接头21包括圆柱插头211，所述圆柱插头211的侧面上设有可弹出的限位滚珠212。所述接头21可以搭载不同的工具头，实现不同的功能，例如传热管涡流检查，管口清理，传热管堵管等。

如图3所示，爬行机器人上集成有电磁阀模块23，电磁阀模块23用来控制四个卡爪、气缸以及接头21的所有动作。电磁阀模块23的应用，使得整个爬行机器人只需要一根电缆和一根气管就能控制所有的动作。所述电缆供电，气管供气。

在本实施例中，达到底座2是一个壳体结构，所述电磁阀模块23、电机41、谐波减速器42均安装在底座2内部。

结合传热管管板结构类型的特点，管板上管孔的不同主要体现在管孔布置类型的不同和管孔孔间距的不同。本发明的优势在于，能快速实现不同管孔布置类型和不同孔间距的切换。

管孔布置类型主要有三角型和四方型管板两种。三角型管板向四方型管板切换时，只需程序重新设置初始角度，旋转角度由60度设置为90度即可，所述旋转角度是指左卡爪31、右卡爪32的连线与前卡爪33、后卡爪34的连线夹角，这里仅通过具体角度值说明使用原理，对本发明中箱体的转动角度并没有限制。参考图1-图4，以四方型管板排列为例，本爬行机器人的工作过程是：左卡爪31、右卡爪32的连线与前卡爪33、后卡爪34的连线垂直，左卡爪31和右卡爪32先插入管孔中抓紧，然后驱动螺母53转动，丝杠51带着前卡爪33和后卡爪34整体移动，到预定位置后，插入相对应的管孔中并抓紧；此后左卡爪31和右卡爪32松开并从管孔中回缩退出，驱动螺母53再次转动，因为丝杠51的位置被前卡爪33和后卡爪34限定了，所以此时驱动螺母53带着箱体4和底座2整体移动，左卡爪31和右卡爪32的位置也就进行了改变，准备插入下一位置上的管孔。最后根据需要通过电控重复上述动作，完成爬行机器人在管板上的移动。

管孔孔间距不同时，需要调整左卡爪31与右卡爪32之间的距离、以及前卡爪33与后卡爪34之间的距离。

综上所述，本发明用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，结构简单，通用性好，能满足不同类型管板和管孔孔间距的需要。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，所述管板（1）上开有管孔（11），其特征在于：所述爬行机器人包括底座（2），所述底座（2）上设有与检测设备连接的接头（21），底座（2）的左右两端分别设有竖向的左卡爪（31）和右卡爪（32），所述左卡爪（31）和右卡爪（32）之间的距离可调，所述底座（2）上设有可水平方向转动的箱体（4），所述箱体（4）上设有竖向的前卡爪（33）和后卡爪（34），所述前卡爪（33）和后卡爪（34）之间的距离可调，所述左卡爪（31）、右卡爪（32）、前卡爪（33）和后卡爪（34）均能做竖向伸缩运动并且插入管孔（11）实现抓紧，所述左卡爪（31）、右卡爪（32）、前卡爪（33）和后卡爪（34）均通过气缸做竖向的伸缩运动，所述爬行机器人上集成有电磁阀模块（23），电磁阀模块（23）用来控制四个卡爪、气缸以及接头（21）的所有动作，且利用程序设置卡爪的初始角度。

2.根据权利要求1所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述箱体（4）上设有可在水平方向移动的活动部，所述前卡爪（33）和后卡爪（34）分别可移动的安装在活动部的两端。

3.根据权利要求2所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述活动部包括平行设置的丝杠（51）和导轨（52），所述箱体（4）中设有驱动螺母（53）和导座（54），所述丝杠（51）与所述驱动螺母（53）相配合，所述导轨（52）与所述导座（54）相配合，与丝杠（51）和导轨（52）同时连接的还设有两个位置可调的调节座（6），所述前卡爪（33）和后卡爪（34）分别安装在一个调节座（6）上。

4.根据权利要求1所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述底座（2）的左右两端分别设有定位板（71），定位板（71）在左右方向上分别开有多个定位孔，所述左卡爪（31）和右卡爪（32）上分别设有配合块（72），左卡爪（31）和右卡爪（32）通过配合块（72）安装在定位板（71）的定位孔中。

5.根据权利要求1所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述箱体（4）与底座（2）通过电机（41）带动谐波减速器（42）实现相对转动。

6.根据权利要求1所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述底座（2）的顶面设有基准块（22）。

7.根据权利要求1所述的用于蒸发器传热管管板的爬行机器人，其特征在于：所述接头（21）包括圆柱插头（211），所述圆柱插头（211）的侧面上设有可弹出的限位滚珠（212）。

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