CN201247227Y - 燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置 - Google Patents

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刘明
邓景珊
韩揽月
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本实用新型涉及一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，包括轴底座，在轴底座上设有导轨，导轨上设有轴支座，轴支座上部设有主轴，滚珠丝杠一端固定在轴支座内，另一端固定在轴底座的轴承上，轴承外设置有同步带轮和手轮，通过转动手轮由滚珠丝杠带动轴支座及主轴在导轨上水平平移；在主轴内设有芯轴，芯轴一端设有小轴，另一端设有可带动芯轴在主轴内移动的小手轮；在主轴外端设有圆盘，圆盘上设有至少六块下溜板，每块下溜板上都设有一块上溜板，上溜板上设有齿条管和可带动齿条管上下移动的齿轮轴，齿条管内设有探杆，探杆内设有探头。本实用新型体积小、占用空间少，适用于采用燃料棒旋转、探头平移相结合的超声波检测方法。

Description

燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置
技术领域
本实用新型涉及一种焊缝超声波无损检测装置，特别是一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置。
背景技术
核燃料棒是反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件。核燃料元件棒在反应堆里处于强中子场中，经受高温、高压、高流速冷却剂的冲刷，同时承受裂变物质化学作用和复杂的机械载荷，蒸汽腐蚀，工作条件十分苛刻，要求燃料元件有高度的可靠性和安全性。燃料元件棒的包壳是核反应堆的第一道屏障，而包壳与端塞之间的焊缝又是这道屏障中最薄弱的环节，是最容易发生裂变产物泄漏的地方。因此，端塞的焊接质量直接影响核燃料元件在核反应堆中的安全运行，核燃料元件制造过程中的焊接工艺与相应的无损检测是关键的工序。根据核燃料元件的采购设计和制造中的质量保证，设计规范要求对燃料棒焊缝进行100％检查，对于含有大于φ0.3mm的气孔、未焊透以及气胀的产品为不合格产品。
目前，国外主要采用超声波技术对核燃料棒端塞焊缝进行在线无损检测。美国有采用一个探头，利用超声横波检测的方法，主要检测未焊透缺陷，使用的探头频率为23MHz，探头的声束入射角为27°，检测时，探头对端塞焊缝进行螺旋扫描，探头发射的超声波在端塞焊缝内未焊透的地方形成反射，微机接到反射信号后进行处理并显示。美国也有采用两个超声探头，利用超声横波和纵波检测的方法，主要检测未焊透以及气胀引起的管壁热影响区减薄。其中使用的直探头频率为25MHz，倾斜探头频率为10MHz，也是采用螺旋扫描的方式检测焊缝中的缺陷，用微机对探头接收到的焊缝内缺陷信号进行处理和实时显示。法国采用三个倾斜超声探头，利用超声横波检测的方法，主要检测未焊透、气胀。使用的探头频率为10MHz，声束入射角分别为60°角和40°角，采用螺旋扫描的方式检测，用微机对缺陷信号进行实时处理和显示。俄罗斯也是采用两个超声探头，利用超声横波和纵波检测的方法，主要检测未焊透和气孔。使用的超声探头频率为30MHz，其中倾斜探头声束入射角度为30°。也是采用螺旋扫描的方式检测，用微机对缺陷信号进行实时处理和显示。
目前，国内在压水堆燃料元件棒端塞焊缝检测上都采用传统X射线转角照相(胶片)的方法。检测顺序为：X射线曝光—燃料棒转角120度—X射线曝光—燃料棒转角120度—X射线曝光，要发生两次旋转，三次曝光，使得操作复杂，检测时间较长；其次对曝光后的胶片要进行显影和定影的冲洗；再者对检测结果要人工评片，即靠评片人的双眼进行缺陷评定，受人为因素的影响，漏检和误检概率比较大；另外，每年胶片的用量比较大，检测成本高。此外，使用单位必须配备存放地点和经过培训的员工，以保证安全操作、存储和处理胶片冲洗液。虽然，胶片的空间分辨率较好，但是，胶片的线性较差、对比度范围窄，再加上人的眼睛的局限性，辨别能力不超过100的灰度级别。
鉴于X射线照像技术存在以上缺点，寻找一种新的焊缝检测方法是非常有必要的。宽频窄脉冲超声探伤技术就是一种非常有效的方法，然而国外应用的超声检测技术主要是针对各国采用的核燃料棒端塞焊接技术而研发的，不同焊接技术焊缝内产生的缺陷类型不尽相同。而国内核元件厂目前采用的端塞焊接技术为电子束焊，焊缝中最常出现的缺陷为气孔、未焊透和气胀引起的包壳管壁厚减薄，因此，需要针对国内核燃料棒端塞焊缝的焊接情况，研究开发出一种核燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于采用燃料棒旋转、探头平移相结合的超声波检测方法，实现燃料棒旋转可控制，并且体积小、占用空间少的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置。
实现本实用新型目的技术方案：一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其包括轴底座，在轴底座上设有导轨，导轨上设有轴支座，轴支座上部设有主轴，滚珠丝杠一端固定在轴支座内，另一端固定在轴底座的轴承上，轴承外设置有同步带轮和手轮，通过转动手轮由滚珠丝杠带动轴支座及主轴在导轨上水平平移；在主轴内设有芯轴，芯轴一端设有小轴，另一端设有可带动芯轴在主轴内移动的小手轮；在主轴外端设有圆盘，圆盘上设有至少六块下溜板，每块下溜板上都设有一块上溜板，上溜板上设有齿条管和可带动齿条管上下移动的齿轮轴，齿条管内设有探杆，探杆内设有探头。
如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的滚珠丝杠与轴支座采用螺纹连接，滚珠丝杠与轴底座的轴承采用轴承连接。
如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的主轴与轴支座采用销钉固定连接。
如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的主轴与芯轴采用紧配合连接。
如上所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其所述的下溜板上设置有带轴螺母与螺杆，上溜板上也设置有带轴螺母与螺杆；所述的齿条管通过销钉与齿轮轴紧密连接在一起，探杆通过螺母安装在齿条管内，探头采用螺纹连接的方式安装在探杆内。
本实用新型的效果在于：本实用新型所述的探头装置，其燃料棒旋转可控制，并且体积小、占用空间少，适用于采用燃料棒旋转、探头平移相结合的超声波检测方法。由于采用探杆、齿条管和齿轮轴的结构设计，通过控制齿轮轴的运动，借助于齿条管的上下移动，实现探杆和探头的上下移动；采用在轴底座上设置导轨，滚珠丝杠一端设置同步带轮和手轮，通过转动手轮使滚珠丝杠转动，再带动轴支座及主轴在导轨上水平平移，进而实现探头水平平移的可控制；采用圆盘上设置下溜板，在带轴螺母与螺杆的作用下，使探头能左右移动；采用下溜板上设置上溜板，在带轴螺母与螺杆的作用下，使探头能前后移动；采用在芯轴上设置小手轮，实现芯轴在主轴内前后移动。
附图说明
图1为燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置的主视图；
图2为沿图1中A-A线的剖视图；
图3为沿图1中B-B线的剖视图。
图中：1.轴底座；2.滚珠丝杠；3.导轨；4.轴支座；5.轴承；6.同步带轮；7.手轮；8.主轴；9.芯轴；10.小轴；11.小手轮；12.圆盘；13.下溜板；14.上溜板；15.齿条管；16.齿轮轴；17探杆；18.探头。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其包括轴底座1，在轴底座1上设有导轨3，导轨3上设有轴支座4，轴支座4上部采用销钉固定连接有主轴8，滚珠丝杠2一端采用螺纹连接固定在轴支座4内，另一端采用轴承连接固定在轴底座1的轴承5上，轴承5外设置有同步带轮6和手轮7，通过转动手轮7由滚珠丝杠2带动轴支座4及主轴8在导轨3上水平平移；在主轴8内设有芯轴9，主轴8与芯轴9采用紧配合连接，芯轴9一端设有小轴10，另一端设有可带动芯轴9和小轴10在主轴内移动的小手轮11；在主轴8外端设有圆盘12，圆盘12上设有6块下溜板13(下溜板还可以有10块、12块等)，每块下溜板13上都设有一块上溜板14，每块上溜板14上都设有齿条管15和可带动齿条管15上下移动的齿轮轴16，齿条管15通过销钉与齿轮轴16紧密连接，探杆17通过螺母安装在齿条管15内，探头18采用螺纹连接的方式安装在探杆17内。所述的下溜板13上设置有带轴螺母与螺杆，上溜板14上也设置有带轴螺母与螺杆。
本实用新型所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其在检测时燃料棒固定在小轴10上，待检测燃料棒旋转时小轴10随之旋转。通过小手轮使芯轴在主轴内前后移动；通过控制齿轮轴的运动，借助于齿条管的上下移动，实现探杆和探头的上下移动；通过转动手轮使滚珠丝杠转动，再带动轴支座及主轴在导轨上水平平移，进而实现探头水平平移的可控制；在带轴螺母与螺杆的作用下下溜板13左右移动，进而实现探头左右移动；在带轴螺母与螺杆的作用下上溜板14前后移动，进而实现探头前后移动。

Claims (5)

1.一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其特征在于：它包括轴底座(1)，在轴底座(1)上设有导轨(3)，导轨(3)上设有轴支座(4)，轴支座(4)上部设有主轴(8)，滚珠丝杠(2)一端固定在轴支座(4)内，另一端固定在轴底座(1)的轴承(5)上，轴承(5)外设置有同步带轮(6)和手轮(7)，通过转动手轮(7)由滚珠丝杠(2)带动轴支座(4)及主轴(8)在导轨(3)上水平平移；在主轴(8)内设有芯轴(9)，芯轴(9)一端设有小轴(10)，另一端设有可带动芯轴(9)在主轴(8)内移动的小手轮(11)；在主轴(8)外端设有圆盘(12)，圆盘(12)上设有至少六块下溜板(13)，每块下溜板(13)上都设有一块上溜板(14)，上溜板(14)上设有齿条管(15)和可带动齿条管(15)上下移动的齿轮轴(16)，齿条管(15)内设有探杆(17)，探杆(17)内设有探头(18)。
2.如权利要求1所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其特征在于：所述的滚珠丝杠(2)与轴支座(4)采用螺纹连接，滚珠丝杠(2)与轴底座(1)的轴承(5)采用轴承连接。
3.如权利要求1所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其特征在于：所述的主轴(8)与轴支座(4)采用销钉固定连接。
4.如权利要求1所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其特征在于：所述的主轴(8)与芯轴(9)采用紧配合连接。
5.如权利要求1所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的探头装置，其特征在于：所述的下溜板(13)上设置有带轴螺母与螺杆，上溜板(14)上也设置有带轴螺母与螺杆；所述的齿条管(15)通过销钉与齿轮轴(16)紧密连接在一起，探杆(17)通过螺母安装在齿条管(15)内，探头(18)采用螺纹连接的方式安装在探杆(17)内。
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