申请/专利权人：核动力运行研究所;中核武汉核电运行技术股份有限公司

申请日：2017-12-27

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN109973758B

主分类号：F16L55/40

分类号：F16L55/40;F16L101/30;B23B31/40

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：本发明属于蒸汽发生器传热管无损检测与维修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置；该装置包括外缸和内缸；内缸设置在外缸内，外缸推动内缸进出传热管，并使内缸胀紧在传热管内或者松开退出传热管；所述外缸包括外缸套，让孔弹簧和外缸密封圈；所述外缸套为圆柱筒状结构，外缸套下底面开有入管进气口，外缸套内壁中下部加工有环形凹槽，环形凹槽内设置外缸密封圈，外缸套上底面加工有通孔，外缸套上底面下部加工有环形弹簧槽，让孔弹簧设置在环形弹簧槽内，内缸设置在外缸套内，内缸上部与让孔弹簧压紧；当向外缸套内通气升压后，推动内缸克服让孔弹簧的作用力向上移动，内缸顶部伸入传热管内胀紧。

主权项：1.一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：该装置包括外缸和内缸；内缸设置在外缸内，外缸推动内缸进出传热管，并使内缸胀紧在传热管内或者松开退出传热管；所述外缸包括外缸套，让孔弹簧和外缸密封圈；所述外缸套为圆柱筒状结构，外缸套下底面开有入管进气口，外缸套内壁中下部加工有环形凹槽，环形凹槽内设置外缸密封圈，外缸套上底面加工有通孔，外缸套上底面下部加工有环形弹簧槽，让孔弹簧设置在环形弹簧槽内，内缸设置在外缸套内，内缸上部与让孔弹簧压紧，内缸向上移动时，内缸顶部通过外缸套上底面通孔伸出外缸套；常态下，内缸在让孔弹簧的作用力下，内缸被推送至外缸套底部，当通过外缸套下底面入管进气口向外缸套内通气升压，推动内缸克服让孔弹簧的作用力向上移动，内缸顶部穿过外缸套伸入传热管内胀紧；采用压缩气体、弹簧、弹圈为驱动源，相互配合内外缸作用的机构，使得胀紧装置可以在传热管上实现让出传热管管口和夹持传热管两个功能；通过弹簧实现力实现自锁功能，可以使胀紧装置在失去气源或者故障时能够提供足够的力使其负载不足以从蒸汽发生器管板上掉落；通过活塞、圆柱滚子与芯座的实现可实现增力作用，反向运动，活塞与芯座之间存在有锥度的间隙，间隙中安装圆柱滚子，起到类杠杆支点的作用，通过调整锥度的大小，可以调节增力的倍数。

全文数据：一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置技术领域本发明属于蒸汽发生器传热管及类似设备的无损检测与维修技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置。背景技术为了保证核电站关键设备蒸汽发生器安全可靠运行，必须定期对其传热管进行检修。国际上比较通用的做法是运用涡流检查、堵管等手段，通过定位机器人定期开展传热管在役检查，对存在超标缺陷的传热管及时采取堵管等技术手段使其退役，以确保核电站安全运行。蒸汽发生器水室是一个半球形，水室球体内部光滑，半球体的管板上按规律分布排列着传热管，其一般在蒸汽发生器管板上成正三角或者正方形排列，传热管一般是壁厚一点几毫米的。自动化检查设备要实现蒸汽发生器水室内的作业，一般来说，可以利用人孔法兰面或者管板传热管管口作为附着点，从而使自动化检查设备能够实现如传热管涡流检查、管端焊缝检查等工作。检查设备依靠夹持机构在传热管的管板上交替夹持以实现对传热管的定位功能，定位完成后，将涡流探头插入对应的传热管实施检查。发明内容本发明的目的在于提供一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，为了给蒸汽发生器传热管自动化检查设备提供可靠的胀紧夹持功能，使其能稳定的在蒸汽发生器管板实现行走功能。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，该装置包括外缸和内缸；内缸设置在外缸内，外缸推动内缸进出传热管，并使内缸胀紧在传热管内或者松开退出传热管；所述外缸包括外缸套，让孔弹簧和外缸密封圈；所述外缸套为圆柱筒状结构，外缸套下底面开有入管进气口，外缸套内壁中下部加工有环形凹槽，环形凹槽内设置外缸密封圈，外缸套上底面加工有通孔，外缸套上底面下部加工有环形弹簧槽，让孔弹簧设置在环形弹簧槽内，内缸设置在外缸套内，内缸上部与让孔弹簧压紧，内缸向上移动时，内缸顶部通过外缸套上底面通孔伸出外缸套；常态下，内缸在让孔弹簧的作用力下，内缸被推送至外缸套底部，当通过外缸套下底面入管进气口向外缸套内通气升压，推动内缸克服让孔弹簧的作用力向上移动，内缸顶部穿过外缸套伸入传热管内胀紧。所述内缸包括套筒，卡片，芯杆，芯座，活塞，锁紧弹簧，回复弹圈，导向套，圆柱滚子，胀紧进气孔，缩回进气口，内缸上密封圈，内缸下密封圈，浮动弹簧座和端盖；所述套筒为圆柱管状结构，套筒上段内侧加工有环状限位台，套筒底部设置有密封盖，密封盖与套筒内壁之间设置内缸下密封圈密封；所述活塞为圆柱筒状结构，活塞设置在套筒内，活塞通过锁紧弹簧架设在密封盖上，活塞与套筒接触处设置内缸上密封圈进行密封；所述活塞内腔为倒梯形孔结构，所述芯座设置在活塞内，所述浮动弹簧座设置在套筒环状限位台下部，浮动弹簧座上段与套筒环状限位台环形面配合，并设置密封圈密封；所述浮动弹簧座中心加工有通孔，芯座设置在浮动弹簧座通孔内，芯座能沿浮动弹簧座上下运动，芯座上段与浮动弹簧座接触面设置密封圈进行密封；所述芯座下段为梯形圆柱结构；所述芯座下段外表面与活塞内表面之间存在间隙，圆柱滚子设置在芯座与活塞之间的间隙处，当活塞向上运动时，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动；所述芯杆设置在芯座上部，导向套通过端盖设置在套筒上部芯杆伸入导向筒内；所述导向筒沿轴向加工有多个竖直槽孔，卡片设置在竖直槽孔内，卡片下段外部设置回复弹圈，所述芯杆上段为倒梯形圆柱结构；当芯座相对于活塞向下运动时，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开，使卡片贴紧传热管内壁，实现胀紧。所述套筒环形限位台右侧加工有缩回进气口，当需要松开传热管时，通过缩回进气口向活塞与套筒形成的上部空腔通气增压，气压作用下，推动活塞克服锁紧弹簧的作用力向下运动，活塞与芯座之间的空间增大，圆柱滚子逐渐降低对芯座的挤压，卡片受到回复弹圈的作用收缩至导向筒内，卡片在回缩过程中，将芯杆向上推动，芯杆带动芯座向上动作，解除锁紧弹簧的自锁功能，完成松开传热管的动作。所述套筒右侧底部加工有胀紧进气孔，当需要胀紧传热管时，从缩回进气口撤回活塞和套筒上部空腔的气压，通过胀紧进气孔向活塞和套筒下部空腔充气增压，活塞在气压和锁紧弹簧的作用力下相对于套筒向上运动，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开贴紧传热管内壁，实现胀紧。所述内缸还包括浮动弹簧，浮动弹簧设置在浮动弹簧架上，浮动弹簧上部压紧卡片底部；当胀紧进气孔向活塞和套筒下部空腔充气增压，活塞在气压和锁紧弹簧的作用力下相对于套筒向上运动，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开贴紧传热管内壁；当芯杆继续往下运动，当没有胀紧传热管，卡片会跟随芯杆克服浮动弹簧向下运动，浮动弹簧连接位移传感器，位移传感器检测浮动弹簧位移量来确定卡片是否胀紧传热管。所述卡片设置数量大于等于2个。所述卡片设置数量为3个或4个。本发明的技术效果主要体现在：1本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，采用压缩气体、弹簧、弹圈为驱动源，相互配合内外缸作用的机构，使得胀紧装置可以在传热管上实现让出传热管管口和夹持传热管两个功能。2本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，通过弹簧实现力实现自锁功能，可以使胀紧装置在失去气源或者故障时能够提供足够的力使其负载不足以从蒸汽发生器管板上掉落。3本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，通过活塞、圆柱滚子与芯座的实现可实现增力作用，反向运动，活塞与芯座之间存在有锥度的间隙，间隙中安装圆柱滚子，起到类杠杆支点的作用，通过调整锥度的大小，可以调节增力的倍数。4本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，卡片属于耗材，通过拆卸回复弹圈，即可更换卡片，保养和维护相当方便。5本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，通过调整卡片、芯杆的厚度、直径及芯杆的斜度大小等参数，可以适应大小不同的传热管管径。6本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，通过位移传感器检测让孔弹簧或者其随动机构的位移，从而判断胀紧夹持装置的夹持状态，控制系统再判断是否对传热管检查设备需要人工干预或者维护。附图说明图1为一种蒸汽发生器传热管定位机器人示意图；图2为本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置示意图；图中：01-蒸汽发生器传热管定位机器人，02-胀紧夹持装置，1-外缸套，2-让孔弹簧，3-套筒，4-外缸密封圈，5-卡片，6-芯杆，7-芯座，8-活塞，9-锁紧弹簧，10-浮动弹簧，11-回复弹圈，12-导向套，13-圆柱滚子，14-胀紧进气孔，15-缩回进气口，16-入管进气口，17-内缸上密封圈，18-内缸下密封圈，19-浮动弹簧座，20-端盖。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置详细说明。如图1所示，胀紧夹持装置02设置在蒸汽发生器传热管定位机器人01仿生足的末端，伸入传热管中进行胀紧夹持，胀紧夹持装置02是蒸汽发生器传热管定位机器人01的关键部件，其可靠性直接影响到蒸汽发生器传热管定位机器人01的负载、自重、外形等各项性能。如图2所示，本发明一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，包括外缸和内缸；内缸设置在外缸内，外缸推动内缸进出传热管，并使内缸胀紧在传热管内或者松开退出传热管；所述外缸包括外缸套1，让孔弹簧2和外缸密封圈4；所述外缸套1为圆柱筒状结构，外缸套1下底面开有入管进气口16，外缸套1内壁中下部加工有环形凹槽，环形凹槽内设置外缸密封圈4，外缸套1上底面加工有通孔，外缸套1上底面下部加工有环形弹簧槽，让孔弹簧2设置在环形弹簧槽内，内缸设置在外缸套1内，内缸上部与让孔弹簧2接触，内缸能在外缸套1内上下移动，内缸向上移动时，内缸顶部通过外缸套1上底面通孔伸出外缸套1；常态下，内缸在让孔弹簧2的作用力下，内缸被推送至外缸套1底部，当通过外缸套1下底面向外缸套1内通气升压后，推动内缸克服让孔弹簧4的作用力，内缸向上移动，内缸顶部伸出外缸套1，进而伸入传热管内胀紧；所述内缸包括套筒3，卡片5，芯杆6，芯座7，活塞8，锁紧弹簧9，回复弹圈11，导向套12，圆柱滚子13，胀紧进气孔14，缩回进气口15，内缸上密封圈17，内缸下密封圈18，浮动弹簧座19和端盖20；所述套筒3为圆柱管状结构，套筒3上段内侧加工有环状限位台，套筒3底部设置有密封盖，密封盖与套筒3内壁之间设置内缸下密封圈18密封；所述活塞8为圆柱筒状结构，活塞8设置在套筒3内，活塞8通过锁紧弹簧9架设在密封盖上，活塞8能在套筒3上下运动，活塞8与套筒3接触处设置内缸上密封圈17进行密封；所述活塞8内腔为倒梯形孔结构，上宽下窄，所述芯座7设置在活塞8内，所述浮动弹簧座19设置在套筒3环状限位台下部，浮动弹簧座19上段与套筒3环状限位台环形面配合，并设置密封圈密封；所述浮动弹簧座19下段为倒梯形圆柱结构，上宽下窄；浮动弹簧座19下段倒梯形外表面与活塞8上段倒梯形孔内表面配合，当活塞8相对于套筒3向上运动时，浮动弹簧座19相对于活塞8向下运动；所述浮动弹簧座19中心加工有通孔，芯座7设置在浮动弹簧座19通孔内，芯座7能沿浮动弹簧座19上下运动，芯座7上段与浮动弹簧座19接触面设置密封圈进行密封；所述芯座7下段为梯形圆柱结构，上窄下宽；所述芯座7下段外表面与活塞8内表面之间存在间隙，圆柱滚子13设置在芯座7与活塞8之间的间隙处，当活塞8向上运动时，芯座7与活塞8之间的间隙变小，圆柱滚子13的安装空间受到挤压，推动芯座7相对于活塞8向下运动；所述芯杆6设置在芯座7上部，导向套12通过端盖20设置在套筒3上部芯杆7伸入导向筒12内；所述导向筒12沿轴向加工有多个竖直槽孔，卡片5设置在竖直槽孔内，卡片5下段外部设置回复弹圈11，所述芯杆7上段为倒梯形圆柱结构，上宽下窄；当芯座7相对于活塞8向下运动时，芯座7带动芯杆6向下运动，推动卡片5向外胀开，使卡片7贴紧传热管内壁，实现胀紧；所述套筒3环形限位台右侧加工有缩回进气口15，当需要松开传热管时，通过缩回进气口15向活塞8与套筒3形成的上部空腔通气增压，气压作用下，推动活塞8克服锁紧弹簧9的作用力向下运动，活塞8与芯座7之间的空间增大，圆柱滚子13逐渐降低对芯座7的挤压，卡片5受到回复弹圈11的作用收缩至导向筒12内，卡片5在回缩过程中，将芯杆6向上推动，芯杆6带动芯座7向上动作，解除锁紧弹簧9的自锁功能，完成松开传热管的动作；所述套筒3右侧底部加工有胀紧进气孔14，当需要胀紧传热管时，从缩回进气口15撤回活塞8和套筒3上部空腔的气压，通过胀紧进气孔14向活塞8和套筒3下部空腔充气增压，活塞8在气压和锁紧弹簧9的作用力下相对于套筒5向上运动，芯座7与活塞8之间的间隙变小，圆柱滚子13的安装空间受到挤压，推动芯座7相对于活塞8向下运动，芯座7带动芯杆6向下运动，推动卡片5向外胀开贴紧传热管内壁，实现胀紧；所述内缸还包括浮动弹簧10，浮动弹簧10设置在浮动弹簧架19上，浮动弹簧10上部压紧卡片5底部；当胀紧进气孔14向活塞8和套筒3下部空腔充气增压，活塞8在气压和锁紧弹簧9的作用力下相对于套筒5向上运动，芯座7与活塞8之间的间隙变小，圆柱滚子13的安装空间受到挤压，推动芯座7相对于活塞8向下运动，芯座7带动芯杆6向下运动，推动卡片5向外胀开贴紧传热管内壁；当芯杆6继续往下运动，由于卡片5不再外胀，如果由于摩擦力不够等原因导致没有卡片5没有胀紧传热管，卡片5就会跟随芯杆6克服浮动弹簧10向下运动，可以通过位移传感器检测浮动弹簧10位移量来确定卡片5是否胀紧传热管；当卡片5没有提供足够的摩擦力胀紧传热管时，卡片5会在回拉过程中发生滑移，不会触动浮动弹簧10动作，从而无法检测到位移传感器的信号变化。当位移传感器检测到浮动弹簧16有动作时，则判断卡片5没有胀紧传热管，此时需要人工干预或者维修此胀紧夹持机构。如果位移传感器没有检查到浮动弹簧10的动作，卡片5受到侧向力向外膨胀，当压迫到传热管的管壁时卡片5与传热管产生了静摩擦力，从而胀紧在传热管上。当发生意外或者故障时，蒸汽发生器传热管定位机器人01失去动力，胀紧夹持装置02由锁紧弹簧9作用力保持，因为锁紧弹簧9的作用，卡片5处于张开状态，从而实现机械自锁功能。

权利要求：1.一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：该装置包括外缸和内缸；内缸设置在外缸内，外缸推动内缸进出传热管，并使内缸胀紧在传热管内或者松开退出传热管；所述外缸包括外缸套，让孔弹簧和外缸密封圈；所述外缸套为圆柱筒状结构，外缸套下底面开有入管进气口，外缸套内壁中下部加工有环形凹槽，环形凹槽内设置外缸密封圈，外缸套上底面加工有通孔，外缸套上底面下部加工有环形弹簧槽，让孔弹簧设置在环形弹簧槽内，内缸设置在外缸套内，内缸上部与让孔弹簧压紧，内缸向上移动时，内缸顶部通过外缸套上底面通孔伸出外缸套；常态下，内缸在让孔弹簧的作用力下，内缸被推送至外缸套底部，当通过外缸套下底面入管进气口向外缸套内通气升压，推动内缸克服让孔弹簧的作用力向上移动，内缸顶部穿过外缸套伸入传热管内胀紧。2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述内缸包括套筒，卡片，芯杆，芯座，活塞，锁紧弹簧，回复弹圈，导向套，圆柱滚子，胀紧进气孔，缩回进气口，内缸上密封圈，内缸下密封圈，浮动弹簧座和端盖；所述套筒为圆柱管状结构，套筒上段内侧加工有环状限位台，套筒底部设置有密封盖，密封盖与套筒内壁之间设置内缸下密封圈密封；所述活塞为圆柱筒状结构，活塞设置在套筒内，活塞通过锁紧弹簧架设在密封盖上，活塞与套筒接触处设置内缸上密封圈进行密封；所述活塞内腔为倒梯形孔结构，所述芯座设置在活塞内，所述浮动弹簧座设置在套筒环状限位台下部，浮动弹簧座上段与套筒环状限位台环形面配合，并设置密封圈密封；所述浮动弹簧座中心加工有通孔，芯座设置在浮动弹簧座通孔内，芯座能沿浮动弹簧座上下运动，芯座上段与浮动弹簧座接触面设置密封圈进行密封；所述芯座下段为梯形圆柱结构；所述芯座下段外表面与活塞内表面之间存在间隙，圆柱滚子设置在芯座与活塞之间的间隙处，当活塞向上运动时，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动；所述芯杆设置在芯座上部，导向套通过端盖设置在套筒上部芯杆伸入导向筒内；所述导向筒沿轴向加工有多个竖直槽孔，卡片设置在竖直槽孔内，卡片下段外部设置回复弹圈，所述芯杆上段为倒梯形圆柱结构；当芯座相对于活塞向下运动时，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开，使卡片贴紧传热管内壁，实现胀紧。3.根据权利要求2所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述套筒环形限位台右侧加工有缩回进气口，当需要松开传热管时，通过缩回进气口向活塞与套筒形成的上部空腔通气增压，气压作用下，推动活塞克服锁紧弹簧的作用力向下运动，活塞与芯座之间的空间增大，圆柱滚子逐渐降低对芯座的挤压，卡片受到回复弹圈的作用收缩至导向筒内，卡片在回缩过程中，将芯杆向上推动，芯杆带动芯座向上动作，解除锁紧弹簧的自锁功能，完成松开传热管的动作。4.根据权利要求3所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述套筒右侧底部加工有胀紧进气孔，当需要胀紧传热管时，从缩回进气口撤回活塞和套筒上部空腔的气压，通过胀紧进气孔向活塞和套筒下部空腔充气增压，活塞在气压和锁紧弹簧的作用力下相对于套筒向上运动，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开贴紧传热管内壁，实现胀紧。5.根据权利要求4所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述内缸还包括浮动弹簧，浮动弹簧设置在浮动弹簧架上，浮动弹簧上部压紧卡片底部；当胀紧进气孔向活塞和套筒下部空腔充气增压，活塞在气压和锁紧弹簧的作用力下相对于套筒向上运动，芯座与活塞之间的间隙变小，圆柱滚子的安装空间受到挤压，推动芯座相对于活塞向下运动，芯座带动芯杆向下运动，推动卡片向外胀开贴紧传热管内壁；当芯杆继续往下运动，当没有胀紧传热管，卡片会跟随芯杆克服浮动弹簧向下运动，浮动弹簧连接位移传感器，位移传感器检测浮动弹簧位移量来确定卡片是否胀紧传热管。6.根据权利要求2所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述卡片设置数量大于等于2个。7.根据权利要求6所述的一种蒸汽发生器传热管胀紧夹持装置，其特征在于：所述卡片设置数量为3个或4个。

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