水下自動焊接維修設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水下自動焊接維修設(shè)備，包括一主軸，所述主軸兩端對稱設(shè)有一氣囊支架，兩個氣囊支架上均設(shè)有氣囊，兩個氣囊支架之間形成一焊接空間，該焊接空間內(nèi)設(shè)有一可軸向移動的筒體，所述筒體上設(shè)有一進(jìn)氣管和一排水管，所述排水管連通焊接空間和位于氣囊支架外側(cè)的排水空間，所述筒體內(nèi)設(shè)有一焊接裝置。該水下自動焊接維修設(shè)備通過氣囊將焊接空間隔離出來，并通過進(jìn)氣管和排水管的作用將焊接空間內(nèi)的水排出，以建立一個局部干式作業(yè)環(huán)境，再通過焊接裝置對焊縫進(jìn)行修補作業(yè)，且該裝置有效避免了水環(huán)境對零部件工作的影響，降低零部件受到放射性污染的風(fēng)險，從而保證焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫修補質(zhì)量。
【專利說明】水下自動焊接維修設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種焊接設(shè)備，特別是涉及一種用于補焊、堆焊核電站壓力容器接管安全端焊縫的水下自動焊接維修設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電站中，反應(yīng)堆壓力容器與主管道的連接焊縫主要涉及壓力容器接管和安全端之間的異種合金焊縫、以及安全端和主管道之間的同種合金焊縫。上述異種合金焊縫由于制造過程中復(fù)雜的冶金轉(zhuǎn)變過程，使其成為整個壓力容器的薄弱環(huán)節(jié)，同時在核電站運行過程中，該異種合金焊縫承受高溫、高壓、高輻射及高速水流的沖擊，使其內(nèi)壁極易出現(xiàn)點蝕、刀型腐蝕、以及應(yīng)力腐蝕開裂等損傷。這些損傷將嚴(yán)重危害核電站的安全運行，甚至是核安全事故的誘因，若能及時對這一損傷進(jìn)行維修，則可顯著提高電站運行的效率和可靠性。
[0003]目前，針對接管安全端焊縫內(nèi)壁的維修，通常采取由潛水員對損傷部位進(jìn)行人工打磨而后補焊、堆焊的處理方式，這種維修方式效率低下且質(zhì)量難以保證，此外，由于環(huán)境的高放射性，嚴(yán)重危害作業(yè)人員的人身安全。近年來，國外主要的核電運行服務(wù)商針對這一維修專案展開了大量的技術(shù)研發(fā)，致力于開發(fā)接管安全端焊縫內(nèi)壁水下自動化修復(fù)設(shè)備，其中，最具代表性的是美國西屋公司和日本東芝公司聯(lián)合開發(fā)了一套針對該焊縫的水下激光旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要利用激光在水下的穩(wěn)定性，通過末端移動式排水氣腔構(gòu)建動態(tài)局部干式環(huán)境來實現(xiàn)水下修復(fù)焊，但該技術(shù)現(xiàn)場安裝及工藝控制復(fù)雜，維修成本極高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種工藝控制簡單、安全可靠、操作方便、作業(yè)成本相對較低的水下自動焊接維修設(shè)備。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種水下自動焊接維修設(shè)備，包括一主軸，所述主軸兩端對稱設(shè)有一氣囊支架，兩個氣囊支架上均設(shè)有氣囊，兩個氣囊支架之間形成一焊接空間，該焊接空間內(nèi)設(shè)有一可軸向移動的筒體，所述筒體上設(shè)有一進(jìn)氣管和一排水管，所述排水管連通焊接空間和位于氣囊支架外側(cè)的排水空間，所述筒體內(nèi)設(shè)有一焊接裝置。
[0006]進(jìn)一步地，還包括一位于所述筒體內(nèi)的三自由度運動機構(gòu)，該三自由度運動機構(gòu)包括周向運動機構(gòu)、軸向運動機構(gòu)、以及徑向運動機構(gòu)，所述軸向運動機構(gòu)與周向運動機構(gòu)相連接，所述徑向運動機構(gòu)安裝在軸向運動機構(gòu)上，所述焊接裝置安裝在徑向運動機構(gòu)上。
[0007]優(yōu)選地，所述周向運動機構(gòu)包括周向驅(qū)動電機組件、與周向驅(qū)動電機組件的輸出端相連接的安裝筒，所述安裝筒套在主軸上、并可繞主軸轉(zhuǎn)動，所述安裝筒與所述軸向運動機構(gòu)相連接。
[0008]進(jìn)一步地，所述軸向運動機構(gòu)包括通過軸向?qū)U相連接的前側(cè)固定板和后側(cè)固定板，所述前側(cè)固定板和后側(cè)固定板均安裝在所述周向運動機構(gòu)上，所述后側(cè)固定板上設(shè)有一軸向驅(qū)動電機組件，該軸向驅(qū)動電機組件的輸出端與一軸向驅(qū)動絲杠相連，所述軸向驅(qū)動絲杠上套有一軸向移動螺母，所述軸向?qū)U上套有一軸向直線軸承組件,該軸向直線軸承組件的兩側(cè)分別設(shè)有第一安裝板和第二安裝板，所述軸向移動螺母與第一安裝板固定連接，所述第一安裝板與所述徑向運動機構(gòu)相連接。
[0009]優(yōu)選地，所述前側(cè)固定板的內(nèi)側(cè)和后側(cè)固定板的內(nèi)側(cè)均設(shè)有一限位擋塊。
[0010]進(jìn)一步地，所述徑向運動機構(gòu)包括并排設(shè)置的徑向驅(qū)動連接塊、電機支架和工作頭安裝架，所述電機支架固定在所述軸向運動機構(gòu)上，所述焊接裝置固定在工作頭安裝架上，所述徑向驅(qū)動連接塊與工作頭安裝架之間設(shè)有徑向?qū)U和徑向移動絲杠，所述電機支架上設(shè)有一徑向驅(qū)動電機組件，該徑向驅(qū)動電機組件的輸出端與一徑向轉(zhuǎn)動螺母相連接，且該徑向轉(zhuǎn)動螺母套在徑向移動絲杠上。
[0011]進(jìn)一步地，所述焊接裝置包括送絲機、與送絲機相連接的送絲嘴、以及與送絲嘴相對設(shè)置的焊炬，所述送絲嘴和焊炬安裝在一焊接頭支撐塊上，所述焊接頭支撐塊固定在所述工作頭安裝架上。
[0012]優(yōu)選地，所述焊接頭支撐塊上還設(shè)有一高速CXD相機。
[0013]進(jìn)一步地，所述工作頭安裝架上設(shè)有一擺動氣缸組件，所述工作頭安裝架上設(shè)有一開口，該開口內(nèi)設(shè)有一與擺動氣缸組件相連接的氣動馬達(dá)組件，所述氣動馬達(dá)組件的輸出端設(shè)有一砂輪。
[0014]進(jìn)一步地，兩個氣囊支架中，一個氣囊支架的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有前內(nèi)側(cè)支撐板和前外側(cè)支撐板，另一個氣囊支架的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有后內(nèi)側(cè)支撐板和后外側(cè)支撐板，所述前內(nèi)側(cè)支撐板、前外側(cè)支撐板、后內(nèi)側(cè)支撐板、以及后外側(cè)支撐板均固定在所述主軸上，所述筒體兩端分別與前內(nèi)側(cè)支撐板和后內(nèi)側(cè)支撐板相抵靠。
[0015]優(yōu)選地，所述筒體包括相互套接的固定筒體和活動筒體，所述固定筒體一端固定在后內(nèi)側(cè)支撐板上，所述活動筒體一端抵靠在前內(nèi)側(cè)支撐板上，所述后內(nèi)側(cè)支撐板上還設(shè)有一驅(qū)動氣缸，該驅(qū)動氣缸的活塞桿與一活動筒支架相連接，所述活動筒支架與活動筒體相連接。
[0016]進(jìn)一步地，所述活動筒體和固定筒體之間設(shè)有一動密封圈，所述活動筒體與前內(nèi)側(cè)支撐板之間設(shè)有一靜密封圈。
[0017]優(yōu)選地，還包括多根固定穿設(shè)在后外側(cè)支撐板和后內(nèi)側(cè)支撐板中的導(dǎo)向軸，該導(dǎo)向軸與所述活動筒支架通過滑動軸承相連接。
[0018]進(jìn)一步地，還包括一軸向定位支架，該軸向定位支架一端與后外側(cè)支撐板相連接，另一端的上下兩側(cè)均設(shè)有一長度可調(diào)的止推調(diào)整桿組件，所述止推調(diào)整桿組件的端部設(shè)有止推限位盤，所述止推限位盤還與一接近傳感器相連接；所述后外側(cè)支撐板的外側(cè)和前外側(cè)支撐板的外側(cè)均設(shè)有一導(dǎo)向支架，所述導(dǎo)向支架的外周設(shè)有多個壓緊定位氣缸。
[0019]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向支架的外周還設(shè)有多個導(dǎo)向腳輪，所述導(dǎo)向腳輪與導(dǎo)向支架之間設(shè)有伸縮彈簧。
[0020]如上所述，本發(fā)明涉及的水下自動焊接維修設(shè)備，具有以下有益效果:
[0021]該水下自動焊接維修設(shè)備通過氣囊將焊接空間隔離出來，并通過進(jìn)氣管和排水管的作用將焊接空間內(nèi)的水排出，以建立一個局部干式作業(yè)環(huán)境，再通過焊接裝置對焊縫進(jìn)行修補作業(yè)，且該裝置有效避免了水環(huán)境對零部件工作的影響，降低零部件受到放射性污染的風(fēng)險，從而保證焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫修補質(zhì)量?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為圖1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3為本發(fā)明的工作狀態(tài)圖。
[0025]圖4為本發(fā)明中氣囊支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5為圖1的A圈放大圖。
[0027]圖6為圖2的后視圖。
[0028]圖7為本發(fā)明中三自由度機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為圖7的后視圖。
[0030]圖9為圖7中軸向運動機構(gòu)和徑向運動機構(gòu)的的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖10為圖9中位置調(diào)整桿組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖11為圖2的B圈放大圖。
[0033]圖12為本發(fā)明的工作過程框圖。
[0034]元件標(biāo)號說明
[0035]I壓緊定位氣缸2導(dǎo)1?腳輪
3導(dǎo)向支架4前外側(cè)支撐板
5氣囊支架6氣囊
7焊接空間8前內(nèi)側(cè)支撐板
9吊耳10靜密封圈
II活動筒體12固定筒體
13進(jìn)氣管14后內(nèi)側(cè)支撐板
15后外側(cè)支撐板16后端蓋
17接近傳感器18止推限位盤
19止推調(diào)整桿組件20軸向定位支架
21排水管22送絲導(dǎo)向盤
23電機支架24砂輪
25氣動馬達(dá)組件26擺動氣缸組件
27后側(cè)固定板28`安裝筒
29滑動軸承30活動筒支架
31電機固定座32傾角傳感器
33j玉力傳感器34主軸
35導(dǎo)向軸36驅(qū)動氣缸
37周向驅(qū)動電機組件38_向驅(qū)動電機組件
^限位擋塊40徑向驅(qū)動電機組件
41徑向移動絲杠42第一安裝板
43徑向驅(qū)動連接塊44徑向?qū)U
45軸向?qū)U46徑向位移傳感器
47工作頭安裝架48高速CCD相機
49位置調(diào)整桿組件50送絲嘴
51焊炬52焊接頭支撐塊
53前側(cè)固定扳54角度傳感器
55送絲機56第二安裝板
57軸向直線軸承組件58軸向位移傳感器
59軸向驅(qū)動絲杠60大帶輪支座
[0036] 61 安全端62 焊縫
63 接管64 環(huán)形槽
65 排水分支66 保壓分支
67 固定桿68 方形槽
69 伸縮桿70 長條形槽
71 固定螺栓72 伸縮彈簧
73 轉(zhuǎn)動桿74 轉(zhuǎn)動塊
【具體實施方式】
[0037]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0038]須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0039]本發(fā)明提供一種水下自動焊接維修設(shè)備，用于不同堆型核電站壓力容器進(jìn)出水接管安全端焊縫62的修補作業(yè)。如圖1和圖2所示，該水下自動焊接維修設(shè)備包括一主軸34，所述主軸34兩端對稱設(shè)有一氣囊支架5，兩個氣囊支架5上均設(shè)有氣囊6，兩個氣囊支架5之間形成一焊接空間7，該焊接空間7內(nèi)設(shè)有一可軸向移動的筒體，所述筒體上設(shè)有一進(jìn)氣管13和一排水管21，所述排水管21連通焊接空間7和位于氣囊支架5外側(cè)的排水空間，所述筒體內(nèi)設(shè)有一焊接裝置。
[0040]該水下自動焊接維修設(shè)備從壓力容器的接管63內(nèi)部進(jìn)入，如圖3所示，進(jìn)入后兩個氣囊支架5上的氣囊6充氣，使氣囊6膨脹并頂緊接管63內(nèi)壁，從而將焊接空間7獨立的隔離出來，使焊接空間7與排水空間相分離，形成隔離段；再通過進(jìn)氣管13往焊接空間7中通入高壓保護(hù)氣體，使焊接空間7內(nèi)的水排出到外部，建立一個局部靜態(tài)干式作業(yè)環(huán)境；再使所述筒體移動、打開，通過焊接裝置對接管安全端焊縫62進(jìn)行修補作業(yè)，該裝置有效避免了水環(huán)境對零部件工作的影響，降低零部件受到放射性污染的風(fēng)險，從而保證焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫62修補質(zhì)量。
[0041]進(jìn)一步地，見圖2，兩個氣囊支架5中，一個氣囊支架5的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有前內(nèi)側(cè)支撐板8和前外側(cè)支撐板4，另一個氣囊支架5的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有后內(nèi)側(cè)支撐板14和后外側(cè)支撐板15,所述前內(nèi)側(cè)支撐板8、前外側(cè)支撐板4、后內(nèi)側(cè)支撐板14、以及后外側(cè)支撐板15均固定在所述主軸34上，所述主軸34起整個設(shè)備的連接和支撐作用，所述筒體兩端分別與前內(nèi)側(cè)支撐板8和后內(nèi)側(cè)支撐板14相抵靠。且本實施例中，所述氣囊支架5包括一圓筒狀本體，如圖4所示，該圓筒狀本體的外周設(shè)有兩個并排的環(huán)形槽64，每個環(huán)形槽64內(nèi)均膠接有一個氣囊6，即兩個氣囊支架5上一共設(shè)有四個氣囊6，且四個氣囊6為獨立供氣，采用對四個氣囊6獨立供氣的結(jié)構(gòu)后，當(dāng)其中一個氣囊6損壞后，其余三個氣囊6仍能正常工作，進(jìn)而確保設(shè)備焊接作業(yè)的安全性。所述氣囊支架5和氣囊支架5上的兩個氣囊6構(gòu)成一雙氣囊組件，對于不同管徑的接管63，可更換所述雙氣囊組件，以適應(yīng)接管63管徑的變化。另外，所述前外側(cè)支撐板4的外側(cè)設(shè)有一前端蓋，后外側(cè)支撐板15的外側(cè)設(shè)有一后端蓋16,所述排水管21還設(shè)有排水分支65和保壓分支66,所述排水分支65和保壓分支66均安裝在后端蓋16上，如圖6所示。所述前內(nèi)側(cè)支撐板8、前外側(cè)支撐板4、后內(nèi)側(cè)支撐板
14、后外側(cè)支撐板15、前端蓋、以及后端蓋16均作了密封處理。
[0042]進(jìn)一步地，見圖1和圖2，所述筒體包括相互套接的固定筒體12和活動筒體11，所述固定筒體12 —端固定在后內(nèi)側(cè)支撐板14上，所述活動筒體11 一端抵靠在前內(nèi)側(cè)支撐板
8上，另一端穿在固定筒體12中，所述后內(nèi)側(cè)支撐板14上還設(shè)有一驅(qū)動氣缸36，該驅(qū)動氣缸36的活塞桿與一活動筒支架30相連接，所述活動筒支架30與活動筒體11相連接。另夕卜，還包括多根固定穿設(shè)在后外側(cè)支撐板15和后內(nèi)側(cè)支撐板14中的導(dǎo)向軸35，該導(dǎo)向軸35與所述活動筒支架30通過滑動軸承29相連接，所述焊接裝置位于活動筒體11內(nèi)。驅(qū)動氣缸36動作，其活塞桿帶動活動筒支架30前后移動，進(jìn)而帶動活動筒體11沿導(dǎo)向軸35前后移動，實現(xiàn)活動筒體11的打開和關(guān)閉；設(shè)備在送入接管63內(nèi)或從接管63中移出時，活動筒體11為關(guān)閉狀態(tài)，即活動筒體11端部抵靠在前內(nèi)側(cè)支撐板8上時，且使設(shè)備內(nèi)部形成一密閉的內(nèi)艙體，從而將焊接裝置封裝在該內(nèi)艙體中；當(dāng)設(shè)備在進(jìn)行焊接作業(yè)時，所述活動筒體11為打開狀態(tài)，即驅(qū)動氣缸36帶動活動筒體11向靠近固定筒體12的方向移動，進(jìn)而將焊接裝置暴露在焊接空間7中。
[0043]優(yōu)選地，所述活動筒體11和固定筒體12之間設(shè)有一動密封圈，構(gòu)成動密封；所述活動筒體11與前內(nèi)側(cè)支撐板8之間設(shè)有一靜密封圈10,在活動筒體11閉合時,驅(qū)動氣缸
36將活動筒體11的端部頂緊在該靜密封圈10上，保證活動筒體11對前內(nèi)側(cè)支撐板8上靜密封圈10的壓緊力，從而確保設(shè)備內(nèi)艙體的密封性，防止設(shè)備在送入接管63內(nèi)或從接管63中移出的過程中，接管63中的水進(jìn)入內(nèi)艙體中，避免內(nèi)艙體中的零部件受到放射性污染的風(fēng)險，以延長設(shè)備的使用壽命。另外，所述前內(nèi)側(cè)支撐板8的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有凹槽，所述靜密封圈10固定在該凹槽內(nèi)。
[0044]進(jìn)一步地，見圖1，還包括一軸向定位支架20，該軸向定位支架20 —端與后外側(cè)支撐板15相連接，另一端的上下兩側(cè)均設(shè)有一長度可調(diào)的止推調(diào)整桿組件19，所述止推調(diào)整桿組件19的端部設(shè)有止推限位盤18，所述止推限位盤18還與一接近傳感器17相連接；所述后外側(cè)支撐板15的外側(cè)和前外側(cè)支撐板4的外側(cè)均設(shè)有一導(dǎo)向支架3，所述導(dǎo)向支架3的外周設(shè)有多個壓緊定位氣缸I。所述止推限位盤18和接近傳感器17用于檢測設(shè)備是否與接管63筒壁相貼合，若貼合，則多個壓緊定位氣缸I伸出，其端部頂緊在接管63內(nèi)壁上，從而將該設(shè)備固定在接管63中。所述前內(nèi)側(cè)支撐板8和軸向定位支架20的頂端平面上均設(shè)有一吊耳9，用于設(shè)備的吊裝。
[0045]所述止推調(diào)整桿組件19的長度應(yīng)根據(jù)接管63的管徑進(jìn)行調(diào)整，本發(fā)明中，止推調(diào)整桿組件19的長度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)具體為:所述止推調(diào)整桿組件19包括與軸向定位支架20相連接的固定桿67，如圖1和圖5所示，所述固定桿67的中設(shè)有一方形槽68，還包括一與方形槽68相適配、且位于方形槽68中的伸縮桿69，所述伸縮桿69上開設(shè)有一長條形槽70，所述固定桿67端部還設(shè)有一與長條形槽69連通的螺母孔，一固定螺栓71依次穿設(shè)在螺母孔和長條形槽69中，所述止推限位盤18設(shè)在伸縮桿69的外端。通過旋松固定螺栓71來調(diào)節(jié)伸縮桿69從固定桿67中的伸出長度，以調(diào)節(jié)止推調(diào)整桿組件19的整體長度，長度調(diào)節(jié)后，抒緊固定螺栓71，進(jìn)而將伸縮桿69與固定桿67相固定。
[0046]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向支架3的外周還設(shè)有多個導(dǎo)向腳輪2，所述導(dǎo)向腳輪2與導(dǎo)向支架3之間設(shè)有伸縮彈簧72，在設(shè)備進(jìn)入接管63的過程中，通過多個導(dǎo)向腳輪2進(jìn)行導(dǎo)向，所述伸縮彈簧72可使該設(shè)備適應(yīng)接管63局部管徑的變化，并使導(dǎo)向腳輪2與接管63內(nèi)壁之間保持有一定的壓緊支撐力。本實施例中，每個導(dǎo)向支架3上的導(dǎo)向腳輪2和壓緊定位氣缸I均為三個，且導(dǎo)向腳輪2與壓緊定位氣缸I間隔分布。
[0047]進(jìn)一步地，還包括一位于所述筒體內(nèi)的三自由度運動機構(gòu)，該三自由度運動機構(gòu)包括周向運動機構(gòu)、軸向運動機構(gòu)、以及徑向運動機構(gòu)，所述軸向運動機構(gòu)與周向運動機構(gòu)相連接，所述徑向運動機構(gòu)安裝在軸向運動機構(gòu)上，所述焊接裝置安裝在徑向運動機構(gòu)上。所述三自由度運動機構(gòu)用于焊接裝置與接管焊縫62的定位。當(dāng)設(shè)備進(jìn)入接管63前，三自由度機構(gòu)先進(jìn)行校零，再根據(jù)接管焊縫62在接管63上的位置即可確定設(shè)備進(jìn)入接管63后，焊接裝置與焊縫62之間的軸向相對距離和徑向相對距離，也就確定軸向運動機構(gòu)和徑向運動機構(gòu)的作業(yè)行程；同時，所述后內(nèi)側(cè)支撐板14上設(shè)有一傾角傳感器32，當(dāng)設(shè)備進(jìn)入接管63并固定后，傾角傳感器32測量設(shè)備相對于接管63的周向偏擺角度，該周向偏擺角度用于計算周向運動機構(gòu)的周向位置。
[0048]本發(fā)明中，三自由度運動機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)為:
[0049]見圖2和圖7，所述周向運動機構(gòu)包括周向驅(qū)動電機組件37、與周向驅(qū)動電機組件37的輸出端相連接的安裝筒28，所述安裝筒28兩端通過軸承安裝在主軸34上、并可繞主軸34轉(zhuǎn)動，所述安裝筒28與所述軸向運動機構(gòu)相連接，安裝筒28在周向驅(qū)動電機組件37的帶動下實現(xiàn)周向運動，從而帶動軸向運動機構(gòu)、徑向運動機構(gòu)和焊接裝置一起周向運動，所述前內(nèi)側(cè)支撐板8上設(shè)有一角度傳感器54，用于測量周向運動機構(gòu)的周向旋轉(zhuǎn)角度，當(dāng)其轉(zhuǎn)過的角度為預(yù)設(shè)的角度時，周向運動機構(gòu)停止運動，實現(xiàn)焊接裝置與接管焊縫62的周向定位。另外，所述周向驅(qū)動電機組件37通過電機固定座31安裝在后內(nèi)側(cè)支撐板14上，見圖2，所述周向驅(qū)動電機組件37包括驅(qū)動電機、小帶輪、大帶輪、齒形帶，所述驅(qū)動電機與小帶輪相連接，小帶輪和大帶輪通過齒形帶相連接，大帶輪安裝在一大帶輪支座60上，該大帶輪支座60固定在所述安裝筒28上。
[0050]見圖2、圖7和圖9，所述軸向運動機構(gòu)包括通過軸向?qū)U45相連接的前側(cè)固定板53和后側(cè)固定板27,所述前側(cè)固定板53和后側(cè)固定板27均安裝在所述周向運動機構(gòu)中的安裝筒28上，所述后側(cè)固定板27上設(shè)有一軸向驅(qū)動電機組件38，該軸向驅(qū)動電機組件38的輸出端與一軸向驅(qū)動絲杠59相連，且該軸向驅(qū)動絲杠59的兩端分別與前側(cè)固定板53和后側(cè)固定板27相連接，所述軸向驅(qū)動絲杠59上套有一軸向移動螺母，所述軸向?qū)U45上套有一軸向直線軸承組件57，該軸向直線軸承組件57的兩側(cè)分別設(shè)有第一安裝板42和第二安裝板56，所述軸向移動螺母與第一安裝板42固定連接，所述第一安裝板42與所述徑向運動機構(gòu)相連接。所述軸向驅(qū)動電機組件38帶動軸向驅(qū)動絲杠59轉(zhuǎn)動，從而使軸向移動螺母在軸向驅(qū)動絲杠59上軸向移動，進(jìn)而帶動第一安裝板42、軸向直線軸承組件57在軸向?qū)U45上滑動，從而使徑向運動機構(gòu)和焊接裝置一起軸向移動；所述固定筒體12上設(shè)有一軸向位移傳感器58，用于測量軸向運動機構(gòu)的軸向位移，當(dāng)該軸向位移為預(yù)設(shè)的行程時，所述軸向驅(qū)動電機組件38停止運動，實現(xiàn)焊接裝置與接管焊縫62的軸向定位。所述周向驅(qū)動電機組件37也包括驅(qū)動電機、小帶輪、大帶輪、齒形帶。優(yōu)選地，所述前側(cè)固定板53的內(nèi)側(cè)和后側(cè)固定板27的內(nèi)側(cè)均設(shè)有一限位擋塊39，用于軸向限位。
[0051]見圖2、圖7和圖9，所述徑向運動機構(gòu)包括并排設(shè)置的徑向驅(qū)動連接塊43、電機支架23和工作頭安裝架47，所述電機支架23固定在所述軸向運動機構(gòu)中的第一安裝板42上，所述焊接裝置固定在工作頭安裝架47上，所述徑向驅(qū)動連接塊43與工作頭安裝架47之間設(shè)有徑向?qū)U44和徑向移動絲杠41，所述電機支架23上設(shè)有一徑向驅(qū)動電機組件40，該徑向驅(qū)動電機組件40的輸出端與一徑向轉(zhuǎn)動螺母相連接，且該徑向轉(zhuǎn)動螺母套在徑向移動絲杠41上；本實施例中，所述徑向?qū)U44上套有兩個直線軸承，所述直線軸承通過一安裝塊固定在軸向運動機構(gòu)中的第一安裝板42上。所述徑向驅(qū)動電機組件40也包括驅(qū)動電機、小帶輪、大帶輪、齒形帶，所述徑向轉(zhuǎn)動螺母包括定子部分和轉(zhuǎn)子部分，其定子部分安裝在電機支架23上，其轉(zhuǎn)子部分與徑向驅(qū)動電機組件40中的大帶輪相連接，且徑向移動絲杠41與徑向轉(zhuǎn)動螺母的轉(zhuǎn)子部分相配合。徑向驅(qū)動電機組件40轉(zhuǎn)動，帶動徑向轉(zhuǎn)動螺母的轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)動，從而使徑向移動絲杠41徑向移動，進(jìn)而帶動徑向驅(qū)動連接塊43、徑向?qū)U44、工作頭安裝架47和焊接裝置一起徑向移動；所述第一安裝板42上設(shè)有一徑向位移傳感器46，用于測量徑向運動機構(gòu)的徑向位移，當(dāng)該徑向位移為預(yù)設(shè)的行程時，所述徑向驅(qū)動電機組件40停止運動，實現(xiàn)焊接裝置與接管焊縫62的徑向定位。
[0052]所以，通過上述三自由度機構(gòu)實現(xiàn)焊接裝置在周向、軸向、徑向三個方向上的運動，從而確保焊接裝置能夠準(zhǔn)確定位到焊縫62的損傷修補位置，保證焊接作業(yè)位置的可達(dá)性。
[0053]進(jìn)一步地，見圖7至圖9，所述焊接裝置包括送絲機55、與送絲機55相連接的送絲嘴50、以及與送絲嘴50相對設(shè)置的焊炬51，所述送絲嘴50和焊炬51安裝在一焊接頭支撐塊52上，所述焊接頭支撐塊52固定在所述工作頭安裝架47上，所述送絲機55固定在第二安裝板56上，用于向送絲嘴50送絲。為了防止在焊接過程中送絲線纜出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，故在所述第一安裝板42上設(shè)置一送絲導(dǎo)向盤22，送絲機55經(jīng)過送絲導(dǎo)向盤22向送絲嘴50送絲，從而消除送絲線纜纏繞現(xiàn)象。優(yōu)選地，所述焊接頭支撐塊52上還設(shè)有一高速CXD相機48，用于實施傳輸焊接電弧、熔滴過渡及焊縫62熔池變化的圖像信息，便于監(jiān)測焊接質(zhì)量，并能夠輔助定位焊縫62損傷的位置；當(dāng)然，該高速CCD相機48可以替換為其他圖像采集裝置。
[0054]優(yōu)選地，還包括一用于調(diào)整送絲嘴50和焊炬51相對位置的位置調(diào)整桿組件49，見圖9和圖10，所述送絲嘴50安裝在位置調(diào)整桿組件49上，位置調(diào)整桿組件49安裝在所述焊接頭支撐塊52上。該位置調(diào)整桿組件49包括一轉(zhuǎn)動桿73和一轉(zhuǎn)動塊74，所述轉(zhuǎn)動桿73的兩端分別穿設(shè)在焊接頭支撐塊52和轉(zhuǎn)動塊74中，所述送絲嘴50穿設(shè)在轉(zhuǎn)動塊74中，所述轉(zhuǎn)動塊74可繞轉(zhuǎn)動桿73轉(zhuǎn)動，且送絲嘴50可在轉(zhuǎn)動塊74中轉(zhuǎn)動，并能調(diào)節(jié)送絲嘴50從轉(zhuǎn)動塊74中伸出的長度，從而調(diào)節(jié)送絲嘴50與焊炬51之間的相對位置，保證焊接工藝對焊接位置的適應(yīng)性。所述送絲機55、送絲嘴50、焊炬51、位置調(diào)整桿組件49構(gòu)成焊接裝置的焊接部分，所述焊接裝置還包括打磨部分，見圖2和圖11，該打磨部分包括設(shè)在所述工作頭安裝架47上的擺動氣缸組件26，所述工作頭安裝架47上設(shè)有一開口，該開口內(nèi)設(shè)有一與擺動氣缸組件26相連接的氣動馬達(dá)組件25，所述氣動馬達(dá)組件25的輸出端設(shè)有一砂輪24。所述擺動氣缸組件26帶動氣動馬達(dá)組件25擺動，以切換焊接工作和打磨工作，氣動馬達(dá)組件25擺動的軌跡方向為接管63內(nèi)壁的周向。焊接時，氣動馬達(dá)組件25轉(zhuǎn)到收回位置；打磨時，氣動馬達(dá)組件25轉(zhuǎn)到工作位置，并通過氣動馬達(dá)組件25帶動砂輪24轉(zhuǎn)動，以實現(xiàn)對焊縫62的打磨。另外，所述開口內(nèi)設(shè)有一限制氣動馬達(dá)組件25擺動上限的限位
>J-U裝直。
[0055]如圖12所示，本發(fā)明涉及的水下自動焊接維修設(shè)備的具體工作過程包括以下幾個步驟:
[0056]A、反應(yīng)堆水池充滿水，對接管安全端61進(jìn)行前期的無損檢測、預(yù)處理工作(如銑肖Ij、打磨等)后，焊縫62的損傷位置得到確定；
[0057]B、根據(jù)接管63的內(nèi)徑調(diào)整止推調(diào)整桿組件19的長度；對三自由度運動機構(gòu)進(jìn)行較零和復(fù)位，并通過驅(qū)動氣缸36將活動筒體11頂緊在前內(nèi)側(cè)支撐板8的靜密封圈10上；
[0058]C、向設(shè)備的內(nèi)艙體內(nèi)通氣保壓，并根據(jù)安裝在后內(nèi)側(cè)支撐板14上的壓力傳感器33檢測的壓力來判斷內(nèi)艙體內(nèi)部是否達(dá)到設(shè)定的保壓壓力，此時，整個設(shè)備內(nèi)部形成一個密封艙體；
[0059]D、將整個設(shè)備吊裝在專用支撐架上，支撐架上有導(dǎo)軌、氣缸，再將整個支撐架吊運到壓力容器內(nèi)，并定位到接管63的高度；支撐架上的氣缸伸出，并在導(dǎo)向腳輪2的導(dǎo)向作用下，將設(shè)備送入接管63內(nèi)；
[0060]E、當(dāng)止推限位盤18接近壓力容器壁時，接近傳感器17不斷檢測定位信號，當(dāng)兩個接近傳感器17同時觸發(fā)信號后，軸向定位完成，此時支撐架上的氣缸停止推動；所述壓緊定位氣缸I伸出，頂緊接管63和安全端61內(nèi)壁，此時傾角傳感器32記錄周向傾角，完成設(shè)備的固定；
[0061]F、同時向四個氣囊6內(nèi)充氣，氣囊6膨脹后貼緊接管63和安全端61的內(nèi)壁，在接管63和安全端61內(nèi)形成隔離段；
[0062]G、向進(jìn)氣管13通入設(shè)定壓力的保護(hù)氣體，此時隔離段內(nèi)的水從排水管21的排水分支65排出，待水被完全排出后，關(guān)閉排水管21的排水分支65，打開排水管21的保壓分支66，同時進(jìn)氣管13切換為通入加熱的保護(hù)氣體，風(fēng)干隔離段內(nèi)的焊縫62及筒壁；
[0063]H、活動筒體11打開，即設(shè)備的內(nèi)艙體打開，至此在接管63內(nèi)建立了一段局部靜態(tài)干式作業(yè)環(huán)境；
[0064]J、通過三自由度運動機構(gòu)將焊炬51定位到焊縫62損傷的位置，并通過高速CXD相機48傳輸?shù)膱D像信息作為焊縫62損傷位置的輔助定位校驗；
[0065]K、開始焊接修復(fù)，設(shè)定工藝參數(shù)，啟動焊接裝置，通保護(hù)氣體，先通過引弧產(chǎn)生的熱量充分干燥待焊的損傷位置，然后按設(shè)定的工藝軌跡開始焊接工作，同時通過高速CCD相機48觀察熔池的變化，直至完成堆焊工作；
[0066]L、根據(jù)工藝需要，擺動氣缸組件26驅(qū)動氣動馬達(dá)組件25、砂輪24轉(zhuǎn)到工作位置，對堆焊后的焊縫62進(jìn)行打磨處理；
[0067]M、通過排水管21的保壓分支66對作業(yè)區(qū)域的異物進(jìn)行真空回收；并且在維修工作完成后，控制三自由度運動機構(gòu)動作，將焊接裝置收回到設(shè)備內(nèi)艙體內(nèi)；活動筒體11閉合，頂緊前內(nèi)側(cè)支撐板8上的靜密封圈10，待位于內(nèi)艙體內(nèi)的壓力傳感器33檢測值達(dá)到設(shè)定保壓壓力后，關(guān)閉進(jìn)氣管13;
[0068]N、將四個氣囊6泄氣，壓緊定位氣缸I收回；將整個設(shè)備從接管63內(nèi)拉出到支撐架上，并調(diào)運出壓力容器，進(jìn)而完成整個作業(yè)過程。
[0069]綜上所述，本發(fā)明涉及的水下自動焊接維修設(shè)備具有以下有益效果:
[0070]該設(shè)備整體為一個密封艙體，多數(shù)零部件均設(shè)置在密封內(nèi)艙體內(nèi)，降低了零部件受到放射性污染的風(fēng)險，避免了水環(huán)境對零部件工作的影響；通過兩側(cè)的雙氣囊組件建立起的靜態(tài)干式作業(yè)環(huán)境，使整個維修作業(yè)區(qū)均處于干式環(huán)境中，簡化了水下焊接的工藝控制程序，保證了焊接過程的穩(wěn)定性和修復(fù)質(zhì)量；設(shè)備操作簡單、安裝時間短，焊接過程自動化能夠節(jié)省焊接維修的時間，這對核電站現(xiàn)場作業(yè)尤為重要，焊接后打磨處理、異物收集能夠有效保證一回路水環(huán)境的清潔；三自由度運動機構(gòu)能夠充分保證焊縫62損傷處焊接維修的可達(dá)性；針對不同堆型的核電站，只需更換少許零部件，即可對不同堆型的核電站壓力容器接管63安全端焊縫62進(jìn)行水下焊接維修，具有較強的適應(yīng)性。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0071]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:包括一主軸(34)，所述主軸(34)兩端對稱設(shè)有一氣囊支架(5)，兩個氣囊支架(5)上均設(shè)有氣囊(6)，兩個氣囊支架(5)之間形成一焊接空間(7 )，該焊接空間(7 )內(nèi)設(shè)有一可軸向移動的筒體，所述筒體上設(shè)有一進(jìn)氣管(13)和一排水管(21)，所述排水管(21)連通焊接空間(7)和位于氣囊支架(5)外側(cè)的排水空間，所述筒體內(nèi)設(shè)有一焊接裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:還包括一位于所述筒體內(nèi)的三自由度運動機構(gòu)，該三自由度運動機構(gòu)包括周向運動機構(gòu)、軸向運動機構(gòu)、以及徑向運動機構(gòu)，所述軸向運動機構(gòu)與周向運動機構(gòu)相連接，所述徑向運動機構(gòu)安裝在軸向運動機構(gòu)上，所述焊接裝置安裝在徑向運動機構(gòu)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述周向運動機構(gòu)包括周向驅(qū)動電機組件(37)、與周向驅(qū)動電機組件(37)的輸出端相連接的安裝筒(28)，所述安裝筒(28 )套在主軸(34 )上、并可繞主軸(34 )轉(zhuǎn)動，所述安裝筒(28 )與所述軸向運動機構(gòu)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述軸向運動機構(gòu)包括通過軸向?qū)U(45 )相連接的前側(cè)固定板(53 )和后側(cè)固定板(27 ),所述前側(cè)固定板(53 )和后側(cè)固定板(27)均安裝在所述周向運動機構(gòu)上，所述后側(cè)固定板(27)上設(shè)有一軸向驅(qū)動電機組件(38)，該軸向驅(qū)動電機組件(38)的輸出端與一軸向驅(qū)動絲杠(59)相連，所述軸向驅(qū)動絲杠(59)上套有一軸向移動螺母，所述軸向?qū)U(45)上套有一軸向直線軸承組件(57)，該軸向直線軸承組件(57)的兩側(cè)分別設(shè)有第一安裝板(42)和第二安裝板(56)，所述軸向移動螺母與第一安裝板(42)固定連接，所述第一安裝板(42)與所述徑向運動機構(gòu)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所 述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述前側(cè)固定板(53)的內(nèi)側(cè)和后側(cè)固定板(27)的內(nèi)側(cè)均設(shè)有一限位擋塊(39)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述徑向運動機構(gòu)包括并排設(shè)置的徑向驅(qū)動連接塊(43)、電機支架(23)和工作頭安裝架(47)，所述電機支架(23)固定在所述軸向運動機構(gòu)上，所述焊接裝置固定在工作頭安裝架(47)上，所述徑向驅(qū)動連接塊(43 )與工作頭安裝架(47 )之間設(shè)有徑向?qū)U(44 )和徑向移動絲杠(41)，所述電機支架(23)上設(shè)有一徑向驅(qū)動電機組件(40)，該徑向驅(qū)動電機組件(40)的輸出端與一徑向轉(zhuǎn)動螺母相連接，且該徑向轉(zhuǎn)動螺母套在徑向移動絲杠(41)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述焊接裝置包括送絲機(55)、與送絲機(55)相連接的送絲嘴(50)、以及與送絲嘴(50)相對設(shè)置的焊炬(51)，所述送絲嘴(50)和焊炬(51)安裝在一焊接頭支撐塊(52)上，所述焊接頭支撐塊(52)固定在所述工作頭安裝架(47)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述焊接頭支撐塊(52)上還設(shè)有一高速CXD相機(48)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述工作頭安裝架(47 )上設(shè)有一擺動氣缸組件(26 )，所述工作頭安裝架(47 )上設(shè)有一開口，該開口內(nèi)設(shè)有一與擺動氣缸組件(26)相連接的氣動馬達(dá)組件(25)，所述氣動馬達(dá)組件(25)的輸出端設(shè)有一砂輪(24)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:兩個氣囊支架(5)中，一個氣囊支架(5)的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有前內(nèi)側(cè)支撐板(8)和前外側(cè)支撐板(4)，另一個氣囊支架(5)的內(nèi)外兩側(cè)分別設(shè)有后內(nèi)側(cè)支撐板(14)和后外側(cè)支撐板(15)，所述前內(nèi)側(cè)支撐板(8)、前外側(cè)支撐板(4)、后內(nèi)側(cè)支撐板(14)、以及后外側(cè)支撐板(15)均固定在所述主軸(34)上，所述筒體兩端分別與前內(nèi)側(cè)支撐板(8)和后內(nèi)側(cè)支撐板(14)相抵靠。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述筒體包括相互套接的固定筒體(12 )和活動筒體(11 )，所述固定筒體(12 ) —端固定在后內(nèi)側(cè)支撐板(14 )上，所述活動筒體(11) 一端抵靠在前內(nèi)側(cè)支撐板(8 )上，所述后內(nèi)側(cè)支撐板(14 )上還設(shè)有一驅(qū)動氣缸(36)，該驅(qū)動氣缸(36)的活塞桿與一活動筒支架(30)相連接，所述活動筒支架(30)與活動筒體(11)相連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述活動筒體(11)和固定筒體(12)之間設(shè)有一動密封圈，所述活動筒體(11)與前內(nèi)側(cè)支撐板(8)之間設(shè)有一靜密封圈(10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:還包括多根固定穿設(shè)在后外側(cè)支撐板(15)和后內(nèi)側(cè)支撐板(14)中的導(dǎo)向軸(35)，該導(dǎo)向軸(35)與所述活動筒支架(30 )通過滑動軸承(29 )相連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:還包括一軸向定位支架(20)，該軸向定位支架(20) —端與后外側(cè)支撐板(15)相連接，另一端的上下兩側(cè)均設(shè)有一長度可調(diào)的止推調(diào)整桿組件(19)，所述止推調(diào)整桿組件(19)的端部設(shè)有止推限位盤(18)，所述止推限位盤(18 )還與一接近傳感器(17)相連接；所述后外側(cè)支撐板(15)的外側(cè)和前外側(cè)支撐板(4)的外側(cè)均設(shè)有一導(dǎo)向支架(3)，所述導(dǎo)向支架(3)的外周設(shè)有多個壓緊定位氣缸(I)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水下自動焊接維修設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)向支架(3)的外周還設(shè)有多個導(dǎo)向腳輪(2)，所述導(dǎo)向腳輪(2)與導(dǎo)向支架(3)之間設(shè)有伸縮彈簧(72)。
【文檔編號】B63C11/52GK103480940SQ201310401221
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】文忠, 楊堃, 俞照輝, 閆國華, 張凱峰, 李穎, 葉琛, 程保良 申請人:國核電站運行服務(wù)技術(shù)有限公司