CN102749007A - 一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规及检验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规，包括套管和测量棒，测量棒的侧壁和上端面分别设置有导向头和锥形头，套管设置有测量通道，测量棒和锥形头能沿测量通道移动；导向头的下端面与锥形头的下端面的距离和测量通道的长度相同；套管下端为锥形面，其与小直径深孔的第一锥形导向段形状相匹配，锥形头与小直径深孔的第二锥形导向段形状相匹配；锥形面底端、锥形头顶端、小直径深孔变径处的最小设计直径相同；套管上端面设置有导向槽，导向槽深度大于等于测量棒合格插入深度，当导向头转动至导向槽位置，其能沿导向槽移动。本发明还公开了一种基于上述检验规的检验方法。本发明能方便快捷准确的检测出小直径深孔变径处尺寸是否合格。

Description

一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规及检验方法

技术领域

本发明涉及一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规及检验方法，尤其涉及压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔变径处尺寸的检验。

背景技术

在压水型核反应堆堆内构件结构设计中，采用了上支承柱组件为测量堆芯出口温度的热电偶提供导向和支承定位，其中上支承柱组件的端塞设计有小直径变径深孔为热电偶提供支承定位，热电偶正常安装时应穿出端塞，其端部与端塞的变径部位配合定位。

在国内的秦山二期扩建工程的反应堆安装期间，在安装热电偶时，发生了多根热电偶卡在上支承柱组件端塞的变径部位，不能穿出端塞的不符合项，使安装单位不得不拆卸并更换热电偶无法穿出的上支承柱组件，这既导致了经济损失，又严重影响了反应堆的安装进度。

通常堆内构件制造厂采用特制的成形刀来加工端塞的小直径深孔变径段，加工尺寸通过刀具的设计和具体加工工艺保证。在多件端塞的加工过程中由于刀具磨损，或人因失误导致变径段尺寸的超差，无法被制造厂测量并发现，从而导致热电偶在现场安装时卡在端塞内孔的变径处，无法正常穿出。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种能方便快捷准确的检测出小直径深孔变径处尺寸是否合格的检验规和检验方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种便于加工制造的核燃料组件上管座，主要由套管和测量棒构成，所述测量棒的侧壁和上端面分别设置有导向头和锥形头，所述套管沿其中轴线贯穿设置有测量通道，且测量棒和锥形头能沿测量通道上下移动；所述导向头的下端面与锥形头的下端面之间的距离和测量通道的长度相同；所述套管的下端为锥形面，该锥形面与小直径深孔的第一锥形导向段形状相匹配，其锥角均为α，所述锥形头与小直径深孔的第二锥形导向段形状相匹配，其锥角均为β；所述锥形面的底端直径、锥形头的顶端直径、小直径深孔变径处的最小设计直径三者相同；所述套管的上端面设置有导向槽，且导向槽的深度大于或等于测量棒的合格插入深度，当导向头转动至导向槽位置时，其能沿导向槽的深度方向移动。

上述检验规可用于所有内孔深、直径小、且存在两处锥形导向段的小直径深孔的变径处尺寸的检验；第一锥形导向段和第二锥形导向段是指检验规依次通过的锥形孔，当检验规插入时，首先通过的锥形孔为第一锥形导向段，该第一锥形导向段与套筒下端面相配合，然后通过的锥形孔为第二锥形导向段，该第二锥形导向段与锥形头相配合；上述锥形面与锥形头均为倒置的锥形，即从上至下直径逐渐变小；小直径深孔变径处即为第一锥形导向段与第二锥形导向段的交界处；小直径深孔变径处的最小设计直径在前期深孔设计过程中已经确定，属于已知值，通过该值可以计算推导出测量棒相对于套管应插入深度的下限值，该值即为合格插入深度，为了便于描述，下文中测量棒相对于套管的插入深度均简称为测量棒的插入深度；当套管插入小直径深孔并与第一锥形导向段配合后，旋转插入测量棒直至无法插入，将测量棒插入深度与合格插入深度比较，从而可以判定变径处尺寸是否合格。

上述套管与小直径深孔的直段为间隙配合，为了得到更加准确的结果，套管外径与小直径深孔直段内径的单边间隙选择小于0.5mm，且为了便于实际的测量操作，套管的长度大于或等于小直径深孔直段的深度，非测量状态时，锥形头底端应与套管底端平齐。

当锥形面的底端直径大于或小于变径处的最小设计直径，其与第一锥形导向段配合后，即使变径处的尺寸满足要求，锥形面的底端也必定位于变径处的上方或下方，从而导致测量棒插入深度偏大或偏小，影响最终的检验结果，同理，当锥形头的顶端直径大于或小于变径处的最小设计直径时，也必然会影响最终的检验结果；所以，所述锥形面的底端直径、锥形头的顶端直径、小直径深孔变径处的最小设计直径三者相同。

上述导向槽的深度必须大于或等于测量棒的合格插入深度，其原因为：如导向槽的深度小于测量棒的合格插入深度，即使被检测的小直径深孔变径处尺寸为合格，测量棒的实际插入深度也始终会小于合格插入深度，从而影响到检验结果的准确性；当导向槽的深度必须大于或等于测量棒的合格插入深度时，即使由于导向槽的阻挡使得测量棒未完全插入到位，测得的插入深度也必定大于或等于合格插入深度，从而不会影响对变径处尺寸的检验结果。

作为本发明的一种优选方案，当小直径深孔为压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔，其α为60°，β为15°。

所述导向头用于支撑测量棒，保证在非测量状态时锥形头底端与套管底端平齐，其形状优选为长方体，以便于加工，但不局限于长方体，也可根据实际情况另行选择其他形状，只要满足导向槽和导向头形状相匹配，导向头能沿导向槽移动即可。

基于上述检验规的检验方法，包括以下步骤：

（a）首先，根据设计的小直径深孔形状和尺寸制造出与其匹配的检验规，并测出检验规的锥形头底端直径d；

（b）然后，将检验规的测量棒和锥形头插入套管的测量通道内，并将导向头支撑在套筒的上端面，保证锥形头的下端面与套管的下端面位于同一平面内；

（c）当小直径深孔加工完成后，将检验规插入小直径深孔，直至套管下端的锥形面与小直径深孔的第一锥形导向段相配合，即套管底部的锥形面与第一锥形导向段完全贴合，测出测量棒上端面与套筒端面的距离L1；

（d）旋转测量棒，使导向头与套管的导向槽配合后将测量棒插入，直至锥形头与小直径深孔的第二锥形导向段相配合，即锥形头与第二锥形导向段完全贴合，测出测量棒上端面与套筒上端面的距离L2；

（e）计算出测量棒（5）的实际插入深度L3和合格插入深度L，计算公式如下：

L3 =L1-L2

上式中，β为锥形头和第二锥形导向段的锥角，D为小直径深孔变径处的最小设计直径，d为锥形头底端直径；上述公式通过几何学能简单得出，其推导过程属于现有技术，在此不再赘述。

（f）通过将实际插入深度L3和合格插入深度L进行比较，若L3≥L，证明深孔变径处加工到位，锥形头能顺利的插入并与第二锥形导向段配合，该小直径深孔变径处尺寸为合格，若L3＜L，则必然出现深孔变径处加工不到位的情况，使得锥形头不能完全插入并与第二锥形导向段配合，该小直径深孔变径处尺寸为不合格。

所述d、L1和L2均优选千分尺进行测量，但不局限于千分尺，也可根据实际情况另行选择其它测量工具。

综上所述，本发明的优点为：本发明可用于所有内孔深、直径小、且存在两处锥形导向段的小直径深孔的变径处尺寸的检验，其操作方便快捷，检验结果准确；当用于压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔变径处尺寸检验时，能有效剔除不满足设计要求的端塞，避免了热电偶在安装时卡在端塞内无法穿出，保证了施工进度，提高了安装效率。

附图说明

图1为检验规的结构示意图；

    图2为图1的俯视图； 

图3为小直径深孔的结构示意图；

图4为图3中A部位的局部放大图；

图5为检验规插入至套管与第一锥形导向段贴合时的结构示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为测量棒插入至锥形头与第二锥形导向段贴合时的结构示意图；

图8为图7的俯视图。

附图中附图标记所对应的名称为：1—直段；2—第一锥形导向段；3—第二锥形导向段；4—套管；5—测量棒；6—导向头；7—锥形头；8—导向槽。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

本发明公开一种检验规，用于检测小直径深孔变径处尺寸是否合格，如图1和2所示，其包括套管4和测量棒5两部分，所述测量棒5的侧壁和上端面分别设置有导向头6和锥形头7，所述套管4沿其中轴线贯穿设置有测量通道，测量棒5和锥形头7能沿测量通道上下移动；所述导向头6的下端面与锥形头7的下端面之间的距离和测量通道的长度相同，在非测量状态时，导向头6的下端面放置在套管4的端面，通过导向头6将测量棒5支撑住，从而使得锥形头7的底端与套管4的底端平齐；所述套管4的下端为锥形面，该锥形面与小直径深孔的第一锥形导向段2形状相匹配，其锥角均为α，所述锥形头7与小直径深孔的第二锥形导向段3形状相匹配，其锥角均为β；所述锥形面的底端直径、锥形头7的顶端直径、小直径深孔变径处的最小设计直径三者相同；所述套管4的上端面设置有导向槽8，且导向槽8的深度大于或等于测量棒5的合格插入深度，当导向头6转动至导向槽8位置时，其能沿导向槽8的深度方向移动。

上述检验规可用于小直径深孔变径处尺寸的检测，小直径深孔如图3和4所示，其存在两个锥形导向段，按照检验规依次通过的顺序，分别为第一锥形导向段2和第二锥形导向段3，第一锥形导向段2和第二锥形导向段3的交界处即为本发明所要检验的变径处，在第一锥形导向段2之前还存在一段直径不变的孔，即为直段1。

现针对小直径深孔为压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔时，进一步详细阐述本发明的检验过程。

端塞的内孔存在两个锥形导向段，按照检验规依次通过的顺序，其锥角分别为60°和15°，即第一锥形导向段2的锥角为60°，第二锥形导向段3的锥角为15°，变径处的最小设计尺寸为f4.75mm；为了更加形象，本实施例中将第一锥形导向段2和第二锥形导向段3分别命名为60°锥形导向段和15°锥形导向段，所述直段1与套管4为间隙配合，尺寸为f12.3mm，为了得到更加准确的结果，套管4外径与直段1内径的单边间隙选择小于0.5mm。

上述端塞内孔的尺寸为设计尺寸，根据上述设计尺寸，首先制造出与其相匹配的检验规，套管4下端的锥形面带有60°锥角，用于与60°锥形导向段相配合；测量棒5的锥形头7带有15°锥角，用于与15°锥形导向段3相配合；锥形头7的底端直径为f3mm，顶端直径为f4.75mm；非测量状态时，测量棒头6的下端面与套管4的上端面贴合，从而使得锥形头7的底端与套管4的底端平齐。

当端塞的内孔根据设计尺寸加工完毕后，将检验规插入，如图5和6所示，直至套管4下端的锥形面与60°锥形导向段2相配合，用千分尺测量出测量棒5上端面与套筒4上端面的距离L1；旋转测量棒，导向头6与套管4的导向槽8配合，如图7和8所示，将测量棒5插入直至锥形头7和15°锥形导向段相配合，用千分尺测量出测量棒5上端面与套筒4上端面的距离L2，L1-L2的值即为测量棒5的实际插入深度L3；通过下述公式计算出测量棒5的合格插入深度；

上式中，β为锥形头7和第二锥形导向段3的锥角， D为小直径深孔变径处的最小设计直径，d为锥形头7底端直径；本实施例中β为15°，d为3 mm， D为4.75mm，计算出的合格插入深度L为3.26mm；将实际插入深度L3和合格插入深度L4进行比较，若L3≥3.26mm，则变径处尺寸满足要求，端塞为合格品，若L3＜3.26mm，则变径处尺寸不满足要求，端塞应为不合格品。

上述检验过程是针对压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔，但本发明公开的检验规和检验方法并不局限于此，其可用于所有内孔深、直径小、且存在两处锥形导向段的小直径深孔的变径处尺寸的检验，检验过程与端塞的内孔检验过程基本相同，只具体的锥角角度和直径尺寸存在差异，通过上述检验过程均能方便快捷准确的实现检验。

如上所述，便能较好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规，其特征在于：主要由套管（4）和测量棒（5）构成，所述测量棒（5）的侧壁和上端面分别设置有导向头（6）和锥形头（7），所述套管（4）沿其中轴线贯穿设置有测量通道，且测量棒（5）和锥形头（7）能沿测量通道上下移动；所述导向头（6）的下端面与锥形头（7）的下端面之间的距离和测量通道的长度相同；所述套管（4）的下端为锥形面，该锥形面与小直径深孔的第一锥形导向段（2）形状相匹配，其锥角均为α，所述锥形头（7）与小直径深孔的第二锥形导向段（3）形状相匹配，其锥角均为β；所述锥形面的底端直径、锥形头（7）的顶端直径、小直径深孔变径处的最小设计直径三者相同；所述套管（4）的上端面设置有导向槽（8），且导向槽（8）的深度大于或等于测量棒（5）的合格插入深度，当导向头（6）转动至导向槽（8）位置时，其能沿导向槽（8）的深度方向移动。

2.根据权利要求1所述的一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规，其特征在于：所述小直径深孔为压水型核反应堆堆内构件的上支承柱组件端塞的内孔，其α为60°，β为15°。

3.根据权利要求1所述的一种用于小直径深孔变径处尺寸的检验规，其特征在于：所述导向头（6）的形状为长方体。

4.基于权利要求1、2或3所述检验规的检验方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）首先，根据设计的小直径深孔形状和尺寸制造出与其匹配的检验规，并测出检验规的锥形头（7）底端直径d；

（b）然后，将检验规的测量棒（5）和锥形头（7）插入套管（4）的测量通道内，并将导向头（6）支撑在套筒（4）的上端面，保证锥形头（7）的下端面与套管（4）的下端面位于同一平面内；

（c）当小直径深孔加工完成后，将检验规插入小直径深孔，直至套管（4）下端的锥形面与小直径深孔的第一锥形导向段（2）相配合，测出测量棒（5）上端面与套筒（4）上端面的距离L1；

（d）旋转测量棒（5），使导向头（6）与套管（4）的导向槽（8）配合后将测量棒（5）插入，直至锥形头（7）与小直径深孔的第二锥形导向段（3）相配合，测出测量棒（5）上端面与套筒（4）上端面的距离L2；

（e）计算出测量棒（5）的实际插入深度L3和合格插入深度L，计算公式如下：

L3 =L1-L2

上式中，β为锥形头（7）和第二锥形导向段（3）的锥角，D为小直径深孔变径处的最小设计直径，d为锥形头（7）底端直径；

（f）将实际插入深度L3和合格插入深度L进行比较，若L3≥L，则小直径深孔变径处尺寸为合格，若L3＜L，小直径深孔变径处尺寸为不合格。

5.根据权利要求4所述的检验方法，其特征在于：所述d、L1和L2均通过千分尺进行测量。

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