CN210080889U - 一种蒸汽发生器传热管内切管设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于核电检修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管内切管设备。该装置的切管组件的工具头穿过并固定在基座上，摆动气缸和伸缩电机用于驱动工具头上下运动和旋转；工具头的主体从内到外包括顶杆、导电管和绝缘管三层套管，内层顶杆作为水流通道，中层为导电材质，将电流沿导电管、弹性夹头向上传导至电极片；外层为绝缘材质，保证工具头与传热管之间绝缘性。有益效果：可将传热管从内向外沿径向切断，并能够实现不定高度下切割传热管；切断的传热管切口不会外翻，不会影响传热管的取出；从装夹完成直至将传热管完全切穿的整个过程均为自动控制，降低了人员的劳动强度；采用非接触式的电火花切割技术，无需庞大的进给、传动机构。

Description

一种蒸汽发生器传热管内切管设备

技术领域

本实用新型属于核电检修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管内切管设备。

背景技术

核动力装置蒸汽发生器传热管是蒸汽发生器内的关键部件，在运行数个周期后，可能因腐蚀、微震或异物撞击产生降质现象。有必要取出一段降质管，对其进行涡流检查、老化或其它评估，以验证原传热管的设计是否能够满足使用要求。同时，这对新型传热管的设计研究起到一定的指导意义，也是推动传热管材质更新和性能进步的一个重要手段。为了更好地实现研究目的，通常都会选择蒸汽发生器特定区域的传热管取管进行研究，例如自蒸汽发生器一次侧管板起至二次侧第一支撑板止(有需求时或更长)的传热管段。但是，由于蒸汽发生器内部结构紧凑、复杂，传热管数量众多，如何在不破坏(切开)蒸汽发生器外壳和整体结构的前提下，实现在役(或退役)蒸汽发生器的传热管取管，在国内还未有成功的先例，国内外也没有记载取管方法的公开文献。

以某蒸汽发生器为例，经研究试验发现，取出传热管通常会碰到以下几个难点：

(1)蒸汽发生器的传热管是一种U型传热管，其两端在一次侧管板端口部分别焊接，并有一段约200多毫米的胀管区域，该胀管区域使得传热管和管板紧密胀接在一起，用以改善连接处的抗疲劳性能，并防止间隙腐蚀。如需取出传热管，即必须在不伤及管板和其他传热管的情况下，去除传热管焊接部分并应对胀管区域的极大摩擦力，这也成为了蒸汽发生器传热管取管的重大障碍。

(2)要完成取管，通常需在蒸汽发生器二次侧的第一支撑板处切断传热管。但在二次侧传热管布置密集，数千根传热管在蒸汽发生器筒体内以三角形或四边形排列，形成两个半圆的分布。当传热管径为Φ15～22mm时，管间距仅为数毫米。

因此，需要一种蒸汽发生器传热管内切管设备，以解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种蒸汽发生器内切管设备，将传热管从内向外沿径向切断。

本实用新型的技术方案如下：

一种蒸汽发生器传热管内切管设备，包括切管组件，切管组件包括工具头、基座、摆动机构和伸缩机构，工具头穿过并固定在基座上，摆动气缸和伸缩电机安装在基座的底面上；所述工具头的主体从内到外包括顶杆、导电管和绝缘管三层套管；工具头的内层，顶杆穿过基座，上端依次连接有顶轴和导向帽，顶轴末端设有流水孔；工具头的中层，导电管的上部与弹性夹头连接，弹性夹头顶端为分瓣式结构，能够在顶杆作用下张开或闭合；电极片通过可拆卸方式与弹性夹头固定连接；电极片、弹性夹头和导电管均为导电材质，工具头底部设有电机，能够将电流沿导电管、弹性夹头向上传导至电极片；工具头的外层，顶轴的顶端设有的导向帽和绝缘管均采用绝缘材质；其中，弹性夹头表面，除与电极片接触部分外，涂覆有绝缘涂层，保证工具头与传热管之间绝缘性。

进一步地，上述种蒸汽发生器传热管内切管设备还包括电火花切管机，电火花切管机包括机头和控制箱，机头通过脉冲电源线和透明塑料管连接到控制箱上，脉冲电源线用于给安装在机头上的切管组件通电，透明塑料管用于给切管组件供水。

进一步地，所述基座的底板上布置有气动脚趾，用于抓紧传热管内壁从而将设备固定于管板上。

进一步地，所述基座的底板上还设置有顶尖，用于控制底板到管板下表面的距离，同时保证底板与管板平行。

进一步地，所述基座包括底板、U型架和接水盘，U型架安装在底板下部，用于安装伸缩机构；摆动气缸安装在基座的底板上，伸缩电机安装在基座的U型架上。

进一步地，所述弹性夹头与导电管连接处的外部套有一个定心块，定心块的底面与位于绝缘管顶端接触。

进一步地，所述顶杆的末端与水管接头连接，顶轴末端设有流水孔，从而使得水能够通过顶杆进入工具头头部，并从顶轴末端的流水孔中喷出，冷却电极片及传热管。

进一步地，所述基座上设有接水盘，工具头穿过接水盘，用于收集切管工作中回流的水。

进一步地，所述摆动机构包括轴套、主动摆动齿轮、从动摆动齿轮和摆动气缸，摆动气缸安装在基座上，通过互相配合的主动摆动齿轮和从动摆动齿轮带动与从动摆动齿轮固定的工具头旋转。

进一步地，所述伸缩机构包括伸缩电机、主动伸缩齿轮、从动伸缩齿轮和丝杆，丝杆套在顶杆下部外面并与从动伸缩齿轮螺纹配合；伸缩电机带动主动伸缩齿轮转动，并驱动与之啮合的从动伸缩齿轮转动，然后带动丝杆和顶杆上下运动，从而使得顶杆上端连接的顶轴相对于与导电管上端连接的弹性夹头上下运动，最终转化为弹性夹头及其上的电极片的开合运动。

本实用新型的有益效果在于：

采用本实用新型的内切管设备对蒸汽发生器的传热管由内向外切割，可达到如下效果：蒸汽发生器内切管设备可将传热管从内向外沿径向切断，并能够实现不定高度下切割传热管；利用蒸汽发生器内切管设备切断的传热管切口不会外翻，不会影响传热管的取出；蒸汽发生器内切管设备从装夹完成直至将传热管完全切穿的整个过程均为自动控制，降低了人员的劳动强度；蒸汽发生器内切管设备采用非接触式的电火花切割技术，无需庞大的进给、传动机构。

附图说明

图1为本实用新型的切管组件结构示意图；

图2为图1中工具头结构示意图；

图3为图2的右视图；

图4为图1沿中轴线的剖视图。

图中：1.工具头，2.脚趾，3.底板，4.U型架，5.伸缩电机，6.摆动气缸，7顶尖，8.接水盘，9.绝缘管，10.定心块，11.导电管，12.顶杆，13.顶轴，14.导向帽，15.弹性夹头，16.电极片，17.从动摆动齿轮，18.主动摆动齿轮，19.伸缩机构轴承盖，20.丝杆，21.夹紧套，22.供水管接头，23.主动伸缩齿轮，24.从动伸缩齿轮，25.轴套。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例提供了一种蒸汽发生器传热管内切管设备，利用电火花切割原理将蒸汽发生器传热管由内向外沿径向切断，主要可分成两大组成部分：便携式电火花切管机和切管组件。

1.便携式电火花切管机

便携式电火花切管机由机头和控制箱组成。机头通过脉冲电源线和透明塑料管连接到控制箱上，脉冲电源线用于给安装在机头上的切管组件通电，透明塑料管用于给切管组件供水。

2.切管组件

切管组件安装在便携式电火花切管机的机头，其结构如图1、图2和图3所示，主要由工具头1、基座、脚趾2、摆动机构以及伸缩机构组成。

如图1所示，基座用于为脚趾2、摆动机构、旋转机构、工具头1提供支撑。基座由底板3、U型架4、顶尖7、接水盘8以及相关的连接件构成，U型架4安装在底板3下部，用于安装伸缩机构；四个顶尖7安装在底板3上方，用于控制底板3到管板下表面的距离，同时保证底板3与管板平行；接水盘8安装在底板3中心，工具头1的末端周围，用于收集切管工作中回流的水。

底板3上布置有两个气动脚趾2，用于抓紧传热管内壁从而将设备固定于管板上。摆动气缸6安装在底板3上，伸缩电机5安装在U型架4上。

工具头1安装在基座的底板3中心，其结构如图2和图3所示，主体从内而外由顶杆12、导电管11、绝缘管9三层套管组成，顶杆12的上端高于导电管11，导电管11的上端高于绝缘管9。顶杆12上端通过螺纹与顶轴13连接，末端穿过底板3和下部的U型架，与电火花切管机的透明塑料管水管接头连接；顶轴13头部通过螺纹与导向帽14连接。工作时，水可通过顶杆12进入工具头1头部，并从顶轴13末端均布的流水孔中喷出，冷却电极片16及传热管。如图2和图3所示，弹性夹头顶端15为三瓣式结构，其末端通过螺纹与导电管11连接成为一体。电极片16通过可拆卸方式与弹性夹头15固定。定心块10套装在导电管11外，其底面与位于绝缘管9顶端接触，弹性夹头15的末端插入定心块10内。工具头1中的中层——电极片16、弹性夹头15和导电管11均为导电材质，工具头1底部设有电机，可以将电流沿导电管11、弹性夹头15向上传导至电极片16。工具头1外层——导向帽14、定心块10和绝缘管9均采用绝缘材质；其中，弹性夹头15表面，除与电极片16接触部分外，涂覆有绝缘涂层。如此以来，保证工具头1与传热管之间具有良好的绝缘性，从而将放电点控制在电极片16上。

如图4所示，摆动机构由轴套25、从动摆动齿轮17、主动摆动齿轮18、摆动气缸6以及轴承及相关连接件组成。摆动气缸6安装在底板3下部，主动摆动齿轮18安装在底板3上部，能够在摆动气缸6驱动下转动；从动摆动齿轮18与主动摆动齿轮18啮合，导电管11的末端通过轴套与从动摆动齿轮18固定，轴套与底板3之间设置有轴承以减小摩擦。摆动气缸6的旋转可以通过主动摆动齿轮18和从动摆动齿轮17将旋转传递给导电管11，从而可带动工具头1及工具头1头部的电机旋转一定的角度。

如图4所示，伸缩机构主要由伸缩电机5、主动伸缩齿轮23、从动伸缩齿轮24、丝杆20、夹紧套21、伸缩机构轴承盖19以及相应的连接件组成。丝杆20通过夹紧套21夹紧，与顶杆12固定。丝杆20末端两侧加工有平面，在周向受到伸缩机构轴承盖19的限制无法旋转。伸缩电机5的旋转，通过主动伸缩齿轮23和从动伸缩齿轮24传递给丝杆20，转化为丝杆20的上下运动，从而带动顶杆12上下运动，从而使得与顶杆12上端连接的顶轴13相对于与导电管11上端连接的弹性夹头15上下运动，从而转化为弹性夹头15及其上的电极片16的开合运动。

工作时，伸缩机构带动顶杆12做上下运动。当顶杆12向上伸出，弹性夹头15张开，电极片16接近传热管内壁直至放电发生，之后顶杆12向下缩回，弹性夹头15合拢，电极片16远离传热管内壁，如此周而复始反复放电腐蚀，直至切断该方向的传热管。之后摆动机构带动导电管11同时带动弹性夹头15和电极片16转动，然后开始另一方向的放电腐蚀。如此共需完成两个不同方向的电火花切割即可完成一根传热管的切断工作。

根据蒸汽发生器内切管设备功能和使用环境，本实施例的内切管设备设计时将其分解为便携式电火花切管机、切管组件两大部分。总体设计思路为：在便携式电火花切管机的机头上夹持切管组件进入传热管内，机头在切管机伺服电机的推动下挤压切管组件前端的弹性夹具，迫使携带片状电极的弹性夹具头部向外张开，产生向外的径向进给运动。当片状电极与传热管内壁距离接近到放电间隙时会形成火花放电，将传热管内壁熔融，水经过进水管通过切管机头组件头部的小孔淋洒到放电区域，将熔融的金属屑冲走，从而将传热管逐步切穿。

由背景技术难点2)可知，传热管径向切割难度极大，由外向内切几乎不可实现。而一般切传热管的预定高度不定，视研究者需求决定。切割高度从0.3～1.3m都有可能，这又进一步增加了切割难度。本实施例的内切管设备和方法利用电火花加工的原理，由传热管内向外进行径向切割，使用纯净水作为工作液，而且由于携带电极头的切割工具可在传热管内上下任意移动，也解决了切割高度不定的问题。该内切管设备可切割直径在15～22mm,1.5mm壁厚的传热管。切割时每次径向切120°传热管，旋转2次可将整根传热管切断。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：包括切管组件，切管组件包括工具头(1)、基座、摆动机构和伸缩机构，工具头(1)穿过并固定在基座上，摆动气缸(6)和伸缩电机(5)安装在基座的底面上，驱动工具头(1)上下移动和旋转；

所述工具头(1)的主体从内到外包括顶杆(12)、导电管(11)和绝缘管(9)三层套管；工具头(1)的内层，顶杆(12)穿过基座，上端依次连接有顶轴(13)和导向帽(14)；

工具头(1)的中层，导电管(11)的上部与弹性夹头(15)连接，弹性夹头(15)顶端为分瓣式结构，能够在顶杆(12)作用下张开或闭合；电极片(16)通过可拆卸方式与弹性夹头(15)固定连接；电极片(16)、弹性夹头(15)和导电管(11)均为导电材质，能够将电流沿导电管(11)、弹性夹头(15)向上传导至电极片(16)；

工具头(1)的外层，顶轴(13)的顶端设有的导向帽(14)和绝缘管(9)均采用绝缘材质；其中，弹性夹头(15)表面，除与电极片(16)接触部分外，涂覆有绝缘涂层，保证工具头(1)与传热管之间绝缘性。

2.如权利要求1所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：还包括电火花切管机，电火花切管机包括机头和控制箱，机头通过脉冲电源线和透明塑料管连接到控制箱上，脉冲电源线用于给安装在机头上的切管组件通电，透明塑料管用于给切管组件供水。

3.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述基座的底板(3)上布置有气动脚趾(2)，用于抓紧传热管内壁从而将设备固定于管板上。

4.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述基座的底板(3)上还设置有顶尖(7)，用于控制底板(3)到管板下表面的距离，同时保证底板(3)与管板平行。

5.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述基座包括底板(3)、U型架(4)和接水盘(8)，U型架(4)安装在底板(3)下部，用于安装伸缩机构；摆动气缸(6)安装在基座的底板(3)上，伸缩电机(5)安装在基座的U型架(4)上。

6.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述弹性夹头(15)与导电管(11)连接处的外部套有一个定心块(10)，定心块(10)的底面与绝缘管(9)顶端接触。

7.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述顶杆(12)的末端与水管接头连接，顶轴(13)末端设有流水孔，从而使得水能够通过顶杆(12)进入工具头(1)头部，并从顶轴(13)末端的流水孔中喷出，冷却电极片(16)及传热管。

8.如权利要求7所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述基座上设有接水盘(8)，工具头(1)穿过接水盘(8)，用于收集切管工作中回流的水。

9.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述摆动机构包括轴套(25)、主动摆动齿轮(18)、从动摆动齿轮(17)和摆动气缸(6)，摆动气缸(6)安装在基座上，通过互相配合的主动摆动齿轮(18)和从动摆动齿轮(17)带动与从动摆动齿轮(17)固定的工具头(1)旋转。

10.如权利要求1或2所述的一种蒸汽发生器传热管内切管设备，其特征在于：所述伸缩机构包括伸缩电机(5)、主动伸缩齿轮(23)、从动伸缩齿轮(24) 和丝杆(20)，丝杆(20)套在顶杆(12)下部外面并与从动伸缩齿轮(24)螺纹配合；伸缩电机(5)带动主动伸缩齿轮(23)转动，并驱动与之啮合的从动伸缩齿轮(24)转动，然后带动丝杆(20)和顶杆(12)上下运动，从而使得顶杆(12)上端连接的顶轴(13)相对于与导电管(11)上端连接的弹性夹头(15)上下运动，最终转化为弹性夹头(15)及其上的电极片(16)的开合运动。

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