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一种 蒸汽发生器传热管超声 喷丸机床及其喷丸方法

阅读：777发布：2020-05-17

专利汇可以提供一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床及其喷丸方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床及其喷丸方法，所述蒸汽发生器传热管超声喷丸机床包括机床体、控制台、传动机构、超声喷丸机构、传热管固定机构，所述控制台包括控制器和操作界面，所述控制器与所述机床的电源连接，所述操作界面和控制器连接，所述传动机构包括第一驱动电机、第二驱动电机、第一丝杠、两个第一导轨、第一支撑台、支撑臂、连接杆，所述超声喷丸机构包括超声波发生器和冲击枪，所述传热管固定机构包括台架、传热管固定器，本发明解决了现有对传热管喷丸处理效率低、成本高、对传热管内壁表面喷丸处理不到位的问题。，下面是一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床及其喷丸方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述蒸汽发生器传热管超声喷丸机床包括机床体(1)、控制台(2)、传动机构(3)、超声喷丸机构(4)、传热管固定机构(5)，所述机床体(1)顶部设有滑槽开口(11)；
所述控制台(2)包括控制器(21)和操作界面(22)，所述控制器(21)与电源连接，所述操作界面(22)和控制器(21)连接；
所述传动机构(3)包括第一驱动电机(31)、第二驱动电机(32)、第一丝杠(33)、两个第一导轨(34)、第一支撑台(35)、支撑臂(36)、连接杆(37)，所述第一驱动电机(31)固定在机床体(1)内的一端，所述第一丝杠(33)的两端分别连接至第一驱动电机(31)的旋转轴和机床体(1)内的轴承座上，所述两个第一导轨(34)水平设置在机床体(1)内并对称分布于第一丝杠(33)的上方两侧，所述第一支撑台(35)的中间部位安装在第一丝杠(33)上，第一支撑台(35)上部安装在两个第一导轨(34)上，所述支撑臂(36)一端固定在第一支撑台(35)上并与所述第一丝杠(33)垂直，所述支撑臂(36)另一端伸出滑槽开口(11)并延伸到机床体(1)外，所述第二驱动电机(32)固定在所述支撑臂(36)的另一端，连接杆(37)平行设置在滑槽开口(11)上方且一端与第二驱动电机(32)的旋转轴连接；
所述超声喷丸机构(4)包括超声波发生器(41)和冲击枪(42)，所述超声波发生器(41)放置在机床体(1)内，所述冲击枪(42)固定在连接杆(37)的另一端，所述超声波发生器(41)与控制器(21)连接，所述冲击枪(42)与超声波发生器(41)连接；
所述传热管固定机构(5)包括台架(51)、传热管固定器(52)，所述台架(51)包括与机床体(1)的一端的冲击枪(42)相对的工作台(511)和支撑工作台(511)的支架(512)，传热管(6)放置在工作台(511)上并与冲击枪(42)的位置相对，所述传热管固定器(52)包括第三驱动电机(521)、减速齿轮箱(522)、按压臂(523)，所述第三驱动电机(521)与控制器(21)连接，所述减速齿轮箱(522)的动力输入轴与第三驱动电机(521)的旋转轴连接，减速齿轮箱(522)的动力输出轴与按压臂(523)的一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述传动机构(3)还包括冲击枪(42)的高度调整装置(38)，高度调整装置(38)包括第四驱动电机(381)、第二丝杠(382)、两个第二导轨(383)、第二支撑台(384)，第四驱动电机(381)固定安装在第一支撑台(35)上且与控制器(21)连接，第二丝杠(382)的两端分别连接至第四驱动电机(381)的旋转轴和支撑臂(36)的轴承座上，第二丝杠(382)与所述第一丝杠(33)相垂直，两个第二导轨(383)平行设置在第二丝杠(382)的两侧，第二支撑台(384)的中间安装在第二丝杠(382)上，第二支撑台(384)的两侧安装在两个第二导轨(383)上，所述第二驱动电机(32)固定安装在第二支撑台(384)上。
3.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述机床体(1)的一端设有连接杆(37)的支撑装置(12)，所述支撑装置(12)包括滑轮架(121)和安装在滑轮架(121)上的多个滑轮(122)。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述支撑装置(12)还包括电动升降器(123)，电动升降器(123)设置在机床体(1)内，电动升降器(123)的升降杆与滑轮架(121)连接，电动升降器(123)与控制器(21)连接。
5.根据权利要求1所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述冲击枪(42)包括枪体(421)和工具头(422)，所述枪体(421)内设有超声波换能器(4211)、变幅振动杆(4212)、冲击杆(4213)，所述变幅振动杆(4212)设置在所述超声波换能器(4211)与冲击杆(4213)之间，所述工具头(422)包括至少一个撞针(4221)、至少一个弹簧(4222)、至少一个撞针载体(4223)、圆筒(4224)，所述撞针(4221)安装在所述撞针载体(4223)侧面上，所述撞针载体(4223)设置在圆筒(4224)内且撞针(4221)伸出圆筒(4224)侧面的通孔，每个撞针(4221)上外套设有一个弹簧(4222)，每个弹簧(4222)的两端分别固定在圆筒(4221)的筒壁表面和撞针载体(4223)上，所述圆筒(4224)套接在枪体(421)的外端，所述冲击杆(4213)从枪体(421)内伸出并自由插入至由至少一个撞针载体(4223)围成的撞针孔(42231)中。
6.根据权利要求5所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述冲击杆(4213)前端为锥形。
7.根据权利要求5所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述撞针孔(42231)的开口形成外扩的喇叭口，所述撞针孔(42231)内孔直径小于冲击杆(4213)的直径。
8.根据权利要求5所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述圆筒(4224)内设有两个撞针载体(4223)，所述两个撞针载体(4223)对称分布。
9.根据权利要求6所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，其特征在于：所述冲击杆(4213)插入至撞针孔(42231)中时，所述撞针载体(4223)上的撞针(4221)向套在冲击枪(42)外的传热管(6)内壁表面施加撞击力。
10.根据权利要求1至9中任一所述的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的喷丸方法，其特征在于，所述喷丸方法包括：
将传热管(6)固定在台架(51)上并与冲击枪(42)相对；
机床的第一驱动电机(31)驱动第一丝杠(33)旋转，第一支撑台(35)在第一丝杠(33)上移动并带动连接杆(37)将冲击枪(42)伸进传热管(6)内；
超声波发生器(41)向冲击枪(42)内的超声波换能器(4211)输出功率，超声波换能器(4211)将接收到的电能转换成机械功率，变幅振动杆(4212)将机械振动的质点位移放大并传给冲击杆(4213)；
冲击杆(4213)伸入撞针孔(42231)中，撞针载体(4223)上的撞针(4221)向传热管(6)内壁表面施加撞击力进行超声喷丸强化处理；
机床的第二驱动电机(32)驱动连接杆(37)旋转并带动冲击枪(42)旋转对传热管(6)内壁的表面进行全面积超声喷丸强化处理；及
超声喷丸强化处理完成后机床的第一驱动电机(31)驱动第一丝杠(33)旋转，第一支撑台(35)在第一丝杠(33)上移动并带动连接杆(37)将冲击枪(42)拉出热管(6)外。

说明书全文

一种蒸汽发生器传热管超声 喷丸机床及其喷丸方法

技术领域

[0001] 本发明涉及核工程技术领域，具体涉及一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床及其喷丸方法。

背景技术

[0002] 蒸汽发生器是核动力装置的关键设备，传热管是蒸汽发生器的关键部件，蒸汽发生器中有近万根细小的传热管以很小的间隙分布在管板上，工作时传热管内部将高温高压的一次侧水通过传热管与外部的二次侧水进行热交换，蒸汽发生器的传热管在运行过程中，受到高温高压和交变载荷等作用，容易产生应力腐蚀，进而产生周向、轴向裂纹，直至破损泄漏导致失效的问题，只要有一根传热管发生破裂，就可能造成放射性物质的泄露及核电厂长期停闭，目前超声喷丸是改变金属制品表面残余应力的最佳方法并在航空航天的金属零部件、金属焊缝疲劳寿命提高方面取得了成功应用，如将残余应力由拉应力改变为压应力后大幅提高了金属制品的疲劳寿命，在钢材焊缝处理中，超声喷丸处理常用于焊缝残余应力的消除，但蒸汽发生器的传热管特点是内径小，内径10-20毫米，长度长，长度10米以上，数量多，每台蒸汽发生器1万根左右的传热管，目前存在对传热管内壁喷丸强化处理难度高、效率低、成本高、对传热管内壁表面喷丸处理不到位的问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种喷丸强化处理效率高、精度高、操作方便、喷丸处理成本低的蒸汽发生器传热管超声喷丸机床及其喷丸方法，用以解决现有的对传热管内壁喷丸强化处理难度高、效率低、成本高、对传热管内壁表面喷丸处理不到位的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，所述蒸汽发生器传热管超声喷丸机床包括机床体、控制台、传动机构、超声喷丸机构、传热管固定机构，所述机床体顶部设有滑槽开口；

[0006] 所述控制台包括控制器和操作界面，所述控制器与电源连接，所述操作界面和控制器连接；

[0007] 所述传动机构包括第一驱动电机、第二驱动电机、第一丝杠、两个第一导轨、第一支撑台、支撑臂、连接杆，所述第一驱动电机固定在机床体内的一端，所述第一丝杠的两端分别连接至第一驱动电机的旋转轴和机床体内的轴承座上，所述两个第一导轨水平设置在机床体内并对称分布于第一丝杠的上方两侧，所述第一支撑台的中间部位安装在第一丝杠上，第一支撑台上部安装在两个第一导轨上，所述支撑臂一端固定在第一支撑台上并与所述第一丝杠垂直，所述支撑臂另一端伸出滑槽开口并延伸到机床体外，所述第二驱动电机固定在所述支撑臂的另一端，连接杆平行设置在滑槽开口上方且一端与第二驱动电机的旋转轴连接；

[0008] 所述超声喷丸机构包括超声波发生器和冲击枪，所述超声波发生器放置在机床体内，所述冲击枪固定在连接杆的另一端，所述超声波发生器与控制器连接，所述冲击枪与超声波发生器连接；

[0009] 所述传热管固定机构包括台架、传热管固定器，所述台架包括与机床体的一端的冲击枪相对的工作台和支撑工作台的支架，传热管放置在工作台上并与冲击枪的位置相对，所述传热管固定器包括第三驱动电机、减速齿轮箱、按压臂，所述第三驱动电机与控制器连接，所述减速齿轮箱的动力输入轴与第三驱动电机的旋转轴连接，减速齿轮箱的动力输出轴与按压臂的一端连接。

[0010] 作为优选，所述传动机构还包括冲击枪的高度调整装置，所述高度调整装置包括第四驱动电机、第二丝杠、两个第二导轨、第二支撑台，第四驱动电机固定安装在所述第一支撑台上且与控制器连接，第二丝杠的两端分别连接至第四驱动电机的旋转轴和支撑臂的轴承座上，第二丝杠与第一丝杠相垂直，两个第二导轨平行设置在第二丝杠的两侧，第二支撑台的中间安装在第二丝杠上，第二支撑台的两侧安装在两个第二导轨上，所述第二驱动电机固定安装在第二支撑台上。

[0011] 作为优选，所述机床体的一端设有连接杆的支撑装置，支撑装置包括滑轮架和安装在滑轮架上的多个滑轮。

[0012] 作为优选，所述支撑装置还包括电动升降器，电动升降器设置在机床体内，电动升降器的升降杆与滑轮架连接，电动升降器与控制器连接。

[0013] 作为优选，所述冲击枪包括枪体和工具头，枪体内设有超声波换能器、变幅振动杆、冲击杆，所述变幅振动杆设置在所述超声波换能器与冲击杆之间，工具头包括至少一个撞针、至少一个弹簧、至少一个撞针载体、圆筒，撞针安装在所述撞针载体侧面上，撞针载体设置在圆筒内且撞针伸出圆筒侧面的通孔，每个撞针上外套设有一个弹簧，每个弹簧的两端分别固定在圆筒的筒壁表面和撞针载体上，圆筒套接在枪体外端，冲击杆从枪体外端伸出并自由插入至由至少一个撞针载体围成的撞针孔中。

[0014] 作为优选，所述冲击杆前端为锥形。

[0015] 作为优选，所述撞针孔的开口形成外扩的喇叭口，所述撞针孔内孔直径小于冲击杆的直径。

[0016] 作为优选，所述圆筒内设有两个撞针载体，所述两个撞针载体对称分布。

[0017] 作为优选，所述冲击杆插入至所述撞针孔中时，所述撞针载体上的撞针向套在冲击枪外的传热管内壁表面施加撞击力。

[0018] 本发明还公开了一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的喷丸方法，所述方法如下：

[0019] 将传热管固定在与冲击枪相对的台架上；

[0020] 机床的第一驱动电机驱动第一丝杠旋转，第一支撑台在第一丝杠上移动并带动连接杆将冲击枪伸进传热管内或拉出热管外；

[0021] 超声波发生器向冲击枪内的超声波换能器输出功率，超声波换能器将接收到的电能转换成机械功率，变幅振动杆将机械振动的质点位移放大并传给冲击杆；

[0022] 冲击杆伸入撞针孔中，撞针载体上的撞针向传热管内壁表面施加撞击力进行超声喷丸强化处理；

[0023] 机床的第二驱动电机驱动连接杆旋转并带动冲击枪对传热管内壁的表面进行全面积超声喷丸强化处理。

[0024] 本发明的一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床具有如下优点：

[0025] 一、本蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的第一驱动电机驱动第一丝杠从而带动安装在第一支撑臂上的连接杆将冲击枪伸进台架上的传热管对其内壁表面进行超声波喷丸强化处理，第二驱动电机旋转连接杆从而带动冲击枪围绕传热管的轴向旋转以对传热管内壁表面进行全方位无死角的超声波喷丸强化处理，由于整个处理过程已在控制台上做了程序设置，使第一驱动电机、第二驱动电机、冲击枪的功能有序配合，达到了对传热管内壁表面高效率、高精度的超声喷丸强化处理的效果，由于操作台设有操作界面，操作人员对需要设置的信息简单设置，处理过程中无需进行其他人力辅助操作，达到了操作方便的效果，也节省了人力成本。

[0026] 二、本蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的第四驱动电机驱动第二丝杠从而调整冲击枪的高度，达到了可以对不同管径的传热管进行超声喷丸强化处理的效果，另外，电动升降器驱动滑轮架随冲击枪的高度同步升降，起到了对连接杆一端重力承受力的支撑，整个调整过程控制台控制，无需人力操作，以确保机床的高效率、高精度。

[0027] 三、本蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的冲击枪采用了可拆卸工具头，达到了可以对不同管径的传热管进行超声喷丸强化处理的效果。附图说明

[0028] 图1为本蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的结构图。

[0029] 图2为本蒸汽发生器传热管超声喷丸机床的外部结构图。

[0030] 图3为图1的各机构零部件的连接关系结构图。

[0031] 图4为图1的连接杆支撑装置的结构示意图。

[0032] 图5为图1的超声喷丸机构的冲击枪结构示意图。

[0033] 图6为图5中示出的冲击枪工具头的结构示意图。

具体实施方式

[0034] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

[0035] 如图1所示，一种蒸汽发生器传热管超声喷丸机床，所述超声喷丸机床包括机床体1、控制台2、传动机构3、超声喷丸机构4、传热管固定机构5，所述控制台2控制机床体1上的传动机构3推拉或旋转超声喷丸机构4，超声喷丸机构4的喷丸部分伸进固定在固定机构5上的传热管6的内壁表面进行喷丸强化处理，具体地，如图2至图3所示，所述机床体顶部设有滑槽开口11，所述控制台2包括控制器21和操作界面22，所述控制器21与机床的电源连接，所述操作界面22和控制器21连接，操作界面22可以设定超声波发生器41的超声冲击振幅、撞针直径、超声喷丸强化处理时间，设定完成后，点击启动按钮，控制器21分配电能给传动机构3和超声喷丸机构4，所述传动机构3包括第一驱动电机31、第二驱动电机32、第一丝杠
33、两个第一导轨34、第一支撑台35、支撑臂36、连接杆37，第一驱动电机31固定在机床体1内的一端，第一丝杠33一端与第一驱动电机31的旋转轴连接，另一端固定在机床体1内的轴承座上，两个第一导轨34水平并对称设置在第一丝杠33的两侧上部，所述第一支撑台35的中间安装在所述第一丝杠33的螺母安装座上，第一丝杠33两侧安装在两个第一导轨34上并沿导轨自由活动，支撑臂36的一端固定在第一支撑台35上并与第一丝杠33垂直，支撑臂36的另一端伸出所述滑槽开口11并延伸到机床体1外，所述第二驱动电机32固定在所述支撑臂36的另一端上，所述连接杆37的一端与所述第二驱动电机32的旋转轴连接，所述超声喷丸机构4包括超声波发生器41和冲击枪42，所述超声波发生器41放置在机床体1内，所述冲击枪42固定在所述连接杆37的另一端，所述超声波发生器41与所述控制器21连接，所述冲击枪42与超声波发生器41连接，所述传热管固定机构5包括台架51、传热管固定器52，所述台架51包括工作台511和支撑工作台的支架512，所述传热管6放置在工作台511上并与冲击枪42的位置相对，传热管固定器52包括第三驱动电机521、减速齿轮箱522、按压臂523，所述第三驱动电机521的电源线与所述控制器21连接，所述减速齿轮箱522的动力输入轴与所述第三驱动电机521的旋转轴连接，减速齿轮箱522的动力输出轴与所述按压臂523的一端连接，对传热管6的内壁表面进行强化处理前，在控制台2的操作界面22设定超声波发生器的超声冲击振幅、撞针直径、超声喷丸强化处理时间等程序，设定完成后，点击控制台2上的启动按钮，控制器21分配电能给传动机构3和超声喷丸机构4，对传热管6的内壁表面进行强化处理时，第一驱动电机31在控制器21的控制下以设定的速度驱动第一丝杠33旋转，设置在第一丝杠33上的螺母将第一丝杠33的回转运动转化为直线运动，第一支撑台35固定安装螺母上并利用两个第一导轨34以确保运动的平稳性，利用和第一支撑台35连接的支撑臂36以及机床顶部的滑槽开口11，对和传热管6长度相当的连接杆37进行推拉，同时连接杆37带动冲击枪42在传热管6内边强化处理边向前推进，又利用第二驱动电机32旋转连接杆37并带动冲击枪42旋转的方式，对传热管6内壁的表面全面积无死角的进行强化处理的目的。

[0036] 优选的，如图4所示，为了便于调整冲击枪42高度以对不同管径的传热管进行喷丸处理，所述传动机构3还包括冲击枪42的高度调整装置38，高度调整装置38包括第四驱动电机381、第二丝杠382、两个第二导轨383、第二支撑台384，所述第四驱动电机381固定安装在所述第一支撑台35上且电源线与所述控制器21连接，所述第二丝杠382的一端与所述第四驱动电机381的旋转轴连接，另一端安装在所述支撑臂36的轴承座上，所述第二丝杠382与所述第一丝杠33相垂直，所述两个第二导轨383平行设置在所述第二丝杠382的两侧，所述第二支撑台384的中间安装在所述第二丝杠382的螺母的安装座上，第二支撑台384的两侧安装在所述两个第二导轨383上，所述第二驱动电机32固定安装在所述第二支撑台384上，第四驱动电机381在控制器21的控制下以设定的速度驱动第二丝杠382旋转，安装在第二丝杠382的螺母的安装座上的第二支撑台384沿两个第二导轨383自由上下移动并连带安装在第二支撑台384上的第二驱动电机32和安装在第二驱动电机32上得连接杆37以及冲击枪42上下移动。

[0037] 优选的，如图4所示，所述机床体顶部与所述台架相对的一端设有连接杆支撑装置12，所述支撑装置12包括滑轮架121和安装在所述滑轮架上的多个滑轮122，所述滑轮架121安装在所述机床体1顶部。

[0038] 作为进一步优选，为了使冲击枪42在传热管6内壁表面喷丸处理的精度进一步提高，所述支撑装置12还包括电动升降器123，所述电动升降器123设置在所述机床体1内，所述电动升降器123的升降杆与所述滑轮架121连接，电动升降器123与所述控制器21连接，当控制器21控制第四驱动电机381驱动冲击枪42上下调整高度的同时，控制器21控制电动升降器15也同步的调整滑轮架13托着冲击枪42上下移动。

[0039] 如图5所示，所述冲击枪42包括枪体421和工具头422，所述枪体421内设有超声波换能器4211、变幅振动杆4212、冲击杆4213，所述变幅振动杆4212设置在所述超声波换能器4211与冲击杆4213之间，所述工具头422包括至少一个撞针4221、至少一个弹簧4222、至少一个撞针载体4223、圆筒4224，所述撞针4221安装在所述撞针载体4223侧面上，所述撞针载体4223设置在圆筒4224内且撞针4221伸出圆筒4224侧面的通孔，每个撞针4221上外套设有一个弹簧4222，每个弹簧4222的两端分别固定在圆筒4221的筒壁表面和撞针载体4223上，所述圆筒4224套接在枪体421外端，所述冲击杆4213从枪体421内伸出并自由插入至由至少一个撞针载体4223围成的撞针孔42231中，当冲击枪42伸进传热管6内时，控制器21向超声波发生器41发出电信号指令，超声波发生器41向冲击枪42内的超声波换能器4211输出功率，超声波换能器4211将接收到的电能转换成机械功率，变幅振动杆4212将机械振动的质点位移放大并传给冲击杆4213，冲击杆4213伸入撞针孔42231中时，撞针载体4223上的撞针
4221向套在冲击枪42外的传热管6内壁表面施加撞击力以进行超声喷丸强化处理。

[0040] 作为优选，如图6所示，为了使冲击杆4213向撞针载体4223更好的传递冲击力，进一步优化冲击杆4213与撞针孔42231的接触面从而获得更好的冲击强化效果，圆筒内设有两个撞针载体4223，两个撞针载体4223对称分布，两个撞针载体4223围成的撞针孔42231的开口处形成外扩的喇叭口，沿撞针孔42231的喇叭口向内为内孔处，撞针孔42231的内孔直径小于冲击杆4213的直径。

[0041] 作为进一步优选，为了使冲击杆4213向撞针4221最大限度的传递冲击力，将冲击杆4213的前端设置为锥形状，这样冲击杆4213前端的锥形首先通过撞针孔42231的喇叭口，冲击杆4213前端的锥形沿撞针孔42231的喇叭口的斜面伸入到沿撞针孔42231的内孔处，由于冲击杆4213的直径大于撞针4221的内孔直径，所以冲击杆4213将两个撞针载体4223上的撞针4221顶向传热管6的内壁表面上。

[0042] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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