DE19641888C2 - Prüfmanipulator zur Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung von hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, insbesondere von Steuerstabantriebsgehäusen - Google Patents
Prüfmanipulator zur Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung von hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, insbesondere von SteuerstabantriebsgehäusenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Prüfmanipulator zur Prüfung ei
nes hohlzylindrischen Kernreaktorbauteils, insbesondere eines
abgestuft verjüngten Gehäuseteils, wobei der Prüfmanipulator
von einer Seite in das Bauteil eingeführt wird und mehrere
Sonden (z. B. Ultraschall- und Wirbelstromsonden) aufweist.
Vor allem betrifft die Erfindung einen Prüfmanipulator zur
Innenprüfung von Steuerstabantriebsgehäusen in Kernreaktoren.
Die Erfindung geht dabei aus von einem Prüfmanipulator mit
den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Ein
solcher Prüfmanipulator ist aus der DE-A-24 03 635 bekannt
und dient zur Prüfung von Schrauben an Reaktordruckbehältern.
Dort wird auf axialen Bohrungen der Schrauben ein Manipulator
aufgesetzt, bei dem ein in die Bohrungen versenkbarer Träger
zwischen Dichtungsscheiben aus Gummi oder gummielastischem
Kunststoff zwei Ebenen mit Ultraschallköpfen trägt, und ein
Koppelmedium in den Raum zwischen die beiden Dichtungen ein
geleitet wird.
Steuerstabantriebsgehäuse sind in der Regel hohlzylindrische,
abgestuft, verjüngte Bauteile, die im unteren, größeren Teil
mehrere (meistens zwei) Schweißnähte enthalten und im oberen,
engeren Teil mit einer Schweißnaht mit dem Reaktordruckbehäl
ter verbunden sind. Die dafür verwendeten Rohrstücke sind in
deutschen Siedewasserreaktoren praktisch standardisiert, wo
raus sich nur bestimmte Lagen der Schweißnähte an den zu prü
fenden Steuerstabantriebsgehäusen ergeben. Diese Schweißnähte
können mit Ultraschall (US) und Wirbelstrom (WS) geprüft wer
den. Es sind Manipulatoren bekannt geworden, die mittels ei
nes Schubschlauches einen Prüfkopf an die zu untersuchende
Schweißnaht verfahren. Das Verfahren mittels Schubschlauches
führt zu einer hohen Positionierungsgenauigkeit des Prüfkopf
trägers im Rohr, und der Prüfkopf muß für die Prüfung jeder
Schweißnaht neu ausgerichtet werden. Da sich das Steuerstab
antriebsgehäuse im oberen Teil verjüngt, muß bei der Prüfung
der in diesem Teil liegenden Schweißnaht zusätzlich der Prüf
kopf ausgetauscht werden. Der Aufbau des Prüfsystems in die
ser Weise führt zu ungenauen Meßergebnissen und aufgrund lan
ger Rüst- und Meßzeiten zu hohen Dosisbelastungen des Perso
nals.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Prüfmani
pulator für die US-Prüfung, insbesondere eine kombinierte WS-
und US- Prüfung von Steuerstabantriebsgehäusen oder ähnlichen
hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, bereit zu stellen,
welcher in einem Prüfvorgang alle Schweißnähte des Steuer
stabantriebsgehäuse prüft.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Prüfmanipulator
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Wei
terbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei
kommt bevorzugt ein modular aufgebauter Prüfmanipulator zum
Einsatz, welcher mit Prüfköpfen zur WS- und US-Prüfung der
Schweißnähte des Steuerstabantriebsgehäuses bestückt ist.
Am unteren Ende des Prüfmanipulators sitzt bei der nachste
hend beschriebenen, besonders vorteilhaften Ausführungsform
eine Antriebseinheit, die aus zwei Antriebsachsen besteht und
ein zentral gelagertes Hüllrohr verfahren kann. Das Hüllrohr
kann durch eine Antriebsachse in Drehung versetzt und durch
die andere Antriebsachse axial verfahren werden. Die An
triebseinheit wird am Flansch des Steuerstabantriebsgehäuses
befestigt. Ein im Hüllrohr gelagertes Zentralrohr, welches
aus mehreren zusammenkuppelbaren Einheiten besteht, ragt in
das Steuerstabantriebsgehäuse hinein. An definierten Stellen
des Zentralrohres sitzen Prüfsystemträger zum Prüfen der
Schweißverbindungen, welche untereinander möglichst den sel
ben Abstand haben, wie die zu prüfenden Schweißnähte. Dieser
Abstand kann an den jeweiligen Gehäusetyp angepaßt werden,
indem Zwischenstücke in das Zentralrohr eingekoppelt werden.
Im Inneren des Zentralrohres befinden sich sämtliche Zulei
tungen für die Prüfsystemträger, wie z. B. Spannungsversor
gung, Zu- und Abfuhr des Ankoppelmediums und eventuell Druck
luft zum Aufblasen von Dichtungen. Die Verbindung der Zulei
tungen beim Kuppeln der Rohrstücke kann seitlich außerhalb
des Zentralrohres über SJT-Steckverbindungen und Schlauch
kupplungen erfolgen, jedoch können auch Kupplungen im Inneren
der Rohrenden der einzelnen Zentralrohrmodule vorgesehen
sein.
Im unteren, größeren Teil des Steuerstabantriebsgehäuses kom
men dabei bevorzugt zwei Prüfsystemträger zum Einsatz, sowie
ein weiterer Prüfsystemträger, der im oberen, sich verjüngen
den Teil eingesetzt wird. Die Prüfsystemträger für den grö
ßeren Gehäuseteil tragen z. B. je sechs Prüfköpfe am Umfang,
vier US-Prüfköpfe und zwei WS-Prüfköpfe. Der kleinere Träger
für den oberen Gehäuseteil ist vorteilhaft mit zwei bis drei
US-Prüfköpfen am Umfang bestückt. Die Prüfköpfe können in
Fenstern eines Kunststoffkörpers sitzen und durch Federn an
die zu prüfenden Schweißnähte gedrückt werden. Durch diese
vorteilhafte Ausführungsform kann eine aufwendige Vollkar
danaufhängung mit Hebelmechanismen und pneumatischer Fernbe
dienung entfallen. In den Zwischenraum zwischen Ultraschall
sonden und der Gehäuseinnenwand wird über das Zentralrohr ein
Ankoppelmedium eingespeist.
Unterhalb der Prüfsystemträger sind tellerförmige Dichtein
heiten z. B. mit aufblasbarer Dichtmanschette angebracht. Die
Dichtmanschette wird aufgeblasen, indem das Zentralrohr, wel
ches mit Hilfe einer Wellendichtung über die tellerförmige
Dichteinheit mit der Dichtmanschette verbunden ist, mit Druck
beaufschlagt wird. Die tellerförmige Dichteinheit mit zuge
ordneter Dichtmanschette übernimmt die Abdichtung für das An
koppelmedium und gleichzeitig die Radiallagerung des Zentral
rohres, welches in der Wellendichtung drehbar gelagert ist.
Durch Drehung des Zentralrohres werden die im Prüfsystemträ
ger sitzenden Prüfköpfe am gesamten Umfang der zu prüfenden
Schweißnähte vorbeigeführt. Bei der WS- und US- Prüfung der
Schweißnähte wird das Ankoppelmedium für die Prüfköpfe durch
eine im Zentralrohr gelegene Zuleitung zum Prüfsystemträger
geleitet und tritt dort hinter den angefederten Prüfköpfen
oder durch die Prüfköpfe aus. Diese Vorgehensweise ermöglicht
das definierte Füllen eines kleinen Abschnitts des Steuer
stabantriebsgehäuses von der Dichteinheit bis über die Prüf
köpfe. Im Gegensatz zur herkömmlichen Vollflutung des Steuer
stabantriebsgehäuses müssen die Komponenten des Prüfmanipula
tors, insbesondere der Prüfsystemträger, nicht für drei bar
Wasserdruckresistenz ausgelegt werden.
Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn das Ankoppelmedium
kontinuierlich zu- und abgeführt wird. Dazu wird das Ankop
pelmedium durch die im Zentralrohr verlaufenden Zuleitungen
bis zu den Prüfköpfen geführt, über Bohrungen in den Prüfköp
fen zur Prüfkontaktfläche geleitet und füllt den Spalt zwi
schen dieser Fläche und den Prüfköpfen. Das überschüssige An
koppelmedium tropft dann von den Prüfköpfen ab und wird von
der Dichteinheit mit Dichtmanschette aufgefangen und über
eine Abflußöffnung im Zentralrohr einem Ableitungsschlauch
zugeführt. Bei einer Zirkulation wird dann selbst für lang
wierige Prüfungen insgesamt weniger Ankoppelmedium benötigt
als bei einer lokalen Flutung oder einer Vollflutung des Sy
stems.
Bei dem oben beschriebenen Prüfmanipulator werden sämtliche
Schweißnähte durch US- und WS-Prüfung in einem Prüfvorgang
untersucht. Dies reduziert Rüst- und Prüfzeiten und führt zu
einer geringeren Dosisbelastung des Personals. Die Befesti
gung der Prüfsystemträger an definierten Stellen des starren
Zentralrohres erlaubt eine genauere Positionierung gegenüber
der Positionierung mittels eines Schubschlauches und führt
weiterhin zu einer mechanisch weniger aufwendigen Konstruk
tion und damit höheren Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit
des Prüfmanipulators.
Diese Vorteile treten vor allem dann auf, wenn mehrere
Schweißnähte geprüft werden sollen, die jeweils ungefähr
kreisförmig um die Achse eines Bauteils mit hohlzylindrischem
Querschnitt verlaufen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie
len näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Steuerstabantriebsge
häuse mit Prüfmanipulator.
Am unteren Ende des Prüfmanipulators sitzt eine Antriebsein
heit 4, bestehend aus zwei Antriebsachsen 4.1, 4.2, welche
ein zentral gelagertes Hüllrohr 5 verfahren kann. Das Hüll
rohr 5 kann durch eine Antriebsachse 4.1 in Drehung versetzt
werden und durch die andere Antriebsachse 4.2 axial verfahren
werden. Die Antriebseinheit 4 wird am Flansch des Steuerstab
antriebsgehäuses 1 befestigt. Ein im Hüllrohr 5 gelagertes
Zentralrohr 3, welches aus mehreren zusammenkuppelbaren Ein
heiten besteht, ragt in das Steuerstabantriebsgehäuse 1 hin
ein. An definierten Stellen des Zentralrohres 3 sitzen Prüf
systemträger 7 zum Prüfen der Schweißverbindungen 2, welche
untereinander den selben Abstand haben, wie die zu prüfenden
Schweißnähte 2. Im Inneren des Zentralrohres 3 befinden sich
sämtliche Zuleitungen für die Prüfsystemträger 7, wie z. B.
Spannungsversorgung, Zufuhr 10 und Abfuhr 11 des Ankoppelme
diums. Die Verbindung der Leitungen 10, 11 beim Kuppeln der
Rohrstücke erfolgt seitlich außerhalb des Zentralrohres 3
über SJT-Steckverbindungen und Schlauchkupplungen 12.
Im unteren, größeren Teil des Steuerstabantriebsgehäuses 1
kommen zwei Prüfsystemträger 7 zum Einsatz, während ein wei
terer Prüfsystemträger 7 im oberen, sich verjüngenden Teil
eingesetzt wird. Die Prüfsystemträger 7 für den großen Ge
häuseteil tragen je sechs Prüfköpfe 8 am Umfang, vier US-
Prüfköpfe und zwei WS-Prüfköpfe. Der Träger 7 für den oberen
Gehäuseteil ist mit zwei bis drei US-Prüfköpfen 8 am Umfang
bestückt. Die Prüfköpfe 8 sitzen in Fenstern eines Kunst
stoffkörpers und werden durch Federn 9 an die zu prüfenden
Schweißnähte 2 gedrückt. Unterhalb der Prüfsystemträger 7
sind tellerförmige Dichteinheiten 6 mit aufblasbarer Dicht
manschette 6.1 angebracht. Die Dichtmanschette 6.1 wird auf
geblasen, indem das Zentralrohr 3, welches über die teller
förmige Dichteinheit 6 mit der Dichtmanschette 6.1 verbunden
ist, mit Druck beaufschlagt wird. Die tellerförmige Dichtein
heit 6 mit zugeordneter Dichtmanschette 6.1 übernimmt die Ab
dichtung für das Ankoppelmedium und gleichzeitig die Radial
lagerung des Zentralrohres 3, welches in der Wellendichtung
14 drehbar gelagert ist. Durch Drehung des Zentralrohres 3
werden die im Prüfsystemträger 7 sitzenden Prüfköpfe 8 am ge
samten Umfang der zu prüfenden Schweißnähte 2 vorbeigeführt.
Das Ankoppelmedium für die WS- und US- Prüfung der Schweiß
nähte 2 durch die Prüfköpfe 8 wird durch eine im Zentralrohr
3 gelegene Zuleitung 10 zum Prüfsystemträger geleitet und
tritt hinter den angefederten Prüfköpfen 8 aus. Diese Vorge
hensweise ermöglicht das definierte Füllen eines kleinen Ab
schnitts des Steuerstabantriebsgehäuses 1 von der Dichtein
heit 6 bis über die Prüfköpfe 8. Im Gegensatz zur herkömmli
chen Vollflutung des Steuerstabantriebsgehäuses 1 arbeiten
die Komponenten des Prüfmanipulators, insbesondere der Prüf
systemträger 7, höchstens gegen einen vernachlässigbaren Was
serdruck.
Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn das Ankoppelmedium
kontinuierlich zu- und abgeführt wird. Dazu wird das Ankop
pelmedium durch die im Zentralrohr 3 verlaufenden Zuleitungen
10 bis zu den Prüfköpfen 8 geführt und über Bohrungen in den
Prüfköpfen 8 zur Prüfkontaktfläche zwischen Schweißnaht 2 und
Prüfkopf 8 geleitet. Das ablaufende Ankoppelmedium wird von
der Dichteinheit 6 mit Dichtmanschette 6.1 aufgefangen und
über eine Abflußöffnung 13 im Zentralrohr 3 dem Ableitungs
schlauch 11 zugeführt. Bei dieser Ausführungsform wird insge
samt weniger Ankoppelmedium benötigt als bei einer lokalen
Flutung oder einer Vollflutung des Systems.
Claims (6)
1. Prüfmanipulator zur Prüfung eines Kernreaktorbauteils mit
ungefähr hohlzylindrischem Querschnitt, wobei der Prüfmanipu
lator von einem Ende aus in das Bauteil (19) einführbar ist
und mehrere Ultraschallsonden (8) aufweist, mit
- 1. einem Zentralrohr (3) zur Aufnahme von Versorgungsleitungen (10, 11)
- 2. in mehreren Ebenen am Zentralrohr angeordnete an die Ver sorgungsleitungen angeschlossene Prüfsystemträger (7) mit jeweils mindestens einer Ultraschallsonde (8) und Mittel zum Einspeisen eines Ankoppelmediums in den Zwischenraum zwischen der Ultraschallsonde (8) und der Innenwand des Bauteils (1)
- 3. jeweils einer am Zentralrohr (3) unterhalb jedes Prüfsy stemträgers (7) angeordneten Dichteinheit (6) zum Auffangen des Ankoppelmediums
- 1. eine Antriebseinheit (4) für eine Axialbewegung und Rota tionsbewegung des Zentralrohrs (3) mit den Prüfsystemträ gern (7) und den Dichteinheiten (6), wobei diese Dichtein heiten für sich je eine aufblasbare Dichtmanschette (6.1) mit einer ins Zentralrohr (3) führenden Abführung (13) für das Ankoppelmedium enthält.
2. Manipulator nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch mehrere über den
Umfang der Bauteilinnenwand verteilte Ultraschallsonden (8)
auf mindestens einem Prüfsystemträger (7).
3. Manipulator nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß auf minde
stens einem der Prüfsystemträger (7) mindestens eine
(vorteilhaft mehrere) Wirbelstromprüfsonden angeordnet sind.
4. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Länge
des Zentralrohres (3) durch einkoppelbare Zwischenstücke ver
änderlich ist.
5. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein oberer
Teil des Zentralrohres (3) einen Prüfsystemträger (15) und
eine Dichteinheit (16) trägt, die auf einen kleineren Innen
querschnitt des Bauteils ausgelegt sind als ein Prüfsystem
träger (7) und eine Dichteinheit (6) an einem unteren Teil
des Zentralrohres (3).
6. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß Prüfköpfe
(8) durch Federn (9) zwischen dem Prüfsystemträger (8) und
den Sonden an die Innenfläche des Reaktorbauteils (1) angefe
dert werden.
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DE19641888A DE19641888C2 (de) | 1996-10-10 | 1996-10-10 | Prüfmanipulator zur Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung von hohlzylindrischen Kernreaktorbauteilen, insbesondere von Steuerstabantriebsgehäusen |
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