CN113063532A - 一种燃料元件格架夹持力检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料元件性能检测技术领域，具体公开了一种燃料元件格架夹持力检测装置及方法，将定位块上的定位测头与测试块上的测试测头对接拼合为柱体测头，之后插入格架上的待测栅元中，以进行夹持力测试。本发明定位测头和测试测头的两端边缘采用外径圆弧设计，当测头装配测试时，整体测头变为圆柱形，实现了技术要求中规定模拟燃料棒插入的效果。

Description

一种燃料元件格架夹持力检测装置及方法
技术领域
本发明属于燃料元件性能检测技术领域，具体涉及一种燃料元件格架夹持力检测装置及方法。
背景技术
CF4型燃料元件是核燃料元件的重要研究领域之一，研究其格架的物理性能对探索核电耐事故燃料有着重要意义。目前主要通过利用测量夹持力的方法表征CF4型格架的物理性能和机械性能，因此对CF4型格架的夹持力检测至关重要。
如图1所示，由于CF4型格架试样相对于常见格架尺寸要小很多，且测试受力方式及位移方式比较特殊，所以不能直接夹持在检测设备上。而且此前没有开展过相关检测，因此亟需设计制作满足CF4型格架检测夹持力的检测装置，建立CF4型格架夹持力检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料元件格架夹持力检测装置及方法，实现对CF4型格架夹持力的检测。
本发明的技术方案如下：
一种燃料元件格架夹持力检测装置，用于对CF4型格架进行夹持力检测，包括定位块和测试块；
所述的定位块包括定位测头、测头连接块A、底板A；
所述的底板A为矩形板，在其上表面设有测头连接块A；
在所述的底板A上加工有固定通孔A，通过螺栓将底板A固定在检测平台上；
所述的测头连接块A为矩形块，与底板A焊接相连；
所述的定位测头为柱形结构，沿轴向加工有凹槽，横截面为“凹”形；
所述定位测头的底端与测头连接块A焊接定位；
所述的测试块包括测试测头、测头连接块B、底板B；
所述的底板B为矩形板，在其上表面设有测头连接块B；
在所述的底板B上加工有固定通孔B，通过螺栓将底板B固定在检测平台上；
所述的测头连接块B为矩形块，与底板B焊接相连；
所述的测试测头为柱形结构，沿轴向加工有凸条，横截面为“凸”形；
所述测试测头的底端与测头连接块B焊接定位。
所述定位测头和测试测头的边缘均采用圆弧设计。
在进行夹持力测试时，将定位块上的定位测头与测试块上的测试测头对接拼合为柱体测头，以模拟燃料棒结构。
所述的测头连接块A和测头连接块B高度相同，均为3～4mm。
所述的定位测头和测试测头高度相同，均为63～67mm。
所述定位测头的材质为H13合金钢，测头连接块A和底板A的材质为304不锈钢；
所述测试测头的材质为H13合金钢，测头连接块B和底板B的材质为304不锈钢。
一种基于所述检测装置的燃料元件格架夹持力检测方法，包括以下步骤：
步骤1：将检测装置固定在检测平台上，定位侧头和测试测头对接拼合为柱体测头后插入格架上的待测栅元中；
步骤2：手动调整格架位置，使定位侧头与刚凸位置相对，测试测头与弹簧的位置相对，并使柱体测头与格架相接触；
步骤3：在驱动装置作用下，测试测头根据设置的步长向定位测头的相反方向移动，从而对弹簧和刚凸施加力使其变形，记录不同步长对应的夹持力，直至极限位置；
步骤4：将格架从检测装置上取下，检测结束。
步骤2中，通过记录测试测头与格架接触产生0.2N的力值，来判断柱体测头与格架相接触。
步骤3中，当测试测头移动到极限位置后，再根据设置的步长向定位测头方向回程移动，记录不同步长对应的回程夹持力。
步骤1中，格架的外围固定装置只起到限位作用，不得接触格架。
本发明的显著效果在于：
(1)本发明定位测头和测试测头的两端边缘采用外径圆弧设计，当测头装配测试时，整体测头变为外径φ9.50mm的圆柱形，实现了技术要求中规定模拟燃料棒插入的效果。
(2)本发明定位测头和测试测头材料采用合金钢，保证了测头在多次检测过程中的使用寿命。
(3)本发明底板四周分布有固定通孔，孔径较大，可以匹配定位不同螺距、多种规格的检测设备。
附图说明
图1为CF4型格架示意图；
图2为本发明检测装置定位块示意图；
图3为本发明检测装置测试块示意图；
图4为本发明检测装置示意图；
图5为测头检测动作示意图。
图中：1.待测栅元；2.弹簧；3.刚凸；4.定位测头；5.测头连接块A；6.底板A；7.固定通孔A；8.测试测头；9.测头连接块B；10.底板B；11.固定通孔B。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种燃料元件格架夹持力检测装置，用于对CF4型格架进行夹持力检测，包括定位块和测试块。
如图1所示，所述的CF4型格架为正方形框架，边长为63～64mm，高度为49～50mm，Zr-4合金材质。在所述的CF4型格架上设有25个待测栅元1，呈蜂窝状排列，待测栅元1的测量孔为正方形，边长为12～13mm。
在每个待测栅元1的左侧和下侧分别设有弹簧2，共计50个，弹簧2的长度为14～15mm，宽度为5～7mm，高度为2～3mm。
在每个待测栅元1的右侧和上侧分别设有刚凸3，共计50个，刚凸3的长度为8～9mm，宽度为4～5mm，高度为1～2mm。
如图2所示，所述的定位块包括定位测头4、测头连接块A5、底板A6。
所述的底板A6为矩形板，在其上表面设有测头连接块A5。在所述的底板A6上加工有固定通孔A7，通过螺栓将底板A6固定在检测平台上。
所述的测头连接块A5为矩形块，与底板A6焊接相连。所述测头连接块A5的高度为3～4mm。
所述的定位测头4为柱形结构，沿轴向加工有凹槽，横截面为“凹”形。所述定位测头4的高度为63～67mm，边缘采用外径为φ9.50mm的圆弧设计，从而模拟燃料棒的技术要求。所述定位测头4的底端与测头连接块A5焊接定位。
所述定位测头4的材质为H13合金钢，测头连接块A5和底板A6的材质为304不锈钢。
如图3所示，所述的测试块包括测试测头8、测头连接块B9、底板B10。
所述的底板B10为矩形板，在其上表面设有测头连接块B9。在所述的底板B10上加工有固定通孔B11，通过螺栓将底板B10固定在检测平台上。
所述的测头连接块B9为矩形块，与底板B10焊接相连。所述测头连接块B9的高度为3～4mm。
所述的测试测头8为柱形结构，沿轴向加工有凸条，横截面为“凸”形。所述测试测头8的高度为63～67mm，边缘采用外径为φ9.50mm的圆弧设计，从而模拟燃料棒的技术要求。所述测试测头8的底端与测头连接块B9焊接定位。
所述测试测头8的材质为H13合金钢，测头连接块B9和底板B10的材质为304不锈钢。
如图4所示，在进行夹持力测试时，将定位块上的定位测头4与测试块上的测试测头8对接拼合为外径φ9.50mm的柱体测头，模拟燃料棒结构。将柱体测头插入到CF4型格架上的待测栅元1中，进行夹持力检测。
一种燃料元件格架夹持力检测方法，采用上述检测装置进行操作，包括以下步骤：
步骤1：将检测装置固定在检测平台上，柱体测头插入CF4型格架上的待测栅元1中，格架的外围固定装置只起到限位作用，不得接触格架。
步骤2：手动调整格架位置，使定位侧头4与刚凸3位置相对，测试测头8与弹簧2的位置相对；当测试测头8与格架接触产生0.2N的力值后，说明柱体测头与格架已相接触。
步骤3：在驱动装置作用下，测试测头8根据设置的步长向定位测头4的相反方向移动，从而对弹簧2和刚凸3施加力使其变形，记录不同步长对应的夹持力，直至极限位置；
然后测试测头8根据设置的步长向定位测头4方向回程移动，记录不同步长对应的回程夹持力；
步骤4：将格架从检测装置上取下，检测结束。

Claims (10)

1.一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：用于对CF4型格架进行夹持力检测，包括定位块和测试块；
所述的定位块包括定位测头(4)、测头连接块A(5)、底板A(6)；
所述的底板A(6)为矩形板，在其上表面设有测头连接块A(5)；
在所述的底板A(6)上加工有固定通孔A(7)，通过螺栓将底板A(6)固定在检测平台上；
所述的测头连接块A(5)为矩形块，与底板A(6)焊接相连；
所述的定位测头(4)为柱形结构，沿轴向加工有凹槽，横截面为“凹”形；
所述定位测头(4)的底端与测头连接块A(5)焊接定位；
所述的测试块包括测试测头(8)、测头连接块B(9)、底板B(10)；
所述的底板B(10)为矩形板，在其上表面设有测头连接块B(9)；
在所述的底板B(10)上加工有固定通孔B(11)，通过螺栓将底板B(10)固定在检测平台上；
所述的测头连接块B(9)为矩形块，与底板B(10)焊接相连；
所述的测试测头(8)为柱形结构，沿轴向加工有凸条，横截面为“凸”形；
所述测试测头(8)的底端与测头连接块B(9)焊接定位。
2.如权利要求1所述的一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：所述定位测头(4)和测试测头(8)的边缘均采用圆弧设计。
3.如权利要求2所述的一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：在进行夹持力测试时，将定位块上的定位测头(4)与测试块上的测试测头(8)对接拼合为柱体测头，以模拟燃料棒结构。
4.如权利要求1所述的一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：所述的测头连接块A(5)和测头连接块B(9)高度相同，均为3～4mm。
5.如权利要求1所述的一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：所述的定位测头(4)和测试测头(8)高度相同，均为63～67mm。
6.如权利要求1～5任一项所述的一种燃料元件格架夹持力检测装置，其特征在于：所述定位测头(4)的材质为H13合金钢，测头连接块A(5)和底板A(6)的材质为304不锈钢；
所述测试测头(8)的材质为H13合金钢，测头连接块B(9)和底板B(10)的材质为304不锈钢。
7.一种基于权利要求6所述检测装置的燃料元件格架夹持力检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将检测装置固定在检测平台上，定位侧头(4)和测试测头(8)对接拼合为柱体测头后插入格架上的待测栅元(1)中；
步骤2：手动调整格架位置，使定位侧头(4)与刚凸(3)位置相对，测试测头(8)与弹簧(2)的位置相对，并使柱体测头与格架相接触；
步骤3：在驱动装置作用下，测试测头(8)根据设置的步长向定位测头(4)的相反方向移动，从而对弹簧(2)和刚凸(3)施加力使其变形，记录不同步长对应的夹持力，直至极限位置；
步骤4：将格架从检测装置上取下，检测结束。
8.如权利要求7所述的一种燃料元件格架夹持力检测方法，其特征在于：步骤2中，通过记录测试测头(8)与格架接触产生0.2N的力值，来判断柱体测头与格架相接触。
9.如权利要求8所述的一种燃料元件格架夹持力检测方法，其特征在于：步骤3中，当测试测头(8)移动到极限位置后，再根据设置的步长向定位测头(4)方向回程移动，记录不同步长对应的回程夹持力。
10.如权利要求9所述的一种燃料元件格架夹持力检测方法，其特征在于：步骤1中，格架的外围固定装置只起到限位作用，不得接触格架。
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