DE2726547A1

DE2726547A1 - Pruefmanipulator zur fernbedienbaren aussenpruefung der rohranschlussnaehte von druckbehaeltern, insbesondere reaktordruckbehaeltern

Info

Publication number: DE2726547A1
Application number: DE19772726547
Authority: DE
Inventors: Georg Gugel
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-13
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1978-12-14
Also published as: AT365837B; ATA269278A; DE2726547C2

Description

Prüfmanipulator zur fernbedienbaren AußenprUfung der Rohr-
anschlußnähte von Druckbehältern, insbesondere Reaktordruckbehältern ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ Die Erfindung bezieht sich auf einen Prüfmanipulator zur fernbedienbaren AuBenprUfung der Rohranschlu0nähte von Druckbehältern, insbesondere zu deren Ultraschallprüfung bei Reaktordruckbehältern innerhalb eines nicht oder nur begrenzt zugänglichen Inspektions-Ringraumes. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zv.r reproduzierbaren Abfahren einer Rohranschlußnaht-Prüfbahn mit dem vorgenanten Prüfmanipulator.
lurch die DT-OS 2 434 467 ist eine jr unterschiedlichen Richtungen verfahrbares Prüfsystem bekannt, das für insbesondere nicht oder nur schwer zugängliche Stellen von Druckbehälterwänden vorgesehen ist, wobei Prüfsystem durch Programm ferngesteuert in den vertikalen und horizontalen Koordinaten (X, Y) bewegbar und in der Winkellage (Z) zu diesen Koordinaten drehbar ist. Dort wird mit dem Prufsystem u.a. auch die Stutzeneinschweißnaht einer Ultraschallprüfung unterzogen, wobei schrittweise ein das Frifsystem tragender Ausleger in X- und Y-Richtung verfahren wird, um den einen Halbkreis der Stutzeneinschweißnaht und der angrenzenden Wärmeeinflußzonen abfahren zu können; außerdem wird das Prüfsystem noch in bestimmte Winkellagen gedreht, um bestimmte Einschallrichtungen einhalten zu können. An die Prüfung einer Rohranschlußnaht ist hierbei nicht gedacht.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß mit einem Koordinaten-Fahrwerk das in einem Inspektionsringraum fernbedienbar in X- und Y-Richtung v';rfahrbr ist, sich auch die Rohranschlußnähte des Reaktordruckbehälters prüfen lassen.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, hrbe den Bewegungsablauf des Koordinaten-Fahrwerk 6 zu vereinfachen uni insbesondere eine bestimmte Einschallrichtung bei Umfahren einer Kreisbahn einzuhalten, ohne daß ein gesonderter Winke1.schrittgeber fÜr das PrUfsystem erforderlich ist.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe m4.t einem Pflifmanipulator der eingangs genannten Art dedurrh gelöst, daß an dem in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X- und Y-Richtung) verfahrbaren Ausleger eines Koordinaten-Fahrwerks ein an seinem freien Ende das Prifsystem tragender Schlepphebel in einer rohrqueren Schwenkebene beweglich derart angelenkt ist, daß bei seitlicher Anordnung des Koordinaten-Fahrwerks zum Rohr durch ein Verfahren des Auslegers in X-Richtung eine erste Gruppe und durch ein Verfahren des Auslegers in Y-Richtung eine zweite Gruppe von PrUfbahnquadranten des Rohrumfanges mit dem Prüfsystem abfahrbar ist. Unter Schlepphebel wird hier wie im folgenden ein in Richtung auf die PrUfbahn anfederbarer Hebel verstanden, der einarmlg oder zweiarmig ausgebildet sein kann und dessen das PrUfsystem tragender Hebelarm vorzugsweise zwei einen stumpfen Winkel miteinander einschließende Abschnitte umfaßt, da diese Form beim Umfahren der PrUfbahn besonders günstig ist. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vor allem in der Vereinfachung des Antriebs und der Antriebssteuerung zu sehen: Der Schlepphebel wird als ein Transformationsglied verwendet, das eine einfache geradlinige Bewegung des Auslegers (X- bzw.
Y-Richtung) in eine kreisförmige Bewegung des Prüfsystems umsetzt. Eine bevorzugte Anwendung der Erfindung ist die WiederholungsprUfung mit Ultraschall bei Reaktordruckbehältern; insofern stellt die Erfindung ein vorteilhaftes Zusatzsystem für die bekannten Zylinderwand-Manipulatoren dar. Erfindungsgemäß ist deshalb vorgesehen, daß das Koordinaten-Fahrwerk von einem an sich bekannten Zylinderwand-Manipulator gebildet ist, der einen im Inspektionsringraum des Reaktordruckbehälters angeordneten, horizontal und vertikal verfahrbaren Ausleger auf- weist. F.n sind jedoch auch andere ArwendunRI:aaglichkeiten der Erfindung denkbar, so z.B. langfe.treckte Rohrleitungen, deren Rundschweißnöhte überprüft werden müssen und nur eine seitliche Zugeanglichkeit zulassen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schlepphebel zum Abfahren einer den gesamten Rohrumfang überstreichenden PrUfbahn innerhalb seiner Schwenkebene in eine spiegelsymmetrische Umsetzstellung bringbar ist. Hierzu sind zweckmäßigerweise zwei relativ zueinender verdrehbare und in den beiden Umsetzstellungen zueinander arretierbare Schwenkhebelteile vorgesehen. Dieses Umsetzen kann auch fernbedient durch einen Umsetzantrieb geschehen, so daß der Prüfmanipulator zum Umsetzen nicht aus dem Inspektionsringraum herausgefahren zu werden braucht, vorausgesetzt, es ist für die Schwenkbewegung genÜgend radialer Freiraum vorhanden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zum Abfahren von mäanderförmig verlaufenden Prttfbahnen der Schlepphebel quer zu seiner Schwenkebene verstellbar gelagert. Hierzu ist zweckmäßigerweise eine Schwenklagerbuchse des Schlepphebel s mit einem Schlitten verbunden, der in Querrichtung des Schlepphebels verschieblich geführt und mittels Wandermutter-Spindel-Antrieb verstellbar ist. Diese Verstellung erfolgt ebenso wie die X- und Y-Verstellung fernbedient.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden im folgenden anhand der zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung erläutert, in welcher in schematischer Darstellung unter Fortlassung der fÜr das Verständnis dar Erfindung nicht erforderlichen Teile zeigen: Fig. 1 die Außenkontur der Hauptkthlmittelleitung eines Siedewasserreaktors mit in verschiedenen Stellungen dazu befindlichem Prüfmanipulator in einem Aufriß; Fig. 2 die zugehörige Draufsicht; Fig. 3 in stark schematisierter Daratell une die Abwicklung des Zylinderwandbereiches eines Reaktordruckbehälters mit zwei HEiuptkUhlmittelleitllngen, wobe durch einen zwischen den beiden Rohrleitungen angeordneten PrUfmanipulator die RohranschlußnahtUberprüfung beider Rohrleitungen möglich ist und Fig. 4 einen zur Verwirklichung des Prüfverfahrens nach Fig. 3 dienenden Horizontal-Zusatzantrieb zwischen Koordinaten-Fahrwerk und Schlepphebel.
Der in Fig. 1 und 2 als Ganzes mit 1 bezeichnete PrUfmanipulator umfaßt eine vertikale Führungsschiene 2, die im Inspektionsringspalt eines nicht näher dargestellten Reaktordruckbehälters befestigt ist, einen in vertikaler (Y-)Richtung verfahrbaren an dieser FÜhrungsschiene 2 über Rollen 3 geführt gelagerten Wagen 4 und einen an diesem Wagen 4 in horizontaler (X-)Richtung verfahrbaren Ausleger 5 mit schwenkbar in der rohrqueren Ebene 6 gelagertem Schlepphebel 7. Der Schlepphebel 7 trägt an seinem freien Ende ein Prüfsystem 8, welches durch eine Kufe abgestützt wird, mit nicht näher dargestellten, kardanisch gelagerten Ultraschall-Prüfköpfen. Der Vertikalantrieb für den Wagen 4 und der Horizontalantrieb für den Ausleger 5 sind zur Vereinfachung nicht dargestellt. Der Ausleger 5, der bei größerer Länge der Krümmung der Druckbehälter-Außenwand angepaßt ist, ist an dem mit dem Wagen 4 fest verbundenen FUhn mgskdrper 4a horizontal beweglich geführt gelagert, wobei der Antrieb mittels einer Zahnstange des Auslegers 5 erfolgen kann, mit der das Ritzel eines am Wagen 4 bzw. dem Tragkörper 4a befestigten Antriebsmotors kämmt. Der Antrieb des Wagens 4 kann über einen Kettenantrieb erfolgen (nicht dargestellt). Die Teile 2 bis 5 stellen Elemente eines an sich bekannten Zy).inderwandmanipulators ZM dar. Die achsnormale bzw. rohrquere Ebene 6 verläuft durch die Rohranschlußnaht 9 der HauptkUhlmittelleitung 10 eines Reaktordruckbehälters (Fig. 2). Diese Rohranschlußnaht soll auf ihrem gesamten Umfang mit dem Prüfsystem längs einer mäanderförmigen Prüfbahn 11 abgefahren werden. Bevor der Bewegungsablauf erläutert wird, sei zunächst auf die Ausbildung des Schlepphebelsystems eingegangen.
Der Schlepphebel 7 ist geniäß Pfeil w in der X- Y-Ebene schwenkbar mit seiner Schwenkachse 12 gelagert, welcher ein Schwenkantrieb 13 zugeordnet ist. Der Schwenkantrieb 13 ist als ein pneumatischer Ringkolben-Antrieb ausgeführt, wodurch auch bei unterschiedlichen Anstellwinkeln immer für einen gleichmäßigen Auflagedruck des Prüfsystems 8 gesorgt ist. Der Lagerbock 14 der Schwenkachse 12 sitzt an einem Schlitten 15, der in Querrichtung z mittels einer ihn durchdringenden, drehbaren Spindel 16 hin und her bewegt werden kann, wobei die Spindel 16 an einem U-förmigen Rahmen 17 drehbar gelagert und mit dem an diesen Rahmen befestigten Spindelantriebsmotor 18 gekuppelt ist. Bei Drehung der Spindel 16 wird also der Schlitten 15 nach Art einer Wandermutter hin und her bewegt. Diese Hin- und Herbewegung wird der Bewegung des Prüfsystems 8 in Umfangsrichtung überlagert, und zwar ferngesteuert nach einem vorgegebenen Prüfprogramm. Gemäß Pfeil u ist der Schlepphebel, wenn er die Quadranten 1 und II der PrUfbahn 11 abgefahren hat, innerhalb seiner Schwenkebene in eine spiegelsymmetrische Umsetzstellung bringbar, die aus der unteren Hälfte der Fig. 1 strichpunktiert erkennbar ist, wodurch nunmehr auch die Quadranten III und IV der Prüfbahn abgefahren werden können. Hierzu sind zwei relativ zueinander verdrehbare und in den beiden Umsetzstellungen zueinander arretierbare Schwenkhebelteile 7a und 7b vorgesehen. Zum fernbetätigbaren Umsetzen kann ein Drehantrieb 19 mit zwei Raststellungen einem der Schwenkhebelteile 7a, 7b zugeordnet sein (siehe Fig. 2), der z.B. an einem Flansch des Hebelteils 7a befestigt ist und eine Welle mit Ritzel 19a aufweist, die mit einem Zahnkranz des anderen Hebelteiles 7b kammt. Bei Drehung des Antriebs 19 wälzt sich somit der Hebelteil 7a am Hebelteil 7b in die andere Umsetzstellung ab.
Das Fahrprogramm mit dem Prüfmanipulator nach Fig. 1 und 2 läuft so ab, daß z.B. beim ersten Quadranten I der Prüfbahn 11 begonnen wird und der Schlepphebel 7 mit dem an der Prüfbahn anliegenden Prüfsystem 8 gemäß Pfeil t1 in Umfangsrichtung durch Bewegung des Auslegers 5 in X-Richtung verfahren wird.
Ist der erste Quadrant I durchfahren, so wird nunmehr der Ausleger 5 in Y-Richtung bewegt, und zwar abwärts, so daß das PrUfsystem 8 an seinem Schlepphebel 7 gemäß Pfeil t2 die Prüf- bahn des zweiten Quadrant II durchführt. Zum Abfnahren der beiden anderen Quadranten III und IV wird der Schlepphebel 7 mittels seiner Kupplung 7a, 7b in seiner SChwenkebene, wie beschrieben, verdreht .n-l der Schlepphebel dann auf den Pmkt A des dritten Quadranten III aufgesetzt (die übrigen Grenzpunkte zwischen den einzelnen Quadranten sind dementsprechend nit B, C und D bezeichnet). Nunmehr wird im Gegenzeigersinn gemäß Pfeil t3 das Prüfsystem durch Bewegung des Auslegers 5 iii X-Richtung verfahren bis zum Punkt D, und von hier wird das Prüfsystem zum Abfahren des vierten Quadranten gemäß Pfeil t4 durch Bewegung des Auslegers 5 in Y-Richturig aufwärts verfahren. Der Ausleger 5 ist etwas idealisiert geradlinig dargestellt; in Wirklichkeit ist er schwach gekrümmt, was sich jedoch hinsichtlich der Prüfbahn praktisch nicht auswirkt. Sollte es sich etwas auswirken, r.o wird der Prüfbereich der notwendigen Breite angepaßt. Bei grtißerer Krtlrninung des Auslegers 5 würde die Kontur der Prüfbahn so verlaufen, wie bei 11' angedeutet, d.h. die vorgeschriebene Prüfbahnkontur 11 würde auf jeden Fall mit umfaßt.
Fig. 3 zeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Prüfmanipulator sogar zwei im Umfangsrichtung einander benachbarte Hauptkühlmittelleitungen 10 mit entsprec?-tenden Rohranschlußnähten geprüft werden können. In der Mitte zwischen beiden Rohran schlossen 10 ist in Fig. 3 die vertikale Führungsschiene 2 angedeutet. Fig. 4 zeigt ebenfalls schematisch, daß ein das Schwenklager des Schlepphebels 7 und seinen Quer-Verstellantrieb umfassender Support 15' am Ausleger 5 von dessen einem Ende 5' zu dessen anderem Ende 5" horizontal verstellbar gelagert ist (Pfeil s), so daß der Schlepphebel 7 aus einer Prifstellung bezüglich der einen Rohranschlußnaht 11 (z.B. die in Fig. 3 rechts dargestellte) in eine Prufstellung bezüglich der anderen gegenüberliegenden Rohranschlußnaht 11 (z.B. die in Fig. 3 links dargestellte) bringbar ist. Entsprechend der Verstellung des Supports 15' wird auch der Ausleger 5, wi strichpunktiert angedeutet, auf seinem Tragkörper 4a aus der in Fig. 4 mit R bezeichneten Rechtsstellung in die andere, mit L bezeichnete Links- stellung verfahren.
Das Prüfprogramm läuft gemäß in Fig. 3 in der Linkstellung L des Prüfmanipulators so ab, wie anhand der Fig. 1 bereits geschildert, d.h. es werden nacheneinander die Quadranten I und II gemäß den Schlepphebelstellungen 111, 112, 113 und 114 durchfahren dann wird der Schlepphebel 7 umgesetzt, und es werden die Quadranten III und IV gemäß den Schlepphebelstellungen 121, 122, 123 und 124 abgefahren. Nummehr wird der Support 15' des Schlepp hebels aus der Linksstellung L in die Rechtsstellung R verfahren, und das Fahrprogramm läuft in der Rechsstellung R z.B. spiegelbildlich zum Fahrprogramm in der Linksstellung ab, d.h. es werden zunächst die Quadranten I, II (Schlepphebelstellungen ril, r12, r13 und r14) durchfahren, dann wird der Schlepphebel 7 umgesetzt, und es werden d5e Quedranten .III und IV (Schlepphebelstellungen r21, r22, r23 und r24) durchfahren. Das Fahr programm könnte naturgemäß auch so ablaufen, daß mit den unteren Quadranten Ilt und IV begonnen wird Be allen Teilprogranmen I bis IV in der Link.s- und in der Rechsstellung genügt, wie ersichtlich, zum Abfahren der Rohranschluß-Rundnaht 11 ein Verstellen do Auslegers 5 entweder i der X- oder in der Y-Richtung. Wenn auch der bevorzugte Anwendungsfall der Erfindung die Null-Messung und Wiederholungsprüfung mit Ultra schall ist, so versteht es sic, daß das Prüfsystem 8 auch aus einer Wirbelstrommeißeinrichtung oder aus einer Fernseh-Beobachtungseinrichtung bestehen kann. Auch könnte der erfindungsgemaße Prüfmanipulator anstelle eines Prüfsystems mit einem Schweißkopf versehen werden, so daß sich damit Rund schweißungen ferngesteuert nach einem Schweißprogramm durchführen ließen.
4 Figuren 11 Patentansprüche L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1. Prüfmanipulator zur fernbedienbaren Außenprüfung der Rohranschlußnähte von Druckbehältern, insbesondere zu deren Ultraschallprüfung bei Reaktordruckbehältern innerhalb eines nicht oder nur begrenzet zugallglichen Inspektions-Ringraumes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an dem in zwei zueinander senkrechten Richtungen (X- und Y-Richtung) verfahrbaren Ausleger (5) eines Koordinaten-Fahrwrks (ZM) ein an seinem freien Ende das Frlf3ystem (8) tragender Schlepphebel (7) in einer rohrqueren Schwenkebene (6) beweglich derart angelenkt ist, daß bei seitlicher Anordnung des Koordinaten-Fahrwerks (ZM) zum Rohr (10) durch ein Verfahren des Auslegers (5) in X-Richtung eine erste Gruppe und durch ein Verfahren des Auslegers in Y-Richtung eine zweite Gruppe von Prüfbahnquadranten (I, II, III, IV) des Rohrumfanges mit dem PrUfsystem (8) abfahrbar ist.
2. Prüfmanipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Koordinaten-Fahrwerk (ZM) von einem an sich bekannten Zylinderwandmanipulator gebildet ist, der einer im Inspektionsringraum des Reaktordruckbehälters angeordneten horizontal und vertikal verfahrbaren Ausleger (5) aufweist.
3. Prüfmanipulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlepphebel (7) zum Abfahren einer den gesamten Rohrumfang Uberstreichenden Prüfbahn (11) innerhalb seiner Schwenkebene (6) in eine spiegelsymmetrische Umsetzstellung bringbar ist.
4. Prüfmanipulator nach einem der AnsprUche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abfahren von mäanderförmig verlaufenden PrUfbahnen (11) der Schlepphebel (7) quer zu seiner Schwenkebene (6) verstellbar gelagert ist.
5. Prüfmanipulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenklegerbung (14) des Schlapphebels (7) mit einem Schlitten (15) verbunden ist, der im Querrichtung (Z) verschieblich geführt und mittels Wandermutter-Spindel-Antrieb (16, 18) verstellbar ist.
6. Prüfmanipulator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einer vertikalen Führungsschiene, din zwischen zwei zueinander in Umfangsrichtung benachbarten Rohranschlüssen des Druckbehälters angeordnet ist, mit einem an der Führungsschiene vertikal verfahrbaren Wagen und einem am Wagen horizontal verstellbar gelagerten Ausleger, dadurch gekennzeichnet, daß ein das Schwenklager (12, 14) des Schlepphebels (7) und seinen Quer-Verstellantrieb (18) umfassender Support (15') am Ausleger (5) von dessen einem zum anderen Ende horizontal verstellbar gelagert ist, so daß der Schlepphebel (7) aus einer Prüffstelung (R) bezüglich der einen Rohranschlußnaht (9) in eine PrUfstellung (L) bezUglich der anderen gegenüberliegenden Rohranschiußnaht (9) bringbar ist.
7. Prüfmanipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schwenkantriebsmittel (13) des Schlepphebels (7) als pneumatischer flingkolben-Mltrieb ausgeführt sind.
8. PrUfmanipulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umsetzen des Schwenkhebels (7) zwei relativ zueinander verdrehbare und in den beiden Umsetzstellungen zueine.nder arretierbare Schwenkhebelteile (7a, 7b) vorgesehen sind.
9. Prufmanipulator nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Drehantrieb (19) mit zwei Raststellungen zum fernbetätigbaren Umsetzen des Schwenkhebels (7).
10. Prifmanipulator nach einem der AnsprUche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das PrUfsystem (8) kardanisch am Schlepphebel (7) gelagert ist.
11. Verfahren zum reproduzierbaren Abfahren einer Bohrunschlußnaht-Prüfbahn mit einem Prüfmanipulator nach einem Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der äußeren und oberen (unteren) Rohrbälfte liegenden I.Quadrant der Prüfbahn durch Verstellen des Auslegers in X Richtung abgefahren wird, danach ein im Uhre (Gegenzeigen) Sinn folgender II. Quadrant durch Verstellen der Auslegers in Y-Richturg abgefahren wird, das hierauf durch Umsetzen der; Schlepphebels das Prüffsystem mit dem äußeren und unteren (oberen) III. Quadranten in Eingriff gebracht und dieser Quadrant durch Verstellen des Auslegers in X-Richtung abgefahren wird und daß schließlich der letzte Qadrant durch Verstellen des Auslegers in Y-Richtung abgefahren wird.