устройство для контроля внутренней поверхности фланцев и шпилечных гнезд вертикально расположенных цилиндрических резервуаров

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ФЛАНЦЕВ И ШПИЛЕЧНЫХ ГНЕЗД ВЕРТИКАЛЬНО РАСПОЛОЖЕННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ, содержащее опорно-центрирующий узел, выполненный в виде биологически защитного цилиндрического корпуса, открытого снизу, соосно размещенную в нем центральную штангу с расположенной на ее нижнем конце подвеской, на направляющих которой установлены каретки с приборами контроля, а свободный конец ее закреплен на тележке, установленной с возможностью перемещения в радиальном направлении на поворотном столе, размещенном на торцевой поверхности корпуса, в боковой поверхности которого выполнено окно для смены приборов контроля, отличающееся тем, что одна из направляющих состоит из секций, представляющих собой секцию, выполненную в виде биологически защитной крышки с центрирующими пазами по ее краям, и секцию, жестко связанную с корпусом и стыкующуюся с первой с помощью расположенных также по ее краям шарнирно-рычажных механизмов, крайние звенья которых соединены между собой коромыслом, шарнирно установленным на внутренней поверхности корпуса, и выполнены одно в виде крепежного цилиндрического стержня с резьбовой нарезкой и фиксирующей гайкой, пропущенного сквозь корпус и биологически защитную крушку, а другое звено - в виде подпружиненного упора, пропущенного также сквозь корпус и секцию направляющей, жестко связанную с ним, и снабженного осью, установленной с возможностью перемещения в продольном пазу, выполненном в корпусе, и взаимодействующей с центрирующими пазами биологически защитной крышки, при этом каретка, взаимодействующая с этой направляющей, выполнена в виде дополнительной самоходной тележки с прижимными роликами, установленными на ней с возможностью взаимодействия как с секциями, так и с подпружиненным упором.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено диаметрально расположенными проушинами, установленными на подвеске, и направляющие с каретками подвешены на них с возможностью поворота в вертикальной плоскости с помощью винтовых стяжек, один конец каждой из которых шарнирно закреплен на соответствующей направляющей, а другой - на подвеске.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при внутреннем контроле цилиндрических резервуаров и их фланцев со шпилечными гнездами, например корпусов ядерных реакторов.

Известно устройство для обследования корпуса ядерного реактора, содержащее опорно-центрирующий узел, соосно размещенную в нем штангу с расположенной на ее нижнем конце подвеской, на направляющих которой установлена каретка с приборами контроля. Свободный конец штанги закреплен на опорно-центрирующем узле [1] Это устройство содержит опорно-центрирующий узел, выполненный в виде каркаса, состоящего из центрального корпуса с радиально направленными выдвижными опорными рычагами, центрирующими штангу с приборами, определяющими параметры дефекта и его размер относительно внутренней поверхности корпуса и его фланца с отверстиями для шпилек. Опорно-центрирующий узел снабжен кольцом с направляющими втулками, направляющими шпильками со скошенными наконечниками, которые вставляют в одни отверстия для шпилек для обеспечения центрирования приборов контроля и сопрягают их с отверстиями во втулках, закрепленных в кольце. Для обследования фланца корпуса в зоне этих шпилечных отверстий, а также непосредственно этих отверстий необходимо опорно-центрирующий узел переставлять и центрировать его относительно корпуса с помощью направляющих шпилек по другим отверстиям для шпилек. Зазор между направляющими шпильками и сопрягающимися с ними отверстиями во втулках должен быть минимальным. В противном случае устройство для обследования, являющееся относительно тяжелым блоком оборудования, будет зависать и может вызвать повреждение этого устройства, направляющих шпилек или корпуса ядерного реактора, что снижает достоверность контроля, особенно при повторном обследовании корпуса, когда необходимо выйти на координаты ранее обнаруженного дефекта.

Наиболее близким техническим решением к предложенному, взятым за прототип, является устройство для контроля вертикально расположенных резервуаров, содержащее опорно-центрирующий узел, выполненный в виде биологически защитного цилиндрического корпуса, открытого снизу, соосно размещенную в нем центральную штангу с расположенной на ее нижнем конце подвеской, на направляющих которой установлены каретки с приборами контроля. Свободный конец ее закреплен на тележке, установленной с возможностью перемещения в радиальном направлении на поворотном столе, размещенным на верхней торцовой поверхности биологически защитного цилиндрического корпуса, в боковой цилиндрической поверхности которого выполнено окно для смены приборов, контролирующих внутреннюю поверхность резервуара [2] В известном устройстве-прототипе опорно-центрирующий узел в виде биологически защитного цилиндрического корпуса, в боковой стенке которого предусмотрены окна для замены одних приборов контроля другими, установленных на направляющих подвески. Высота окон выбрана из расчета возможности вывода сквозь них направляющих, несущих приборы контроля. Для обеспечения контроля всей поверхности фланца необходимо одну из кареток, несущей приборы контроля, разместить в узком кольцевом поясе, ширина которого порядка 700 мм и установит на фланце с возможностью контакта с опорно-центрирующим узлом для направления ее по периметру фланца, на котором расположены контролируемые гнезда под шпильки. Так как опорно-центрирующий узел выполнен в виде биологически защитного цилиндрического корпуса с окнами, то для направления каретки можно использовать проемы между окнами, что позволяет осуществить контроль только части фланца. Для контроля оставшейся части необходимо опорно-центрирующий узел развернуть и продолжать контроль, а это ведет к изменению начала отсчета как при повторном контроле фланца, так и при контроле внутренней поверхности корпуса, что может исказить показания размеров дефекта, координат его расположения, следовательно, снизить надежность и точность контроля. При открытых окнах повышена вероятность радиоактивного облучения обслуживающего персонала, а также не исключена аварийная ситуация, при которой каретка с приборами, контролирующими фланец, может упасть через проем окна в корпус реактора. Таким образом, при повторном контроле внутренней поверхности корпуса и фланца с гнездами под шпильки, расположенными на его поверхности, для обеспечения быстрого и точного выхода на ранее выявленные дефекты с целью определения их дальнейшего развития необходимо сохранить начало отсчета координат ранее выявленных дефектов. Это возможно только в том случае, если контроль всей поверхности фланца с гнездами и внутренней поверхности корпуса осуществляют одновременно с одной установки опорно-центрирующего узла, выполненного в виде биологически защитного цилиндрического корпуса.

Заявленное изобретение позволяет повысить надежность и точность позиционирования приборов, особенно при повторном контроле, путем осуществления одновременного контроля внутренней поверхности корпуса и его фланца со шпилечными гнездами с одной установки опорно-центрирующего узла в затесненных местах, типа узкого кольцевого пояса в зоне контроля фланца.

Сущность изобретения заключается в совокупности признаков, из которых общими с прототипом являются: опорно-центрирующий узел, выполненный в виде биологически защитного цилиндрического корпуса, открытого снизу, соосно размещенная в нем центральная штанга с расположенной на ее нижнем конце подвеской, на направляющих которой установлены каретки с приборами контроля, а свободный конец ее закреплен на тележке, установленной с возможностью перемещения в радиальном направлении на поворотном столе, размещенном на торцовой поверхности биологически защитного корпуса, в боковой поверхности которого выполнено окно для смены приборов контроля. Новые признаки, отличные от прототипа: одна из направляющих состоит из секций, представляющих собой секцию, выполненную в виде биологически защитной крышки с центрирующими пазами по краям ее, и секцию, жестко связанную с корпусом и стыкующуюся с первой с помощью расположенных по ее краям шарнирно-рычажных механизмов, крайние звенья которых соединены между собой коромыслом, шарнирно установленным на внутренней поверхности корпуса опорно-центрирующего узла и выполнены одно в виде крепежного цилиндрического стержня с резьбовой нарезкой и фиксирующей гайкой, пропущенного сквозь корпус и биологически защитную крышку, а другое звено в виде подпружиненного упора, пропущенного сквозь корпус и секцию направляющей, жестко связанную с ним, и снабженного осью, установленной с возможностью перемещения в продольном пазу, выполненном в корпусе опорно-центрирующего узла и взаимодействующей с центрирующими пазами биологически защитной крышки. Каретка, взаимодействующая с этой направляющей, выполнена в виде дополнительной самоходной тележки с прижимными роликами, установленными на ней с возможностью взаимодействия как с кольцевыми секциями, так и с подпружиненным упором. Подвеска снабжена диаметрально расположенными проушинами. Остальные направляющие с каретками подвешены на них с возможностью поворота в вертикальной плоскости с помощью винтовых стяжек, один конец которых шарнирно закреплен на направляющей, а другой на подвеске.

Анализ уровня техники позволил установить, что не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявляемых аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к установленному техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня был проведен дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 вид Б на фиг. 1; на фиг. 4 сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 сечение Г-Г на фиг. 2; на фиг. 6 сечение Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 сечение Ж-Ж на фиг. 2; на фиг. 8 сечение И-И на фиг. 3; на фиг. 9 сечение К-К на фиг. 8; на фиг. 10 сечение Л-Л на фиг. 8.

Устройство для контроля корпусов вертикально расположенных резервуаров состоит из опорно-центрирующего узла, выполненного в виде биологически защитного цилиндрического корпуса 1, открытого снизу и снабженного ступенчатым фланцем 2 для установки и центрирования его относительно внутренней поверхности цилиндрического резервуара 3. Для расширения диапазона диаметров контролируемых корпусов используют переходные кольца 4, установленные между ступенчатым фланцем 2 и контролируемым корпусом. На верхнем торце корпуса 1 опорно-центрирующего узла установлена плита 5 с зубчатым венцом 6. На ней размещен поворотный стол 7, на направляющих 8 которого с возможностью перемещения в радиальном направлении установлена самоходная тележка 9 с приводом 10 ее перемещения. Тележка 9 снабжена верхней плитой 11 с зубчатым венцом (не показан), и на ней размещен верхний поворотный стол 12 со стойкой 13, имеющей центрирующие опоры для направления штанги 14. На стойке 13 закреплен трос 15 механизма 16 подъема штанги 14, который расположен на верхнем поворотном столе 12. На поворотном столе 7 размещен привод 17 его поворота. На выходном валу 18 привода 17 установлено зубчатое колесо 19, взаимодействующее с зубчатым венцом 6. Привод 20 верхнего поворотного стола выполнен аналогичным образом. На нижнем конце штанги 14 закреплена подвеска 21, представляющая собой сварной корпус, на фланцах которого диаметрально расположены проушины 22, в которых шарнирно установлены приводные винтовые стяжки 23, свободные концы которых шарнирно связаны с направляющими 24, несущими каретки 25, предназначенные для установки на них контрольных или смотровых приборов 26 (ультразвуковой головки, вихревотокового устройства, телекамеры). Для замены контрольного или смотрового прибора 26 в случаях их выхода их строя в боковой стенке цилиндрической поверхности корпуса 1 опорно-центрирующего узла выполнено окно 27. Наружная боковая поверхность корпуса 1 опорно-центрирующего узла снабжена направляющей, выполненной в виде кольцевых секций 28 и 29. Секция 28 представляет собой биологически защитную крышку для окна 27 с центрирующими пазами 30 по краям ее. Секция 29 жестко связана с корпусом 1 опорно-центрирующего узла и стыкуется с секцией 28 с помощью шарнирно-рычажных механизмов, крайние звенья которых соединены между собой коромыслом 31, шарнирно установленным на внутренней поверхности корпуса 1 опорно-центрирующего узла. Одно крайнее звено шарнирно-рычажного механизма выполнено в виде крепежного цилиндрического стержня 32 с резьбовой нарезкой и фиксирующей гайкой 33, пропущенного сквозь корпус 1 опорно-центрирующего узла и секцию 29. Второе крайнее звено шарнирно-рычажного механизма выполнено в виде подпружиненного упора 34, пропущенного сквозь корпус 1 опорно-центрирующего узла и секцию 29. Сквозь подпружиненный упор 34 перпендикулярно ему пропущена ось 35, установленная с возможностью перемещения в продольном пазу 36, выполненном в корпусе 1 опорно-центрирующего узла, и взаимодействующая с центрирующими пазами 30. Направляющая, выполненная в виде кольцевых секций 28 и 29, предназначена для ориентации и центрирования приборов 37 для контроля шпилечных гнезд 38 на поверхности 39 фланца контролируемого резервуара 3. Приборы 37 для контроля шпилечных гнезд 38 установлены на каретке 40, несущей кроме того приборы (не показаны) осмотра и контроля всей поверхности фланца. Каретка 39 выполнена в виде дополнительной самоходной тележки с приводом 41, установленной на поверхности фланца 39 и снабженной опорными роликами 42, контактирующими с внутренней поверхностью контролируемого резервуара 3 и прижимными роликами 43, поджатыми к направляющей, состоящей из кольцевых секций 28 и 29, пружиной 44. В цепи управления приводом перемещения дополнительной тележки предусмотрено перегрузочное устройство по току (не показано).

Устройство для контроля внутренней поверхности, фланцев и шпилечных гнезд цилиндрических резервуаров работает следующим образом.

В верхней части контролируемого цилиндрического резервуара 3 устанавливают корпус 1 опорно-центрирующего узла, центрируют его с помощью ступенчатого фланца 2 по внутренней поверхности цилиндрического резервуара и выставляют его по реперной линии (не показана), нанесенной на поверхности фланца 39 цилиндрического резервуара 3. Для расширения диапазона диаметров контролируемых резервуаров используют переходные кольца 4. На верхней плите 5 опорно-центрирующего узла монтируют поворотный стол 7 с самоходной тележкой 9, несущей верхнюю плиту 11 с верхним поворотным столом 12 и штангой 14, на подвеске 21 которой закреплены приборы 26 осмотра и ультразвукового или вихретокового контроля внутренней поверхности цилиндрического резервуара 3. Направляющие 24, несущие каретки 25 с приборами 26 с помощью приводных винтовых стяжек 23, располагают параллельно оси штанги 14. На фланец 39 цилиндрического резервуара 3 устанавливают каретку 40, выполненную в виде дополнительной самоходной тележки, с приборами 37 контроля фланца 39 и его шпилечных гнезд 38. Опорные ролики 42 вводят в контакт с внутренней поверхностью цилиндрического резервуара 3, а прижимные ролики 43 с секциями 27 и 28 направляющей опорно-центрирующего узла и сцентрируют таким образом приборы 37 контроля шпилечных гнезд 38 относительно вертикальной оси цилиндрического резервуара 3. С помощью троса 15 механизма 16 подъема штанги 14 осуществляют перемещение штанги 14 в центрирующих опорах стойки 13 с подвеской 21 внутри контролируемого цилиндрического резервуара 3, вводя приборы 26 осмотра и контроля в зону контроля по высоте. Приводом 20 осуществляют поворот верхнего стола 12 со штангой 14 и таким образом вводят в зону контроля один из приборов 26 для контроля или осмотра внутренней поверхности цилиндрического резервуара 3. Направляющую 24 с помощью приводной винтовой стяжки 23, шарнирно установленной в проушине 22 подвески 21, перемещают в положение,перпендикулярное штанге 14. Перемещением кареток 25 вдоль направляющих 24 выдвигают приборы 26 контроля и осмотра в радиальном направлении и прижимают к внутренним стенкам цилиндрического резервуара 3. Включают привод 17 и зубчатое колесо 19, установленное на его выходном валу 18, обкатывают вокруг зубчатого венца 6 плиты 5, осуществляя поворот стола 7 со штангой 14, контролируя кольцевой шов на внутренней поверхности цилиндрического резервуара 3. Для контроля сварных швов на поверхности днища цилиндрического резервуара 3 приводом 10 перемещают тележку 9 со штангой 14 в радиальном направлении вдоль направляющих 8 поворотного стола 7 для обеспечения нормального положения приборов 26 контроля ультразвуковых преобразователей или верхретоковой головки к контролируемой поверхности днища цилиндрического резервуара 3. Одновременно с контролем внутренней поверхности цилиндрического резервуара осуществляют контроль поверхности 39 фланца и шпилечных гнезд 38, расположенных на нем. Для этого включают привод 41 и перемещают каретку 40, выполненную в виде дополнительной самоходной тележки, по поверхности 39 фланца цилиндрического резервуара 3 вдоль секций 28 и 29 направляющих корпуса 1 опорно-центрирующего узла, производя контроль поверхности 39 фланца и шпилечных гнезд 38. Для смены приборов 26 контроля механизмов 16 подъема штангу 14 с подвеской 21 перемещают вверх, выводя приборы 26 на уровень окна 27, выполненного в боковой стенке конуса 1 опорно-центрирующего узла, направляющие 24 с помощью приводных винтовых стяжек 23 располагают параллельно оси штанги 14. Отвинчивают фиксирующую гайку 33 и снимают секцию 28, выполненную в виде биологически защитной крышки. Пружина перемещает упор 34 вместе с осью 35 и выдвигает его за пределы наружной поверхности секций 29 направляющей, а коромысло 31 перемещает в это время крепежный цилиндрический стержень 31 шарнирно-рычажного механизма, убрав его за пределы корпуса 1 опорно-центрирующего узла. Перемещают одну из кареток 25 вдоль направляющей 24, выводя через окно 27 один из приборов 26 контроля, производят его замену. В случае аварийной ситуации при перемещении каретки 40 по поверхности 39 фланца и открытом окне 27 каретка 40, подъезжая к окну 27, прижимными роликами 43 взаимодействует с подпружиненными упорами 34 и через перегрузочное устройство по току (не показано) в цепи управления сигнал передает на привод 41, отключив его, что остановит каретку 40, исключив падение ее в окно. После замены приборов 26 их в обратной последовательности возвращают в зону контроля. Секцию 28, выполняющую роль крышки, вставляют в окно 27, стыкуя и центрируя ее с секцией 29 пазами 30 и осями 35, пропущенными сквозь подпружиненные упоры 34. Центрирующие пазы 30, взаимодействуя с осями 35, перемещают их в продольных пазах 36, сжимают пружины 44, убирают упоры 34 внутрь секции 29 и через коромысло 31 перемещают крепежный цилиндрический стержень 32, выдвигая его из корпуса 1 опорно-центрирующего узла гайкой 33, секцию 28 фиксируют.