CN113432505A - 一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及精密测试技术及仪器技术领域，提供了一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，包括角度测量机构、直线导轨机构、包壳管支撑机构和机架；角度测量机构包括孔型板和角度测量计，孔型板中部设置有与包壳管相对应的孔型，当孔型板沿包壳管轴向移动时，孔型板在包壳管螺旋肋的作用下，能在垂直于包壳管轴线的平面内绕包壳管做周向旋转运动；角度测量计用于测量所述孔型板的旋转角度；直线导轨机构用于驱动角度测量机构沿包壳管轴向做直线引动；包壳管支撑机构用于包壳管的支撑与固定；直线导轨机构、包壳管支撑机构均设置在所述机架上。本发明整体结构简单，测量方便，具有测量精度高、效率高等优点。

Description

一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置

技术领域

本发明涉及精密测试技术及仪器技术领域，特别涉及一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置。

背景技术

燃料元件包壳管是堆芯的重要结构组成部分，其主要作用是保护燃料芯块不受冷却剂的腐蚀；避免包壳中裂变物质的外泄，使冷却剂免受污染；保持燃料元件的几何形状并使之有足够的强度和刚性。在服役过程中，一组燃料组件通常装有很多燃料棒，为了使其得到充分的冷却，将热量带走，需要将燃料棒之间相互隔开，维持燃料棒之间所规定的间隙。通常在压水堆中，保证燃料棒间的正常间距的任务由定位格架来承担，但当燃料棒的棒间距较小时，就很难使用定位格架对燃料棒进行径向定位。

授权公告号为CN 203055470 U的中国实用新型专利公开了一种燃料棒径向定位的带肋包壳管，包壳管本体整体呈圆筒状，其内部为空腔结构，在所述包壳管本体的外部侧壁上至少设置一条凸出于其外表面的肋条，所述肋条和包壳管本体为一体结构，通过包壳管本体上的肋条之间彼此接触的方式进行径向定位。上述实用新型专利指出的包壳管能够增强结构稳定性、节省结构材料、提高燃料体积所占份额、促进流体搅混、增强冷却剂的传热性能。

通过螺旋肋在包壳管轴向上按照特定长度的均匀分布，实现一定长度的包壳管之间始终稳定的径向定位，是包壳管的重要作用之一。因此，对包壳管的外表面螺旋肋导程具有一定要求，如何最大限度且均匀的降低冷却剂的流程阻力，是保证反应堆正常经济和高效运行的重要前提和主要限制因素。但目前在包壳管螺旋肋导程的测量过程中，一直没有较好的方法与装置实现对任意长度包壳管螺旋肋导程的高精度测量。

发明内容

本发明的目的就是至少克服现有技术的不足之一，提供了一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，可以实现任意长度的包壳管螺旋肋导程测量。该装置制造成本低，重量轻、结构简单，使用方便，测量精度高、效率高。

本发明采用如下技术方案：

一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，所述装置包括角度测量机构、直线导轨机构、包壳管支撑机构和机架；

所述角度测量机构，包括孔型板和角度测量计；所述孔型板中部设置有与包壳管相对应的孔型，当孔型板沿包壳管轴向移动时，孔型板在包壳管螺旋肋的作用下，能在垂直于包壳管轴线的平面内绕包壳管做周向旋转运动；所述角度测量计用于测量所述孔型板的旋转角度；所述角度测量机构设置在所述直线导轨机构上；

所述直线导轨机构，用于驱动所述角度测量机构沿包壳管轴向做直线引动；

所述包壳管支撑机构，用于包壳管的支撑与固定；

所述直线导轨机构、包壳管支撑机构均设置在所述机架上。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述直线导轨机构包括滚珠丝杠直线导轨滑台、驱动器、控制器、电机及电源；通过所述控制器输入位移数值，在所述电源、驱动器、电机和滚珠丝杠直线导轨滑台的共同作用下，驱动安装在所述滚珠丝杠直线导轨滑台上的所述角度测量机构沿包壳管轴向直线运行设定的位移值。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述角度测量计包括刻度盘、标尺端盖和转盘轴承，所述刻度盘设置在所述孔型板上，所述标尺端盖设置在连接板上，所述转盘轴承分为内圈和外圈，内外圈之间有钢珠，在钢珠的作用下，内外圈可以相对转动，转盘轴承的内圈上安装有刻度盘和孔型板，可以随内圈绕中心轴相对外圈转动；外圈安装有连接件和标尺端盖，不与连接件和标尺端盖产生相对位移，所述刻度盘能与所述孔型板同步旋转，所述刻度盘与标尺端盖配合用于读取刻度盘的旋转角度；所述孔型板和角度测量计均通过所述连接板固定在所述滚珠丝杠直线导轨滑台上。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述刻度盘上刻有0-360°的刻度，均匀分成360格，每格为1°，用于读刻度时读数的整数部分的读取；所述标尺端盖上带有总行程为29°的刻度，均匀分为30格，每格读数准确度为2′，用于读刻度的标尺作用，即用于读刻度时读数的小数部分的读取。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述包壳管支撑机构为两个相对设置的十字连杆机构，所述十字连杆机构包括支撑座、立式支撑杆、十字连接件、横杆和夹头；所述夹头用于夹持包壳管；横杆的一端设置螺纹，与夹头之间通过螺纹连接；横杆的另一端通过十字连接件与立式支撑杆的一端连接；立式支撑杆的另一端与支撑座连接；支撑座与机架连接。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，，所述孔型板为薄片金属板或橡胶板，所述孔型板上加工有定位孔，通过螺钉螺母与刻度盘固定。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述滚珠丝杠直线导轨滑台位移距离L、刻度盘与标尺端盖的读数α和所测包壳管的实际导程S_实际，满足以下关系式：

式中，L为滚珠丝杠直线导轨滑台所走距离；α为刻度盘与标尺端盖的读数，即孔型板转过的角度，S_实际为所测包壳管的实际导程，与包壳管给定的值S_给定对比即可得出误差。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述孔型板的厚度为0.1-0.5mm。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述连接板为L型板，L型板上设置有台阶孔，用于安装转盘轴承。

如上所述的任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，被测量的包壳管为任意长度的具有导程的螺旋肋包壳管。

本发明的有益效果为：

1、测量精度高：采用角度和线性位移匹配关系的设计原理，角度测量精度可达到2′，线性位移精度可达到0.03mm，大幅度提高包壳管螺旋肋导程的测量精度。

2、调整快速方便：可以更换不同孔型的孔型板和行程不同的滚珠丝杠直线导轨滑台，通过与不同规格的横杆和立式支撑杆，在十字连接件和支撑座的共同作用下，对不同尺寸规格的包壳管螺旋肋导程进行测量。

3、测量效率高：在测量过程中，工件由电机驱动。角度随时可以读取，通过角度与线性位移之间的关系式快速换算，随时随地对包壳管螺旋肋导程进行测量。

4、装置结构简单，占地面积小，成本低。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置的结构示意图。

图2所示为实施例中直线导轨机构安装在机架上的结构示意图。

图3所示为实施例中连接件的结构示意图。

图4所示为实施例中角度测量机构的结构示意图。

图5所示为实施例中刻度盘与游标端盖读数原理示意图。

图6所示为实施例中孔型板的结构示意图。

图7所示为实施例中十字连杆机构的结构示意图。

图8所示为实施例中螺旋肋包壳管的结构示意图。

图中：1.电源；2.驱动器；3.电机；4.控制器；5.滚珠丝杠直线导轨滑台；6.连接件；7.刻度盘；8.标尺端盖；9.孔型板；10.支撑座；11.立式支撑杆；12.十字连接件；13.横杆；14.夹头；15.机架；16.转盘轴承；g.螺旋肋包壳管。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，本发明实施例一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，包括角度测量机构、直线导轨机构、包壳管支撑机构和机架15；所述角度测量机构，包括孔型板9和角度测量计；所述孔型板9中部设置有与包壳管相对应的孔型，当孔型板9沿包壳管g轴向移动时，孔型板9在包壳管螺旋肋的作用下，能在垂直于包壳管g轴线的平面内绕包壳管g做周向旋转运动；所述角度测量计用于测量所述孔型板9的旋转角度；所述角度测量机构设置在所述直线导轨机构上；所述直线导轨机构，用于驱动所述角度测量机构沿包壳管g轴向做直线运动；所述包壳管支撑机构，用于包壳管g的支撑与固定；所述直线导轨机构、包壳管支撑机构均设置在所述机架15上。

作为一个具体实施例，如图2所示，所述直线导轨机构包括滚珠丝杠直线导轨滑台5、驱动器2、控制器4、电机3及电源1，通过螺钉螺母安装在机架15上；通过所述控制器4输入位移数值，在所述电源1、驱动器2、电机3和滚珠丝杠直线导轨滑台5的共同作用下，驱动安装在所述滚珠丝杠直线导轨滑台5上的所述角度测量机构沿包壳管g轴向直线运行设定的位移值。

作为一个具体实施例，如图4所示，所述角度测量计包括刻度盘7、标尺端盖8和转盘轴承16，所述刻度盘7设置在所述孔型板9上，所述标尺端盖8设置在连接件6上，所述转盘轴承16分为内圈和外圈，内外圈之间有钢珠，在钢珠的作用下，内外圈可以相对转动，转盘轴承16的内圈上安装有刻度盘7和孔型板9，可以随内圈绕中心轴相对外圈转动；外圈安装有连接件6和标尺端盖8，不与连接件6和标尺端盖8产生相对位移，所述刻度盘7能与所述孔型板9同步旋转，所述刻度盘7与标尺端盖8配合用于读取刻度盘7的旋转角度；所述孔型板9和角度测量计均通过所述连接件6固定在所述滚珠丝杠直线导轨滑台5上。

作为一个具体实施例，如图3所示，所述连接件6为L型板，板上打有台阶孔，用于安装转盘轴承16。板上还打有8个定位孔，其中L型板上面4个定位孔用于安装标尺端盖8，下面4个定位孔用于固定在滚珠丝杠直线导轨滑台5上。

作为一个具体实施例，所述刻度盘7加工有通孔，用于使包壳管g穿过刻度盘7。刻度盘7上带有定位孔，用于在螺钉螺母的作用下与孔型板9固定。

作为一个具体实施例，如图5所示，所述刻度盘7上刻有完整的0-360°的刻度，均匀分成360格，每格为1°，用于读刻度时读数的整数部分的读取。标尺端盖8上带有总行程为29°的刻度，均匀分为30格，每格为2′，用于读刻度的标尺作用，即用于读刻度时读数的小数部分的读取。刻度盘7和标尺端盖8组成包壳管g的游标角度测量尺，读数方法为，先读出游标零线前的角度是几度，再从游标上读出角度“分”的数值，两者相加就是被测包壳管g的角度数值。

作为一个具体实施例，如图6所示，所述孔型板9为薄片金属板或橡胶板，板上带有4个定位孔，用于在螺钉螺母的作用下固定在刻度盘7上。孔型板9上加工有与包壳管g截面相同的孔型，孔型板9可以穿过包壳管g并在螺旋肋的作用下绕管材转动。当包壳管g截面形状变换时，可以更换与包壳管g截面形状相同的孔型板9与之对应。

作为一个具体实施例，如图7所示，所述包壳管支撑机构为两个相对设置的十字连杆机构，所述十字连杆机构包括支撑座10、立式支撑杆11、十字连接件12、横杆13和夹头14；所述夹头14用于夹持包壳管g；横杆13的一端设置螺纹，与夹头14之间通过螺纹连接；横杆13的另一端通过十字连接件12与立式支撑杆11的一端连接；立式支撑杆11的另一端与支撑座10连接；支撑座10与机架15连接。可以通过十字连接件12和支撑座10调整夹头14的相对位置，进而调整包壳管g的位置。

如图8所示，被测量件为具有一定导程的螺旋肋包壳管。

本发明的工作原理如下：

穿过孔型板9的包壳管g两端分别被夹头14夹住，在控制器4上输入一定的位移，在电源1、驱动器2、电机3和滚珠丝杠直线导轨滑台5的带动下，通过转盘轴承16固定于连接件6上的刻度盘7和孔型板9随包壳管g上的螺旋肋转过一定的角度，通过刻度盘7上角度的读数与输入的线性位移值，即可算出任意长度包壳管g的导程。

所述滚珠丝杠直线导轨滑台5位移距离L、刻度盘7与标尺端盖8的读数α和所测包壳管g的实际导程S_实际，满足以下关系式：

式中，L为滚珠丝杠直线导轨滑台5所走距离；α为刻度盘7与标尺端盖8的读数，即孔型板9转过的角度，S_实际为所测包壳管g的实际导程，与包壳管g给定的值S_给定对比即可得出误差。

下面为一个具体实施例：

滚珠丝杠直线导轨滑台5的丝杆直径为12mm，螺距为4mm，运行速度为0-50mm/s，线性行程为500mm，定位精度为0.03mm。刻度盘7有内径为20mm的通孔，用于使包壳管g可以穿过刻度盘7。刻度盘7上带有4个直径为4.5mm的定位孔，用于在螺钉螺母的作用下与孔型板9固定。孔型板9为厚度为0.1-0.5mm厚度的薄片金属板或橡胶板，板上带有四个直径为4.5mm的定位孔，用于在螺钉螺母的作用下固定在刻度盘7上。孔型板9上带有直径为6mm，肋宽为0.7mm，肋高为0.5mm的孔型，孔型板9可以穿过包壳管g并在螺旋肋的作用下绕管材转动。横杆13一侧加工有M12×1.25mm的螺纹，用于固定夹头14。被测量件为内径5mm，外径6mm，肋宽0.7mm，肋高0.5mm，通过本发明专利即可测量该包壳管螺旋肋的导程。

本发明在控制器4上输入一定的位移，在电源1、驱动器2、电机3和滚珠丝杠直线导轨滑台5的带动下，通过转盘轴承16固定于连接件6上的刻度盘7和孔型板9随包壳管g上的螺旋肋转过一定的角度，通过刻度盘7上角度的读数与输入的线性位移值，即可算出任意长度的包壳管螺旋肋的导程。本发明整体结构简单，测量方便，具有测量精度高、效率高等优点。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (10)

1.一种包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述装置包括角度测量机构、直线导轨机构、包壳管支撑机构和机架；

所述角度测量机构，包括孔型板和角度测量计；所述孔型板中部设置有与包壳管相对应的孔型，当孔型板沿包壳管轴向移动时，孔型板在包壳管螺旋肋的作用下，能在垂直于包壳管轴线的平面内绕包壳管做周向旋转运动；所述角度测量计用于测量所述孔型板的旋转角度；所述角度测量机构设置在所述直线导轨机构上；

所述直线导轨机构，用于驱动所述角度测量机构沿包壳管轴向做直线引动；

所述包壳管支撑机构，用于包壳管的支撑与固定；

所述直线导轨机构、包壳管支撑机构均设置在所述机架上。

2.如权利要求1所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述直线导轨机构包括滚珠丝杠直线导轨滑台、驱动器、控制器、电机及电源；通过所述控制器输入位移数值，在所述电源、驱动器、电机和滚珠丝杠直线导轨滑台的共同作用下，驱动安装在所述滚珠丝杠直线导轨滑台上的所述角度测量机构沿包壳管轴向直线运行设定的位移值。

3.如权利要求2所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述角度测量计包括刻度盘、标尺端盖和转盘轴承，所述刻度盘设置在所述孔型板上，所述标尺端盖设置在连接板上，所述转盘轴承分为内圈和外圈，内外圈之间有钢珠，在钢珠的作用下，内外圈能相对转动，转盘轴承的内圈上安装刻度盘和孔型板，外圈安装有连接件和标尺端盖；所述刻度盘能与所述孔型板同步旋转，所述刻度盘与标尺端盖配合用于读取刻度盘的旋转角度；所述孔型板和角度测量计均通过所述连接板固定在所述滚珠丝杠直线导轨滑台上。

4.如权利要求3所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述刻度盘上刻有0-360°的刻度，均匀分成360格，每格为1°，用于读刻度时读数的整数部分的读取；所述标尺端盖上带有总行程为29°的刻度，均匀分为30格，用于读刻度的标尺作用，即用于读刻度时读数的小数部分的读取。

5.如权利要求1所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述包壳管支撑机构为两个相对设置的十字连杆机构，所述十字连杆机构包括支撑座、立式支撑杆、十字连接件、横杆和夹头；所述夹头用于夹持包壳管；横杆的一端设置螺纹，与夹头之间通过螺纹连接；横杆的另一端通过十字连接件与立式支撑杆的一端连接；立式支撑杆的另一端与支撑座连接；支撑座与机架连接。

6.如权利要求3所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述孔型板为薄片金属板或橡胶板，所述孔型板上加工有定位孔，通过螺钉螺母与刻度盘固定。

7.如权利要求3所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述滚珠丝杠直线导轨滑台位移距离L、刻度盘与标尺端盖的读数α和所测包壳管的实际导程S_实际，满足以下关系式：

式中，L为滚珠丝杠直线导轨滑台所走距离；α为刻度盘与标尺端盖的读数，即孔型板转过的角度，S_实际为所测包壳管的实际导程。

8.如权利要求1所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述孔型板的厚度为0.1-0.5mm。

9.如权利要求3所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，所述连接板为L型板，L型板上设置有台阶孔，用于安装转盘轴承。

10.如权利要求1所述的包壳管螺旋肋导程的高精度测量装置，其特征在于，被测量的包壳管为任意长度的具有导程的螺旋肋包壳管。

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