DE9209943U1 - Manipulator for inspecting parts of the system that can be reached via conductors - Google Patents
Manipulator for inspecting parts of the system that can be reached via conductorsInfo
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Description
92 G 3412 DE92 G 3412 EN
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Manipulator zur Inspektion von über Leitern erreichbaren AnlagenteilenManipulator for inspecting system components accessible via ladders
Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator zur Inspektion von Anlagenteilen, die über eine Leiter erreichbar sind.The invention relates to a manipulator for inspecting system components that can be reached via a ladder.
In großtechnischen Anlagen sind eine Reihe von Anlagenteilen mit begehbaren Leitern versehen, die eine Inspektion dieser Anlagenteile durch eine Hilfsperson ermöglichen sollen. So ist beispielsweise der Druckhalter in Kernkraftwerken mit einem Druckwasserreaktor in seinem Inneren mit einer Steigleiter versehen, die von einer Person über ein Mannloch erreicht werden kann. Der Druckhalter ist Teil des Primärkreises des Kühlsystems und ist zur Konstanthaltung des Drucks bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen erforderlich. Als Teil des Primärkreises muß der Druckhalter in regelmäßigen Abständen einer Sichtprüfung unterzogen werden. Diese Sichtprüfungen werden von einen Inspekteur vorgenommen, der über ein im Druckhalter angeordnetes Mannloch in das Innere des Druckhalters einsteigt. Damit ist jedoch eine hohe Strahlenbelastung verbunden, die insbesondere nach längerem Betrieb der Anlage Werte erreichen kann, die eine Sichtprüfung durch eine sich im Innern des Druckhalters aufhaltende Person als nicht mehr praktikabel erscheinen lassen.In large-scale plants, a number of parts of the plant are fitted with ladders that can be climbed to allow an assistant to inspect these parts. For example, the pressurizer in nuclear power plants with a pressurized water reactor inside is fitted with a ladder that can be reached by a person via a manhole. The pressurizer is part of the primary circuit of the cooling system and is required to keep the pressure constant under different operating conditions. As part of the primary circuit, the pressurizer must be visually inspected at regular intervals. These visual inspections are carried out by an inspector who enters the interior of the pressurizer via a manhole in the pressurizer. However, this involves a high level of radiation exposure, which can reach levels, particularly after the plant has been in operation for a long time, that make a visual inspection by a person inside the pressurizer no longer practical.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde einen Manipulator zur Inspektion von mit einer Leiter versehenenThe invention is based on the object of providing a manipulator for inspecting ladder-equipped
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Moe/Gr - 30.07.1992Moe/Gr - 30.07.1992
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Anlagenteilen anzugeben, der eine automatisierte, ferbedienbare Inspektion ermöglicht.system components that enable automated, remote-controlled inspection.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß der Unteransprüche. The above object is achieved according to the invention with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in derenFor further explanation of the invention, reference is made to the embodiment of the drawing, in which
Figur 1 ein Druckhalter mit einem Manipulator gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht ist. Figure 1 schematically illustrates a pressure holder with a manipulator according to the invention.
Figur 2 zeigt den Manipulator in einer Seitenansicht und in Figure 2 shows the manipulator in a side view and in
Figur 3 ist der Manipulator in einer Draufsicht dargestellt. Figure 3 shows the manipulator in a top view.
Gemäß Figur 1 enthält ein Druckhalter 2 eines Kernkraftwerkes mit einem Druckwasserreaktor eine Reihe von Inneneinrichtungen, die einer regelmäßigen Sichtprüfung unterzogen werden müssen. In seinem unteren Bereich ist der Druckhalter 2 mit Heizstäben 4 versehen, die während des Normalbetriebs von Wasser umgeben sind. Im oberen Bereich des Druckhalters 2 sind über dem des bei Normalbetrieb im Druckhalter 2 eingestellten Wasserspiegel Sprüheinrichtungen angeordnet. In der Figur sind hierzu schematisch ein Sprühhemd 6 sowie Sprühdüsen 8 dargestellt, mit denen Wasser in den Dampfbereich des Druckhalters 2 eingesprüht wird. Neben diesen zur Konstanthaltung des Druckes im Primärkreis vorgesehenen Einrichtungen müssen auch nochAccording to Figure 1, a pressurizer 2 of a nuclear power plant with a pressurized water reactor contains a number of internal devices that must be subjected to regular visual inspection. In its lower area, the pressurizer 2 is provided with heating rods 4 that are surrounded by water during normal operation. In the upper area of the pressurizer 2, spray devices are arranged above the water level set in the pressurizer 2 during normal operation. The figure schematically shows a spray shirt 6 and spray nozzles 8 with which water is sprayed into the steam area of the pressurizer 2. In addition to these devices provided for keeping the pressure in the primary circuit constant,
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die Innenwände des Druckhalters 2 und ein in den Druckhalter 2 mündender Krümmer 10 inspiziert werden.the inner walls of the pressure holder 2 and a manifold 10 opening into the pressure holder 2 are inspected.
Der Druckhalter 2 ist an seiner Innenwand mit einer Leiter 12 versehen, deren Sprossen durch die mit dem Bezugszeichen 14 bezeichneten Kreuze angedeutet sind. Diese Leiter 12 kann durch ein im Druckhalter 2 befindliches Mannloch 16 erreicht werden. In der Figur ist ein auf der Leiter 12 zwischen zwei Sprossen 14 durch Verspreizen fixierter Manipulator 20 dargestellt, der an einen teleskopierbaren Ausleger 22 eine nur schematisch dargestellte Inspektionskamera 24 trägt.The pressure holder 2 is provided with a ladder 12 on its inner wall, the rungs of which are indicated by the crosses designated with the reference number 14. This ladder 12 can be reached through a manhole 16 located in the pressure holder 2. The figure shows a manipulator 20 fixed on the ladder 12 between two rungs 14 by spreading, which carries an inspection camera 24 (shown only schematically) on a telescopic boom 22.
Entsprechend Figur 2 enthält der Manipulator 20 vier Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36, die als Halteelemente mit den Leitersprossen 14 in Eingriff gebracht werden können. Die Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36 können jeweils um eine Achse geschwenkt werden, die parallel zu den Sprossen 14 verläuft und in der Figur senkrecht auf der Zeichenebene steht. Zum Schwenken der Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36 sind jeweils Antriebselemente 44, beispielsweise Pneumatik- oder Hydraulikzylinder oder ein elektromotorischer Antrieb, vorgesehen, die jeweils Zahnstangen 42 antreiben, die in mit den Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36 jeweils verbundene Ritzel 40 eingreifen. Im Ausführungsbeispiel der Figur sind vier Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36 vorgesehen, von denen jeweils zwei Schwenklaschen 30, 32 und 34, 36 ein an einem Schenkel 46 bzw. angeordnetes Paar bilden.According to Figure 2, the manipulator 20 contains four swivel brackets 30, 32, 34 and 36, which can be brought into engagement with the ladder rungs 14 as holding elements. The swivel brackets 30, 32, 34 and 36 can each be swiveled about an axis that runs parallel to the rungs 14 and is perpendicular to the plane of the drawing in the figure. Drive elements 44, for example pneumatic or hydraulic cylinders or an electric motor drive, are provided for swiveling the swivel brackets 30, 32, 34 and 36, which drive racks 42 that engage in pinions 40 connected to the swivel brackets 30, 32, 34 and 36. In the embodiment of the figure, four pivoting tabs 30, 32, 34 and 36 are provided, of which two pivoting tabs 30, 32 and 34, 36 form a pair arranged on a leg 46 or respectively.
In der Figur ist eine Situation kurz nach Einbringen des Manipulators 20 in das Innere des Druckhalters 2 dargestellt. Hierzu wird durch das Mannloch 16 eine Einführhilfe 18 eingeführt, mit der die im Bereich des MannlochsThe figure shows a situation shortly after the manipulator 20 has been introduced into the interior of the pressure holder 2. For this purpose, an insertion aid 18 is inserted through the manhole 16, with which the
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16 fehlenden Sprossen 14 ersetzt werden. Die mit dem Schenkel 46 verbundenen Schwenklaschen 30, 32 sind im Eingriff mit der Einführhilfe 18 und sind gegeneinander verspreizt, so daß der Manipulator 20 gegen Verrutschen und Kippen gesichert ist. Die mit dem Schenkel 48 verbundenen Schwenklaschen 34 und 36 sind zurückgeschwenkt und der Schenkel 48 ist um ein dem Sprossenabstand der Leiter entsprechenden Abstand gegenüber dem Schenkel 46 versetzt. Um das gegenseitige Verschieben der Schenkel 46 und 48 zu ermöglichen, sind die Schenkel 46 und 48 mit einem Schreitwerk 50 verbunden. Das Schreitwerk 50 enthält eine Antriebsplatte 52, an die der die Schwenklaschen 30 und 32 tragende Schenkel 46 fixiert ist.16 missing rungs 14 are replaced. The swivel brackets 30, 32 connected to the leg 46 are engaged with the insertion aid 18 and are spread apart from one another so that the manipulator 20 is secured against slipping and tilting. The swivel brackets 34 and 36 connected to the leg 48 are swiveled back and the leg 48 is offset from the leg 46 by a distance corresponding to the rung spacing of the ladder. To enable the legs 46 and 48 to be moved relative to one another, the legs 46 and 48 are connected to a walking mechanism 50. The walking mechanism 50 contains a drive plate 52 to which the leg 46 carrying the swivel brackets 30 and 32 is fixed.
An der Antriebsplatte 52 ist ein teleskopierbarer Ausleger 22 angeordnet, der an seinem Ende einen Schwenkkopf 26 mit einer Beobachtungskamera 24 sowie außerdem in der Figur nicht näher dargestellte Beleuchtungseinrichtungen trägt.A telescopic boom 22 is arranged on the drive plate 52, which carries at its end a swivel head 26 with an observation camera 24 as well as lighting devices not shown in detail in the figure.
Auf der Antriebsplatte 52 außerdem ist ein Schlitten 54 verschiebbar gelagert, der den Schenkel 48 für die Schwenklaschen 34 und 36 trägt. Die Antriebsplatte 52 enthält einen Motor 56 zum Antreiben eines Ritzels 58, das in eine in der Figur nicht sichtbare Antriebsspindel eingreift. Der Schlitten 54 ist an einer auf der Antriebsspindel wandernden Spindelmutter fixiert. Je nach Drehrichtung des Motors 56 können die Antriebsplatte 52 und der Schlitten 54 relativ zueinander in die beiden durch den in der Figur dargestellten Doppelpfeil dargestellten Richtungen verschoben werden.A slide 54 is also movably mounted on the drive plate 52, which carries the leg 48 for the pivot brackets 34 and 36. The drive plate 52 contains a motor 56 for driving a pinion 58, which engages in a drive spindle not visible in the figure. The slide 54 is fixed to a spindle nut that moves on the drive spindle. Depending on the direction of rotation of the motor 56, the drive plate 52 and the slide 54 can be moved relative to one another in the two directions shown by the double arrow in the figure.
In der Figur ist zu erkennen, daß die Drehachse der Schwenklasche 36 auf gleicher Höhe quer zur Behälterwand verlaufenden Sprosse 14 angelangt ist. In gleicher WeiseIn the figure it can be seen that the axis of rotation of the swivel bracket 36 has reached the same height as the rung 14 running transversely to the container wall. In the same way
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ist die Drehachse der Schwenklasche 34 gegenüber dem oberen Teil der Einführhilfe 18 positioniert und fluchtet mit der Drehachse des in der Figur sichtbaren und zur Schwenklasche 32 gehörenden Ritzels 40. Der Abstand der Drehachsen der zu einem Paar gehörenden Schwenklaschen 30, 32 bzw. 34, 36 ist dabei genauso groß wie der Abstand zweier benachbarter Sprossen 14.the rotation axis of the swivel bracket 34 is positioned opposite the upper part of the insertion aid 18 and is aligned with the rotation axis of the pinion 40 visible in the figure and belonging to the swivel bracket 32. The distance between the rotation axes of the swivel brackets 30, 32 and 34, 36 belonging to a pair is the same as the distance between two adjacent rungs 14.
Nach Erreichen der in der Figur dargestellten Position werden die Schwenklaschen 34 und 36 in Richtung der Pfeile c bzw. d geschwenkt und umklammern die Sprosse 14 bzw. die sprossenartig gestaltete Einführhilfe 18. Durch die gegensinnige Schwenkbewegung verspreizen sich die Schwenklaschen 34 und 36 in der oberen Sprosse der Einführhilfe 18 bzw. in der untersten Sprosse 14 der oberhalb des Mannlochs 16 verlaufenden Leiter.After reaching the position shown in the figure, the swivel brackets 34 and 36 are swiveled in the direction of the arrows c and d respectively and clamp around the rung 14 or the rung-like insertion aid 18. Due to the opposite swivel movement, the swivel brackets 34 and 36 spread in the upper rung of the insertion aid 18 or in the lowest rung 14 of the ladder running above the manhole 16.
Nach erfolgtem Verspreizen werden die Schwenkelemente 30 und 32 ebenfalls gegensinnig in Richtung der Pfeile a bzw. b geschwenkt und lösen sich von den Sprossen der Einführhilfe 18.After spreading has taken place, the pivoting elements 30 and 32 are also pivoted in opposite directions in the direction of arrows a and b, respectively, and are released from the rungs of the insertion aid 18.
Durch den in der Antriebsplatte befindlichen Antrieb wird nun bei zurückgezogenen Schwenklaschen 30 und 32 die gesamte Antriebsplatte relativ zum Schlitten 54 nach oben verschoben, da der Schlitten 54 durch die ausgefahrenen Schwenklaschen 34 und 36 zwischen der Einführhilfe 18 bzw. in der Leitersprosse 14 unbeweglich verspannt ist.With the swivel brackets 30 and 32 retracted, the drive in the drive plate now moves the entire drive plate upwards relative to the slide 54, since the slide 54 is immobilized between the insertion aid 18 and in the ladder rung 14 by the extended swivel brackets 34 and 36.
Am Ende der Hubbewegung erreicht die Schwenklasche 32 dieselbe Höhenposition wie die in der Figur 36 dargestellte Schwenklasche 36. Die Schwenklaschen 30 und 32 werden dann ebenso wie dies im vorherigen Bewegungsabschnitt für die Schwenklaschen 34 und 36 der Fall war nachAt the end of the lifting movement, the swivel bracket 32 reaches the same height position as the swivel bracket 36 shown in Figure 36. The swivel brackets 30 and 32 are then moved in the same way as was the case for the swivel brackets 34 and 36 in the previous movement section.
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außen geschwenkt und verspannen sich ebenfalls zwischen der Sprosse 14 und dem oberen Teil der Einführhilfe 18. Daraufhin können die Schwenkelemente 34, 36 durch Vorschieben der von den ihnen zugeordneten Antriebselementen 44 angetriebenen Zahnstangen 42 von den Sprossen 14 gelöst werden und durch Antriebsumkehr des Motors 56 kann der Schlitten 54 um ein Sprossenelement weiter nach oben verfahren werden, so daß der Manipulator schrittweise durch Wiederholen des erläuterten Bewegungsablaufs auf der Leiter nach oben bzw. bei entsprechender Bewegungsumkehr nach unten klettert.pivoted outwards and also clamped between the rung 14 and the upper part of the insertion aid 18. The pivoting elements 34, 36 can then be released from the rungs 14 by pushing forward the racks 42 driven by the drive elements 44 assigned to them, and by reversing the drive of the motor 56, the slide 54 can be moved further up by one rung element, so that the manipulator climbs step by step up the ladder by repeating the movement sequence explained or, with a corresponding reversal of movement, down.
Die zur fernbedienbaren Ansteuerung der Antriebselemente 44 und des Motors 56 sowie des Auslegers 32 und des Schwenkkopfes 26 erforderlichen Versorgungsleitungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Figur nicht dargestellt. The supply lines required for remote control of the drive elements 44 and the motor 56 as well as the boom 32 and the swivel head 26 are not shown in the figure for reasons of clarity.
In der Draufsicht gemäß Figur 3 ist eine Position dargestellt, in der sich alle Schwenklaschen 30, 32, 34 und 36 im Eingriff mit den Sprossen 14 der Leiter befinden. In der Figur ist außerdem zu erkennen, daß das vom Motor 56 angetriebene Ritzel 58 in ein an einer Antriebsspindel 62 angeordnetes Ritzel 64 angreift, mit der der Schlitten relativ zur Antriebsplatte 52 in Führungsstangen 64 geführt verschiebbar ist.The top view according to Figure 3 shows a position in which all pivoting brackets 30, 32, 34 and 36 are in engagement with the rungs 14 of the ladder. The figure also shows that the pinion 58 driven by the motor 56 engages a pinion 64 arranged on a drive spindle 62, with which the carriage can be moved relative to the drive plate 52 in guide rods 64.
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