CN219064448U - Chf试验用加热棒壁厚测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种CHF试验用加热棒壁厚测量装置，包括：基座、夹块组件、测量探头组件、牵引组件以及步进电机；多个所述夹块组件和所述测量探头组件平行安装在水平放置的所述基座上，所述基座一端安装所述步进电机，加热棒通过所述牵引组件连接所述步进电机，所述加热棒通过步进电机从所述基座远离所述步进电机一端向所述步进电机一端移动并穿过多个所述夹块组件和所述测量探头组件。本申请通过夹块组件和探头组件的设计，实现了加热棒的稳固夹持以及加热棒周向多个角度方向壁厚的同步测量，提高了测量效率。

Description

CHF试验用加热棒壁厚测量装置

技术领域

本实用新型涉及壁厚测量装置，具体地，涉及CHF试验用加热棒壁厚测量装置。

背景技术

燃料组件临界热流密度(CHF)是反应堆堆芯设计与安全分析的重要参数，是反应堆安全运行的红线。当燃料棒包壳表面发生临界现象时，传热迅速恶化，包壳表面温度骤升，直接威胁包壳完整性，因而，人们需准确获取燃料组件的CHF值。然而，由于CHF机理以及燃料组件几何的复杂性，通过理论模型对燃料组件CHF值进行准确的正向预测较为困难。因此，采用小规模燃料组件模拟体开展CHF试验，通过试验数据开发CHF关系式，进而预测燃料组件CHF值是工业界目前常用的方法。

CHF试验用电加热棒是构成燃料组件模拟体的基本构件,加热棒通电后依靠自身电阻发热来模拟核释热。为模拟真实燃料组件轴向非均匀的功率分布，CHF试验用电加热棒发热段的壁厚沿轴向呈非均匀分布，因此，壁厚加工的准确性直接影响轴向功率分布，从而影响燃料组件模拟体的有效性。因而，需要对CHF试验用加热棒发热段的壁厚进行测量，以确保壁厚加工符合设计要求，进而保证燃料组件模拟体的可用性。

目前，常用的检测方法是将加热棒放置于检测台上，技术人员使用壁厚测量仪沿轴向逐点进行测量。但该方法存在较为明显的缺陷：1.难以保证测量探头在各测点位置均能对准待测点，目测带来的轴向位置偏差难以控制，容易造成测点轴向位置与壁厚测量值不对应；2.单次测量仅能实现测点截面周向一个位置处的壁厚检测，效率较低；3.在整个检测过程中，频繁对加热棒进行抬升、平移、旋转等操作，既繁琐也容易造成加热棒弯折。

综上所述，目前亟待开发一种CHF试验用加热棒壁厚在线测量装置，通过该装置能够对加热棒壁厚进行全面、准确、快捷的测量。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种CHF试验用加热棒壁厚测量装置。

根据本实用新型提供的一种CHF试验用加热棒壁厚测量装置，包括：基座、夹块组件、测量探头组件、牵引组件以及步进电机；

多个所述夹块组件和所述测量探头组件平行安装在水平放置的所述基座上，所述基座一端安装所述步进电机，加热棒通过所述牵引组件连接所述步进电机，所述加热棒通过步进电机从所述基座远离所述步进电机一端向所述步进电机一端移动并穿过多个所述夹块组件和所述测量探头组件。

优选地，所述基座设置为倒U形，倒U形开口一端安装在水平面上，倒U形所述基座背向水平面一端沿所述基座长度方向平行焊接多个所述定位卡座。

优选地，所述夹块组件包括：夹杆支撑座、滚珠夹杆、夹杆压紧弹簧以及夹杆压紧螺母；

所述夹杆支撑座通过卡座螺栓固定安装在所述定位卡座上，多个所述夹杆压紧螺母沿径向螺纹安装在所述夹杆支撑座上，所述夹杆支撑座内部沿径向设置所述滚珠夹杆，所述夹杆压紧螺母和所述滚珠夹杆之间设置夹杆压紧弹簧，所述夹杆压紧弹簧将所述滚珠夹杆朝所述夹杆支撑座轴心方向推压。

优选地，所述定位卡座设置为倒U形，所述倒U形处设置有安装所述卡座螺栓的螺栓孔，所述定位卡座开口一端固定安装在所述基座上，所述定位卡座背向所述基座一端设置弧形凹槽并安装所述夹杆支撑座，所述夹杆支撑座截面设置为圆形并与所述弧形凹槽相适配。

优选地，所述夹杆支撑座轴心处设置第一通孔，所述夹杆支撑座沿径向设置多个连通所述第一通孔的第一定位孔；

所述加热棒沿所述第一通孔穿过所述夹块组件；

所述第一定位孔靠近所述夹杆支撑座外圈处设置螺纹并螺纹安装所述夹杆压紧螺母，所述滚珠夹杆安装在所述第一定位孔靠近所述第一通孔处并通过所述夹杆压紧弹簧推动朝所述第一通孔方向移动。

优选地，所述滚珠夹杆包括：球形滚珠、外套管以及内顶杆；

所述外套管一端连接所述夹杆压紧弹簧，另一端安装所述球形滚珠，当所述加热棒穿过所述第一通孔时，所述球形滚珠抵接在所述加热棒周侧；

所述外套管内螺纹安装所述内顶杆，所述内顶杆一端抵接在所述球形滚珠上。

优选地，所述测量探头组件包括：探头支撑座、超声波探头、探头压紧弹簧、探头压紧螺母以及超声波探头信号线；

所述探头支撑座通过卡座螺栓安装在定位卡座背向所述基座一侧的弧形凹槽上，多个所述探头压紧螺母沿径向螺纹安装在所述探头支撑座上，所述探头支撑座内部沿径向设置所述超声波探头，所述探头压紧螺母和所述超声波探头之间设置探头压紧弹簧，所述探头压紧弹簧将所述超声波探头朝所述探头支撑座轴心方向推压；

所述探头压紧螺母沿轴向设置贯穿孔，所述超声波探头信号线穿过所述贯穿孔并连接所述超声波探头。

优选地，所述探头支撑座截面设置为圆形并与所述弧形凹槽相适配，所述探头支撑座轴心处设置第二通孔，所述探头支撑座沿径向设置多个连通所述第二通孔的第二定位孔；

所述加热棒沿所述第二通孔穿过测量探头组件；

所述第二定位孔靠近所述探头支撑座外圈处设置螺纹并螺纹安装所述探头压紧螺母，所述超声波探头安装在所述第二定位孔靠近所述第二通孔处并通过所述探头压紧弹簧推动按压在所述加热棒周侧上。

优选地，所述牵引组件包括：定位小螺栓、牵引头以及牵引绳；

所述牵引头一端设置实心锥形结构，另一端设置为中空结构，所述加热棒一端通过定位小螺栓安装在所述牵引头的中空结构内，所述牵引头的实心锥形结构上设置第三通孔，牵引绳一端通过所述第三通孔固定连接所述牵引头，另一端连接所述步进电机。

优选地，所述超声波探头信号线连接超声波信号仪，所述超声波信号仪连接数据服务器。

优选地，所述超声波探头是现有的在超声波检测过程中发射和接收超声波的装置，超声波信号仪为现有的接受超声波探头信号的仪器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本申请通过夹块组件和探头组件的设计，实现了加热棒的稳固夹持以及加热棒周向多个角度方向壁厚的同步测量，提高了测量效率；

2、本申请依靠步进电机以及牵引组件，实现了加热棒的位移，避免了频繁的人工操作带来的加热棒弯折风险，又有效减小了测点位置的目测误差。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为测量装置整体连接结构示意图；

图2为夹块组件结构示意图；

图3为测量探头组件结构示意图；

图4为牵引组件结构示意图；

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：基座1、夹块组件2、测量探头组件4、牵引组件7以及步进电机8；多个夹块组件2和测量探头组件4平行安装在水平放置的基座1上，基座1一端安装步进电机8，加热棒3通过牵引组件7连接步进电机8，加热棒3通过步进电机8从基座1远离步进电机8一端向步进电机8一端移动并穿过多个夹块组件2和测量探头组件4。测量探头组件4通过超声波探头信号线405连接超声波信号仪5，超声波信号仪5连接数据服务器6。基座1设置为倒U形，倒U形开口一端安装在水平面上，倒U形基座1背向水平面一端沿基座1长度方向平行焊接多个定位卡座206。

如图2所示，夹块组件2包括：夹杆支撑座201、滚珠夹杆202、夹杆压紧弹簧203以及夹杆压紧螺母204；夹杆支撑座201通过卡座螺栓205固定安装在定位卡座206上，多个夹杆压紧螺母204沿径向螺纹安装在夹杆支撑座201上，夹杆支撑座201内部沿径向设置滚珠夹杆202，夹杆压紧螺母204和滚珠夹杆202之间设置夹杆压紧弹簧203，夹杆压紧弹簧203将滚珠夹杆202朝夹杆支撑座201轴心方向推压。夹杆支撑座201轴心处设置第一通孔，夹杆支撑座201沿径向设置多个连通第一通孔的第一定位孔，加热棒3沿第一通孔穿过夹块组件2，第一定位孔靠近夹杆支撑座201外圈处设置螺纹并螺纹安装夹杆压紧螺母204，滚珠夹杆202安装在第一定位孔靠近第一通孔处并通过夹杆压紧弹簧203推动朝第一通孔方向移动。定位卡座206设置为倒U形，倒U形处设置有安装卡座螺栓205的螺栓孔，定位卡座206开口一端固定安装在基座1上，定位卡座206背向基座1一端设置弧形凹槽并安装夹杆支撑座201，夹杆支撑座201截面设置为圆形并与弧形凹槽相适配。滚珠夹杆202包括：球形滚珠2021、外套管2022以及内顶杆2023；外套管2022一端连接夹杆压紧弹簧203，另一端安装球形滚珠2021，当加热棒3穿过第一通孔时，球形滚珠2021抵接在加热棒3周侧，外套管2022内螺纹安装内顶杆2023，内顶杆2023一端抵接在球形滚珠2021上。

如图3所示，测量探头组件4包括：探头支撑座401、超声波探头402、探头压紧弹簧403、探头压紧螺母404以及超声波探头信号线405；探头支撑座401通过卡座螺栓205安装在定位卡座206背向基座1一侧的弧形凹槽上，多个探头压紧螺母404沿径向螺纹安装在探头支撑座401上，探头支撑座401内部沿径向设置超声波探头402，探头压紧螺母404和超声波探头402之间设置探头压紧弹簧403，探头压紧弹簧403将超声波探头402朝探头支撑座401轴心方向推压，探头压紧螺母404沿轴向设置贯穿孔，超声波探头信号线405穿过贯穿孔并连接超声波探头402。探头支撑座401截面设置为圆形并与弧形凹槽相适配，探头支撑座401轴心处设置第二通孔，探头支撑座401沿径向设置多个连通第二通孔的第二定位孔，加热棒3沿第二通孔穿过测量探头组件4，第二定位孔靠近探头支撑座401外圈处设置螺纹并螺纹安装探头压紧螺母404，超声波探头402安装在第二定位孔靠近第二通孔处并通过探头压紧弹簧403推动按压在加热棒3周侧上。

如图4所示，牵引组件7包括：定位小螺栓701、牵引头702以及牵引绳703；牵引头702一端设置实心锥形结构，另一端设置为中空结构，加热棒3一端通过定位小螺栓701安装在牵引头702的中空结构内，牵引头702的实心锥形结构上设置第三通孔，牵引绳703一端通过第三通孔固定连接牵引头702，另一端连接步进电机8，步进电机8带动加热棒3朝步进电机8方向移动并穿过多个夹块组件2的第一通孔和测量探头组件4的第二通孔，夹块组件2的多个滚珠夹杆202在夹杆压紧弹簧203推动下夹持加热棒3，测量探头组件4的超声波探头402在探头压紧弹簧403作用下与加热棒3周侧接触并测量加热棒3壁厚。

实施例2

实施例2作为实施例1的优选例。

如图1所示，本实施例包括：基座1、定位卡座206、测量探头组件4、夹块组件2、牵引组件7、步进电机8、超声波信号仪5以及数据服务器6。基座1水平放置于检测台上，为防止加热棒3因重力向下弯折变形，基座1的上平面沿长度方向每隔50cm焊接固定1个定位卡座206。

如图2所示，夹块组件2由滚珠夹杆202、夹杆支撑座201、夹杆压紧螺母204以及夹杆压紧弹簧203构成。夹杆支撑座201底部有螺纹定位孔，通过卡座螺栓205拉紧固定于定位卡座206上，滚珠夹杆202头部的球形滚珠2021的松紧度可以通过内顶杆2023调节，以能够在平面上自由滚动为准，夹杆压紧螺母204通过夹杆压紧弹簧203将滚珠夹杆202压紧于加热棒3表面。

如图3所示，测量探头组件4由超声波探头402、探头支撑座401、探头压紧螺母404以及探头压紧弹簧403构成。探头支撑座401的下部放入定位卡座206上部的弧形凹槽内，将卡座螺栓205通过定位卡座206的上下贯穿的螺栓孔拧入探头支撑座401底部的螺纹实现连接固定，防止加热棒3移动过程中探头支撑座401发生位移与旋转，探头压紧螺母404通过探头压紧弹簧403将超声波探头402压紧于加热棒3的表面。测量探头组件4和夹块组件2与加热棒3接触的松紧度均可分别通过各自的探头压紧螺母404和夹杆压紧螺母204进行调节，以加热棒3能够前后自由移动为准。

如图4所示，牵引组件7由牵引头702和牵引绳703构成，牵引头702的一端与加热棒3通过周向方向上的定位小螺栓701进行连接固定，另一端打孔并连接牵引绳703。结合图1来看，步进电机8通过牵引组件7与加热棒3连接，驱动加热棒3按预定距离移动。超声波信号仪5连接测量探头组件4并接收壁厚测量信号。

在一些实施方式中，为保证本实施例装置的平稳放置，基座1纵向截面为倒U形，上表面与底部平面均加工平整，上表面沿长度方向焊接有1排相互平行的定位卡座206。

在一些实施方式中，定位卡座206的纵向截面为倒U形，倒U形结构的横置部分有弧形凹槽，弧形凹槽底部有供定位螺栓穿入的螺栓孔，方便放置测量探头组件4或夹块组件2，并对其进行周向及轴向的定位。

在一些实施方式中，为了使牵引组件7以及加热棒3在前后移动中不受阻碍，探头支撑座401的中心沿轴向布置有星形的第二通孔。另外，探头支撑座401在周向0°、120°、240°方向各设有1个头部攻有螺纹的第二定位孔。每个探头支撑座401的第二定位孔内均设有1个超声波探头402，能够同时进行加热棒3周向3个位置处的壁厚测量。探头压紧弹簧403的一端顶紧于超声波探头402上，探头压紧弹簧403的另一端顶紧于探头压紧螺母404上。为方便引出超声波探头信号线405，每个探头压紧螺母404的中心均开设1个上下贯穿的贯穿孔。为使超声波探头402能够与加热棒3的壁面紧密贴合，需要将探头压紧螺母404通过螺纹拧入探头支撑座401，进而挤压探头压紧弹簧403，实现对超声波探头402的压紧定位。

在一些实施方式中，为了使牵引组件7以及加热棒3在前后移动中不受阻碍，夹杆支撑座201的中心沿轴向设有星形的第一通孔。另外，夹杆支撑座201在周向0°、120°、240°方向各设有1个头部攻有螺纹的第一定位孔。每个夹杆支撑座201的第一定位孔内均设有1个滚珠夹杆202，用于对加热棒3进行三角定位。滚珠夹杆202由外套管2022、内顶杆2023及球形滚珠2021组成，球形滚珠2021位于外套管2022末端，内顶杆2023通过螺纹连接外套管2022，内顶杆2023一端抵接在球形滚珠2021上，实现对球形滚珠2021的调整与限位，夹杆压紧弹簧203的一端顶紧于滚珠夹杆202上，夹杆压紧弹簧203的另一端顶紧于夹杆压紧螺母204上，为使滚珠夹杆202能够更好地夹持加热棒3，需要将夹杆压紧螺母204通过螺纹拧入夹杆支撑座201，进而挤压夹杆压紧弹簧203，使得滚珠夹杆202能够压紧并定位加热棒3。

在一些实施方式中，牵引头702的头部采用实心锥形结构，可为加热棒3的移动提供良好的导向作用，防止加热棒3在夹块组件2内部出现卡滞。牵引头702的侧面开有第三通孔，方便牵引绳703穿过。牵引头702的尾部为中空结构，侧面开设有3个互成120°的连接定位孔，便于加热棒3头部的放入与固定。

超声波信号仪5分别连接超声波探头402及数据服务器6。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于，包括：基座(1)、夹块组件(2)、测量探头组件(4)、牵引组件(7)以及步进电机(8)；

多个所述夹块组件(2)和所述测量探头组件(4)平行安装在水平放置的所述基座(1)上，所述基座(1)一端安装所述步进电机(8)，加热棒(3)通过所述牵引组件(7)连接所述步进电机(8)，所述加热棒(3)通过步进电机(8)从所述基座(1)远离所述步进电机(8)一端向所述步进电机(8)一端移动并穿过多个所述夹块组件(2)和所述测量探头组件(4)。

2.根据权利要求1所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于：所述基座(1)设置为倒U形，倒U形开口一端安装在水平面上，倒U形所述基座(1)背向水平面一端沿所述基座(1)长度方向平行焊接多个定位卡座(206)。

3.根据权利要求2所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于，所述夹块组件(2)包括：夹杆支撑座(201)、滚珠夹杆(202)、夹杆压紧弹簧(203)以及夹杆压紧螺母(204)；

所述夹杆支撑座(201)通过卡座螺栓(205)固定安装在所述定位卡座(206)上，多个所述夹杆压紧螺母(204)沿径向螺纹安装在所述夹杆支撑座(201)上，所述夹杆支撑座(201)内部沿径向设置所述滚珠夹杆(202)，所述夹杆压紧螺母(204)和所述滚珠夹杆(202)之间设置夹杆压紧弹簧(203)，所述夹杆压紧弹簧(203)将所述滚珠夹杆(202)朝所述夹杆支撑座(201)轴心方向推压。

4.根据权利要求3所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于：所述定位卡座(206)设置为倒U形，所述倒U形处设置有安装所述卡座螺栓(205)的螺栓孔，所述定位卡座(206)开口一端固定安装在所述基座(1)上，所述定位卡座(206)背向所述基座(1)一端设置弧形凹槽并安装所述夹杆支撑座(201)，所述夹杆支撑座(201)截面设置为圆形并与所述弧形凹槽相适配。

5.根据权利要求3所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于：所述夹杆支撑座(201)轴心处设置第一通孔，所述夹杆支撑座(201)沿径向设置多个连通所述第一通孔的第一定位孔；

所述加热棒(3)沿所述第一通孔穿过所述夹块组件(2)；

所述第一定位孔靠近所述夹杆支撑座(201)外圈处设置螺纹并螺纹安装所述夹杆压紧螺母(204)，所述滚珠夹杆(202)安装在所述第一定位孔靠近所述第一通孔处并通过所述夹杆压紧弹簧(203)推动朝所述第一通孔方向移动。

6.根据权利要求5所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于，所述滚珠夹杆(202)包括：球形滚珠(2021)、外套管(2022)以及内顶杆(2023)；

所述外套管(2022)一端连接所述夹杆压紧弹簧(203)，另一端安装所述球形滚珠(2021)，当所述加热棒(3)穿过所述第一通孔时，所述球形滚珠(2021)抵接在所述加热棒(3)周侧；

所述外套管(2022)内螺纹安装所述内顶杆(2023)，所述内顶杆(2023)一端抵接在所述球形滚珠(2021)上。

7.根据权利要求2所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于，所述测量探头组件(4)包括：探头支撑座(401)、超声波探头(402)、探头压紧弹簧(403)、探头压紧螺母(404)以及超声波探头信号线(405)；

所述探头支撑座(401)通过卡座螺栓(205)安装在定位卡座(206)背向所述基座(1)一侧的弧形凹槽上，多个所述探头压紧螺母(404)沿径向螺纹安装在所述探头支撑座(401)上，所述探头支撑座(401)内部沿径向设置所述超声波探头(402)，所述探头压紧螺母(404)和所述超声波探头(402)之间设置探头压紧弹簧(403)，所述探头压紧弹簧(403)将所述超声波探头(402)朝所述探头支撑座(401)轴心方向推压；

所述探头压紧螺母(404)沿轴向设置贯穿孔，所述超声波探头信号线(405)穿过所述贯穿孔并连接所述超声波探头(402)。

8.根据权利要求7所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于：所述探头支撑座(401)截面设置为圆形并与所述弧形凹槽相适配，所述探头支撑座(401)轴心处设置第二通孔，所述探头支撑座(401)沿径向设置多个连通所述第二通孔的第二定位孔；

所述加热棒(3)沿所述第二通孔穿过测量探头组件(4)；

所述第二定位孔靠近所述探头支撑座(401)外圈处设置螺纹并螺纹安装所述探头压紧螺母(404)，所述超声波探头(402)安装在所述第二定位孔靠近所述第二通孔处并通过所述探头压紧弹簧(403)推动按压在所述加热棒(3)周侧上。

9.根据权利要求1所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于，所述牵引组件(7)包括：定位小螺栓(701)、牵引头(702)以及牵引绳(703)；

所述牵引头(702)一端设置实心锥形结构，另一端设置为中空结构，所述加热棒(3)一端通过定位小螺栓(701)安装在所述牵引头(702)的中空结构内，所述牵引头(702)的实心锥形结构上设置第三通孔，牵引绳(703)一端通过所述第三通孔固定连接所述牵引头(702)，另一端连接所述步进电机(8)。

10.根据权利要求7所述CHF试验用加热棒壁厚测量装置，其特征在于：所述超声波探头信号线(405)连接超声波信号仪(5)，所述超声波信号仪(5)连接数据服务器(6)。

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