CN217061453U - 一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于核电站运行检修技术，具体涉及一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，包括运载车体，以及安装在运载车体上的定位机构、螺栓孔扫描旋转机构和螺栓孔扫描升降机构；定位机构相对于运载车体滑动；螺栓孔扫描旋转机构与螺栓孔扫描升降机构连接，由螺栓孔扫描升降机构带动上下移动；通过设计螺栓孔扫描旋转机构、扫描升降机构，获得核电站反应堆压力容器主螺栓孔的螺纹数据，进一步设计定位膨胀伸缩机构，能较好适应反应堆压力容器基准螺栓孔一定规格范围内螺栓孔的扫描测量。

Description

一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置

技术领域

本实用新型属于核电站运行检修技术，具体涉及一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置。

背景技术

核反应堆压力容器在长时间运行后，由于长期受到高温、高压的影响，压力容器主螺栓孔可能出现裂痕、变形等损伤，若未及时发现并修复这些损伤，将会严重影响反应堆运行的安全，从而可能导致严重的核安全事故。

现有的主螺栓孔缺陷检测的装置主要通过目视检查的方式，对螺栓孔进行定性检查，其缺点是无法获得螺栓孔定量数据，无法对螺栓孔变形数据进行长期的定量跟踪与趋势变化判定。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，能够较为准确的完成反应堆压力容器基准螺栓孔内螺栓孔的扫描测量。

本实用新型的技术方案如下：

一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，包括运载车体，以及安装在运载车体上的定位机构、螺栓孔扫描旋转机构和螺栓孔扫描升降机构；所述的定位机构相对于运载车体滑动；所述的螺栓孔扫描升降机构设于运载车体中部，所述的螺栓孔扫描旋转机构与于螺栓孔扫描升降机构连接，由螺栓孔扫描升降机构带动上下移动。

所述的运载车体包括圆弧形的车体底板、设于车体底板下方的辅助支撑车轮、设于车体底板上的腰孔两侧的导向滑轮组和设于车体底板弧形内侧的车体传动齿轮；所述的腰孔作为定位机构安装孔，孔的长边外侧均安装导向滑轮组，其与定位机构配合形成滑动；所述的车体传动齿轮与定位机构通过齿轮啮合。

所述的辅助支撑车轮为多个，其转动轴心的连线与运载车体底板的圆弧直径重合。

所述的定位机构包括定位导向滑块、设于定位导向滑块上的定位升降机构和膨胀机构定子、设于定位导向滑块一侧的定位驱动齿轮、与定位升降机构连接且位于定位导向滑块下方的膨胀机构驱动轴；所述的定位升降机构启动带动下方的膨胀机构驱动轴上下移动；所述的定位导向滑块与导向滑轮组形成配合，膨胀机构驱动轴位于车体底板下方，定位驱动齿轮与车体传动齿轮啮合。

所述的膨胀机构驱动轴下端设有三爪卡盘，所述的三爪卡盘通过膨胀机构驱动轴下端固定连接的卡盘安装座实现安装。

所述的三爪卡盘侧壁周向均匀加工安装孔，孔内设有与三爪卡盘连接的定位支脚。

所述的螺栓孔扫描旋转机构包括设于运载车体对应安装孔内的扫描驱动轴、设于扫描驱动轴下端扫描工作组件，以及扫描驱动轴上端的扫描机构安装座，所述的扫描机构安装座由所述的螺栓孔扫描升降机构带动上下移动；所述的扫描驱动轴由扫描驱动电机驱动转动，所述的扫描驱动电机安装在扫描机构安装座上。

所述的扫描工作组件包括设于扫描驱动轴下端的激光反射镜、视觉摄像机和激光扫描仪，三者安装在同一平面上；所述的激光扫描仪相对于扫描驱动轴固定安装，其位置和角度均不可调节；所述的激光反射镜位于激光扫描仪一侧，调节激光反射镜的位置改变激光反射的角度。

所述的扫描机构安装座上设有扫描旋转编码器，实时记录扫描驱动轴所转动的角度。

所述的螺栓孔扫描升降机构包括固定设于运载车体上的调平底座、设于调平底座侧面的升降模组，以及与升降模组连接配合能够相对升降的升降安装座；所述的升降安装座与所述的螺栓孔扫描旋转机构连接，带动其上下移动。

所述的调平底座顶部设有升降高度编码器。

本实用新型效果如下：

通过设计螺栓孔扫描旋转机构、扫描升降机构，获得核电站反应堆压力容器主螺栓孔的螺纹数据，进一步设计定位膨胀伸缩机构，能较好适应反应堆压力容器基准螺栓孔一定规格范围内螺栓孔的扫描测量。

螺栓孔扫描升降机构、扫描旋转机构，可快速准确的对螺栓孔进行扫描，利于技术人员进行数据三维重建，可有效减少螺栓孔检测的时间，提高检测的准确性，提高反应堆大修的工作效率；

设置定位驱动机构，由驱动电机带动定位驱动齿轮，驱动机构在导向滑轮组、导向槽的导向下，实现设备沿反应堆压力容器主结合面行走和精准定位。

附图说明

图1为反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置示意图；

图2为运载位车体结构示意图；

图3为定位机构结构示意图；

图4为螺栓孔扫描旋转机构结构示意图；

图5为螺栓孔扫描旋转机构的扫描工作组件布置示意图；

图6为螺栓孔扫描升降机构结构示意图；

图中：1.运载车体；2.定位机构；3.螺栓孔扫描旋转机构；4.螺栓孔扫描升降机构；101.运载车体底板；102.辅助支撑车轮；103.导向滑轮组；104.车体传动齿轮；201.导向滑块；202.定位升降机构；203.膨胀机构定子；204.定位驱动齿轮；205.膨胀机构驱动轴；206.三爪卡盘；207.定位支脚；208.卡盘安装座； 301.扫描角度编码器；302.扫描驱动电机；303.扫描机构安装座；304.扫描驱动轴；305.激光反射镜；306.视觉摄像机；307.激光扫描仪；401.升降高度编码器； 402.调平底座；403.升降安装座；404.升降模组。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，该扫描测量装置包括运载车体1，以及安装在运载车体1上的定位机构2、螺栓孔扫描旋转机构3和螺栓孔扫描升降机构4。

运载车体1前后两侧分别安装了一套定位机构2，通过齿轮配合，驱动定位机构2使其在运载车体1中的导向滑轮组103中滑动；

螺栓孔扫描升降机构4安装于运载车体1中部，螺栓孔扫描旋转机构3安装于螺栓孔扫描升降机构4的升降安装座403上，螺栓孔扫描升降机构4能够驱动螺栓孔扫描旋转机构3上下运动。

如图2所示，运载车体1包括圆弧形的车体底板101、安装在车体底板101 下方的多个(可为10-30个)辅助支撑车轮102、安装在车体底板101前后腰孔两侧的导向滑轮组103和安装在车体底板101弧形内侧的车体传动齿轮104；

上述的腰孔作为定位机构安装孔，共有两个，加工位置分别位于车体底板 101的前后板面，腰孔的长边外侧均安装导向滑轮组103，用于与定位机构2配合形成滑动。滑动的驱动力由定位机构2的定位驱动齿轮204和车体传动齿轮 104的啮合配合来提供。导向滑轮组103若干个U型轴承滑轮，其排列成与车体底板101相同的圆弧状，滑动配合时，使得定位机构2能按照预设的圆弧路径行走。

多组辅助支撑车轮102的作用是使辅助支撑车轮102的转动轴心运动轨迹与运载车体底板101的圆弧直径重合，使得运载车体1能在辅助支撑车轮102 的导向作用下完成圆弧行走。

如图3所示，定位机构2包括定位导向滑块201、安装在定位导向滑块201 上的定位升降机构202、安装在定位升降机构202上的膨胀机构定子203、安装在定位导向滑块201一侧的定位驱动齿轮204、与定位升降机构202连接且位于定位导向滑块201下方的膨胀机构驱动轴205，以及安装在膨胀机构驱动轴205 下端的三爪卡盘206，还包括放置于三爪卡盘206侧壁上均匀布置孔内的三个定位支脚207，其与三爪卡盘206连接；上述三爪卡盘206通过膨胀机构驱动轴 205下端固定连接的卡盘安装座208实现安装，当膨胀机构驱动轴转动205时带动三爪卡盘206转动，三个定位支脚207随着转动展开或者收缩，定位升降机构202启动能够带动下方的膨胀机构驱动轴205上下移动。

安装时，定位导向滑块201与导向滑轮组103形成配合，膨胀机构驱动轴 205位于车体底板101下方，定位驱动齿轮204与车体传动齿轮104啮合。

如图1和3所示，运载车体1前后侧安装的两套定位机构2，能通过导向滑轮组103和车体传动齿轮104的啮合配合和导向作用，在运载车体底板101上进行圆弧行走。定位机构2在导向滑轮组103和车体传动齿轮104的作用下到达螺栓孔上方，并通过定位升降机构202下降至螺孔壁位置，此时三爪卡盘206 由驱动电机通过膨胀机构驱动轴205带动其转动，并将定位支脚207从三爪卡盘207内部旋出并使定位支脚207与螺孔壁接触后固定定位机构2。当运载车体 1前后两侧的定位机构2均固定到螺孔内后，整个应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置在法兰面上保持固定，从而可以稳定地进行螺栓孔扫描工作。

定位机构2需完成3种动作，分别为定位机构2在导向滑轮组103中的圆弧行走、定位支脚207随定位升降机构202的上下运动、定位支脚207随三爪卡盘206的膨胀伸缩。

如图4所示，螺栓孔扫描旋转机构3包括安装在车体底板101对应安装孔内的扫描驱动轴304，以及安装在扫描驱动轴304下端的激光反射镜305、视觉摄像机306和激光扫描仪307，还包括安装在扫描驱动轴304上端的扫描机构安装座303、安装在扫描机构安装座303上的扫描旋转编码器301和扫描驱动电机 302；其中扫描驱动电机302用于驱动下端的扫描驱动轴304；

扫描驱动轴304的上端与扫描机构安装座303连接，其能够在相应的安装孔内转动，但是竖直方向的移动为限定，使得扫描机构安装座303上下移动时带动扫描驱动轴304上下移动，而不影响其自身转动。

上述的扫描机构安装座303与螺栓孔扫描升降机构4中的升降安装座403 连接，当螺栓孔扫描升降机构4中的升降模组404被驱动，带动升降安装座403 上下移动时，扫描机构安装座303随之上下运动，从而带动整个螺栓孔扫描旋转机构3上下运动；

当螺栓孔扫描旋转机构3下降到需要的指定位置后，升降模组404暂停运动，同时扫描驱动电机302驱动扫描驱动轴304转动，带动扫描驱动轴304下端的激光反射镜305、视觉摄像机306和激光扫描仪307同步旋转进行螺孔360°扫描，完成对指定深度螺栓孔的扫描成像；

在扫描过程中，扫描角度编码器301实时记录扫描驱动轴304所转动的角度，确保螺栓孔扫描旋转机构3能刚好完成360°的扫描；

当完成一段螺纹扫描后，螺栓孔扫描旋转机构3暂停扫描，随后升降模组 404驱动螺栓孔扫描旋转机构3整体再次向下运动，进行下一段螺纹的扫描成像，通过旋转和升降的配合，可完成对螺栓孔全段的三维尺寸采集；直到完成一个螺栓孔整个螺纹扫描后，升降模组404带动螺栓孔扫描旋转机构3向上运动到最高处。

如图5所示，位于扫描驱动轴304下端的激光反射镜305、视觉摄像机306 和激光扫描仪307，三者为螺栓孔扫描旋转机构3的扫描工作组件，三者安装在同一平面上。其中激光扫描仪307相对于扫描驱动轴304固定安装，其位置和角度均不可调节；激光反射镜305位于激光扫描仪307一侧，可通过调节激光反射镜305的位置改变激光反射的角度，从而使激光扫描仪307接收口能达到最好的接收效果；视觉摄像机306在激光扫描仪307工作时，同步进行视觉录像，为螺栓孔扫描工作提供更多的数据。

如图6所示，螺栓孔扫描升降机构5包括固定安装在车体底板101上的调平底座402、安装在调平底座402侧面的升降模组404、与升降模组404连接配合能够相对升降的升降安装座403，以及安装在调平底座402顶部的升降高度编码器401；

当升降模组404启动后，使得与之连接的升降安装座403上下移动，带动与升降安装座403固定连接的扫描机构安装座303同时移动，由于扫描机构安装座303其与下端的扫描驱动轴304的上端连接(扫描驱动轴304能够转动，但是竖直方向的移动随着扫描机构安装座303同时移动)。

当扫描完一个螺栓孔后，升降模组404带动螺栓孔扫描旋转机构3向上运动到最高处，运载车体1后端的定位机构2三爪卡盘206收缩，使后端的定位机构2与螺孔壁脱离，并由定位升降机构202将其升到最高处后，通过定位驱动齿轮204与车体传动齿轮104啮合，将后端的定位机构2传动至下一螺孔处，此时运载车体1前端的定位机构2保持固定在螺孔内，运载车体1也保持固定；后端的定位机构2传动到下一螺孔后，再次由定位升降机构202带动三爪卡盘下降至下一螺孔壁内，再次进行膨胀，与螺孔壁固定。此时，运载车体1前后两个定位机构2处于同一运动侧并与螺孔壁固定，此时，两个定位驱动齿轮204 同时向同一方向转动，即可驱动运载车体1带动螺栓孔扫描升降机构4和螺栓孔扫描旋转机构3移动到下一螺孔，即可进行该螺孔的三维扫描工作。

Claims (11)

1.一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：包括运载车体(1)，以及安装在运载车体(1)上的定位机构(2)、螺栓孔扫描旋转机构(3)和螺栓孔扫描升降机构(4)；所述的定位机构(2)相对于运载车体(1)滑动；所述的螺栓孔扫描升降机构(4)设于运载车体(1)中部，所述的螺栓孔扫描旋转机构(3)与螺栓孔扫描升降机构(4)连接，由螺栓孔扫描升降机构(4)带动上下移动。

2.如权利要求1所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的运载车体(1)包括圆弧形的车体底板(101)、设于车体底板(101)下方的辅助支撑车轮(102)、设于车体底板(101)上的腰孔两侧的导向滑轮组(103)和设于车体底板(101)弧形内侧的车体传动齿轮(104)；所述的腰孔作为定位机构安装孔，孔的长边外侧均安装导向滑轮组(103)，其与定位机构(2)配合形成滑动；所述的车体传动齿轮(104)与定位机构(2)通过齿轮啮合。

3.如权利要求2所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的辅助支撑车轮(102)为多个，其转动轴心的连线与运载车体底板(101)的圆弧直径重合。

4.如权利要求2所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的定位机构(2)包括定位导向滑块(201)、设于定位导向滑块(201)上的定位升降机构(202)和膨胀机构定子(203)、设于定位导向滑块(201)一侧的定位驱动齿轮(204)、与定位升降机构(202)连接且位于定位导向滑块(201)下方的膨胀机构驱动轴(205)；所述的定位升降机构(202启动带动下方的膨胀机构驱动轴(205)上下移动；所述的定位导向滑块(201)与导向滑轮组(103)形成配合，膨胀机构驱动轴(205)位于车体底板(101)下方，定位驱动齿轮(204)与车体传动齿轮(104)啮合。

5.如权利要求4所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的膨胀机构驱动轴(205)下端设有三爪卡盘(206)，所述的三爪卡盘(206)通过膨胀机构驱动轴(205)下端固定连接的卡盘安装座(208)实现安装。

6.如权利要求5所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的三爪卡盘(206)侧壁周向均匀加工安装孔，孔内设有与三爪卡盘(206)连接的定位支脚(207)。

7.如权利要求2所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的螺栓孔扫描旋转机构(3)包括设于运载车体(1)对应安装孔内的扫描驱动轴(304)、设于扫描驱动轴(304)下端扫描工作组件，以及扫描驱动轴(304)上端的扫描机构安装座(303)，所述的扫描机构安装座(303)由所述的螺栓孔扫描升降机构(4)带动上下移动；所述的扫描驱动轴(304)由扫描驱动电机(302)驱动转动，所述的扫描驱动电机(302)安装在扫描机构安装座(303)上。

8.如权利要求7所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的扫描工作组件包括设于扫描驱动轴(304)下端的激光反射镜(305)、视觉摄像机(306)和激光扫描仪(307)，三者安装在同一平面上；所述的激光扫描仪(307)相对于扫描驱动轴(304)固定安装，其位置和角度均不可调节；所述的激光反射镜(305)位于激光扫描仪(307)一侧，调节激光反射镜(305)的位置改变激光反射的角度。

9.如权利要求8所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的扫描机构安装座(303)上设有扫描旋转编码器(301)，实时记录扫描驱动轴(304)所转动的角度。

10.如权利要求2所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的螺栓孔扫描升降机构(4)包括固定设于运载车体(1)上的调平底座(402)、设于调平底座(402)侧面的升降模组(404)，以及与升降模组(404)连接配合能够相对升降的升降安装座(403)；所述的升降安装座(403)与所述的螺栓孔扫描旋转机构(3)连接，带动其上下移动。

11.如权利要求10所述的一种反应堆压力容器主螺栓孔螺纹三维扫描测量装置，其特征在于：所述的调平底座(402)顶部设有升降高度编码器(401)。

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