利用机器人对核设施的池子中的裂缝的密封 |
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| 申请号 | CN201380040680.3 | 申请日 | 2013-07-30 | 公开(公告)号 | CN104704575B | 公开(公告)日 | 2017-07-18 |
| 申请人 | 法国电力公司; | 发明人 | 马克·孔特兹; 马修·拉蒙塔格尼; | ||||
| 摘要 | 利用一个 机器人 进行的对于一台核设施的一个池子上裂缝的密封。本 发明 涉及密封，特别是一台核设施的一个池壁上裂缝的密封。尤其是，本发明执行一个载有一 胶带 分配器（DIS）的 移动机器人 。至少需要提供：‑ 多个吸 力 系统（V11‑V14；V21‑V24）的控制，分配器与第一吸力系统（V21‑V24）机械地成为一体，以及‑ 控制第一系统（V21‑V24）相对于所述多个系统的其他系统（V11‑V14）移动的步骤。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于密封核设施的池子(PI)的壁上的接缝(FI)的方法，其利用载有胶带(BS)分配器(DIS)的移动机器人，其中至少提供： |
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| 说明书全文 | 利用机器人对核设施的池子中的裂缝的密封技术领域[0001] 本发明涉及密封在一台核设施的一个池壁中的裂缝。 背景技术[0004] 粘合剂具有一种保护涂层，例如以一薄层不锈钢的形式，通常与池壁相似。例如，胶带可以沿墙壁的两层之间的接缝敷上，用来盖住在不锈钢片之间的焊接点上形成的裂缝(由于磨损，腐蚀等)。该步骤通常在池子充满水时执行。这些水可能被其含有的废核燃料的辐射而污染。在密封裂缝时牵涉潜水员是不合需要的。可以利用一个机器人在定位与探测瑕疵或裂缝之后将上述类型的胶带贴到裂缝上。 [0005] 例如，可以在池底安排一个移动机器人，配套一个铰接臂以便触及到池子直立墙上高的裂缝。然而，这种池子很深，典型的深度达到14米左右。但是在将胶带放到裂缝上时，一个角度错位，即使很小，也可能产生无法接受的定位误差。特别是，我们要求定位误差公差要非常小。胶带大约40毫米宽并且被覆盖的裂缝可能存在的地方的焊接点可以达到6毫米宽。此外，要求胶带的定位误差公差相当于粘合剂超出焊接点至少15毫米，在胶带的中心和焊接点的中心之间容许2毫米的定位误差公差。因此定位误差公差是2毫米，铰接臂长14米。要求的角度精准度为0.008度，这在实践中是很难甚至不可能实现的(特别是由于臂的固有机械灵活性)。 发明内容[0006] 本发明改善了现状。 [0007] 为此，提出了一种密封一核设施的池壁上的接缝的方法(该接缝可能有或可能没有裂缝)。尤其是，该方法利用一个移动式遥控装置，其载有涂覆一种防护材料(例如不锈钢)的胶带的分配器。在本方法中，至少提供： [0008] -多个吸力系统的控制，分配器与第一吸力系统机械地成一体，以及[0009] -控制第一系统相对于所述多个吸力系统的其他系统的移动的步骤。 [0010] 因此，所述多个吸力系统使机器人装配能够维持在池子的直立墙上，例如通过吸盘的吸力，并且其上附着着分配器的第一吸力系统可以相对于其它吸盘移动以便相对于裂缝或者更广泛地说相对于待密封的接缝的位置，调整分配器以及胶带的位置。 [0011] 这样，就有可能持续展开胶带并展开很大的长度。之后便有可能盖住整个接缝，例如在两片之间的焊接点上(典型地对于整个上述14米)，因为这个接缝可能显示出裂缝，但是不需要担心这些裂缝是否存在以及其准确位置。 [0012] 此外，不再需要瑕疵检测/定位阶段。这种检测通常是手动执行的(会引发保护操作员远离辐射的问题)。此外，它还不精确并且有限。无法检测到产生小于90μm开口的贯穿裂缝(through-crack)。术语“贯穿裂缝”在此可以理解为该裂缝在片材的另一侧形成开口，使其不再密封。 [0013] 该检测阶段需要在已经很紧的中断日程中耽误几天。 [0014] 此外，裂缝的形成是一个不取决于局部剂量的疲劳过程的一部分。因此无法预测贯穿裂缝瑕疵的位置或数量。 [0015] 本发明通过密封所有可接近的焊接点来克服这些约束条件，致使检测-定位阶段成为可选项。 [0016] 以上控制步骤可以从一个控制站远程执行，例如该控制站从安装在机器人上的照相机中接收图像。 [0018] 在该实施例中，横档可能沿框架的第一方向平移移动。 [0019] 在该实施例中，横档可能支撑一个与分配器在机械上成一体的臂，而且这个臂可以被安装以便相对于横档在至少一个不同于第一方向的第二方向上平移移动。这种实施例确保了，例如，在一个平行于待密封的墙的平面上的移动，所述两个方向界定了这个平面。当然，这个臂也可能支撑一个立轴用于调整分配器头的高度，从而针对待密封的接缝贴敷其载有的胶带。 [0020] 在一个实施例中，分配器可以被放置在框架的外面，使分配器在紧密区域(混杂有过滤/照明/梯子设备的区域)更容易被接近或者，更广泛地说，在不均匀轮廓之上更容器被接近，例如如果板材是嵌边焊接的。为此，胶带的这种具有适于这种配置的灵活性并且包括一种涂有一层不锈钢薄膜的弹性体的结构就其本身而言是有利的。 [0021] 在一个普通实施例中，可能安装第一吸力系统以便相对于其它多个吸力系统旋转，这使机器人的移动方向能够改变，或者例如能够精确地调整越过墙壁接缝的路径。 [0022] 在一个实施例中，为了相对于池子的一个壁移动分配器，安排交替的步骤，其至少包括以下步骤： [0023] -激活多个吸力系统并且停止第一吸力系统， [0024] -第一吸力系统在一个给出方向上相对于其它多个吸力系统移动， [0025] -激活第一吸力系统并且停止其它多个吸力系统， [0026] -第一吸力系统在与给出方向相反的方向上相对于其它多个吸力系统移动。 [0027] 在一个实施例中，多个吸力系统包括带有流体回流的吸盘，例如受远程控制的。这种实施例，例如，使分配器能够相对于一个池壁进行快速移动。 [0028] 在一个实施例中，由于分配器包括一个按压胶带使其抵住墙的头，所述头可能配备一个伺服电动机。这种实施例能够，例如，在敷胶带期间保证最佳的接触。另一种方法是在一个被分成，例如，至少两部分并且安装在分配器头端上两个弹簧上的滚轴周围缠绕胶带，详述如下，参考图3。由于胶带是柔性的，它可以沿着一个边或者一个粗糙表面的轮廓。 [0029] 本发明也涉及一个的机器人，其包括用于实施上述发明的装置，特别是一个用于密封非燃料池壁上裂缝的移动机器人，其载有胶带分配器并且包括： [0030] 多个吸力系统，分配器在机械上与第一吸力系统成一体，以及 [0031] 用于相对于所述多个吸力系统的其它系统移动第一系统的移动装置。 [0032] 需要注意的是，机器人也能够适应并且在所有接缝修补的空气环境中运行(在任何衬层之间)，从而不仅避免了检测-定位阶段，也避免了脚手架的安装(例如对于内部金属衬层的维修操作，例如密封反应堆厂房的混凝土墙)。 [0034] 可以理解的是，依靠通过所述多个吸力系统在池子的直立墙上移动的该系统，使其能够在现场自己活动，尽管从本发明的意义上说需要通过设施的一个控制站进行远程控制。然而，机器人的移动能够得到非常精确的控制,而且通常在相对于待密封裂缝，或者更普遍意义地相对于待密封接缝,对分配器的头进行定位时可以极度精确。此外，在一个有利实施例中，为了避免由于很长的贴敷长度而引起漂移，机器人可以配备一个在贴敷过程中重新定线的系统而不损坏胶带。通过机器人的精确定位，重新定线成为可能，因为定位电动机的增量最好在旋转上为0.01°而在平移上为0.25毫米。附图说明 [0035] 本发明的其他特点和优点在读完以下典型的非限定实施例的详述以及检查了附图之后将变得非常明显，其中： [0036] -图1以图示阐明了一个具有需要被胶粘密封胶带覆盖的裂缝的池子； [0037] -图2以图示表示了这种胶带的一个横截面； [0038] -图3示出了一个胶带分配器； [0039] -图4示出了安装在一个与分配器的移动装置成一体的平台上的分配器，这些装置基于一个吸盘系统； [0040] -图5A特别表示了利用这种吸盘系统的分配器的移动装置； [0041] -图5B以图示显示了这种移动装置的多个自由度； [0042] -图5C显示了利用图5A的移动装置的移动方法的多个步骤； [0043] -图6显示了另外一个实施例，在该实施例中，分配器相对于载有吸盘系统的机械框架偏置。 具体实施方式[0044] 我们首先参考图1，解释一下从本发明的意义上说对于机器人的有利利用的一种可能环境。在此，核设施的一个池子(用PI表示),例如用于存储废燃料，偶然出现了一个裂缝FI。通常在池子的钢墙之间，例如在不锈钢片VO之间制造一个焊接点。在图1的示例中，这些片材由安装在池子内壁上的不锈钢板构成。 [0045] 通常会观察到随着板材变旧，如果有裂缝出现，则裂缝会在这个焊接点开始。通常，裂缝通过胶带BS以条状的形式被覆盖，常常是连续的，如图2所示。胶带特别包括一种覆盖有一层保护膜IN例如不锈钢保护膜的多聚体粘合剂EL(例如一种弹性体)。有利地，这种胶带结构提供了极大的灵活性，特别是粘敷在边缘或不均匀区域，详述如下。 [0046] 参阅图3，胶带BS卷绕在支撑胶带BS的滚轴RO的周围，其由一个包含在分配器DIS中的环形大小齿轮机构驱动。特别是，可能有利地提供至少两个安装在各自弹簧上的半滚轴RO，在分配器的头端，能够使胶带贴敷在一个锐边或贴敷到两个高度不同的表面上。一个半轴相对于另一个半轴可自由活动，这样的头部可以在胶带贴敷期间承受轮廓变形。 [0047] 此外,或在一个复杂的变体中，分配器的头部可以配备一台根据相对于一个特殊轮廓遭遇的阻力而改变头部的高度的伺服电动机。 [0048] 可以理解的是,分配器DIS的头部可以适应池子的紧密区域，例如在传输流体的管道或者梯子磴(ladder rungs)下面，或者其它区域。 [0049] 尤其是在本发明的环境下，胶带非常薄(几毫米)，因此很灵活。从而有可能在上述条件(紧密区域，锐利边缘等)下使用胶带并且可以长距离地贴敷胶带。 [0050] 此外，由于机器人可以在池子的直立墙上移动，并且这可以在将分配器头部相对于墙上的一个给定点进行非常精准的定位的情况下完成，因此在一个很长的焊接点上敷设胶带是可能的。通过消除检测瑕疵(包括贯穿裂缝)的传统阶段，这种实施例有利地缩短了对于废燃料池的维修操作。当前，非燃料池的维修需要一个先前的检测阶段。只有在瑕疵被检测到之后才能进行密封。一般来说，瑕疵通过ACFM(交流电流场测量)方法来检测：沿焊接点用探针注入一股电流，之后对所产生的磁场的分析解译了贯穿裂缝的尺寸和位置(裂缝达到片材的厚度)。图3中阐明的实施例消除了该探测阶段，因为它提出了沿着很长的距离贴敷修补胶带，由于胶带非常薄以及胶带的自动贴敷，长距离贴敷成为可能，从而胶带的自动贴敷覆盖了焊接点的整个长度而无需担心是否有贯穿裂缝。如果所有可接近的焊接点都被这种材料覆盖，检测阶段就没有必要了。实际上，胶带的使用寿命可以控制池壁的维修计划。例如，胶带使用寿命的数量级可能是十年。这样维修则可以安排每十年一次。 [0051] 有利地，在分配器DIS上安装了一个前照相机C1和一个后照相机C2，用于控制其从远程控制站(图3中用PC表示)的移动以及使分配器头部接近待密封的裂缝，或者更确定地说接近待覆盖的接缝。此外，设置激光源(图4中用LA表示)用于其相对于接缝位置的优化微调。 [0052] 参阅图4，分配器DIS安装在一个平台上(图5A中用SO表示)，所述平台与一个带有吸盘V11，V12，V13，V21，V22的移动系统在机械上成一体。该移动系统在图5A中更明显，在该图中，平台SO与支撑第一套吸盘V21，V22，V23，V24的横档TR机械上成一体。该横档TR可以在两个横杆RA1和RA2之间平移滑动，所述横杆自身支撑着第二套吸盘V11，V12，V13和V14。第一或第二套吸盘的特点在于被控制站PC所控制，其能够在一个表面上激活水的抽吸以制造“吸盘”效应或能够使吸盘无效以便从所述表面上脱离。 [0053] 我们现在参阅图5B来描述一个吸盘系统相对于另一个的可能移动。在所示示例中，吸盘V21到V24的第一系统被固定到一个能够平行(高度方向)移动的轴Tz1'。在所示实施例中，该轴支撑分配器DIS(虚线表示连接)。此外，该轴Tz1'与沿轴Ty在纵向上能够平移的横档TR成一体。分配器自身能够沿轴Tx在侧向上平移并且能够沿其自身的轴Tz在高度方向上移动。轴Tz1'额外能够旋转移动RZ以便有角度地确定第一吸盘系统相对于第二吸盘系统的方向。此外，吸盘V11到V14的第二系统可以沿一个决不需要的复杂实施例中的轴Tz'2在高度方向上被平行驱动。 [0054] 现在我们参阅图5C来描述用于移动和利用如图5B所示系统的机构。 [0055] 在第一步骤S1中，吸盘的第一系统沿轴Tz'1通过向下平移而被降低。同时，在步骤S2中，吸盘V21到V24的第一系统被激活，然后吸盘V11到V14的第二系统被停止作用。吸盘V21到V24之后粘附到池子的墙(例如直立的)表面，而吸盘V11到V14的第二系统从所述表面脱离。在步骤S3中，由于第一系统相对于墙是固定的，所以安排沿轴Ty在纵向上平移以便将吸盘V11到V14的系统相对于吸盘V21到V24的第一系统以及相对于池壁“向前推进”。之后在步骤S4中，执行步骤S1和S2的反向机构：吸盘V11到V14的第二系统在步骤S4中被降低，而吸盘V11到V14在吸盘V21到V24的第一系统被停止作用时被激活。可以理解，通常，机器人设备通过步骤S3中执行的沿轴Ty的平移而被推进；仅留待在步骤S6中，将吸盘V21到V24的第一系统带到一个初始位置，该位置将为在步骤S3的连续迭代中执行的未来平移提供最大可能的幅度。 [0056] 利用机器人(测试T7)载有的照相机，移动机器人的移动可以被远程控制来接近接缝。机器人的移动会继续(箭头KO退出测试T7)直到它到达离接缝的一个适当距离处(箭头OK退出测试T7)。当机器人足够接近时，在步骤S8中，分配器DIS的角度位置通过旋转Rz调整，而分配器DIS在池壁平面内的精确位置通过沿轴Tx和Ty的平移来调整，以便将分配器精确放置在接缝的轴线内。然后，在步骤S9中，一旦分配器头部已经被调整到高于接缝，分配器则可以沿轴Tz被平行降低以便开始用力地将胶带贴敷到接缝上。接下来，机器人可以移动(沿Ty平移)并且分配器可以移动角度Rz，并且在池壁的平面Tx，Ty内(而且如果必要的话还有高度方向Tz)，如连续步骤S1到S6中所述。 [0057] 此外，机器人的多个吸力系统的吸盘可以例如以安装在一个缸上的活塞的形式执行并且能够排放来自一个或多个连续凹处的水，使吸盘的粘附能够被精准地调整。如上所述，如果墙壁上有明显的凹凸，每个吸盘高度方向Tz平移的角度可以有利地提供平面内机器人的稳定性。 [0058] 这样，就可能首先将机器人放置到池子的一个侧边上(典型地在其含有的液体表面附近)，然后再将其朝接缝引导，使机器人粘附在墙上而且相对于墙移动直到它到达接缝。 [0059] 当然，我们在该实施例中已经描述了一个示例，在该实施例中，分配器DIS与支撑吸盘V21到V24的第一系统的轴Tz1'成一体。其它实施例也是可能的。例如，分配器可能不与该轴为一体，而是与平行于侧向平移的轴线Tx的一个轴成一体(根据图5B的标识法，不考虑虚线所表明的连接)。这种实施例给出了与参考图5C的描述类似的移动，但是使分配器能够侧向位移出横杆RA1和RA2界定的区域。图6显示了该变体：分配器DIS位于载有吸盘V11到V14的框架外，使其能够直接接近裂缝而不受横杆RA1或RA2的干扰。 [0060] 一般地说，本发明当然不限于上述例示性实施例：它也延伸到其它变体。 [0061] 因此可以理解在一个非常简单的实施例中，用于移动机器人的通用系统可以以至少两个吸引装置为基础。实际上，一个吸引装置相对于另一个的平行移动足够使本发明意义上的移动机器人移动。 |
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