CN207883330U - 一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置，属于核反应堆试验设备技术领域。该燃料组件格架防钩挂力学试验装置包括：基座以及分别设置于基座上的龙门架和固定台；龙门架包括架腿以及设置于架腿之间的横梁，横梁的底面设有用于安装移动格架的安装组件；固定台包括层叠布置的基座台、侧向滑台和横向滑台，基座台与侧向滑台之间、侧向滑台与横向滑台之间分别为滑动连接，侧向滑台的滑行方向与龙门架所在平面平行，横向滑台的滑行方向与龙门架所在平面垂直。本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置完整地模拟了燃料组件装卸料吊装的钩挂工况，并成功地用于试验测试，为核反应堆燃料组件的结构试验验证提供了新的试验方法和技术手段。

Description

一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置

技术领域

本实用新型涉及核反应堆试验设备技术领域，具体涉及一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置。

背景技术

核反应堆堆芯由多组尺寸相同、截面为正方形的燃料组件排列而成，但燃料组件相互间的距离很小，其在换料(装卸料)过程中相互之间可能存在擦碰，在极端情况下，相邻组件的格架间甚至会发生钩挂现象，造成格架外条带撕裂，引起格架破损。因此，格架设计时必须防止格架间钩挂现象的发生。

燃料组件格架防钩挂力学试验就是通过试验手段来模拟燃料组件的换料(装卸料)过程，验证格架之间的防钩挂设计性能，确定格架间是否发生钩挂现象，但目前可以满足燃料组件格架防钩挂力学试验要求的试验设备较少。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置，以解决现有设备无法满足燃料组件格架防钩挂力学试验要求的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置，包括：基座以及分别设置于基座上的龙门架和固定台；龙门架包括间隔设置于基座上的架腿以及设置于架腿之间的横梁，横梁的底面设有用于安装移动格架的安装组件，安装组件包括与横梁连接的拉力头以及连接拉力头与移动格架的连接器；固定台包括层叠布置的基座台、侧向滑台和横向滑台，基座台安装于基座上，基座台与侧向滑台之间、侧向滑台与横向滑台之间均滑动连接，并且侧向滑台的滑行方向与龙门架所在平面平行，横向滑台的滑行方向与龙门架所在平面垂直。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述龙门架还包括电作动筒，电作动筒与横梁连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述基座台与侧向滑台通过第一滑槽和第一滑块配合连接，第一滑槽设置于基座台或侧向滑台上，第一滑块对应地设置于侧向滑台或基座台上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述侧向滑台与横向滑台通过第二滑槽和第二滑块配合连接，第二滑槽设置于侧向滑台或横向滑台上，第二滑块对应地设置于横向滑台或侧向滑台上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述第一滑槽的延伸方向与龙门架所在平面平行，第二滑槽的延伸方向与龙门架所在平面垂直。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述第一滑槽和第二滑槽均为燕尾槽。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括设置在固定台旁侧的横向位移调节器，横向位移调节器包括横向力传感器、横向拉力弹簧组件、横向连接杆和横向位移调节柄；横向力传感器设置于横向滑台和横向拉力弹簧组件之间并且分别与横向滑台和横向拉力弹簧组件连接；横向拉力弹簧组件包括弹簧以及分别连接于弹簧两端的固定块和滑动块，固定块与横向力传感器连接，滑动块滑动套设在横向连接杆上；横向连接杆固定于基座上，横向位移调节柄与滑动块连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括侧向位移调节器，侧向位移调节器包括与侧向滑台连接的侧向连接杆以及与侧向连接杆连接的侧向位移调节柄。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括设置于横向滑台上的静止件安装架，静止件安装架包括安装板、连接杆和传感器托板，传感器托板两端滑动套在连接杆上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括横向位移传感器和吊装载荷传感器，其中，横向位移传感器与横向位移调节器相对设置，吊装载荷传感器与拉力头连接；横向位移传感器包括上横向位移传感器和下横向位移传感器，上横向位移传感器设置于传感器托板上，下横向位移传感器设置于侧向滑台上。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括控制测试分析系统，控制测试分析系统包括信号放大器、数字采集器和控制卡；信号放大器通过信号线与数字采集器连接，数字采集器通过信号线与控制卡连接；

吊装载荷传感器和横向力传感器分别通过信号线与信号放大器连接，横向位移传感器通过信号线与数字采集器连接。

进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述试验装置还包括移动格架和静止格架，移动格架通过连接器安装于拉力头上，静止格架固定于静止件安装架上，并且静止格架的长度长于移动格架。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置完整地模拟了燃料组件装卸料吊装的钩挂工况，并成功地用于试验测试，为核反应堆燃料组件的结构试验验证提供了新的试验方法和技术手段。

附图说明

图1为本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置的结构示意图；

图2为本实用新型的安装组件的结构示意图；

图3为本实用新型的固定台的结构示意图；

图4为本实用新型的固定台的一侧示意图；

图5为本实用新型的固定台的另一侧示意图；

图6为本实用新型的横向位移调节器的结构示意图；

图7为本实用新型的侧向位移调节器的结构示意图；

图8为本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置的部分结构示意图。

图中：100-燃料组件格架防钩挂力学试验装置；110-基座；210-龙门架；211-架腿；212-横梁；213-拉力头；214-连接器；310-固定台；311-基座台；312-侧向滑台；313-横向滑台；321-第一滑槽；322-第一滑块；323-第二滑槽；324-第二滑块；410-横向位移调节器；411-横向力传感器；412-横向拉力弹簧组件；413-横向连接杆；414-横向位移调节柄；421-弹簧；422-固定块；423-滑动块；510-侧向位移调节器；511-侧向连接杆；512-侧向位移调节柄；610-上横向位移传感器；611-下横向位移传感器；710-移动格架；810-静止格架；910-静止件安装架；911-安装板；912-连接杆；913-传感器托板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

实施例

请参照图1，本实用新型实施例的燃料组件格架防钩挂力学试验装置100包括：基座110以及分别设置于基座110上的龙门架210和固定台310。

如图1所示，龙门架210大致呈H形。龙门架210包括间隔设置于基座110上的架腿211以及设置于架腿211之间的横梁212。架腿211安装于基座110上，其内置有电子万能试验装置，用于为移动格架710提供竖直方向的力，从而控制移动格架710在竖直方向上的运动。

如图2所示，横梁212的底面设有用于安装移动格架710的安装组件。安装组件包括与横梁212连接的拉力头213以及连接拉力头213与移动格架710的连接器214。拉力头213与连接器214通过卡盘连接，连接器214套在拉力头213外侧，通过放松卡盘后调节连接器214在竖直平面内的角度，以使拉力头213与连接器214之间角度可调，从而使得移动格架710与静止格架810产生铅垂面之间的相对夹角。在安装时，通过调节连接器214与拉力头213之间的相对角度，从而控制连接在连接器214上的移动格架710与静止格架810之间的相对角度，调节准确后，锁定，然后进行后续试验。横梁212设有电作动筒，由电作动筒驱动横梁212，带动拉力头213，产生竖向运动，实现移动格架710的竖向运动。拉力头213还连接有吊装载荷传感器(图未示)，用于记录移动格架710的吊装载荷(拉力头213受到的拉力)数据。

请参照图3，固定台310包括层叠布置的基座台311、侧向滑台312和横向滑台313。基座台311安装于基座110上，基座台311与侧向滑台312之间、侧向滑台312与横向滑台313之间分别为滑动连接，并且侧向滑台312的滑行方向与龙门架210所在平面平行，横向滑台313的滑行方向与龙门架210所在平面垂直。如图1和图3所示，X方向为横向，即，横向滑台313的运动方向；Y方向为侧向，即侧向滑台312的运动方向。在图3所示出的实施例中，基座台311与侧向滑台312之间、侧向滑台312与横向滑台313之间均为滑槽和滑块形成的滑动连接，在本实用新型的其他图中未示出的实施例中，滑动连接也可以替换为滚动连接，只要能发生相对位移即可，其具体实现方式不局限于图中所给出的方式。

基座台311与侧向滑台312通过第一滑槽321和第一滑块322配合连接，第一滑槽321设置于基座台311或侧向滑台312上，第一滑块322对应地设置于侧向滑台312或基座台311上。在本实施例中，如图4所示，第一滑槽321设置于侧向滑台312上，第一滑块322对应设置于基座台311上，通过第一滑槽321与第一滑块322之间的配合实现侧向滑台312与基座台311之间的相对运动。在本实施例中，基座台311形如“铁轨”，侧向滑台312为与之配合的两条平行设置的条形滑轨。

侧向滑台312与横向滑台313通过第二滑槽323和第二滑块324配合连接，第二滑槽323设置于侧向滑台312或横向滑台313上，第二滑块324对应地设置于横向滑台313或侧向滑台312上。在本实施例中，如图5所示，第二滑槽323设置于横向滑台313上，第二滑块324对应设置于侧向滑台312上，通过第二滑槽323与第二滑块324之间的配合实现侧向滑台312与横向滑台313之间的相对运动。在本实施例中，横向滑台313也为两条平行设置的条形滑轨。

第一滑槽321的延伸方向与龙门架210所在平面平行，第二滑槽323的延伸方向与龙门架210所在平面垂直。优选地，第一滑槽321和第二滑槽323均为燕尾槽。

请参照图1和图6，试验装置还包括设置在固定台310旁侧的横向位移调节器410。横向位移调节器410包括横向力传感器411、横向拉力弹簧组件412、横向连接杆413和横向位移调节柄414。横向力传感器411设置于横向滑台313和横向拉力弹簧组件412之间并且分别与横向滑台313和横向拉力弹簧组件412连接。横向拉力弹簧组件412包括弹簧421以及分别连接于弹簧421两端的固定块422和滑动块423，固定块422与横向力传感器411连接，滑动块423滑动套设在横向连接杆413上。横向连接杆413固定于基座110上，横向位移调节柄414与滑动块423连接。

请参照图1和图7，试验装置还包括侧向位移调节器510，侧向位移调节器510包括与侧向滑台312连接的侧向连接杆511以及与侧向连接杆511连接的侧向位移调节柄512。

请参照图8，试验装置还包括设置于横向滑台313上的静止件安装架910，静止件安装架910包括安装板911、连接杆912和传感器托板913，传感器托板913两端滑动套在连接杆912上。

请参照图1和图8，试验装置还包括横向位移传感器，横向位移传感器与横向位移调节器410相对设置，横向位移传感器用于记录燃料组件的横向位移。横向位移传感器包括上横向位移传感器610和下横向位移传感器611，上横向位移传感器610设置于传感器托板913上，下横向位移传感器611设置于侧向滑台312上。

此外，本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置100还包括控制测试分析系统(图未示)，该控制测试系统包括传感器放大器、数字采集器和控制卡，用于控制试验运行以及采集各类传感器的信号。信号放大器通过信号线与数字采集器连接，数字采集器通过信号线与控制卡连接，控制卡通过数据分析处理软件进行控制采集。吊装载荷传感器和横向力传感器411分别通过信号线与信号放大器连接，横向位移传感器通过信号线与数字采集器连接。控制卡通过数据分析处理软件进行控制采集。优选控制卡的型号为PCI8622、PCI2394。

本实用新型所涉及的传感器放大器、数字采集器和试验装置加载控制系统均为现有设备，此处不展开叙述。数据分析处理软件优选为Grid Data Collection软件。通过数据分析软件Grid Data Collection进行数据分析处理，包括实时生成吊装载荷-时间曲线，横向位移-时间曲线，竖向位移-时间曲线；以及经实测数据处理软件Grid Data Collection分析得出：不同吊装速度下横向位移-竖向位移曲线；吊装载荷-横向位移-时间曲线。

下面对本实用新型的燃料组件格架防钩挂力学试验装置100工作原理进行说明。

(一)静止格架810的安装、横向运动和侧向运动的实现

静止格架810固定在横向滑台313上，通过第二滑槽323和第二滑块324的配合实现横向运动，静止件横向刚度由横向拉力弹簧组件412模拟，通过旋转横向位移调节柄414调节弹簧421，从而给静止格架810施加横向拉力。

侧向滑台312通过第一滑槽321和第一滑块322的配合实现静止件的侧向运动。由于侧向运动仅用于实现试验工况中移动格架710与静止格架810的相对位置，而在试验过程中不能产生侧向运动，所以在实验过程中，侧向位移调节器510处于锁定状态。

(二)移动格架710的竖向运动、绕竖轴旋转运动的实现

移动格架710通过连接器214连接到拉力头213上，安装时，可调节连接器214与拉力头213的相对角度，实现移动格架710与静止格架810之间的相对安装角度。由于在试验过程中此相对角度是不变的，因此锁定。与移动格架710连接的拉力头213由电作动筒驱动，产生竖向运动，实现移动试验件的竖向运动。

(三)试验控制测试系统及数据分析软件

(1)拉线式横向位移传感器，用于记录燃料组件横向位移；

(2)载荷传感器：吊装载荷传感器，用于记录吊装载荷；横向力传感器411，用于记录弹簧421施加力；

(3)控制测试系统：包含传感器放大器、数字采集器和试验装置加载控制系统，用于控制试验运行，采集各类传感器的信号。

(4)数据分析软件：包含实时生成吊装载荷-时间曲线，横向位移-时间曲线，竖向位移-时间曲线；同时经实测数据处理软件分析得出：不同吊装速度下横向位移-竖向位移曲线；吊装载荷-横向位移-时间曲线。

综上所述，本实用新型的试验装置用于静止格架810和移动格架710安装，通过拉力头213和固定台310能够实现静止格架810和移动格架710精确定位，满足搅混格架间的面对面、错位1/4栅元和错位1/2栅元以及角对面工况，角对角工况的试验要求；同时，本实用新型的试验装置能够实现速度自动控制，实现匀速吊装，并且最大吊装速度不小于6000mm/min，采用电驱动；本实用新型利用横向拉力弹簧组件412提供静止格架810和移动格架710水平方向力，并且对施加载荷大小标准满足试验要求；本实用新型利用电子万能试验装置提供铅垂方向力，模拟移动格架710在竖直方向的运动；本实用新型利用长度较长的试验件作为静止格架810，更加真实地模拟钩挂工况中燃料组件的横向变形。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，包括：基座以及分别设置于所述基座上的龙门架和固定台；

所述龙门架包括间隔设置于所述基座上的架腿以及设置于所述架腿之间的横梁，所述横梁的底面设有用于安装移动格架的安装组件，所述安装组件包括与所述横梁连接的拉力头以及连接所述拉力头与所述移动格架的连接器；

所述固定台包括层叠布置的基座台、侧向滑台和横向滑台，所述基座台安装于所述基座上，所述基座台与所述侧向滑台之间、所述侧向滑台与所述横向滑台之间均滑动连接，并且所述侧向滑台的滑行方向与所述龙门架所在平面平行，所述横向滑台的滑行方向与所述龙门架所在平面垂直。

2.根据权利要求1所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述龙门架还包括电作动筒，所述电作动筒与所述横梁连接。

3.根据权利要求1所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述基座台与所述侧向滑台通过第一滑槽和第一滑块配合连接，所述第一滑槽设置于所述基座台或所述侧向滑台上，所述第一滑块对应地设置于所述侧向滑台或所述基座台上。

4.根据权利要求3所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述侧向滑台与所述横向滑台通过第二滑槽和第二滑块配合连接，所述第二滑槽设置于所述侧向滑台或所述横向滑台上，所述第二滑块对应地设置于所述横向滑台或所述侧向滑台上。

5.根据权利要求4所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述第一滑槽的延伸方向与所述龙门架所在平面平行，所述第二滑槽的延伸方向与所述龙门架所在平面垂直。

6.根据权利要求1-5任一项所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括设置在所述固定台旁侧的横向位移调节器，所述横向位移调节器包括横向力传感器、横向拉力弹簧组件、横向连接杆和横向位移调节柄；

所述横向力传感器设置于所述横向滑台和所述横向拉力弹簧组件之间并且分别与所述横向滑台和所述横向拉力弹簧组件连接；所述横向拉力弹簧组件包括弹簧以及分别连接于所述弹簧两端的固定块和滑动块，所述固定块与所述横向力传感器连接，所述滑动块滑动套设在所述横向连接杆上；所述横向连接杆固定于所述基座上，所述横向位移调节柄与所述滑动块连接。

7.根据权利要求6所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括侧向位移调节器，所述侧向位移调节器包括与所述侧向滑台连接的侧向连接杆以及与所述侧向连接杆连接的侧向位移调节柄。

8.根据权利要求7所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括设置于所述横向滑台上的静止件安装架，所述静止件安装架包括安装板、连接杆和传感器托板，所述传感器托板两端滑动套在所述连接杆上。

9.根据权利要求8所述的燃料组件格架防钩挂力学试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括横向位移传感器和吊装载荷传感器，其中，所述横向位移传感器与所述横向位移调节器相对设置，所述吊装载荷传感器与所述拉力头连接；所述横向位移传感器包括上横向位移传感器和下横向位移传感器，所述上横向位移传感器设置于所述传感器托板上，所述下横向位移传感器设置于所述侧向滑台上。