CN209485852U - 空化水射流表面强化处理试验用夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，所述夹持装置包括可沿XY平面移动的水平控制台、沿Z轴延伸且可沿Z轴升降的第一轴、设置在所述第一轴上方且可沿自身轴心线旋转的第二轴、可在XZ平面内/YZ平面内相对所述第二轴旋转的第三轴、可在XZ平面内/YZ平面内相对所述第三轴旋转的第四轴、与第四轴相连且可沿自身轴心线旋转的第五轴，所述第五轴的上端部与用以夹持试件的夹持工装相连，本实用新型的夹持装置不仅可以调节试件位置及角度，并且具有旋转功能，从而方便的对核电站压力容器具有贯穿结构的试件进行空化水射流强化处理。
Description
技术领域
本实用新型涉及空化水射流表面强化技术领域，具体涉及一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置。
背景技术
空化水射流表面强化技术是利用高速水射流中产生的高压气泡破裂产生的冲击作用在材料表面产生均匀的压应力层。采用该技术可消除焊接、冷加工等引起的残余拉应力，并产生具有压应力的表面层，能够抑制、延缓应力腐蚀裂纹在焊接接头表面的萌生，从而提高材料对应力腐蚀开裂的抗力，延长部件使用寿命。
核电站压力容器设计有贯穿管结构，贯穿管呈竖直排列，压力容器器壁呈半球形，因此贯穿管与器壁存在不同的倾斜角度，它们之间通过焊接连接。现场运行经验表明，在贯穿管与壁面的焊接部位已发生多起应力腐蚀开裂事件，开裂部位包括热影响区、焊缝等。开裂将破坏压力容器结构完整性，破坏一回路压力边界，造成放射性物质泄漏，存在人身安全隐患，由此导致的停堆，将造成巨大的经济损失，严重影响核电站长期安全运行。因此十分有必要开发贯穿管结构的空化水射流处理工艺。
由于贯穿管的焊接部位影响范围较大，在实验室中为了对这些具有不同倾斜角度的贯穿结构的焊接部位进行空化水射流处理，必须对贯穿管及其周围一定范围内的半球形器壁进行处理。目前空化水射流处理装备已经比较成熟，但由于贯穿管与壁面存在不同的倾斜角度，样品形状特殊，尚缺乏专用的关于贯穿管结构的试验夹具。
发明内容
本实用新型基于现有技术存在的问题提供一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，适用于核电站压力容器具有贯穿结构的试件，贯穿管贯通所述压力容器的器壁且贯穿管与器壁之间通过焊接相连，不同的试件中贯穿管与器壁之间夹角不同，所述夹持装置包括可沿XY平面移动的水平控制台、沿Z轴延伸且可沿Z轴升降的第一轴、设置在所述第一轴上方且可沿自身轴心线旋转的第二轴、可在XZ平面内相对所述第二轴旋转的第三轴、可在XZ平面内相对所述第三轴旋转的第四轴、与第四轴相连且可沿自身轴心线旋转的第五轴，所述第五轴的上端部与用以夹持试件的夹持工装相连。
进一步的，所述夹持装置还包括用以驱使所述水平控制台沿XY平面移动的水平驱动机构、用以驱使所述第一轴沿Z轴升降的升降驱动机构、用以驱使所述第二轴绕自身轴心线旋转的第一驱动电机、用以驱使所述第三轴绕所述第二轴旋转的第二驱动电机、用以驱使所述第四轴绕所述第三轴旋转的第三驱动电机以及用以驱使所述第五轴绕自身轴心线旋转的第四驱动电机。
进一步的，所述第一驱动电机安装在所述第一轴上，所述第二轴与所述第一驱动电机的输出轴相连；所述第四驱动电机安装在所述第四轴上，所述第五轴与所述第四驱动电机的输出轴相连。
进一步的，所述第二轴与所述第一轴的轴心线位于同一直线；所述第五轴与所述第四轴的轴心线位于同一直线。
进一步的，所述第二轴和所述第三轴的一端通过第一转动关节相连，所述第三轴的另一端与所述第四轴通过第二转动关节相连。
进一步的，所述夹持装置还包括分别与所述水平驱动机构、所述升降驱动机构、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机电连接并对其分别进行控制的控制装置。
进一步的，所述夹持装置还包括设置在喷嘴上用以检测所述喷嘴与试件之间距离的测距传感器，所述测距传感器与所述控制装置电连接。
进一步的，所述夹持工装包括夹头，所述夹头上设有夹持用以容纳试件的容纳槽以及用以夹紧试件的夹持轴。
进一步的，所述容纳槽包括用以容纳试件中器壁部分的第一槽以及用以容纳贯穿管穿出器壁部分的第二槽，所述第一槽和所述第二槽相连通。
进一步的，所述夹持轴有三根，两所述夹持轴分设在待处理试件的边侧。
采用以上技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型的夹持装置不仅可以调节试件位置及角度，并且具有旋转功能，从而方便的对不同试件中的贯穿管和器壁分别进行空化水射流强化处理。
附图说明
附图1为本实用新型的空化水射流表面强化处理试验用夹持装置的结构示意图。
其中，
1、试件；101、贯穿管；102、器壁；2、水平控制台；3、第一轴；4、第二轴；5、第三轴；6、第四轴；7、第五轴；8、夹持工装；801、夹头；802、容纳槽；803、夹持轴；9、升降驱动机构；10、第一驱动电机；11、第二驱动电机；12、第三驱动电机；13、第四驱动电机；14、喷嘴；15、测距传感器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型公开一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，适用于核电站压力容器具有贯穿结构的试件1。本实用新型的夹持装置包括可沿XY平面移动的水平控制台2（即水平控制台2可以在水平面上进行X轴和Y轴的位移控制）、沿Z轴延伸且可沿Z轴升降的第一轴3、设置在第一轴3上方且可沿自身轴心线旋转的第二轴4、可在XZ平面内相对第二轴4旋转的第三轴5、可在XZ平面内相对第三轴5旋转的第四轴6、与第四轴6相连且可沿自身轴心线旋转的第五轴7，第五轴7的上端部与用以夹持试件1的夹持工装8相连。
夹持装置还包括用以驱使水平控制台2沿XY平面移动的水平驱动机构、用以驱使第一轴3沿Z轴升降的升降驱动机构9、用以驱使第二轴4绕自身轴心线旋转的第一驱动电机10、用以驱使第三轴5绕第二轴4旋转的第二驱动电机11、用以驱使第四轴6绕第三轴5旋转的第三驱动电机12以及用以驱使第五轴7绕自身轴心线旋转的第四驱动电机13。
本实施例中，第一驱动电机10安装在第一轴3上，第二轴4与第一驱动电机10的输出轴相连；第四驱动电机13安装在第四轴6上，第五轴7与第四驱动电机13的输出轴相连。第二轴4和第三轴5的一端通过第一转动关节相连，第三轴5的另一端与第四轴6通过第二转动关节相连。本实施例中，第二轴4与第一轴3的轴心线位于同一直线；第五轴7与第四轴6的轴心线位于同一直线。
水平驱动机构、升降驱动机构9、第一驱动电机10、第二驱动电机11、第三驱动电机12和第四驱动电机13分别与控制装置进行电连接，控制装置对其分别进行控制。优选的，在喷嘴14上设置测距传感器15，测距传感器15用以实时检测喷嘴14与试件1之间的距离，测距传感器15与控制装置电连接用以将采集的数据实时传送给控制装置。
夹持工装8包括夹头801，夹头801上设有容纳槽802，容纳槽802用以容纳试件1，夹头801上还设有用以夹紧试件1的夹持轴803。优选的，夹持轴803至少有三根，夹持轴803分别设置在待处理试件1的边侧。
用以对试件1进行空化水射流表面强化的喷嘴14正对贯穿管101和器壁102位置，空化水自喷嘴14中喷出，测距传感器15设置在喷嘴14上，喷嘴14与试件1之间的距离可以由测距传感器15进行精准测量。水平驱动机构用以调整水平控制台2的位置，升降驱动机构9用于调整试件1的高度。第二驱动电机11和第三驱动电机12用于调整试件1的倾斜角度，即空化水射流与试件1表面的角度，第一驱动电机10和第四驱动电机13用于实现空化水射流对试件1进行沿轴线旋转的处理。
以下为采用本实用新型的夹持装置对试件进行空化水射流处理的某一具体实施例。
采用夹持装置对贯穿管101部位进行空化水射流处理时，器壁102与喷嘴14的初始角度可以通过第二驱动电机11和第三驱动电机12调节，初始距离可以由升降驱动机构9调节。
采用本实用新型的夹持装置对试件1中的贯穿管101进行空化水射流处理时，由于贯穿管101与第三驱动电机12和第四驱动电机13处于同一轴线上，因此只需控制第四驱动电机13的旋转，即可完成贯穿管101外壁的空化水射流表面强化处理。调整第二驱动电机11和第三驱动电机12，即可以调整贯穿管101的倾斜角度，实现喷嘴14与贯穿管101轴线呈不同角度的处理。通过调整升降驱动机构9，可以实现贯穿管101与喷嘴14不同距离的处理。
采用本实用新型的夹持装置对试件1中的器壁102进行空化水射流处理时，器壁102与喷嘴14的初始角度可以通过第二驱动电机11和第三驱动电机12调节，初始距离可以由升降驱动机构9调节。由于器壁102斜面与第三驱动电机12和第四驱动电机13不垂直，具有一定倾斜角度，因此在处理过程中需要同时开动第一驱动电机10、第二驱动电机11、第三驱动电机12、第四驱动电机13以及升降驱动机构9，实现器壁102的空化水射流处理。由第一驱动电机10和第四驱动电机13联动，可以实现试件1的旋转。当从器壁102一侧处理到另一侧时，为了保证喷嘴14与器壁102斜面角度一致，需要调整第二驱动电机11和第三驱动电机12，同时由于第三轴5和第四轴6之间夹角变化，在中轴线上两者的距离将增大或缩小，此时需要调节升降驱动机构9以维持喷嘴14与器壁102表面的距离。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，适用于核电站压力容器具有贯穿结构的试件，贯穿管贯通所述压力容器的器壁且贯穿管与器壁之间通过焊接相连，不同的试件中贯穿管与器壁之间夹角不同，其特征在于：所述夹持装置包括可沿XY平面移动的水平控制台、沿Z轴延伸且可沿Z轴升降的第一轴、设置在所述第一轴上方且可沿自身轴心线旋转的第二轴、可在XZ平面内相对所述第二轴旋转的第三轴、可在XZ平面内相对所述第三轴旋转的第四轴、与第四轴相连且可沿自身轴心线旋转的第五轴，所述第五轴的上端部与用以夹持试件的夹持工装相连。
2.根据权利要求1所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述夹持装置还包括用以驱使所述水平控制台沿XY平面移动的水平驱动机构、用以驱使所述第一轴沿Z轴升降的升降驱动机构、用以驱使所述第二轴绕自身轴心线旋转的第一驱动电机、用以驱使所述第三轴绕所述第二轴旋转的第二驱动电机、用以驱使所述第四轴绕所述第三轴旋转的第三驱动电机以及用以驱使所述第五轴绕自身轴心线旋转的第四驱动电机。
3.根据权利要求2所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述第一驱动电机安装在所述第一轴上，所述第二轴与所述第一驱动电机的输出轴相连；所述第四驱动电机安装在所述第四轴上，所述第五轴与所述第四驱动电机的输出轴相连。
4.根据权利要求3所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述第二轴与所述第一轴的轴心线位于同一直线；所述第五轴与所述第四轴的轴心线位于同一直线。
5.根据权利要求1所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述第二轴和所述第三轴的一端通过第一转动关节相连，所述第三轴的另一端与所述第四轴通过第二转动关节相连。
6.根据权利要求2所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述夹持装置还包括分别与所述水平驱动机构、所述升降驱动机构、所述第一驱动电机、所述第二驱动电机、所述第三驱动电机和所述第四驱动电机电连接并对其分别进行控制的控制装置。
7.根据权利要求6所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述夹持装置还包括设置在喷嘴上用以检测所述喷嘴与试件之间距离的测距传感器，所述测距传感器与所述控制装置电连接。
8.根据权利要求1所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述夹持工装包括夹头，所述夹头上设有夹持用以容纳试件的容纳槽以及用以夹紧试件的夹持轴。
9.根据权利要求8所述的一种空化水射流表面强化处理试验用夹持装置，其特征在于：所述夹持轴有三根，两所述夹持轴分设在待处理试件的边侧。
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| CN109580342A (zh) * | 2018-12-10 | 2019-04-05 | 苏州热工研究院有限公司 | 空化水射流表面强化处理试验用夹持装置 |
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