DE2733946C2 - Prüfmanipulator zur volumetrischen Innenprüfung der Schweißnähte von Stutzen und Stutzenkanten bei Druckbehältern - Google Patents

Abstract

Zur Stutzeninnenkanten-Pruefung bei Reaktordruckbehaeltern, vorzugsweise der Speisewasserstutzen bei Siedewasserreaktor-Druckbehaeltern sind die Ultraschall-Pruefkoepfe an einem Schlepphebel gelagert, welcher von einem am Ausleger des Zentralmastmanipulators befestigten Support so gesteuert werden kann, dass der Schlepphebel in Stutzenachsrichtung befindliche Hindernisse, wie Speisewasserverteiler, hinterfahren kann. Hierzu ist ein Laengsglied in Form eines Teleskoprohres und ein das Laengsglied radial auf- und abwaerts fahrender Radialarm mit Spindel und Wandermutter vorgesehen. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem darin zu sehen, dass es nunmehr moeglich ist, Druckbehaeltereinbauten im Bereich der Stutzenlaengsachse, durch welche die frontale Zugaenglichkeit zu den Stutzenkanten, zum Stutzeninnenumfang und zur Behaelterinnenwand behindert ist, zu hinterfahren, so dass auch in diesen Faellen eine Innenpruefung ermoeglicht ist. Miftsstellung innerhalb des Inspektionsringraumes sowie auch den

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfmariipulator zur voiumetrischen Innenprüfung der Schweißnähte von Stutzen und Stutzenkanten einschließlich der angrenzenden WärmeeinfiuBzonen bei Druckbehältern, vorzugsweise zur Ultraschallprüfung bei Reaktordruckbehältern, wobei der Prüfmanipulator am Ausleger eines Manipulators gelagert ist und — innerhalb des geöffneten Druckbehälters — mit dem Ausleger höhenverstellbar fz-Richtung) und um die Maitachse drehbar gelagert ist, wobei ferner der Ausleger in seiner Längsrichtung verschiebbar und um seine horizontale Längsachse drehbar gelagert ist, mit einem am Ausleger schwenkbar gelagerten, die Prüfköpfe tragenden Schlepphebel.

Ein solcher Prüfmanipulator ist durch die DE-OS 25 57 992 bekannt. Dort sind die Stutzenkanten und der Stutzeninnenumfang frontal frei zugänglich. Dies ist jedoch nicht immer der Fall, weshalb man dann eine Stutzen- und Stutzenkantenprüfung von außen, d. h. vom Außenumfang des Reaktordruckbehälters her, vorgenommen hat. Eine beschränkte Zugänglichkeit zur Innenbohrung der Stutzen ist ii;sbesov.-dere bei Druckgefäßen für Siedewasserreaktoren gegeben, und zwar hier bei den Speisewasserleitungen, wooei ein Speisewasserverteiler bzw. Speisewasserverteilring mit einem am Innenumfang des Stutzens sitzenden Thermosleeverohr verbunden ist. Es besteht jedoch der Wunsch, auch in solchen Fällen die Stutzen und Stutzenkanten von innen her zu prüfen, weil auf diese Weise etwaige im Bereich der Innenplattierung oder der Schweißnähte vorhandene Materialfehler viel besser erkannt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Prüfmanipulator der eingangs genannten Art diesen so auszubilden, daß mit ihm auch Prüfbahnen im Bereich der Stutzen und Stutzenkanten vom Innenumfang eines Druckbehälters her abgefahren werden können, bei denen eine frontale Zugänglichkeit nicht oder nur im beschränkten Maße gegeben ist. Erfindungsgemaß wird die gestellte Aufgabe bei einem Prüfmanipulator der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein den Schlepphebel tragender Support in radialer Richtung relativ zur Längsachse des Auslegers verstellbar an einem Radialarm des Auslegers gelagert ist und daß der Support aus einem achsparallel zur Ausleger-Längsachse orientierten Längsglied mit — bezogen auf die Stutzenlängsachse — radial einwärts gerichtetem Tragarm besteht, wobei der Tragarm mit Mitteln zur Lagerung und zum Antrieb des gleichfalls r;idi;il ein-

b^r> wiirts orientierten Sehlcpphcbels versehen ist. Die mit der Erfindung crziclbaren Vorteile sind vor allem diirin zu sehen, daß es nunmehr möglich ist, Druckbchiiliureinbauten im Bereich der Stutzcnlängsitchsc. durch wcl-

ehe die frontale Zugänglichkeit zu den Stutzenkanten, zum Stutzeninnenumfang und zur Behälterinnenwand behindert ist, hinterfahren werden können, so daß nunmehr auch in diesen Fällen eine Innenprüfung ermöglicht ist

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Längsglied einen Schlitten mit verdrehungssicher, jedoch längsverschieblich auf einer Radialspindel sitzendem Wandermutterteil auf, wobei die Radialspindel an ihren beiden Enden an dem Radialarm drehbar gelagert und mit einem am Ausleger befestigten Drehantrieb gekoppelt ist, so daß der Schlitten mit seinem Wandermutterteil durch Drehung der Spindel radial verfahrbar ist. Hierbei erfolgt die Verdrehungssicherung des Schlittens bzw. der mit diesem gekoppelten Wandermutter über Führungsstangen, und der zurückgelegte Weg des Schlittens in radialer Richtung wird zweckmäßig über einen elektronischen Impulsgeber abgefragt, von dem das Signal zur Positionierung an ein Steuerpult, einen zentralen Rechner o. dgL gegeben wird. Alternativ ist es möglich, anstelle der Spir-iel eine Zahnstange zu verwenden, mit deren einem Ende das Längsglied verbunden ist, wobei die Zahnstange in Radialrichtung längsverschieblich in einem Führungskörper des Auslegers gelagert ist und mit einem Antriebsritzel des Auslegers kämmt, wobei das Ritzel in beiden Drehrichtungen antreibbar ist. Hierbei kann der Radialarm, der für die Spindellagerung benötigt wird, entfallen.

An sich weist der Mastmanipulator, insbesondere ein Zentralmastmanipulator, als Ausleger bereits ein Teleskoprohr auf, mit dem der Radialarm in Richtung der Stutzenachse längsverschoben werden kann. Zur noch besseren und feineren Positionierung hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn das Längsglied selbst ein Teleskopgestänge zum fernbedienbaren Ein- und Ausfahren des Tragarmes bezüglich der Prüfbahnen aufweist. Zweckmäßigerweise ist der Tragarm mit einem in Umfangsricht-ng der Prüfbahnen orientierten Stützrad mit dem Stutzenumfangs-Wandbereich des Behälters in Eingriff bringbar. Der Antrieb des Längsglied-Teleskopgestänges erfolgt zweckmäßig pneumatisch, so daß hierdurch eine das Stützrad immer mit dem Behälter-Inncnumfang in Eingriff haltende Anfederung erzielbar ist. Im Stutzenbereich gehorcht der NkHauf der Behälterwand nämlich nicht einer einfachen Kreisform, da sich hier zwei Zylinder unterschiedlichen Durchmessers durchdringen mit einem abgerundeten Übergang im Stutzenkantenbereich. Aus diesem Grunde ist auch der Schlepphebel als eigentlicher Prüfkopfträger besonders vorteilhaft zum Abfahren der Prüfbahnen geeignet, insbesondere dann, wenn der Schlepphebel-Antrieb aus einem pneumatischen Kolben-Zylinder-System besteht, das mit seinem Zylinder an einer am Tragarm befestigten Traverse angelenkt ist. Das Stützrad überträgt die eigentlichen Andruckkräfte des gesamten Manipulators, wogegen der Schlepphebel mit seinem Anfedersystem für das satte Anliegen der Prüfköpfe an den Prüfbahnen sorgt, wobei in an sich bekannter Weise die Prüfköpfe kardanisch an dem Schlepphebel gelagert sind.

Als besonders günstige Ausführungsform hat sich erwiesen, wenn am Schlepphebel ein am Tragarm schwenkbar gelagerter Umlenkhebel angelenkt ist, an dessen der Schlepphebel-Kupplungsstelle abgewandten Ende der schon erwähnte, vorzugsweise pneumatische Schlepphebel-Antrieb angolenkt ist. Ein solches System läßt bei schlanker Baufcrm eine Auslenkung des Schlcpphebels mit seinen Prüfköpfen in einem weiten Bereich ohne all zu große Ausladung des Hebelgestänges zu.

Im folgenden wird anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele die Erfindung noch näher erläutert und die Wirkungsweise beschrieben. Darin zeigt in schematischer Darstellung unter Fortlassung der für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Teile

F i g. 1 einen Zentralmastmanipulator, in Stellung gebracht innerhalb eines Kernreaktordruckbehälters, der an seinem unteren Ende einen Prüfmanipulator nach der Erfindung trägt, im Aufriß z. T. im Schnitt;

F i g. 2 vergrößert den Bereich des Speisewassereinlaßstutzens des Druckbehälters mit in Stellung gebrachtem Prüfmanipulator, ebenfalls im Aufriß;

F i g. 3 eine Seitenansicht gemäß Pfeil III aus F ig. 2;
F i g. 4 das Detail IV aus F i g. 2 vergrößert und
F i g. 5 die Draufsicht auf die kardanische Lagerung eines Prüfkopfes gemäß Pfeil Vaus Fin 4.

2Q Fig. 6 zeigt noch einen Schnitt lang» der Linie VI-VI aus F i g. 2 durch den Schlitten des Supports;

Fig.7 eine Variante des Supports, mit Zahnstange und Ritzel anstelle des Spindel/Wandermutter-Antriebs nach F i g. 2 (2. Ausführungsbeispiel).

In Fig. ϊ ist der Reaktordruckbehälter 1 eines Siedewasserreaktors bei geöffnetem Deckel in einem Schnitt gezeigt. Am Deckelflansch 2 ist eine in Form eines Spinnenbeinkörpers 3 ausgeführte Zentrisrung für einen Mast 4 abgestützt, der von einem Kranwagen 5 nach unten in den Reaktordruckbehälter 1 hineinragt. Am unteren Ende des Mastes 4 ist ein Ausleger 6 befestigt, der rechtwinklig zur Längsachse des Mastes 4 verläuft und in seiner Längsachse verstellt werden kann (Pfeil f\) sowie auch um diese gedreht werden kann (Pfeil /2).

Der Mast 4 selbst ist ebenfalls in seiner Länge verstellbar ^Pfsil /3^ und um seine Längsachse drehbar (Pfeil /4). Mit 7 ist ein Speisewasserleitungsstutzen bezeichnet, welcher mittels der Schweißnaht la in die Wand des Druckbehälters 1 eingeschweißt ist. Der Bereich dieser Schweißnaht wie auch die sogenannte Stutzenkante Tb müssen von Zeit zu Zeit volumetrisch überprüft werden, insbesondere mittels Ultraschallprüfverfahren, wozu der Reaktordruckbehälter 1 geöffnet und seine Einbauten ausgeräumt werden. Der Behälter wir J dann geflutet aus Abschirmgründen, und der Zentralmastmanipulator wird, wie dargestellt, in Stellung gebracht. Es versteht sich, daß der Stutzen 7 nur beispielsweise gezeigt ist; mehrere derartiger Speisewasserleitungsstutzen sind über den Umfang des Druckbehälters verteilt zu denken. Die frontale Zugänglichkett zu den Bereichen 7a, Tb ist jedoch, insbesondere bei Siedewasser-Reaktordruckbehältern, durch einen bei 8 angedeuteten Speisewasser-Verteiler behindert, welcher mittels Thermosleeverohr 8a innerhalb des Stutzens 7 gehaltert ϊΛ.

Durch den als Ganzes mit M bezeichneten Prütmanipulator ist nun trotzdem das Abfahren der Prüfbahnen mittels Ultraschall-Prüfköpfen im Bereich der Stutzenkanten Tb und der .Schweißnaht la möglich, wozu zunächst auf F i 3. 2 verwiesen wird.

Bei diesem Prüfmanipulator M ist ein den Schlepphebel 9 tragender Support 10 in radialer Richtung a relativ zur Längsachse 6' des Auslegers 6 verstellbar an einem Radialarm 11 des Auslegers 6 gelagert. Der Support 10 besteht aus einem achiparallel zur Ausleger-Längsachse 6' orientierten Längsglied 12 mit — bezogen auf die Slutzenlängsachse T — radial einwärts gerichtetem Tragarm 13. Der Tragarm 13 wiederum ist mit Mitteln zur Lagerung und zum Antrieb des gleichfalls radial

einwärts orientierten Schlepphebels 9 versehen.

Diese Mittel bestehen, vgl. F i g. 4, aus eirem Drehlager 9a für den Schlepphebel 9, einem Umlenkhebel 14 mit Drehlager 14a, der bei 15 mit dem Schlepphebel 9 gelenkig verbunden ist und an den mittels Gelenkachse 16 an seinem der Schlepphebel-Kupplungsstelle 15 abgewandten Ende der Schlepphebel-Antrieb 17 angelenkt ist, der im dargestellten AusführungsBeispiel aus einem Druckluftzylinder 17a mit Kolbenstange 176 besteht. Der Zylinder 17a ist mittels der Gelenkachse 18 an dem Fortsatz 19a der Traverse 19 angelenkt. Die Traverse 19 ist am Tragarm 13 achsparallel zum Längsgiied 12 befestigt. Am Tragarm 13 ist ein in Umfangsrichtung der Prüfbahnen orientiertes Stützrad 20 gelagert in einer entsprechenden Tragarm-Gabel 13a. Das Längsglied 12 ist, wie ersichtlich, als Teleskopgestänge mit den Gestängeteilen 12a, 126 ausgebildet, welche vorzugsweise pneumatisch gegeneinander verschiebbar sind, so da3 der Tragarm 13 mit der Wand la des Druckbehälters 1 so in Eingriff gebracht werden kann, daß bei Drehung des Auslegers 6 (siehe Fig. 2) um dessen Längsachse 6' die Rolle bzw. das Rad 20 eine Kreisbahn um die Stutzenlängsachse T beschreibt. In Wirklichkeit handelt es sich hierbei nicht um eine exakte Kreisbahn, wie es die Innenumfang-Kontur la'in Fig. 2 verdeutlicht, die der Behälter in einer um 90° gemäß Pfeil b aus der dargestellten Lage verdrehten Lage des Manipulators M dem Schlepphebel 9 bzw. seinen Prüfköpfen 21 darbietet.

F i g. 2 in Verbindung mit F i g. 6 zeigt, daß das Längsglied 12 des Supports 10 einen Schlitten 22 mit verdrehungssicher, jedoch längsverschieblich auf einer Radialspindel 23 sitzendem Wandermutterteil 22;r aufweist. Die Radialspindel 23 ist an ihren beiden Enden bei 24 und 25 an dem Radialarm 11 gelagert, d.h. hier sind entsprechende Drehlager untergebracht. Zum Antrieb ist ein am Radialarm 11 bzw. dem Ausleger 6 befestigter Drehantriebsmotor 26 mit Getriebe 27 vorgesehen, wobei das Getriebe 27 ein Untersetzungsgetriebe ist, das mit der Spindel 23 drehbar gekuppelt ist. Den Schlitten -ίο 22 durchdringende Führungsstangen zur Verdrehungssicherung und Radialführung des Schlittens sind mit 28 bezeichnet: sie sind starr mit den bei 24 und 25 vorgesehenen LagerHanschen des Radialarmes 11 verbunden. Mit I la sind in F i g. 2 und 3 noch die Versteifungsrippen des Radialarmes 11 bezeichnet, im übrigen tragen in Fig. 3 die gleichen Teile auch die gleichen Bezugszeichen.

F i g. 5 zeigt noch die kardanische Lagerung der Prüfköpfe 21. Am Ende des Schlepphebels 9 ist eine Gabel 29 befestigt, an welcher der Rahmen 30 mittels der Achsen 21a um die Schwingachse k\ drehbar gelagert ist. Im Rahmen 30 wiederum ist der Prüfkopf 21 mittels der Drehachsen 21 b um die Schwingachse k 2 schwenkbar gelagert, wobei die Schwingachsen k\,k2 einander unter einem rechten Winkel kreuzen. Der Prüfkopf 21 kann sich mithin auf etwaige Unebenheiten und insbesondere auch auf den Verlauf der Stutzenkanten Tb immer normal zur Berührungsfläche einstellen.

Wie es F i g. 2 zeigt, werden die Prüfbahnen durch Drehung des Auslegers 6 gemäß Pfeil b abgefahren: der Radius der jeweiligen umlaufenden Prüfbahn wird durch Verstellung des Schlittens 22 gemäß Pfeil 2 eingestellt, wodurch der Schiepphebei 9 die jeweilige Stutzenkontur abfährt. Das pneumatische Andrücken des Tragarms 13 über das Stützrad 20 erfolgt durch das teleskopierende Längsglied 12 gemäß Pfeil c. Das Ausrichten des Auslegers 6 auf die Stutzenläng:sachse T erfolgt fernbedient über ein Ultraschall-Zentrierungsauge u 1, das an der Frontseite des Auslegers 6 an einem Arm υ 2 befestigt ist und mit einem US-Strahl eine stutzenfeste Markierung υ3. z.B. einen Nocken mit Bohrung u 31 anpeilt, so daß aus dem Verlauf des Rcflexionssignals die genaue Mitte ermittelt und der Ausleger damit mit seiner Achse 6' auf die Stutzenachse T ausgerichtet werden kann.

Beim 2. Aiisführungsbeispiel nach Fig. 7 weist der Support 10 eine Zahnstange 31 auf. mit deren einem Ende 31a das Längsglied 12 verbunden ist. Die Zahnstange 31 mit Zahnleiste 316 ist in Radialrichtung a längsverschieblich in einem Führungskörper 32 gelagert (Führungsrollen 33) und kümmt mit einem Antriebsritzel 34, das in einem Lagerbock 35 des Auslegers 6 drehbar gelagert und durch einen nicht dargestellten motorischen Antrieb in beiden Drehrichtungen antreibbar ist. Die Verbindung 36 des Längsgliedes 12 mit der Zahnstange 31 ist starr, jedoch könnte bei 36 auch ein Drehgelenk mit Antrieb vorgesehen werden, wenn das Längsglied 12 beim Abfahren von Prüfbahnen, die in Längs- oder Umfangsrichtung des Druckbehälters verlaufen, mit seinem Stützrad 20 entsprechend ausgerichtet und damit in die Längsachse 12' gedreht werden soll.

Mit dem erfindungsgemäßen Prüfmanipulator laßt sich aurH eine Wirbelstromprüfung durchführen ebenso wie die Bewegung einer Fernsehkamera längs der Prüfbahnen bzw. die eines SchweiQgerätes. Auch wären endoskopische Untersuchungen möglich, wobei entsprechende Lichtleiter am Gestängecystem des Manipulators jV/zum Kontrollpult zu führen wären.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Prüfmanipulator zur voiumetrischen Innenprüfung der Schweißnähte von Stutzen und Stutzenkanten einschließlich der angrenzenden Wärmeeinfluß-. zonen bei Druckbehältern, vorzugsweise zur Ultraschallprüfung bei Reaktordruckbehältern, wobei der Prüfmanipulator am Ausleger eines Mastmanipulators gelagert ist und — innerhalb des geöffneten Druckbehälters — mit dem Ausleger höhenverstellbar fz-Richtung) und um die Mastachse drehbar gelagert ist,wobei ferner der Ausleger in seiner Längsrichtung verschiebbar und um seine horizontale Längsachse drehbar gelagert ist, mit einem am Ausleger schwenkbar gelagerten, die Prüfköpfe tragenden Schlepphebel, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schlepphebel (9) tragender Support (10) in ladialer Richtung (a) relativ zur Längsachse (6) des Auslegers (ö) verstellbar an einem Radialarm (11) des Auslegers (6) gelagert ist und daß der Support (10) aus einem achsparallel zur Ausleger-Längsachse (6') orientierten Längsglied (12) mit — bezogen auf die Stutzenlängsachse (7') — radial einwärts gerichtetem Tragan-i (13) besteht, wobei der Tragarm (13) mit Mitteln (9a, 15,14a, 16,17) zur Lagerung und zum Antrieb des gleichfalls im wesentlichen radiai einwärts orientierten Schlepphebels (9) versehen ist.

2. Prüf manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längs^'ied (12) einen Schlitten (22) mit verdrehungssicher, jedoch längsverschieblich auf einer Radialspir-iel (23) sitzendem Wandermutterteil (22a) aufweist, wobei die Radialspindel (23) an ihren beiden Enden an dem Radialarm (11) drehbar gelagert und mit einem am Ausleger (6) befestigten Drehantrieb (26,27) gekoppelt ist, so daß der Schlitten (22) mit seinem Wandermutterteil (22a) durch Drehung der Spindel (23) radial verfahrbar ist.

3. Prüfmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, da ■ durch gekennzeichnet, daß das Längsglied (12) ein Teleskopgestänge (12a, i2b) zum fernbedienbaren Ein- und Ausfahren des Tragarmes (13) bezüglich der Prüfbahnen aufweist.

4. Prüfmanipulator nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragarm (13) mit einem in Umfangsrichtung der Prüfbahnen orientierten Stützrad (20) mit dem Stutzenumfangs-Wandbereich des Behälters (1) in Eingriff bringbar ist.

5. Prüfmanipulator nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß am Schlepphebel (9) ein am Tragarm (13) schwenkbar gelagerter Umlenkhebel (14) angelenkt ist, an dessen der Schlepphebel-Kupplungsstelle (15) abgewandten Ende ein Schlepphebel-Antrieb(17) angelenkt ist.

6. Prüfmanipulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel-Antrieb (17) aus einem pneumatischen Kolben-Zylinder-System besteht, das mit seinem Zylinder (17a^ an einer am Tragarm (13) befestigten Traverse (19, \9n) angelenkt ist.

7. Prüfmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Support (10) eine Zahnstange (31) umfußt, mit deren einem Ende (3Ia^ das Längsglied (12) verbunden ist, wobei die Zahnstange (31) in Radialrichtung (a) längsverschieblich in einem Führungskörper (32) des Auslegers (6) gelagert ist und mit einem Antriebsritzel (34) des Auslegers (6) kämmt, wobei das Ritzel (34) in beiden Drehrichtungen antreibbar ist.

8. Prüfmanipulator nach einem der Ansprüche 1 —7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Frontseite des Auslegers (6) ein Ultraschall-Zentrierungsauge (u\) und in der Rohrhauptachse (7') des zu umfahrenden Leitungsteils außen an dessen Rohrwand eine Markierung (u3) angebracht ist, so daß der Ausleger (6) fernbedient auf die Stutzenlängsachse (7') ausrichtbar ist.