CN112697045A - 安全壳三向位移测量装置 - Google Patents

安全壳三向位移测量装置 Download PDF

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CN112697045A CN202011352719.3A CN202011352719A CN112697045A CN 112697045 A CN112697045 A CN 112697045A CN 202011352719 A CN202011352719 A CN 202011352719A CN 112697045 A CN112697045 A CN 112697045A
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沈东明
陈威
张波
赵健
李少纯
张复彬
张国军
卜玉兵
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Abstract

本发明涉及一种安全壳三向位移测量装置，包括：固定组件，固定组件设置在安全壳的外侧壁上；测量组件，测量组件设置在固定组件上，且测量组件上的测量球与安全壳的外侧壁接触；读数盘，读数盘设置在安全壳上，用于读取测量球的X向位移、Y向位移以及竖向位移。本申请提供的上述方案，将现有的铅垂线和铟瓦丝测量系统合二为一，可同时测量安全壳的X向位移、Y向位移以及竖向位移，减少了测量装置零部件的采购，降低了采购经费，同时整体装置体积小，减少了空间的占用。

Description

安全壳三向位移测量装置
技术领域
本发明涉及核电站技术领域，特别是涉及一种安全壳三向位移测量装置。
背景技术
安全壳：即反应堆厂房，是一个带有准球形穹顶的圆柱形预应力钢筋混凝土结构，如图5所示，主要由穹顶01、环梁02、筒体03以及阀基04组成，是阻挡来自燃料的裂变产物及一回路放射性物质进入环境的最后一道屏障。当反应堆发生失水事故(LOCA：Loss ofCoolant Accident)后，释放出来的大量放射性和高温高压汽水混合物可被包容和隔离，以防止对核电站周围居民产生危害。
为了测量安全壳的密封性能，以保证核电厂的正常运行，试验人员通常会将压缩空气充入安全壳厂房直至压力到达预定压力(3-5bar.g)，以测量安全壳的密封性能，以及安全壳混凝土结构的响应(混凝土应变、结构位移和沉降、混凝土表面裂缝宽度变化)。
当安全壳内充入预设压缩空气，为了方便测量安全壳上某一处的尺寸变化，如图6和图7所示，图6在安全壳001的外侧壁上安装有上端支架06，上端支架06上设置有挂钩，测量球05上的铅垂线07缠绕在挂钩上后，再依次穿过安全壳001上的读数盘支架09上的读数盘08后连接有重力锤010，此时，测量球05的表面与安全壳001的外侧壁接触，当安全壳001外侧壁的径向和切向发生大小变化时，测量球05就会铅垂线07沿垂直于水平方向摆动，从而读数盘08就可以读取到安全壳001外侧壁的径向和切向的变化距离；图7改用铟瓦丝011测量，铟瓦丝011的上端还是与测量球连接，测量球与安全壳外侧壁接触，铟瓦丝011的下端穿过位移传感器012上的钢丝卡子013后再绕过滑轮组014与重力锤连接，当安全壳的竖直方向距离发生变化时，就可以通过位移传感器012测量得到。
上述在测量安全壳的尺寸变化时，需要单独配置如图8中的铅垂线07测量装置和铟瓦丝011测量装置，不但采购费用高，而且占地面积大
发明内容
基于此，有必要针对现有的安全壳位移测量装置采购费用高，占地面积大的问题，提供一种安全壳三向位移测量装置。
本发明提供了一种安全壳三向位移测量装置，包括：
固定组件，所述固定组件设置在安全壳的外侧壁上；
测量组件，所述测量组件设置在所述固定组件上，且所述测量组件上的测量球与所述安全壳的外侧壁接触；
读数盘，所述读数盘设置在所述安全壳上，用于读取所述测量球的X向位移、Y向位移以及竖向位移。
上述安全壳三向位移测量装置，将现有的铅垂线和铟瓦丝测量系统合二为一，可同时测量安全壳的X向位移、Y向位移以及竖向位移，减少了测量装置零部件的采购，降低了采购经费，同时整体装置体积小，减少了空间的占用。
在其中一个实施例中，所述测量组件还包括铅垂线、碟片以及重力锤；
所述碟片固定在所述铅垂线上，所述固定组件包括上端支架，所述上端支架固定在所述安全壳的外侧壁上，所述铅垂线的一端缠绕在所述上端支架上的挂钩后与所述测量球连接，所述铅垂线的另一端绕过所述上端支架上的滑轮后与所述重力锤连接；
所述碟片位于所述上端支架的下方，且所述碟片位于所述读数盘中。
在其中一个实施例中，所述读数盘包括外壳、X向光栅尺、Y向光栅尺、竖向光栅尺以及显示器，所述固定组件还包括支撑架，所述支撑架固定在所述安全壳的外侧壁上，所述外壳设置在所述支撑架上，所述X向光栅尺和所述Y向光栅尺沿垂直于所述铅垂线的轴向设置在所述外壳内壁的相邻侧，所述竖向光栅尺沿平行于所述铅垂线的轴向设置在所述外壳的内壁，所述X向光栅尺、所述Y向光栅尺以及所述竖向光栅尺分别与所述显示器连接，所述显示器固定在所述外壳上；
所述碟片位于所述外壳内，且所述碟片的位置与所述竖向光栅尺的位置相对应。
在其中一个实施例中，所述读数盘包括两条竖向光栅尺，两条所述竖向光栅尺均沿平行于所述铅垂线的轴向设置在所述外壳的内壁，且两条所述竖向光栅尺之间的间距大于所述碟片底面上的固定杆直径的两倍。
在其中一个实施例中，所述铅垂线上设置有铅垂线长度调节卡子。
在其中一个实施例中，所述固定组件还包括套管，所述套管与所述上端支架朝向所述碟片的一侧连接，所述铅垂线的另一端绕过所述上端支架上的滑轮后穿过所述套管与所述重力锤连接，所述铅垂线长度调节卡子位于所述套管朝向所述碟片一端的下方。
在其中一个实施例中，所述套管的长度可调。
在其中一个实施例中，所述固定组件还固定支架，所述固定支架固定在所述安全壳的外侧壁上，所述套管朝向所述碟片一端固定在所述固定支架上。
在其中一个实施例中，所述测量组件还包括阻尼桶，所述阻尼桶设置在水平面上，所述重力锤位于所述阻尼桶内的油液中。
在其中一个实施例中，所述固定组件还包括保护箱，所述保护箱扣合在所述上端支架，所述测量球位于所述保护箱和所述上端支架之间形成的内腔中。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的安全壳三向位移测量装置的结构示意图；
图2为图1中的读数盘示意图；
图3为图1中的碟片示意图；
图4为图1中的读数盘工作示意图；
图5为现有的安全壳示意图。
图6为现有的安全壳位移测量装置示意图；
图7为又一种现有的安全壳位移测量装置示意图；
图8为现有安全壳位移测量装置在测量时的示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
如图1并所示，本发明一实施例中，提供了一种安全壳三向位移测量装置，包括：固定组件、测量组件以及读数盘50，其中，固定组件设置在安全壳001的外侧壁上，测量组件设置在固定组件上，且测量组件上的测量球20与安全壳001的外侧壁接触；读数盘50设置在安全壳001上，用于读取测量球20的X向位移、Y向位移以及竖向位移。
采用上述技术方案，将现有的铅垂线和铟瓦丝测量系统合二为一，可同时测量安全壳的X向位移、Y向位移以及竖向位移，减少了测量装置零部件的采购，降低了采购经费，同时整体装置体积小，减少了空间的占用。
在一些实施例中，如图1所示，本申请中的测量组件还包括铅垂线40、碟片60以及重力锤90，其中，碟片60固定在铅垂线40上，固定组件包括上端支架10，上端支架10固定在安全壳001的外侧壁上，铅垂线40的一端缠绕在上端支架10上的挂钩105后与测量球20连接，铅垂线40的另一端绕过上端支架10上的滑轮101后与重力锤90连接；碟片60位于上端支架10的下方，且碟片60位于读数盘50中。
重力锤90的设置可以确保铅垂线40处于张紧状态，当安全壳001的外壁尺寸发生变化时，由于测量球20与安全壳001的外壁接触，从而就会作用到测量球20上，使得测量球20的位置发生变化，测量球20再通过铅垂线40带动碟片60运动，由于碟片60位于读数盘50中，在碟片60发生运动的时候，读数盘50就可以测量到安全壳001的X向位移、Y向位移以及竖向位移。
具体地，如图2并结合图1所示，上述读数盘50包括外壳501、X向光栅尺502、Y向光栅尺503、竖向光栅尺504以及显示器(图中未指示)，固定组件还包括支撑架70，支撑架70固定在安全壳001的外侧壁上，外壳501设置在支撑架70上，X向光栅尺502和Y向光栅尺503沿垂直于铅垂线40的轴向设置在外壳501内壁的相邻侧，竖向光栅尺504沿平行于铅垂线40的轴向设置在外壳501的内壁，X向光栅尺502、Y向光栅尺503以及竖向光栅尺504分别与显示器连接，显示器固定在外壳501上；碟片60位于外壳501内，且碟片60的位置与竖向光栅尺504的位置相对应。
如图2和图4所示，碟片60的中心有一个通孔，铅垂线40穿过该通孔后与碟片60固定连接，此时，铅垂线40可挡住X向光栅尺502和Y向光栅尺503的发出的平行激光光栅，同时，碟片60挡住竖向光栅尺504发出的激光光栅，X向光栅尺502上的CCD读数仪、Y向光栅尺503上的CCD读数仪读出铅垂线40的初始位置(X0，Y0)，竖向光栅尺504上的CCD读数仪读出碟片60的竖向初始位置Z0；
当安全壳001的外壁尺寸发生变化时，由于测量球20与安全壳001的外壁接触，从而就会作用到测量球20上，使得测量球20的位置发生变化，测量球20再通过铅垂线40带动碟片60运动，此时通过X向光栅尺502上的CCD读数仪、Y向光栅尺503上的CCD读数仪读出铅垂线40的变化后的位置(Xi，Yi)，竖向光栅尺504上的CCD读数仪读出碟片60的变化后的竖向位置Zi,从而得到安全壳001的X向位移等于Xi-X0，Y向位移等于Yi-Y0，竖向位移等于Zi-Z0。
在一些实施例中，为了避免竖向光栅尺504发出的激光光栅被碟片60底面上的固定杆601遮挡住，如图2并结合图3所示，本申请中的读数盘50包括两条竖向光栅尺504，两条竖向光栅尺504均沿平行于铅垂线40的轴向设置在外壳501的内壁，且两条竖向光栅尺504之间的间距大于碟片60底面上的固定杆601直径的两倍。
具体地，若某一个竖向光栅尺测量发现很长一段测量光都被遮住，则说明该竖向光栅尺发出的激光光栅被铅垂线40或者碟片60下的固定杆601挡住，因此就需要使用另一个竖向光栅尺读取碟片60的高度位置，由于两个竖向光栅尺504之间的间距大于碟片60底面上的固定杆601直径的两倍，因此两个竖向光栅尺504不会被同时遮住，当一个竖向光栅尺504发出的激光光栅被遮挡后，若铅垂线40发生移动至遮住另外一个竖向光栅尺504发出的激光光栅的过程中，必定会出现两个竖向光栅尺504发出的激光光栅都未被遮挡的现象，若两个两个竖向光栅尺504发出的激光光栅都没有被遮住，竖向光栅尺504上的CCD读数仪就会将二者数据同步，以解决被遮住的光栅无法测量的问题。
在一些实施例中，由于铅垂线40受重力锤90重力以及阻尼桶80内液体对重力锤90的浮力的影响，碟片60在安装的过程中，碟片60位置可能不会在竖向光栅尺504的测量范围内，如图1所示，本申请在铅垂线40上设置有铅垂线长度调节卡子401。
具体地，上述铅垂线长度调节卡子401可以为夹子，铅垂线40上的一部分缠绕在该夹子上后再用夹子夹住，当需要调节铅垂线40的整体长度时，通过打开夹子，缩放夹子上缠绕的铅垂线40即可。
需要说明的是，本申请实施例中的铅垂线长度调节卡子为夹子的结构仅为示例，在其他可替代的方案中，也可以采用其它结构，例如，铅垂线长度调节卡子为滚轮，滚轮上设置有夹紧件。本申请对铅垂线长度调节卡子的具体结构不作特殊限制，只要上述结构能实现本申请的目的便可。
在一些实施例中，如图1所示，为了避免风力对铅垂线40的影响，本申请中的固定组件还包括套管103，套管103与上端支架10朝向碟片60的一侧连接，铅垂线40的另一端绕过上端支架10上的滑轮101后穿过套管103与重力锤90连接，铅垂线长度调节卡子401位于套管103朝向碟片60一端的下方。由于铅垂线40位于套管103内，从而可以减小风力对铅垂线40的影响。
进一步地，为了适应不同长度的铅垂线40，本申请中的套管103的长度可调。具体地，如图1所示，上述套管103包括几个连接管和套管接头104，每两个连接管均通过套管接头104连接在一起，当需要调节套管103的长度时，只需要将对应的连接管与套管接头104连接或拆卸即可。
在一些实施例中，由于套管103自身的重力作用，为了整体装置的稳固性，如图1所示，本申请中的固定组件还固定支架30，固定支架30固定在安全壳001的外侧壁上，套管103朝向碟片60一端固定在固定支架30上。
在一些实施例中，为了使得重力锤90在发生晃动后能很快停止，本申请的测量组件还包括阻尼桶80，阻尼桶80设置在水平面上，重力锤90位于阻尼桶80内的油液中。
在一些实施例中，为了避免测量球20受风力影响发生晃动，如图1所示，本申请中的固定组件还包括保护箱102，保护箱102扣合在上端支架10，测量球20位于保护箱102和上端支架10之间形成的内腔中。
综上所述，本申请发明在使用时：
如图1所示，首先将整体装置安装好，此时测量球20的安全壳001的外侧壁接触，铅垂线40可挡住X向光栅尺502和Y向光栅尺503的发出的平行激光光栅，同时，碟片60挡住竖向光栅尺504发出的激光光栅，X向光栅尺502上的CCD读数仪、Y向光栅尺503上的CCD读数仪读出铅垂线40的初始位置(X0，Y0)，竖向光栅尺504上的CCD读数仪读出碟片60的竖向初始位置Z0；
当安全壳001内充入预设压缩空气后，安全壳001的整体尺寸就会发生变化，当安全壳001的外壁尺寸发生变化时，由于测量球20与安全壳001的外壁接触，从而就会作用到测量球20上，使得测量球20的位置发生变化，测量球20再通过铅垂线40带动碟片60运动，此时通过X向光栅尺502上的CCD读数仪、Y向光栅尺503上的CCD读数仪读出铅垂线40的变化后的位置(Xi，Yi)，竖向光栅尺504上的CCD读数仪读出碟片60的变化后的竖向位置Zi,从而得到安全壳001的X向位移等于Xi-X0，Y向位移等于Yi-Y0，竖向位移等于Zi-Z0。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种安全壳三向位移测量装置，其特征在于，包括：
固定组件，所述固定组件设置在安全壳(001)的外侧壁上；
测量组件，所述测量组件设置在所述固定组件上，且所述测量组件上的测量球(20)与所述安全壳(001)的外侧壁接触；
读数盘(50)，所述读数盘(50)设置在所述安全壳(001)上，用于读取所述测量球(20)的X向位移、Y向位移以及竖向位移。
2.根据权利要求1所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述测量组件还包括铅垂线(40)、碟片(60)以及重力锤(90)；
所述碟片(60)固定在所述铅垂线(40)上，所述固定组件包括上端支架(10)，所述上端支架(10)固定在所述安全壳(001)的外侧壁上，所述铅垂线(40)的一端缠绕在所述上端支架(10)上的挂钩(105)后与所述测量球(20)连接，所述铅垂线(40)的另一端绕过所述上端支架(10)上的滑轮(101)后与所述重力锤(90)连接；
所述碟片(60)位于所述上端支架(10)的下方，且所述碟片(60)位于所述读数盘(50)中。
3.根据权利要求2所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述读数盘(50)包括外壳(501)、X向光栅尺(502)、Y向光栅尺(503)、竖向光栅尺(504)以及显示器，所述固定组件还包括支撑架(70)，所述支撑架(70)固定在所述安全壳(001)的外侧壁上；
所述外壳(501)设置在所述支撑架(70)上，所述X向光栅尺(502)和所述Y向光栅尺(503)沿垂直于所述铅垂线(40)的轴向设置在所述外壳(501)内壁的相邻侧，所述竖向光栅尺(504)沿平行于所述铅垂线(40)的轴向设置在所述外壳(501)的内壁，所述X向光栅尺(502)、所述Y向光栅尺(503)以及所述竖向光栅尺(504)分别与所述显示器连接，所述显示器固定在所述外壳(501)上；
所述碟片(60)位于所述外壳(501)内，且所述碟片(60)的位置与所述竖向光栅尺(504)的位置相对应。
4.根据权利要求3所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述读数盘(50)包括两条竖向光栅尺(504)，两条所述竖向光栅尺(504)均沿平行于所述铅垂线(40)的轴向设置在所述外壳(501)的内壁，且两条所述竖向光栅尺(504)之间的间距大于所述碟片(60)底面上的固定杆(601)直径的两倍。
5.根据权利要求2所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述铅垂线(40)上设置有铅垂线长度调节卡子(401)。
6.根据权利要求5所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述固定组件还包括套管(103)，所述套管(103)与所述上端支架(10)朝向所述碟片(60)的一侧连接，所述铅垂线(40)的另一端绕过所述上端支架(10)上的滑轮(101)后穿过所述套管(103)与所述重力锤(90)连接，所述铅垂线长度调节卡子(401)位于所述套管(103)朝向所述碟片(60)一端的下方。
7.根据权利要求6所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述套管(103)的长度可调。
8.根据权利要求6所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述固定组件还固定支架(30)，所述固定支架(30)固定在所述安全壳(001)的外侧壁上，所述套管(103)朝向所述碟片(60)一端固定在所述固定支架(30)上。
9.根据权利要求2所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述测量组件还包括阻尼桶(80)，所述阻尼桶(80)设置在水平面上，所述重力锤(90)位于所述阻尼桶(80)内的油液中。
10.根据权利要求2所述的安全壳三向位移测量装置，其特征在于，所述固定组件还包括保护箱(102)，所述保护箱(102)扣合在所述上端支架(10)，所述测量球(20)位于所述保护箱(102)和所述上端支架(10)之间形成的内腔中。
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