CN112683651A - 一种换热管的预紧力加载单元及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热管的预紧力加载单元及装置，包括：固定板与调节板，所述固定板与所述调节板之间的距离可调；所述固定板与所述调节板平行；压力传感器，其固定于所述调节板远离所述固定板的一侧；试样板，其固定于所述压力传感器远离所述调节板的一端；粗调组件、微调组件及平衡组件；所述平衡组件包括平衡杆。本发明，在一个加载装置同时测试持两根加热管，且在两根加热管间设置平衡组件，避免了换热管在预紧时产生的力对实验的干扰，大大减小了实验的误差。

Description

一种换热管的预紧力加载单元及装置

技术领域

本发明涉及核电蒸汽发生器中换热管的技术领域，尤其涉及一种换热管的预紧力加载单元及装置。

背景技术

换热管是核电蒸汽发生器必不可缺少的一部分，在规定的温度、压力、以及不同的介质中起换热作用。核电站中因流致振动导致U型管在弯管区域发生面内振动，导致换热管与支撑支承板在运行过程中发生多种摩擦形式的耦合，包括冲击磨损、微动磨损、滑动磨损等。近年来，换热管发生接触损伤的案例逐渐被发现，因而需要对换热管进行摩擦测试实验。

然而，在对换热管进行摩擦测试实验过程中，具有如下缺陷：第一，由于需要对换热管施压以模拟换热管在真实使用场景下的受力情况，而现有的对换热管的施压设备的施压精度不高，无法精确调节对换热管所施加的压力的大小，使得测试结果不能覆盖所需的压力范围；第二，测试过程中，换热管需要与施压设备发生比较剧烈的摩擦，施压设备中的紧固部件极易松动，进而导致所施加的压力急剧下降，最终使得换热管失去预紧力而测试终止；第三，施压设备对换热管施加压力后，易导致换热管产生弯曲形变，导致换热管与动力组件(即用于带动换热管与施压设备发生摩擦的组件)的连接部位发生偏移，最终使动力组件与换热管之间存在扭矩(或其他形式上的力)，动力组件无法顺畅的带动换热管正常运动对测试结果造成很大误差，且非常容易损坏动力组件。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于，提出一种换热管的预紧力加载单元及装置，用于解决现有技术中预紧装置对测试结果产生误差等问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是一种换热管的预紧力加载单元，包括：

固定板与调节板，所述固定板与所述调节板之间的距离可调；所述固定板与所述调节板平行；

压力传感器，其固定于所述调节板远离所述固定板的一侧；

试样板，其固定于所述压力传感器远离所述调节板的一端；

粗调组件，包括螺纹连接于所述固定板和/或所述调节板的粗调螺栓，旋动所述粗调螺栓可调节所述固定板与所述调节板之间的距离；

微调组件，包括螺纹连接于所述固定板的微调螺栓，所述微调螺栓的一端穿过所述固定板并与所述调节板抵顶或分离。

进一步地，所述粗调组件包括两根粗调螺栓；所述固定板上开设有两个第一粗调螺孔，所述调节板上开设有两个第二粗调螺孔，所述粗调螺栓同时穿设于所述第一粗调螺孔和第二粗调螺孔。

进一步地，两个所述粗调螺栓关于所述微调螺栓对称。

进一步地，所述调节板与固定板之间设有预紧弹簧，所述预紧弹簧的一端与所述固定板相抵，另一端与所述调节板相抵。

进一步地，所述微调螺栓靠近所述调节板的一端固定有套筒，所述套筒远离所述微调螺栓的一端与所述调节板分离或抵顶。

一种换热管的预紧力加载装置，用于同时对两个换热管加载预紧力，包括两个预紧力加载单元，每个预紧力加载单元分别作用于一个换热管，且两个预紧力加载单元相对设置，还包括：

平衡组件，用于联结两个换热管；所述平衡组件包括：平衡杆，所述平衡杆具有第一连接部、第二连接部及第三连接部，所述第二连接部处于所述第一连接部与所述第三连接部之间，所述第一连接部与一个换热管连接，所述第三连接部与另一换热管连接，所述第二连接部用于连接动力组件。

进一步地，还包括：支撑梁，在每个固定板的两端分别设置一个，用于固定预紧力加载单元；所述支撑梁沿垂直于所述固定板的方向开设有若干固定孔；

连接块，其具有第一固定部和垂直于所述第一固定部的第二固定部，所述第一固定部与所述固定板螺栓固定，所述第二固定部与所述支撑梁的任意固定孔螺栓固定。

进一步地，每个所述固定板的两端均设置两个所述连接块，且处于所述固定板同一端的两个所述连接块处于所述固定板的相对侧。

进一步地，所述平衡组件还包括两个联动块，两个所述联动块均开设有第一通孔和第二通孔；所述第一连接部或第三连接部螺栓固定于所述第一通孔，换热管的中部螺栓固定于所述第二通孔。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)设置粗调组件和微调组件实现分级调节，对施力大小进行精确控制。

(2)在调节板与固定板之间设置预紧弹簧，在测试之前，即旋紧粗调螺栓，使预紧弹簧处于压缩状态，在调节过程中不断释放预紧弹簧，在调节结束后仍保证预紧弹簧处于压缩状态。那么，即使粗调螺栓和/或微调螺栓松动致使无法提供预紧力时，预紧弹簧还可提供弹力以保证预紧力不会突然下降为零，以此提供紧固件失效的后备手段。

(3)设置套筒可增大微调组件与调节板之间的接触面积，当微调螺栓旋动相同角度时，其接触面积越大，单位面积受力越小；也即是说，调节板所能承受的微调螺栓的调节范围越大，进而增大了微调组件的可调范围。同时，增大其接触面积还可有效的保护调节板不容易受到损坏。

(4)同时对两个换热管进行测试，且在两个换热管之间增设平衡组件，两个换热管形变产生的力会传递至平衡杆处得以抵消，而动力组件与平衡杆连接，使得无论两个换热管产生多大的形变，动力组件与平衡杆之间都不会产生扭转(或其他形式的偏移)，保证了动力组件与平衡杆之间的顺畅连接，避免了测试结果产生误差，同时保护的动力组件不受到损坏。

附图说明

图1为实施例中预紧力加载装置的结构示意图；

图2为实施例中预紧力加载单元的结构示意图；

图3为实施例中预紧力加载单元增设预紧弹簧的结构示意图；

图4为实施例中平衡组件的结构示意图；

图5为实施例中联动块的结构示意图；

图中：

100、预紧力加载单元；110、固定板；120、调节板；130、压力传感器；140、试样板；150、粗调组件；151、粗调螺栓；160、微调组件；161、微调螺栓；162、套筒；163、预紧弹簧；

200、平衡组件；210、平衡杆；220、联动块；221、第一通孔；222、第二通孔；230、支撑梁；231、固定孔；240、连接块；241、第一固定部；242、第二固定部；

300、换热管。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

请参照图2-图3，本发明公开了一种换热管的预紧力加载单元，包括：

固定板110与调节板120，所述固定板110与所述调节板120之间的距离可调；所述固定板110与所述调节板120平行；调节板120与固定板110平行进一步保证兑换热管300所施加的力的方向是垂直于固定板110的，以避免测试误差；

压力传感器130，其固定于所述调节板120远离所述固定板110的一侧；

试样板140，其固定于所述压力传感器130远离所述调节板120的一端；

粗调组件150，包括螺纹连接于所述固定板110和/或所述调节板120的粗调螺栓151，旋动所述粗调螺栓151可调节所述固定板110与所述调节板120之间的距离；

微调组件160，包括螺纹连接于所述固定板110的微调螺栓161，所述微调螺栓161的一端穿过所述固定板110并与所述调节板120抵顶或分离。

在本实施例中，固定板110被固定在测试装置的壳体上，同时将试样板140紧贴于换热管300的侧壁上，而后调节粗调组件150及微调组件160，增大固定板110与调节板120之间的距离，以使试样板140与换热管300之间产生压力。

具体地说，在粗调组件150中，对调节板120与固定板110之间的距离进行粗调，即对换热管300所施加的压力进行粗略调节，而后调节微调组件160，对调节板120与固定之间的距离进行细微调节，即对换热管300所施加的压力进行细微的调节，提高了施压精度，使得测试可覆盖所需的压力范围，增加测试价值。

在进行微调时，微调螺栓161顶住调节板120使得调节板120具有细微形变，进而达到施力大小的细微调节。需要说明的是，这个测试实验不需要非常大的力(试样板140与换热管300间的力处于800N-1500N之间)，因此，即使是调节板120非常细微的形变也可满足施力大小细微调节的范围，不会对调节板120造成大的损坏。

可以理解的是，微调螺栓161中的螺距越小，其微调精度越高；微调螺栓161中的螺距越大，其微调精度越低。测试人员可根据不同需求更换不同螺距的微调螺栓161及与之适配的固定板110。

设置压力传感器130，用于实时检测试样板140给予换热管300的压力大小。在测试之前即可根据压力传感器130的实时传达的压力数据，调节所施加的压力大小至预设数值，以便减小误差。需要说明的是，测试过程中，调节板120与固定板110之间的距离发生非常小的变化即会造成换热管300所受力较大的变化，在没有压力传感器130的检测的情况下，依靠感觉很难将施力调节至预设数值；而根据压力传感器130的施力大小的显示来调节施力大小显得更可控，调节更精确。因此，设置压力传感器130可很大程度上控制施力大小的精度。

所述粗调组件150包括两根粗调螺栓151；所述固定板110上开设有两个第一粗调螺孔，所述调节板120上开设有两个第二粗调螺孔，所述粗调螺栓151同时穿设于所述第一粗调螺孔和第二粗调螺孔。

粗调螺栓151的结构存在如下多种情况：第一种为粗调螺栓151包括有螺杆和与螺杆螺纹连接的螺母，螺杆本省与调节板120和固定板110之间不设置螺纹连接，而通过在螺杆的两端设置螺母来调节固定板110与调节板120之间的距离；第二种为粗调螺栓151包括一端或两端固定有旋动螺头的螺栓，该螺栓直接与调节板120和/或固定板110螺纹连接，通过旋转旋动螺头带动整个螺栓与调节板120和/或固定板110产生之间旋转，进而调节调节板120与固定板110之间的距离。

需要说明的是，当粗调螺栓151同时螺纹连接于调节板120和固定板110，这时第一粗调螺孔与第二粗调螺孔的螺向应该相反或者螺距具有差值，才能够旋转粗调螺栓151以调节固定板110与调节板120之间的距离。

两个所述粗调螺栓151关于所述微调螺栓161对称。

当进行微调时，两个粗调螺栓151所受到的力相等，保证调节板120沿垂直于固定板110方向运动，以使得对换热管300所施加的力的方向不会发生偏移，避免实验误差。

所述调节板120与固定板110之间设有预紧弹簧163，所述预紧弹簧163的一端与所述固定板110相抵，另一端与所述调节板120相抵。

在以往的测试过程中，由于换热管300与试样板140之间存在比较剧烈的摩擦，会带动调节板120与固定板110之间产生较大的震动，进而导致微调螺栓161、粗调螺栓151等具有紧固功能的紧固件的松动甚至脱落，最终导致对管热管施加的力骤然降低，换热管300与试样板140之间的摩擦力随之降低，导致测试终止。在本实施例中，在调节板120与固定板110之间设置预紧弹簧163，在测试之前，即旋紧粗调螺栓151，使预紧弹簧163处于压缩状态，在调节过程中不断释放预紧弹簧163，在调节结束后仍保证预紧弹簧163处于压缩状态。那么，即使粗调螺栓151和/或微调螺栓161松动致使无法提供预紧力时，预紧弹簧163还可提供弹力以保证预紧力不会突然下降为零，以此提供紧固件失效的后备手段。

所述微调螺栓161靠近所述调节板120的一端固定有套筒162，所述套筒162远离所述微调螺栓161的一端与所述调节板120分离或抵顶。

设置套筒162的好处在于，可增大微调组件160与调节板120之间的接触面积，当微调螺栓161旋动相同角度时，其接触面积越大，单位面积受力越小；也即是说，调节板120所能承受的微调螺栓161的调节范围越大，进而增大了微调组件160的可调范围。同时，增大其接触面积还可有效的保护调节板120不容易受到损坏。

请参照图1-图5，本发明还公开了一种换热管的预紧力加载装置，用于同时对两个换热管300加载预紧力，包括两个预紧力加载单元100，每个预紧力加载单元100分别作用于一个换热管300，且两个预紧力加载单元100相对设置，还包括：

平衡组件200，用于联结两个换热管300；所述平衡组件200包括：平衡杆210，所述平衡杆210具有第一连接部、第二连接部及第三连接部，所述第二连接部处于所述第一连接部与所述第三连接部之间，所述第一连接部与一个换热管300连接，所述第三连接部与另一换热管300连接，所述第二连接部用于连接动力组件。

换热管300受到预紧力后，发生形变，进而导致换热管300与动力组件的连接处产生扭转(或其他形式的偏移)，动力组件在带动换热管300的高速运动的过程中存在扭矩(或以其他形式存在的力)，最终导致动力组件的损坏和测试结果存在非常大的误差。那么，在本实施例中，同时对两个换热管300进行测试，且在两个换热管300之间增设平衡组件200，两个换热管300形变产生的力会传递至平衡杆210处得以抵消，而动力组件与平衡杆210连接，使得无论两个换热管300产生多大的形变，动力组件与平衡杆210之间都不会产生扭转(或其他形式的偏移)，保证了动力组件与平衡杆210之间的顺畅连接，避免了测试结果产生误差，同时保护的动力组件不受到损坏。

还包括：支撑梁230，在每个固定板110的两端分别设置一个，用于固定预紧力加载单元100；所述支撑梁230沿垂直于所述固定板110的方向开设有若干固定孔231；

连接块240，其具有第一固定部241和垂直于所述第一固定部241的第二固定部242，所述第一固定部241与所述固定板110螺栓固定，所述第二固定部242与所述支撑梁230的任意固定孔231螺栓固定。

预紧力加载单元100可调节的被固定在支撑梁230上，使得预紧力加载单元100的组合更灵活。

每个所述固定板110的两端均设置两个所述连接块240，且处于所述固定板110同一端的两个所述连接块240处于所述固定板110的相对侧。

所述平衡组件200还包括两个联动块220，两个所述联动块220均开设有第一通孔221和第二通孔222；所述第一连接部或第三连接部螺栓固定于所述第一通孔221，换热管300的中部螺栓固定于所述第二通孔222。

其中，第一连接部与第三连接部关于第二连接部对称，使得动力组件在带动平衡杆210运动时，平衡杆210对两根换热管300的力保持一致，进而保证两根换热管300的测试结果的一致性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种换热管的预紧力加载单元，其特征在于，包括：

固定板与调节板，所述固定板与所述调节板之间的距离可调；所述固定板与所述调节板平行；

压力传感器，其固定于所述调节板远离所述固定板的一侧；

试样板，其固定于所述压力传感器远离所述调节板的一端；

粗调组件，包括螺纹连接于所述固定板和/或所述调节板的粗调螺栓，旋动所述粗调螺栓可调节所述固定板与所述调节板之间的距离；

微调组件，包括螺纹连接于所述固定板的微调螺栓，所述微调螺栓的一端穿过所述固定板并与所述调节板抵顶或分离。

2.根据权利要求1所述的一种换热管的预紧力加载单元，其特征在于，所述粗调组件包括两根粗调螺栓；所述固定板上开设有两个第一粗调螺孔，所述调节板上开设有两个第二粗调螺孔，所述粗调螺栓同时穿设于所述第一粗调螺孔和第二粗调螺孔。

3.根据权利要求2所述的一种换热管的预紧力加载单元，其特征在于，两个所述粗调螺栓关于所述微调螺栓对称。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种换热管的预紧力加载单元，其特征在于，所述调节板与固定板之间设有预紧弹簧，所述预紧弹簧的一端与所述固定板相抵，另一端与所述调节板相抵。

5.根据权利要求4所述的一种换热管的预紧力加载单元，其特征在于，所述微调螺栓靠近所述调节板的一端固定有套筒，所述套筒远离所述微调螺栓的一端与所述调节板分离或抵顶。

6.一种换热管的预紧力加载装置，用于同时对两个换热管加载预紧力，包括两个如权利要求1-5任一项所述的预紧力加载单元，每个预紧力加载单元分别作用于一个换热管，且两个预紧力加载单元相对设置，其特征在于，还包括：

平衡组件，用于联结两个换热管；所述平衡组件包括：平衡杆，所述平衡杆具有第一连接部、第二连接部及第三连接部，所述第二连接部处于所述第一连接部与所述第三连接部之间，所述第一连接部与一个换热管连接，所述第三连接部与另一换热管连接，所述第二连接部用于连接动力组件。

7.根据权利要求6所述的一种换热管的预紧力加载装置，其特征在于，还包括：支撑梁，在每个固定板的两端分别设置一个，用于固定预紧力加载单元；所述支撑梁沿垂直于所述固定板的方向开设有若干固定孔；

连接块，其具有第一固定部和垂直于所述第一固定部的第二固定部，所述第一固定部与所述固定板螺栓固定，所述第二固定部与所述支撑梁的任意固定孔螺栓固定。

8.根据权利要求7所述的一种换热管的预紧力加载装置，其特征在于，每个所述固定板的两端均设置两个所述连接块，且处于所述固定板同一端的两个所述连接块处于所述固定板的相对侧。

9.根据权利要求6所述的一种换热管的预紧力加载装置，其特征在于，所述平衡组件还包括两个联动块，两个所述联动块均开设有第一通孔和第二通孔；所述第一连接部或第三连接部螺栓固定于所述第一通孔，换热管的中部螺栓固定于所述第二通孔。

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