本发明是关于将一工件相对于一组互相间隔的构件进行精确定位的装置。本发明主要用于核蒸汽发生器的维修工作，尤其是用于将工件（例如流体喷嘴）相对于蒸汽发生器传热管束进行精确定位。 常用的蒸汽发生器包括一个立式壳体和位于壳体内并组成一管束的许多倒U形管。每根U形管有两段细长的垂直段，在其上部由一弯曲段将它们连接在一起。因此，每根管子的两个垂直段分别跨在管束中心线或中心通道的两侧。这些U型管道设计并布置成：在中心管线或中心通道的每侧，垂直管段排列成平行的行和平行的列，行与列之间是互相垂直的。管道可以布置成所谓“方格节距”排列，或所谓“三角形节距”排列。在方格节距排列中，相邻两列之间的间距等于相邻两行之间的间距。每一列包括与该列相交的各行中的一根管道，反之亦然。在三角形节距的排列中，相邻两列之间的间距与相邻两行之间的间距不同。在各行和列中，管道是交错排列地，每两行中有一行与某列相交而每一列则包括与该列相交那一行的一根管道，反之亦然。在三角形节距排列中，相邻两列之间的自由空间比方格节距排列中的自由空间小得多。
一块管板支承着管子垂直段的底端，在中心管线一侧的垂直管段与一回路流体入口腔空相连接，而中心管线另一侧的垂直管段与一回路的流体的出口腔空相连接。流经反应堆堆芯而被加热了的一回路流体通过入口腔空进入蒸汽发生器，再流经管束，并从出口腔空流出。与此同时，二回路流体或给水在管板上部沿管子周围循环，并与管子的外壁发生传热作用，因此，一部分给水转化成蒸汽，该蒸汽再进入标准的发电设备中循环。
主要以二氧化铁、铜和少量其它金属的混合物形式出现的污泥从给水中沉降在管板上。这些污泥沉积物在管壁周围形成了一个磷酸盐溶液或其它腐蚀介质浓集的场所，这就导致管壁减薄。因此，必须定期地清除污泥。
已知有一种清除污泥的方法，称之为污泥喷射-抽吸法。污泥喷射是采用高压水将污泥冲散并变成泥浆，再与抽吸和过滤设备一起来清除水和污泥的混合物，以便再进行处理或再循环。高速水喷枪通过手孔引入，并沿着邻近管板的中心管线移动。喷枪射出的高速水流与喷枪的移动方向垂直，即平行于管列。喷枪停在一些预定的位置上，以便水射流沿着相邻两管列之间夹缝或空间射出。
很重要的是，喷嘴应精确地定位，使得水射流只局限于射向相邻管列之间的空间，而不直接射到管子上，尤其是紧靠中心管线那一排管子上。在采用三角形节距排列的狭间隙蒸汽发生器中，精确对准尤为重要。在那里，只要偏离0.01英寸就可能使污泥喷射起不到清除污泥的作用。
使工件（例如污泥喷嘴）对准的一种方法及装置是利用一个涡流探头，它装在污泥喷嘴上，当涡流探头直接对着某一根管子时就发出最大的输出信号。另外，目前常用的方法是采用机械传感杆。当污泥喷枪运行时，由于机械干扰会使上述两种方法均不能采用。并且，在喷枪运行时会出现水雾和振动等，这也会影响涡流装置的效能。此外，要求操作员对涡流装置进行精细的调节以抓住峰值信号。因为管子返回来的反射信号在靠近它的峰值信号处比较平坦。
本发明的主要目的是提供一种先进的，采用多个传感装置的工件定位装置。它避免了以前这类装置的缺点，而且在结构和运行方面还具有其它优点，并能运距离使工件精确定位。另外，该装置也可较容易地判明那儿是预定位置那儿是相邻位置。
本发明的另一目的是提供一种上述那种的工件定位装置，它可用来对污泥喷嘴进行定位，而不必切断管嘴中的水流。
本发明主要包括将一工具相对于核蒸汽发生器垂直管束精确定位的装置。在蒸汽发生器中，管子以平行的各行和平行的各列的形式排列，并且，每一列中的管子，其轴线均相对于一公共列平面对准，相邻两列之间的距离是预先确定的。上述装置设有输送设备以便将工具顺垂直于各列平面的方向运送并使工具紧挨着管列而通过各管列。装置设有一些传感装置，它们安装在工具上的预定位置处。在使用时，每个传感装置对其相邻的管子作出响应，而发出一个探测信号。该探测信号随着该传感装置与其最邻近的一根管子之间的距离不同而变化。上述传感装置的布置位置可使得由这些传感装置发出的探测信号之间有一预先确定的函数关系。每个传感装置与信号处理装置相连接，该信号处理装置根据上述预先确定的函数关系，对来自传感装置的探测信号进行处理，以产生一位置指示信号。当工具处在相对于某一列平面的某一预定位置上时，该位置指示信号值为最大。
这里所叙述的最佳实施形式提出了一个将工具相对于核蒸汽发生器垂直管束精确定位的装置。在蒸汽发生器中，管子以互相平行的行和互相平行的列的形式排列，并且每一列中的管子，其轴线均相对于一公共列平面对准，相邻两列之间的距离是预先确定的，该装置包括：将工件沿垂直于列平面的方向运送且通过与其紧挨着的管列的输送设备;与工件连在一起并一起移动的一些传感装置，每个传感装置对其相邻的管子作出响应而发出一个探测信号，该探测信号随着该传感装置与其最邻近的一根管子之间的距离不同而变化。传感装置的布置位置可使得由这些传感装置发出的探测信号之间有一预先确定的函数关系。每个传感装置与信号处理装置相连接，该信号处理装置根据上述预先确定的函数关系，对来自传感装置的探测信号进行处理，以产生一位置指示信号。当工具处在相对于某一列平面的某一预定位置上时，该位置指示信号值为最大。
本发明包括某些新的特点和部件的组合，这将在以后详细介绍和在附图中示出，尤其是在专利权利要求中指出。显然，可对本发明的细节进行各种更改，而不会偏离本发明的精神和减少本发明的优点。
以下列附图一起，阅读和理解下面关于最佳实施形式的叙述便可更详细地了解本发明。
在图中：
图1为核蒸汽发生器在管板上部的横截面图。该蒸汽发生器具有方形节距排列的管子。图中示出了处在喷射位置的流体喷枪和根据本发明实施形式建造的定位装置。
图2为按照本发明的第一种实施形式的图1的局部放大图，包括喷嘴和定位装置。
图3为与图2相似的图，示出了本发明的第二种实施形式。
图4为图2中一个传感器的示意主视图。
参照图1，其中示出了核蒸汽发生器（其整体用〔10〕来标志），它有细长的，通常是园柱形的壁〔11〕，在园壁四周成等角分布的位置处开有一些手孔或检查口〔12〕。在容器〔10〕下端附近，有一园形管板〔13〕，它遍及整个容器〔10〕的断面，并使容器〔10〕密封，园形管板上装有管束（其总体用〔15〕来标志）。管束〔15〕包括大约7000根传热管〔16〕，每根管子〔16〕通常呈倒U形。每一根管子有两个垂直段〔17〕，它们分别跨在中心管线〔18〕的两侧，该中心管线〔18〕在直径方向贯穿管板〔13〕。每根垂直段〔17〕的下端插入倒贯穿管板〔13〕的开孔中，分别与管板〔13〕下面的容器〔10〕入口和出口腔空（未示出）相连接。这一切都是公知了的。
参照图2，每根垂直管段〔17〕的横截面大体上呈园形，并有一纵轴〔19〕。垂直管段〔17〕以通常称为“方格节距”的形式排列（其总体用〔20〕来标志）。这种排列形式包括许多等距的，并由行间通道〔22〕隔开的平行的行〔21〕，和许多等距的，并由列间通道〔24〕隔开的平行的列〔23〕。列〔23〕与行〔21〕是相互垂直的。每一列〔23〕中，垂直管段〔17〕的轴线〔19〕连成一公共垂直列面〔25〕。在方格节距排列〔20〕中，每一列间通道〔24〕的宽度基本上与每一行间通道〔22〕的宽度相等。通常该宽度在0.71厘米至1.02厘米范围内。
显然，垂直管段〔17〕也可以三角形节距的形式排列，其行与列的管子以交错布置的形式排列。
在核蒸汽发生器壳体〔10〕上装有一流体喷枪（其总体用〔30〕来标志），其目的是用来清除沉积在管板〔13〕上管子〔16〕的各列与各行之间的污泥。流体喷枪〔30〕通过适当的支座和驱动机构〔31〕而安装在壁〔11〕的一个手孔〔12〕附近，支座和驱动机构〔31〕大体上与美国专利NO4273076提出的相同。本文中引用了该专利中的内容作为参考，因此，这里只需将为理解本发明所必需的那些流体喷枪〔30〕的结构加以详细叙述。
流体喷枪〔30〕包括一个细长的管状杆〔32〕，它穿过手孔〔12〕并与其同轴，且沿着中心管线〔18〕，伸展在管板〔13〕的径向位置。管状杆〔32〕以已知的方式将喷射流体输送给装在杆〔32〕端头的管嘴〔35〕。管嘴〔35〕至少有一个出口开孔，以便沿着大体上平行于列平面〔25〕的轴线〔36〕喷射清洁的流体。在运行时，应认为管嘴〔35〕是沿着与垂直管段〔17〕的行〔21〕相平行的中心管线〔18〕移动。
现在详细地参照图2，其中示出了定位装置（其整体用〔40〕来标志），它包括两个传感器〔41〕和〔42〕。它们装在管嘴〔35〕上，并在管嘴〔35〕移动方向，纵向地间隔分布。传感器〔41〕和〔42〕最好是同一种类型的。传感器可以是：例如，涡流传感器，光电传感器，防撞装置，激光驱动的光导纤维装置，电容传感器，磁性传感器或超声波传感器等。然而，每个传感器〔41〕和〔42〕最好有一个收发装置，它发出例如电声信号或光信号，并接受从垂直管道〔17〕来的反射信号。传感器〔41〕和〔42〕相应地沿着位于平面〔43〕和〔44〕内的轴线发出信号，平面〔43〕和〔44〕与列平面〔25〕平行。为了便于讨论，假设传感器〔41〕和〔42〕为光学传感器。从发光二极管（LED）〔49〕发射一个光信号，并在光电二极管或其它适当的光电敏感元件〔49a〕中接收光的反射信号（见图4）。
在图2所示的方格节距排列中，邻近两管列的管轴线〔19〕之间的距离为P，这就是这种排列的管节距。传感器〔41〕和〔42〕装在管嘴〔35〕上，因此，其发射面〔43〕和〔44〕相间隔的距离D等于：D＝（2N-1） (P)/2 ，其中N为正整数。换句话说，发射面〔43〕和〔44〕相间隔的距离为管节距一半的奇倍数，因而当发射面〔44〕与管列面〔25〕处在同一平面时，发射面〔43〕将处在相邻两管列的中间位置，即与列间通道〔24〕对中。最好，喷嘴轴线〔36〕与发射面〔43〕处在同一平面，或与其相隔一个整的管节距数。因此，当管嘴〔35〕处在图2所示的发射位置时，则管嘴轴线〔36〕将与一个列间通道〔24〕对中。
在运行时，因为每个传感器〔41〕和〔42〕只接受与发射信号成同一平面的反射信号，所以只有当发射面〔43〕或〔44〕与其一管列平面〔25〕处在同一平面时，传感器才能收到其自身发射的信号的反射信号。这是因为：由于垂直管段〔17〕具有园柱形外表面，因此只有当发射信号处在其所反射的管子的径向平面时，发射信号和反射信号才能处在同一发射面中。图2示出了处在喷射位置的管嘴〔35〕，其中传感器〔42〕的发射面〔44〕与一个管列平面〔25〕处在同一平面内。在这种位置时，传感器〔42〕收到的反射信号将最大，因而将产生一个最大的输出信号。同时，传感器〔41〕的发射面〔43〕处在邻近列间通道〔24〕的中心位置，因此，任何管子都不反射其发射信号。这样传感器〔41〕收到的反射信号将最小，因而产生一个最小的输出信号。
由传感器〔41〕和〔42〕发出的输出信号通过导线〔46〕与一信号处理线路〔45〕相接。信号处理线路〔45〕最好包括一个能从传感器〔42〕的输出信号中减去传感器〔41〕的输出信号的减法线路，以便产生一个信号差。该信号差通过导线〔47〕与一输出指示装置〔48〕（例如：示波器或其他类似的仪表）相连接。在图2所示的喷射位置，其传感器〔42〕的输出信号最大，而传感器〔41〕的输出信号最小，此时它们之间的信号差将是最大值。由于这种减法处理程序，与单个传感器的情况相比，在峰值邻近的信号差将非常迅速地变化。此外，这种减法处理程序将去掉由于水雾、振动等产生的干扰，因而喷枪〔30〕在运行时也能使用该定位装置〔40〕。这是一个很大的优点，因为在定位过程中不必切断水源。
现在参照图3，其中示出了本发明中定位装置的另一种实施形式（其整体用〔50〕来标志）。定位装置〔50〕包括发射器〔51〕和接收器〔52〕，它们均装在管嘴〔35〕上，并在管嘴移动方向，沿纵向轴线X间隔分布。接收器〔52〕位于发射器〔51〕的前面。发射器〔51〕和接收器〔52〕可以设计成输送和接收各种类型的信号，例如电信号、光信号和声信号等。但是为了便于讨论，假设发射器〔51〕为一光发射器（例如发光二极管），接收器〔52〕为一光接收器（例如光电二极管或其它适当的光电敏感元件）。
将发射器〔51〕布置成使其对准发射面〔53〕的方向发射一信号。该发射面〔53〕与管板〔13〕垂直，并与管嘴〔35〕的纵轴线X偏斜一个预定的非零的锐角A。最好将接收器〔52〕定位成使其中心与管嘴轴线〔36〕重合（不过这并不是必需的）。最好接收器有一个非常狭小的缝隙，以使得它只接收和响应到达预定的接收面〔54〕的光信号。接收面〔54〕与管板〔13〕垂直，并与管嘴〔35〕的纵轴线X偏斜一个预定的非零的锐角B。
B角的大小与发射器〔51〕和接收器〔52〕之间的间距以及垂直管段〔17〕外表面的半径距离的关系是这样的，即只有当管嘴〔35〕处在图3所示的喷射位置，即管嘴轴线〔36〕处在某一列间通道〔24〕的中心，也就是相邻两管列〔23〕的中间时，由发射器〔51〕发射的信号，并从中心管线〔18〕邻近第一排管子的垂直管段〔17〕处反射的信号才被接收器〔52〕接收。在该位置处，接收器〔52〕将产生最大的输出信号，该信号通过导线〔55〕与一输出指示装置〔58〕（例如：示波器或其他类似的仪表）相连接。在本实施形式中，从接收器〔52〕来的输出信号最好具有非常陡的峰值。当反射信号处在接收平面〔54〕以外时，其幅值几乎等于零，但当反射信号处在接收平面〔54〕时，其幅值就达到很高值。这就使得操作员很容易判明管嘴〔35〕是否处在喷射位置。
尽管在本发明的上述实施形式中，本发明被用来对污泥喷嘴进行定位，但应认识到，本定位装置〔40〕或〔50〕亦能用来对其它沿管线〔18〕移动的各种工件进行定位。这种其它类型的工件可以作成适用于安装定位装置〔40〕或〔50〕，后者可以按装在管嘴〔35〕上的同样方式，直接装在该工具上。
同样应认识到，定位装置〔40〕和〔50〕可极佳地适用于进行自动和远距离操作。更确切地说，当配上一个贮存有管道排列图的计算机程序时，定位装置〔40〕或〔50〕可用来作为在核蒸汽发生器壳体〔10〕内绝对位置的指示器。在上述最佳实施形式中，输出指示装置〔48〕和〔58〕最好放在蒸汽发生器壳体〔10〕的外面。信号处理系统最好安装在管嘴〔35〕上，但亦可以位于壳体〔10〕的外面。
综上所述，可以看出，本发明提供了一种先进的定位装置，它用来将流体喷嘴或其它工件相对于核蒸汽发生器管子垂直段进行精确定位。当喷嘴在运行时，此定位装置也可使用。同时，这种定位装置具有易于判别所希望的喷射位置的特点。