CN112880949B - 一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置及方法,测量装置包括支撑支架、上管座固定单元和测量单元;上管座固定单元包括抓钩、顶环、驱动杆、气缸;测量单元包含丝杠、丝杠螺母、驱动板、压板和压块,以及电机和齿轮,电机通过齿轮将运动传递至丝杠,丝杠螺母带动驱动板、压板运动,通过压块压缩板弹簧,通过位移传感器以及力传感器测得位移以及压缩力,选取不同数量和位置的压块以实现不同位置板弹簧的同时测量。本发明能够在乏池装载井现有台架上实现对燃料组件上管座板弹簧综合刚度高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及核工业检测技术领域,具体涉及一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置及方法。
背景技术
压紧板弹簧是反应堆燃料组件的重要部件,其主要功能是补偿燃料组件的高度差、燃料组件辐照生长以及辐照松弛引起的高度变化, 为燃料组件提供足够的轴向压紧力, 防止燃料组件跳动,保证燃料组件结构的完整性。在某压紧板弹簧材料研制过程中,需对若干个辐照考验循环后的压紧板弹簧综合刚度进行测量,以检验材料的辐照性能。
中国文献网CN108871959A公开了一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置及方法。该装置在乏燃料格架内同时测量上管座四组压紧板弹簧综合刚度。
由于加工误差、辐照后变形存在差异等因素,导致四组压紧板弹簧高度不同,直接测量四个压紧板弹簧综合刚度时,存在测量零点无法准确确定,测量结果不精确等问题,因此需要对不同数量压紧板弹簧刚度测量,求得燃料组件压紧板弹簧综合刚度。同时,乏燃料贮存格架属于防异物高风险区域,在格架内实施测量,视野受限,无法利用水下视频设备进行实时观察,存在异物落入乏燃料贮存格架的风险。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置及方法,解决现有测量装置导致测量部精准的问题。
本发明通过下述技术方案实现:
一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,包括支撑支架、上管座固定单元和测量单元;
所述上管座固定单元包括伸缩机构、顶环、夹持支座和顶环抓钩,所述抓钩转动设置在夹持支座上,所述夹持支座与支撑支架连接,所述抓钩至少对称设置有2个,对称设置的2个抓钩之间的间距自上而下呈先减小后增大的趋势,所述抓钩的钩爪部分朝外设置,所述伸缩机构一端安装在支撑支架上,另一端穿过夹持支座与顶环连接,所述顶环的外径大于2个抓钩之间的最小间距;
所述测量单元包括驱动机构、丝杠、丝杠螺母、驱动板、压板和压块;所述驱动机构用于驱动丝杠旋转,所述丝杠螺母设置在丝杠外壁,所述驱动板设置在丝杠螺母外壁,所述压板的上端面通过力传感器与驱动板的下端面连接,所述压块可拆卸式安装在压板上,所述压块用于测量时压紧板弹簧,所述压板的侧壁安装有位移传感器。
本发明通过将对称设置的2个抓钩之间的间距自上而下呈先减小后增大的趋势,当顶环在伸缩机构的驱动下向下移动时,顶环移动到小间距处时,将抓钩撑开,进而实现抓钩与上管座连接,
本发明通过驱动机构将运动传递至丝杠,丝杠螺母带动驱动板、压板运动,通过压块压缩板弹簧,通过位移传感器以及力传感器测得位移以及压缩力,选取不同数量和位置的压块以实现不同位置板弹簧的同时测量,实现在乏池装载井现有台架上实现对燃料组件上管座板弹簧综合刚度高精度测量。
由于本装置结构为对称结构、测量对象高度存在一定的不对称,因此通过选取不同数量的压紧板弹簧,通过测量值与理论值进行对比,确定最佳测量数量,进而提高了测量的精准度。
进一步地,伸缩机构包括气缸和驱动杆,所述气缸安装在支撑支架上,所述驱动杆的上端与气缸的输出端连接,下端与顶环连接。
进一步地,夹持支座包括顶板,所述顶板的下端面设置有四个支柱,相邻两个支柱之间设置销轴,所述抓钩转动设置在销轴上。
进一步地,夹持支座通过竖直连接杆与支撑支架的顶部连接。
进一步地,驱动机构包括电机、第一齿轮和第二齿轮,所述电机安装在支撑支架上,所述第二齿轮设置在电机的动力输出轴上,所述第一齿轮与丝杠的顶部连接,所述第一齿轮和第二齿轮相互啮合。
进一步地,压板为方形板,在方形板的四个方向均设置有通槽,所述压块与通槽采用间隙配合。
进一步地,压块为L形板,还包括导轨、锁止块,所述锁止块可拆卸式设置在导轨内,所述锁止块与通槽一一对应,所述锁止块用于阻挡压块在板弹簧的回复力作用下向上移动。
进一步地,驱动板和压板呈上下平行设置,所述驱动板和压板上均设置有用于穿过伸缩机构和丝杠的中心通孔。
进一步地,支撑支架的顶部通过固定螺钉连接用第一安装板,所述第一安装板的顶部安装有第二安装板,所述第二安装板用于安装伸缩机构和驱动机构。
一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度的测量方法,包括以下步骤:
S1、确定板弹簧的测量数量后,在压板安装对应数量的压块;
S2、将测量装置吊装至现有检测台架上,开启伸缩机构使顶环向下移动,抓钩向外张开抓紧上管座;
S3、开启驱动机构使丝杠旋转,丝杠旋转带动丝杠螺母向下运动,进而带动驱动板和压板向下运动压缩板弹簧,当力传感器有读数后,位移传感器开始记录位移,通过力传感器获取压缩力,通过位移传感器获取压缩位移,通过控制柜电脑求得现有数目板弹簧的刚度;
S4、测量一组数据后,调换压块的位置,重复步骤S1-S3,最终求得四组板弹簧的综合刚度。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明通过驱动机构将运动传递至丝杠,丝杠螺母带动驱动板、压板运动,通过压块压缩板弹簧,通过位移传感器以及力传感器测得位移以及压缩力,选取不同数量和位置的压块以实现不同位置板弹簧的同时测量,实现在乏池装载井现有台架上实现对燃料组件上管座板弹簧综合刚度高精度测量。
2、本发明通过锁止块与导轨采用间隙配合,通过锁止块的阻挡作用,能够避免压块在板弹簧的回复力作用下向上移动脱离于压板,提高了稳定性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为测量装置的结构示意图;
图2为压板与压块配合的示意图;
图3为图2的纵向剖视图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-抓钩,2-支撑支架,3-固定螺钉,4-气缸,5-电机,6-第一齿轮,7-第二齿轮,8-力传感器,9-导轨,10-锁止块,11-压板,12- 压块,13-驱动杆,14-驱动板,15-丝杠,16-丝杠螺母,17-顶环。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1:
如图1-图3所示,一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,包括支撑支架2、上管座固定单元和测量单元;
所述上管座固定单元包括伸缩机构、顶环17、夹持支座和顶环抓钩1,所述抓钩1转动设置在夹持支座上,所述夹持支座与支撑支架2连接,所述抓钩1至少对称设置有2个,对称设置的2个抓钩1之间的间距自上而下呈先减小后增大的趋势,所述抓钩1的钩爪部分朝外设置,所述伸缩机构一端安装在支撑支架2上,另一端穿过夹持支座与顶环17连接,所述顶环17的外径大于2个抓钩1之间的最小间距;
所述测量单元包括驱动机构、丝杠15、丝杠螺母16、驱动板14、压板11和压块12;所述驱动机构用于驱动丝杠15旋转,所述丝杠螺母16设置在丝杠15外壁,所述驱动板14设置在丝杠螺母16外壁,所述压板11的上端面通过四个力传感器8与驱动板14的下端面连接,所述压块12可拆卸式安装在压板11上,所述压块12用于测量时压紧板弹簧,所述压板11的侧壁安装有位移传感器。
在本实施例中,所述伸缩机构包括气缸4和驱动杆13,所述气缸4安装在支撑支架2上,所述驱动杆13的上端与气缸4的输出端连接,下端与顶环17连接;所述夹持支座包括顶板,所述顶板的下端面设置有四个支柱,相邻两个支柱之间设置销轴,所述抓钩1转动设置在销轴上;所述夹持支座通过竖直连接杆与支撑支架2的顶部连接;所述驱动机构包括电机5、第一齿轮6和第二齿轮7,所述电机5安装在支撑支架2上,所述第二齿轮7设置在电机5的动力输出轴上,所述第一齿轮6与丝杠15的顶部连接,所述第一齿轮6和第二齿轮7相互啮合;所述压板11为方形板,在方形板的四个方向均设置有通槽,所述压块12与通槽采用间隙配合。
在本实施例中,所述驱动板14和压板11呈上下平行设置,所述驱动板14和压板11上均设置有用于穿过驱动杆13和丝杠15的中心通孔;所述支撑支架2的顶部通过固定螺钉3连接用第一安装板,所述第一齿轮6和第二齿轮7安装在第一安装板上,所述第一安装板的顶部通过竖板安装有第二安装板,所述第二安装板用于安装电机5和气缸4。
本实施例所述测量装置的测量方法,包括以下步骤:
S1、确定板弹簧的测量数量后,在压板11安装对应数量的压块12;
S2、将测量装置吊装至现有检测台架上,开启伸缩机构使顶环17向下移动,抓钩1向外张开抓紧上管座;
S3、开启驱动机构使丝杠15旋转,丝杠15旋转带动丝杠螺母16向下运动,进而带动驱动板14和压板11向下运动压缩板弹簧,当力传感器8有读数后,位移传感器开始记录位移,通过力传感器8获取压缩力,通过位移传感器获取压缩位移,通过控制柜电脑求得现有数目板弹簧的刚度;
S4、测量一组数据后,调换压块12的位置,重复步骤S1-S3,最终求得四组板弹簧的综合刚度。
本实施例所述电机5通过第一齿轮6和第二齿轮7将运动传递至丝杠15,丝杠螺母16带动驱动板14、压板11运动,通过压块12压缩板弹簧,通过位移传感器以及四个力传感器8测得位移以及压缩力,选取不同数量和位置的压块12以实现不同位置板弹簧的同时测量;能够在乏池装载井现有台架上实现对燃料组件上管座板弹簧综合刚度高精度测量。
实施例2:
如图1-图3所示,本实施例基于实施例1,所述压块12为L形板,还包括导轨9、锁止块10,所述锁止块10可拆卸式设置在导轨9内,所述锁止块10与通槽一一对应,所述锁止块10用于阻挡压块12在板弹簧的回复力作用下向上移动。
在本实施例中,通过锁止块10与导轨9采用间隙配合,通过锁止块10的阻挡作用,能够避免压块12在板弹簧的回复力作用下向上移动脱离于压板11,提高了稳定性。
实施例3:
如图1-图3所示,本实施例基于实施例1,所述驱动杆13设置在丝杠15内侧。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,包括支撑支架(2)、上管座固定单元和测量单元;
所述上管座固定单元包括伸缩机构、顶环(17)、夹持支座和顶环抓钩(1),所述抓钩(1)转动设置在夹持支座上,所述夹持支座与支撑支架(2)连接,所述抓钩(1)至少对称设置有2个,对称设置的2个抓钩(1)之间的间距自上而下呈先减小后增大的趋势,所述抓钩(1)的钩爪部分朝外设置,所述伸缩机构一端安装在支撑支架(2)上,另一端穿过夹持支座与顶环(17)连接,所述顶环(17)的外径大于2个抓钩(1)之间的最小间距;
所述测量单元包括驱动机构、丝杠(15)、丝杠螺母(16)、驱动板(14)、压板(11)和压块(12);所述驱动机构用于驱动丝杠(15)旋转,所述丝杠螺母(16)设置在丝杠(15)外壁,所述驱动板(14)设置在丝杠螺母(16)外壁,所述压板(11)的上端面通过力传感器(8)与驱动板(14)的下端面连接,所述压块(12)可拆卸式安装在压板(11)上,所述压块(12)与压板(11)一一对应,所述压块(12)用于测量时压紧板弹簧,所述压板(11)的侧壁安装有位移传感器。
2.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述伸缩机构包括气缸(4)和驱动杆(13),所述气缸(4)安装在支撑支架(2)上,所述驱动杆(13)的上端与气缸(4)的输出端连接,下端与顶环(17)连接。
3.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述夹持支座包括顶板,所述顶板的下端面设置有四个支柱,相邻两个支柱之间设置销轴,所述抓钩(1)转动设置在销轴上。
4.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述夹持支座通过竖直连接杆与支撑支架(2)的顶部连接。
5.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述驱动机构包括电机(5)、第一齿轮(6)和第二齿轮(7),所述电机(5)安装在支撑支架(2)上,所述第二齿轮(7)设置在电机(5)的动力输出轴上,所述第一齿轮(6)与丝杠(15)的顶部连接,所述第一齿轮(6)和第二齿轮(7)相互啮合。
6.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述压板(11)为方形板,在方形板的四个方向均设置有通槽,所述压块(12)与通槽采用间隙配合。
7.根据权利要求6所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述压块(12)为L形板,还包括导轨(9)、锁止块(10),所述锁止块(10)可拆卸式设置在导轨(9)内,所述锁止块(10)与通槽一一对应,所述锁止块(10)用于阻挡压块(12)在板弹簧的回复力作用下向上移动。
8.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述驱动板(14)和压板(11)呈上下平行设置,所述驱动板(14)和压板(11)上均设置有用于穿过伸缩机构和丝杠(15)的中心通孔。
9.根据权利要求1所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置,其特征在于,所述支撑支架(2)的顶部通过固定螺钉(3)连接用第一安装板,所述第一安装板的顶部安装有第二安装板,所述第二安装板用于安装伸缩机构和驱动机构。
10.基于权利要求1-9任一项所述的一种燃料组件压紧板弹簧综合刚度测量装置的测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、确定板弹簧的测量数量后,在压板(11)安装对应数量的压块(12);
S2、将测量装置吊装至现有检测台架上,开启伸缩机构使顶环(17)向下移动,抓钩(1)向外张开抓紧上管座;
S3、开启驱动机构使丝杠(15)旋转,丝杠(15)旋转带动丝杠螺母(16)向下运动,进而带动驱动板(14)和压板(11)向下运动压缩板弹簧,当力传感器(8)有读数后,位移传感器开始记录位移,通过力传感器(8)获取压缩力,通过位移传感器获取压缩位移,通过控制柜电脑求得现有数目板弹簧的刚度;
S4、测量一组数据后,调换压块(12)的位置,重复步骤S1-S3,最终求得四组板弹簧的综合刚度。
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