CN209674891U - 一种核安全一级部件螺栓自动检查装置 - Google Patents

Abstract

本装置主要用于高温气冷堆核安全一级部件螺栓的超声自动化在位检测领域，具体涉及一种核安全一级部件螺栓自动检查装置。本装置包括：螺帽、轴向运动组件、周向运动组件。所述的螺帽通过螺纹与被检验螺栓相连接，轴向组件通过轴向端盖、安装压板安装在螺帽上，通过丝杆带动滑动块为整个检查装置提供轴向驱动力；周向组件通过连接螺母固定在滑动块上；内径15.3mm探头组件通过空心轴连接在周向组件上，构成了整个装置的扫查组件。本装置可以解决高温气冷堆核安全一级部件螺栓在位检查要求。检查装置安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、维护维修使用、运输方便，极大减轻了设备操作人员和检查人员工作强度。

Description

一种核安全一级部件螺栓自动检查装置

技术领域

本装置主要用于高温气冷堆核安全一级部件螺栓的超声自动化在位检测领域，具体涉及一种核安全一级部件螺栓自动检查装置。

背景技术

高温气冷堆核电站是一种具有第四代核能系统特征的新型核电站，具有热效率高、燃耗转换比高，本质安全等特点，是我国重点发展的第四代先进核能系统技术之一。与已成熟的第二代压水堆核电站技术相比，高温气冷堆核电站在安全理念、设计、制造、运行及在役检查方面都进行了改进。因此，针对新的机型，急需新的检查技术以保证核电站安全可靠运行。

核安全一级部件螺栓是是核电站主设备的重要、关键零部件，它广泛应用于核电站反应堆压力容器以及蒸汽发生器等装配部件中，长期在高温高压辐照环境下工作，易于形成裂纹、腐蚀、螺杆或螺纹磨损或机械损伤，是核电站主设备中重要的受力易损组件之一。为了保证核电站安全可靠运行，需严格按照相关规范的要求，对核安全1级部件螺栓进行周期性的全体积超声检查。针对用于核安全一级部件螺栓的中心孔及端面超声检测方法，手动检测主要应用于制造阶段、无放射性污染情况下。同时，手动超声检测方法存在重复精度不高、检测效率低、易漏检等缺点，且不易在放射性污染的条件下实施。随着技术的进步与发展，在检测可靠性要求高、标准要求严格的情况下，自动检测不仅克服了手动检测的缺点，具有可靠性高、灵敏度高、重复性好并且采集数据可记录以方便实时查阅等优点外，同时还可以在很大程度上提高检测效率，减少手动检测人员接受辐射的风险，对核电站高效高品质地及时发现隐患、确保部件的运行安全有重大意义。

目前，国内外核安全一级部件螺栓自动检测主要集中在螺栓取出状态下实施检查。由于高温气冷堆不同于压水堆，其在役检查在不停堆状态下实施检查，因此，核安全一级部件螺栓均为在位检查，在位检查时螺栓的状态和可达性会受到影响，这也对检测设备提出了更高的要求。

本实用新型专利正是基于以上需求和现状，提出一种高温气冷堆核安全1级部件螺栓自动检查装置，适用于核安全1级部件螺栓在位和取出状态，并且适用于螺栓的横置和竖直状态，结构简单、体积小、重量轻、维护维修使用、运输方便，结构小巧紧凑，安装方便可靠。

发明内容

1.目的：

本实用新型专利提出的一种核安全1级部件螺栓自动检查装置，可以解决高温气冷堆核安全一级部件螺栓在位检查要求。检查装置安全可靠、结构简单、体积小、重量轻、维护维修使用、运输方便，极大减轻了设备操作人员和检查人员工作强度。

2.技术方案：

一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，包括：螺帽、轴向运动组件、周向运动组件、耦合剂供给机构。所述的螺帽通过螺纹与被检验螺栓相连接，轴向组件通过轴向端盖、安装压板安装在螺帽上，通过丝杆带动滑动块为整个检查装置提供轴向驱动力；周向组件通过连接螺母固定在滑动块上；内径15.3mm探头组件通过空心轴连接在周向组件上，构成了整个装置的扫查组件；

所述的周向组件结构：包括空心轴、滑动固定座、轴承2、固定基座、滑刷、轴承挡板、周向电机、滑刷固定块、轴连接套、卡环、输入轴、油封1、轴封垫环、轴承垫环、堕轮、端盖、轴承板、压板、轴承垫环1、堕轮1、横置周向电机罩。周向电机的定子固定在滑动固定座上，周向电机的转子与堕轮1连接，并与堕轮和输入轴构成齿轮副，周向电机通过齿轮副将周向驱动力传给输入轴；输入轴通过滑刷和轴连接套与空心轴相连接，带动空心轴转动，实现周向运动；轴承板固定在端盖上，端盖、横置周向电机罩和压板固定在滑刷固定块上，滑刷固定块固定在固定基座上，通过连接螺栓与轴向组件和滑动块相连接实现轴向和周向同时运动，空心轴通过滑动固定座与轴向端盖相固定。

所述的轴向组件结构上主要包括轴向端盖、轴、丝杠、轴承1、轴支撑盖、丝杠螺母、滑动块、直线滑动轴承、轴向电机固定座、安装压板、螺帽、轴向电机、轴套、横置轴向电机罩；轴向电机固定在轴向电机固定座、轴向电机与丝杠通过轴套连接，丝杠另一端通过轴承1固定在轴向端盖上；轴向运动导向轴共有三根，其两端分别插入轴支撑盖和螺帽，滑动块通过直线滑动轴承与三根导向轴相连进行直线运动，并通过内部安装的丝杠螺母，与丝杠构成丝杠螺母副，轴向电机通过丝杠螺母副控制滑动块实现轴向运动。

所述的扫查组件：包括内径15.3mm探头组件、探头连接轴、软管段；其中，内径15.3mm探头组件通过探头连接轴、软管段与周向组件的空心轴相连接，软管段和空心轴组成中空柔性连接装置，快速安装；内径15.3mm探头组件通过超声接头与空心轴内部走线与外部超声仪连接。

所述的密封机构包括：轴向端盖、滑动块、安装压板、螺帽、微型滚珠衬套导向组件、油封1和油封挡圈；螺帽通过螺纹与被检验螺栓相连接，是整个检查装置的安装基础，轴向端盖通过安装压板与螺帽之间的螺钉来压紧与放松，螺栓和轴向端盖接口处安装有密封圈；滑动块、微型滚珠衬套导向组件和油封1通过油封挡圈与轴向端盖相连接，滑动块和螺栓接口处安装有密封圈，并且在轴向端盖设有连通螺栓内部的小孔。

所述的耦合剂供给机构包括探头连接轴、软管段、空心轴、固定基座、油封2、探头基座、探头夹块、探头支撑块、探头夹板；滑刷和轴连接套带动空心轴转动，实现周向运动，插入到固定基座里的空心轴两端通过油封2密封并打孔，通过固定在基座上的进水管进水。

所述的轴承挡板固定安装在轴承2的一端，轴承2另一端和油封2；卡环和轴封垫环紧密固定连接，轴承垫环固定安装在轴承2内部。

所述的安装压板和螺帽紧密连接；横置轴向电机罩固定在轴向电机外端。

附图说明

图1周向组件结构图

图2周向组件A处局部放大图

图3周向组件B处局部放大图

图4轴向组件结构图

图5轴向组件A处局部放大图

图6轴向组件B处局部放大图

图7轴向组件C处局部放大图

图中：1.端盖、2.轴、3.丝杠、4.轴承1、5.轴支撑盖、6.丝杠螺母、7.滑动块、8.直线滑动轴承、9.轴向电机固定座、10.安装压板、11.螺帽、12.轴向电机、13.轴套、14.横置轴向电机罩、15.探头组件、16.探头连接轴、17.软管段、18.空心轴、19.微型滚珠衬套导向组件、20.滑动固定座、21.轴承2、22.固定基座、23.滑刷、24.轴承挡板、25.周向电机、26.滑刷固定块、27.轴连接套、28.卡环、29.输入轴、30.油封1、31.油封挡圈、32.油封2、33.轴封垫环、34.轴承垫环、35.堕轮、36.端盖、37.轴承板、38.压板、39.轴承垫环1、40.堕轮1、41.横置周向电机罩、42.连接螺栓

具体实施方式

一、整体实施过程为：

检查装置实施检查前，需要对超声探头进行灵敏度标定，周向组件、轴向组件和供水系统功能试验和装配检查，检查装置的轴向组件通过螺帽11固定在被检验螺栓上，周向组件通过连接螺栓42固定在滑动块7上，周向组件的滑动固定座20与轴向组件的轴向端盖1相连接，对空心轴18进行周向运动的对中定位，与轴向组件连接在一起，同时为整个检查装置提供轴向和周向驱动力。将整个装置与超声仪连接完好后，设置好超声采集软件界面。打开耦合剂供给，对被检螺栓内部进行冲水，控制电气系统，空心轴18带动探头组件15对螺栓内部进行螺旋扫查，设备轻便，运动灵活，操作简单。

二、具体实施过程如下：

如图1所示，扫查组件结构上主要包括内径15.3mm探头组件15、探头连接轴16、软管段17。其中，内径15.3mm探头组件15通过探头连接轴16和软管段17与周向组件的空心轴18相连接，软管段17和空心轴18组成的中空柔性连接装置可以实现一定空间内连接定位，快速安装。内径15.3mm探头组件15通过超声接头与空心轴18内部走线与外部超声仪连接。

如图2、3所示，周向运动组件：周向组件结构上主要包括空心轴18、微型滚珠衬套导向组件19、滑动固定座20、轴承2、固定基座22、滑刷23、轴承挡板24、周向电机25、滑刷固定块26、轴连接套27、卡环28、输入轴29、油封1、油封挡圈31、油封2、轴封垫环33、轴承垫环34、堕轮35、端盖36、轴承板37、压板38、轴承垫环1、堕轮1、横置周向电机罩41。周向电机25的定子固定在滑动固定座20上，周向电机的转子与堕轮1连接，并与堕轮35和输入轴29构成齿轮副，这样，周向电机25通过齿轮副将周向驱动力传给输入轴29，输入轴29通过滑刷23和轴连接套27与空心轴18相连接，带动空心轴18转动，实现周向运动，轴承板37固定在端盖36上，端盖36、横置周向电机罩41和压板38固定在滑刷固定块26，滑刷固定块26固定在固定基座22上，通过连接螺母45与轴向组件滑动块7相连接实现轴向和周向同时运动，空心轴18通过滑动固定座20与轴向端盖1相固定，可保持运动过程中周向对中的准确性。

如图4所示，螺帽11通过螺纹与被检验螺栓相连接，是整个检查装置的安装基础。轴向组件通过轴向端盖1、安装压板10安装在螺帽11，通过丝杆3带动滑动块7为整个检查装置提供轴向驱动力。周向组件43通过连接螺母42固定在滑动块7上，因此与轴向组件连接在一起，同时为整个检查装置提供轴向和周向驱动力。内径15.3mm探头组件15通过空心轴18连接在周向组件上，构成了整个装置的扫查组件，扫查组件对核安全1级部件螺栓中心孔内壁进行超声检查。

如图5、图6、图7所示，轴向运动组件：轴向组件结构上主要包括轴向端盖1、轴2、丝杠3、轴承1、轴支撑盖5、丝杠螺母6、滑动块7、直线滑动轴承8、轴向电机固定座9、安装压板10、螺帽11、轴向电机12、轴套13、横置轴向电机罩14。轴向电机12固定在轴向电机固定座9、轴向电机12与丝杠3通过轴套13连接，丝杠3另一端通过轴承1固定在轴向端盖1上。轴向运动导向轴2共有三根，其两端分别插入轴支撑盖5和螺帽11，滑动块7通过直线滑动轴承8与三根导向轴2相连进行直线运动，并通过内部安装的丝杠螺母6，与丝杠3构成丝杠螺母副，轴向电机12通过丝杠螺母副控制滑动块7实现轴向运动。

本实用新型专利主要包括以下几项技术：

1.检查装置的安装及固定支撑方法

一种核安全1级部件螺栓自动检查装置采用在位技术对螺栓进行检查，检查时螺栓所处的检查环境和可达性会受到影响，因此采用周向组件和轴向组件快速拼接安装。轴向组件和周向组件单独设计为一个整体，安装时周向组件与轴向组件通过型锁合和螺栓连接实现快速安装。

检查实施时，轴向组件通过轴向端盖1、安装压板10安装在螺帽11，通过螺帽11的螺纹与被检螺栓相连接，对整个检查装置进行固定和定位。轴向电机12与丝杠3通过轴套13连接，通过内部安装的丝杠螺母6和三根导向轴2带动滑动块7实现轴向运动。要实现螺旋扫查的动作，必须同时实现周向运动和轴向运动，而螺栓本身不能转动，因而只有在检查装置上加入周向运动。

通过周向电机25齿轮副将周向驱动力传给输入轴29，输入轴29通过滑刷23和轴连接套27与空心轴18相连接，带动空心轴18转动，实现周向运动。周向组件43的固定基座22通过连接螺母与轴向组件滑动块7连接，保证轴向和周向同时运动，实现螺旋扫查，空心轴18通过滑动固定座20与轴向端盖1相固定，可保持运动过程中周向对中的准确性。

2.中空柔性连接机构

一种核安全1级部件螺栓自动检查装置采用一种可在一定范围内可摆动、适应性好的、用于连接定位或传动扭矩的中空柔性连接机构，包括内径15.3mm探头组件15、探头连接轴16、软管段17、空心轴18、滑刷23、轴连接套27，内径15.3mm探头组件15通过探头连接轴16和软管段17与空心轴18连接，使得周向组件43可在有限空间内固定在滑动块7上，实现周向和轴向同时运动，探头组件15、软管段17和空心轴18采用中空管状结构，使得设备的线缆等部件可以从中心穿过，避免柔性连接机构在摆动或转动过程中损坏线缆，增加了安全性，由于中空柔性连接机构检查时连续转动，为了防止线缆被绞断，使用滑刷23和轴连接套27与空心轴18相连接来传递超声信号，实现周向运动。

3.密封机构

一种核安全1级部件螺栓自动检查装置需要适用于核安全1级部件螺栓在位和取出状态，并且适用于螺栓的横置和竖直状态，就必须要求检查组件具有很好的密封性。密封机构包括轴向端盖1、滑动块7、安装压板10、螺帽11、微型滚珠衬套导向组件19、油封1和油封挡圈31。螺帽11通过螺纹与被检验螺栓相连接，是整个检查装置的安装基础，轴向端盖1通过安装压板10与螺帽11之间的螺钉来压紧与放松，螺栓和轴向端盖1接口处安装有密封圈，滑动块7、微型滚珠衬套导向组件19和油封1通过油封挡圈31与轴向端盖1相连接，滑动块7和螺栓接口处安装有密封圈，并且在轴向端盖1设有连通螺栓内部的小孔，有利于设备在给水过程中与外部的连通。

4.耦合剂供给机构

一种核安全1级部件螺栓自动检查装置如何在旋转的过程中实现耦合剂的供给，必须采取有效措施，才能保证检查顺利的实施。耦合剂供给机构包括探头连接轴16、软管段17、空心轴18、固定基座22、油封2、探头基座46、探头夹块47、探头支撑块48、探头夹板49构成。空心轴通过滑刷23和轴连接套27带动，实现周向运动，插入到固定基座22里的空心轴18两端通过油封2密封并打孔，通过固定在基座22上的进水管进水，水通过空心轴18和探头基座46进入到探头组件，经过探头夹块47进入螺栓内部，在轴向端盖1设有连通外部的小孔，有利于整个检查装置耦合剂的供给。

三、效果

1.检查装置的安装及固定支撑方法

工作时，轴向组件通过螺帽11的螺纹快速与被检螺栓相连接，对整个检查装置进行固定和定位，轴向电机12通过丝杠3带动滑动块7实现轴向运动，周向组件通过连接螺栓42与轴向组件、滑动块7连接，保证轴向和周向同时运动，实现螺旋扫查，空心轴18通过滑动固定座20与轴向端盖1相固定，可保持运动过程中周向对中的准确性。

2.中空柔性连接机构

中空柔性连接机构良好解决了末端安装空间受限的问题。设备安装时先固定轴向组件。基于柔性机构的优势，周向组件中轴线可实现一定程范围内弯曲，进而从轴向组件侧面缺口位置连接，可以实现周向组件和轴向组件的快速安装。

周向组件可在有限空间内固定在滑动块7上，实现周向和轴向同时运动，探头组件15、软管段17和空心轴18中空管状结构，可以有效避免柔性连接机构在摆动或转动过程中损坏线缆，滑刷23与空心轴18连接传递信号，实现周向运动，有效防止线缆被绞断。

3.密封机构

将螺帽11与被检验螺栓相连接，安装压板10固定轴向端盖1，螺栓和轴向端盖1接口处安装有密封圈，轴向组件上的滑动块7和螺栓接口处安装有密封圈，并且在轴向端盖1设有连通螺栓内部的小孔，有利于设备在给水过程中与外部的连通，适用于螺栓的横置和竖直状态

4.耦合剂供给机构

工作时，把水泵打开从固定在基座22上的进水管进水，水通过空心轴18和探头基座进入到探头组件，经过探头夹块47进入螺栓内部，在轴向端盖1设有连通外部的小孔，可以有效实现整个检查装置耦合剂的供给。

Claims (7)

1.一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，包括：螺帽(11)、轴向运动组、耦合剂供给机构，其特征在于：所述的螺帽(11)通过螺纹与被检验螺栓相连接，轴向组件(42)通过轴向端盖(1)、安装压板(10)安装在螺帽(11)上，通过丝杠(3)带动滑动块(7)为整个检查装置提供轴向驱动力；周向组件通过连接螺母(45)固定在滑动块(7)上；内径15.3mm探头组件(15)通过空心轴(18)连接在周向组件(43)上，构成了整个装置的扫查组件(44)；

所述的周向组件结构：包括空心轴(18)、滑动固定座(20)、轴承2(21)、固定基座(22)、滑刷(23)、轴承挡板(24)、周向电机(25)、滑刷固定块(26)、轴连接套(27)、卡环(28)、输入轴(29)、油封1(30)、轴封垫环(33)、轴承垫环(34)、堕轮(35)、端盖(36)、轴承板(37)、压板(38)、轴承垫环1(39)、堕轮1(40)、横置周向电机罩(41)；周向电机(25)的定子固定在滑动固定座(20)上，周向电机(25)的转子与堕轮1(40)连接，并与堕轮(35)和输入轴(29)构成齿轮副，周向电机(25)通过齿轮副将周向驱动力传给输入轴(29)；输入轴(29)通过滑刷(23)和轴连接套(27)与空心轴(18)相连接，带动空心轴(18)转动，实现周向运动；轴承板(37)固定在端盖(36)上，端盖(36)、横置周向电机罩(41)和压板(38)固定在滑刷固定块(26)上，滑刷固定块(26)固定在固定基座(22)上，通过连接螺栓与轴向组件(42)和滑动块(7)相连接实现轴向和周向同时运动，空心轴(18)通过滑动固定座(20)与轴向端盖(1)相固定。

2.如权利要求1所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的轴向组件结构上主要包括轴向端盖(1)、轴(2)、丝杠(3)、轴承1(4)、轴支撑盖(5)、丝杠螺母(6)、滑动块(7)、直线滑动轴承(8)、轴向电机固定座(9)、安装压板(10)、螺帽(11)、轴向电机(12)、轴套(13)、横置轴向电机罩(14)；轴向电机(12)固定在轴向电机固定座(9)、轴向电机(12)与丝杠(3)通过轴套(13)连接，丝杠(3)另一端通过轴承1(4)固定在轴向端盖(1)上；轴向运动导向轴(2)共有三根，其两端分别插入轴支撑盖(5)和螺帽(11)，滑动块(7)通过直线滑动轴承(8)与三根导向轴(2)相连进行直线运动，并通过内部安装的丝杠螺母(6)，与丝杠(3)构成丝杠螺母副，轴向电机(12)通过丝杠螺母副控制滑动块(7)实现轴向运动。

3.如权利要求1所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的扫查组件：包括内径15.3mm探头组件(15)、探头连接轴(16)、软管段(17)；其中，内径15.3mm探头组件(15)通过探头连接轴(16)、软管段(17)与周向组件的空心轴(18)相连接，软管段(17)和空心轴(18)组成中空柔性连接装置，快速安装；内径15.3mm探头组件(15)通过超声接头与空心轴(18)内部走线与外部超声仪连接。

4.如权利要求1所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的螺帽(11)通过螺纹与被检验螺栓相连接，是整个检查装置的安装基础，轴向端盖(1)通过安装压板(10)与螺帽(11)之间的螺钉来压紧与放松，螺栓和轴向端盖(1)接口处安装有密封圈；滑动块(7)、微型滚珠衬套导向组件(19)和油封1(30)通过油封挡圈(31)与轴向端盖(1)相连接，滑动块(7)和螺栓接口处安装有密封圈，并且在轴向端盖(1)设有连通螺栓内部的小孔。

5.如权利要求1所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的耦合剂供给机构包括探头连接轴(16)、软管段(17)、空心轴(18)、固定基座(22)、油封2(32)；滑刷(23)和轴连接套(27)带动空心轴(18)转动，实现周向运动，插入到固定基座(22)里的空心轴(18)两端通过油封2 (32)密封并打孔，通过固定在基座(22)上的进水管进水。

6.如权利要求1所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的轴承挡板(24)固定安装在轴承2(21)的一端，轴承2(21)另一端和油封2(32)；卡环(28)和轴封垫环(33)紧密固定连接，轴承垫环(34)固定安装在轴承2(21)内部。

7.如权利要求2所述的一种核安全一级部件螺栓自动检查装置，其特征在于：所述的安装压板(10)和螺帽(11)紧密连接；横置轴向电机罩(14)固定在轴向电机(12)外端。