CN221056029U - 一种阀杆应力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀杆应力测量装置，包括支撑座、夹持组件、光栅传感器组件和固定支架组件，所述夹持组件与支撑座的顶部连接，所述固定支架组件与所述支撑座的一侧固定连接，所述固定支架组件用于固定所述光栅传感器组件，所述夹持组件用于夹持阀杆。本实用新型的阀杆应力测量装置，现场的安装操作简单，耗时短，特别是在核电厂核岛高剂量辐射环境下，能有效降低安装人员辐射剂量。此外，采用光栅传感器组件测量阀杆受到压力时导致响应块产生的变形，能够有效提高测量精度。该应力测量装置无需使用高精度应变计，能够有效降低测试成本。

Description

一种阀杆应力测量装置

技术领域

本实用新型属于核电厂阀门诊断设备技术领域，具体涉及一种阀杆应力测量装置。

背景技术

核电厂阀门诊断是指在机组大修及其他需要对阀门性能测试时，对安装在核电厂工艺系统中的电动、气动阀门在不拆解和解体的情况下，将各种相关类型的电学、力学传感器安装在阀门电动、气动执行机构及阀杆上，使用阀门诊断测试仪器设备及软件对阀门相关特性参数进行测试。

目前，阀门现场诊断工作中力学传感器通常采用应变计直接粘贴在阀杆上进行力学参数测试，测试后及时进行清除，这种测量方式的误差较大，测量精度低，并且操作繁琐、耗时长，特别是在核电厂核岛高剂量辐射环境下，会导致安装人员辐射剂量偏高；此外，每测试一次，就会耗费一片高精度应变计，从而增加测试成本。

实用新型内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种阀杆应力测量装置，操作简单，能够提高测量阀杆应力的精度，无需每次测试时耗费应变计，有利于节省成本。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种阀杆应力测量装置，包括支撑座、夹持组件、光栅传感器组件和固定支架组件，所述夹持组件与支撑座的顶部连接，所述固定支架组件与所述支撑座的一侧固定连接，所述固定支架组件用于固定所述光栅传感器组件，所述夹持组件用于夹持阀杆。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述支撑座包括支撑座本体、第一固定块、第二固定块和响应块，所述第一固定块位于所述支撑座本体的一端，所述第二固定块和响应块位于所述支撑座本体的另一端，所述响应块位于所述支撑座本体的端部的顶面和第二固定块的底面之间。本实用新型的一些实施例中，支撑座的材质为弹簧钢。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述夹持组件包括第一连接杆、第一夹持部、第二连接杆和第二夹持部，所述第一连接杆与第一夹持部固定连接，所述第二连接杆与第二夹持部固定连接，所述第一夹持部与第二夹持部相对设置。第一夹持部与第二夹持部完全相同，二者相互配合以将阀杆夹持在第一夹持部与第二夹持部之间。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一连接杆与所述第一固定块转动连接，所述第二连接杆与所述第二固定块固定连接；所述第一夹持部靠近所述第二夹持部的一侧设置有第一凹部，所述第二夹持部靠近所述第一夹持部的一侧设置有第二凹部，所述第一凹部与第二凹部之间形成容纳槽。本实用新型的一些实施例中，第二固定块与第二夹持部之间的距离是固定不变的；第一固定块的内部设置有贯穿其厚度方向的通孔，该通孔内设置有内螺纹，第一连接杆的外壁设置有外螺纹，第一连接杆与第一固定块之间通过外螺纹、内螺纹实现螺纹连接，通过转动第一连接杆便可调节第一夹持部与第二夹持部之间的距离，从而可以根据需要进行应力测量的阀杆的外径进行相应的调整，以匹配不同外径的阀杆。此外，第一夹持部的第一凹部的设置与第二夹持部上的第二凹部的设置，便于第一夹持部与第二夹持部更好地贴合阀杆，保证夹持时的牢固性。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述响应块的内部开设有贯穿其长度方向的通槽，所述通槽的高度与所述响应块的高度的比值为85％～87％，所述通槽的宽度与所述响应块的宽度的比值为85％～87％。在测量阀杆的应力时，阀杆在受到外界的压力时，阀杆会产生极其微小的变形，阀杆产生的变形会通过施加了预紧力的第二夹持部传递到第二连接杆，进而传递到第二固定块及响应块上(第二固定块与响应块为一体成型设计)，由于第二固定块的刚度很强，几乎没有变形，只有微小的位移；而响应块由于内部开设有通槽，会使得响应块的一侧产生变形，响应块的变形以及第二固定块的位移会带动光栅传感器组件中的第一光栅发生旋转，使得第一光栅与第二光栅之间的夹角便会产生变化，通过将该夹角的角度与起始标定的角度进行比对，能够获得压力与夹角的函数关系曲线，通过将现场测量的夹角数值带入曲线即可反推出压力的大小，即可得到阀杆内部应力的值。该方法可以有效消除应变片与应力钳封装时所带来的误差，有利于提高测量精度。

进一步地，通槽的长度等于响应块的长度，设置通槽的高度与响应块的高度的比值为85％～87％，通槽的宽度与响应块的宽度的比值为85％～87％，是为了保证开设了通槽后的响应块的侧壁的厚度足够薄，从而能够产生相应的变形。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述光栅传感器组件包括依次设置的光源、透镜、第一光栅、第二光栅和接收器；所述固定支架组件包括分别与所述支撑座靠近所述第二固定块的端部的两侧固定连接的第一支架和第二支架，所述第一支架远离所述第二固定块的一端与所述第二光栅连接，所述第二支架远离所述第二固定块的一端设置有第一固定环，所述透镜嵌设在所述第一固定环中。本实用新型的一些实施例中，光源为红外光源，第二光栅与第一支架固定连接，在应力测量过程中，第二光栅始终保持不动。在阀杆没有受到外界压力时，第一光栅与第二光栅相对静止，光源发射的准直光束通过透镜以后，将光线入射到第一光栅，接收器上检测到的两束光线之间的夹角没有发生变化。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述固定支架组件还包括第三支架、第四支架、第二固定环和第三固定环，所述第三支架垂直于所述第一支架，所述第三支架远离所述第一支架的一端垂直设置有第一延伸部，所述第一延伸部用于连接所述第三支架与第二固定环，所述第二固定环用于固定所述接收器。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第四支架垂直于所述第二支架，所述第四支架远离所述第二支架的一端垂直设置有第二延伸部，所述第二延伸部用于连接所述第四支架与第三固定环，所述第三固定环用于固定所述光源。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一光栅与所述第二固定块远离所述第二夹持部的一侧固定连接，所述第一光栅的栅线方向垂直于所述第二光栅的栅线方向，所述第一光栅与第二光栅的宽度均为10～30mm。设置第一光栅与第二固定块固定连接，使得当第二固定块与响应块发生变化时，能够传递给第一光栅使其发生旋转，便于接收器检测出第一光栅与第二光栅之间的夹角的变化，从而准确测量出阀杆的应力。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述支撑座本体的顶部具有第一平面、第二平面和第三平面，所述第二平面和第三平面齐平，所述第二平面高于所述第一平面，所述第一平面距所述容纳槽的底部的距离大于所述阀杆的半径；所述夹持组件夹持所述阀杆时，所述阀杆垂直于所述支撑座本体的长度方向。第一固定块位于第二平面，第二固定块和响应块位于第三平面，第一平面低于第二平面和第三平面，使得第一平面、第二平面与第三平面之间具有一个凹槽，并且设置第一平面距容纳槽的底部的距离大于阀杆的半径，能够保证在夹持阀杆时，阀杆不会与第一平面之间产生摩擦。

由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本实用新型的有益之处在于：本实用新型的一种阀杆应力测量装置，现场的安装操作简单，耗时短，特别是在核电厂核岛高剂量辐射环境下，能有效降低安装人员辐射剂量。此外，采用光栅传感器组件测量阀杆受到压力时导致响应块产生的变形，能够有效提高测量精度。该应力测量装置无需使用高精度应变计，能够有效降低测试成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型优选实施例中阀杆应力测量装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例中阀杆应力测量装置的主视结构示意图；

图3为本实用新型优选实施例中阀杆应力测量装置的俯视结构示意图；

其中，附图标记为：支撑座-1，支撑座本体-11，第一固定块-12，第二固定块-13，响应块-14，通槽-141，第一平面-15，第二平面-16，第三平面-17，夹持组件-2，第一连接杆-21，第二连接杆-22，第一夹持部-23，第一凹部-231，第二夹持部-24，第二凹部-241，容纳槽-25，光栅传感器组件-3，光源-31，透镜-32，第一光栅-33，第二光栅-34，接收器-35，固定支架组件-4，第一支架-41，第二支架-42，第三支架-43，第四支架-44，第一固定环-45，第二固定环-46，第三固定环-47，第一延伸部-48，第二延伸部-49。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实施例的阀杆应力测量装置，包括支撑座1、夹持组件2、光栅传感器组件3和固定支架组件4。其中，夹持组件2与支撑座1的顶部连接，固定支架组件4与支撑座1的一侧固定连接，固定支架组件4用于固定光栅传感器组件3，夹持组件2用于夹持阀杆。

进一步地，如图1所示，支撑座1包括支撑座本体11、第一固定块12、第二固定块13和响应块14，整个支撑座1为一体成型，支撑座1的材质为弹簧钢；支撑座本体11的顶部具有第一平面15、第二平面16和第三平面17。第一固定块12位于支撑座本体11的一端，第二固定块13和响应块14位于支撑座本体11的另一端，第一固定块12位于第二平面16上，第二固定块13和响应块14位于第三平面17上，响应块14位于第三平面17和第二固定块13的底面之间。第二平面16和第三平面17齐平，且第二平面16高于第一平面15，使得第一平面15、第二平面16与第三平面17之间具有一个凹槽，便于夹持组件2夹持阀杆，不会产生碰撞。此外，响应块14的内部开设有其长度方向的通槽141，通槽141的长度等于响应块14的长度，通槽141的高度与响应块14的高度的比值为85％～87％，通槽141的宽度与响应块14的宽度的比值为85％～87％，保证开设了通槽141后的响应块14的侧壁的厚度足够薄，从而能够产生相应的变形。

进一步地，如图1和图2所示，夹持组件2包括第一连接杆21、第一夹持部23、第二连接杆22和第二夹持部24。其中，第一连接杆21与第一夹持部23固定连接，第二连接杆22与第二夹持部24固定连接，第一夹持部23与第二夹持部24相对设置，第一夹持部23靠近第二夹持部24的一侧设置有第一凹部231，第二夹持部24靠近第一夹持部23的一侧设置有第二凹部241，第一凹部231与第二凹部241之间形成容纳槽25，便于第一夹持部23与第二夹持部24更好地贴合阀杆，保证夹持时的牢固性。第一连接杆21与第一固定块12转动连接，具体地，第一固定块12的内部设置有贯穿其厚度方向的通孔，该通孔内设置有内螺纹(未示出)，第一连接杆21的外壁设置有外螺纹(未示出)，第一连接杆21与第一固定块12之间通过外螺纹、内螺纹实现螺纹连接；第二连接杆22与第二固定块13固定连接，第二固定块13与第二夹持部24之间的距离保持固定，通过转动第一连接杆21便可调节第一夹持部23与第二夹持部24之间的距离，从而可以根据需要进行应力测量的阀杆的外径进行相应的调整，以调节容纳槽25的大小，便于匹配不同外径的阀杆。为了保证在夹持阀杆时，阀杆不会与支撑座本体11的第一平面15之间产生摩擦，设置第一平面15距容纳槽25的底部的距离大于阀杆的半径。

进一步地，如图1和图3所示，固定支架组件4包括分别与支撑座1靠近第二固定块13的端部的两侧固定连接的第一支架41和第二支架42，还包括第三支架43、第四支架44、第一固定环45、第二固定环46和第三固定环47。第一支架41平行于第二支架42，第二支架42远离第二固定块13的一端设置有第一固定环45；第三支架43垂直于第一支架41，第三支架43远离第一支架41的一端垂直设置有第一延伸部48，第一延伸部48远离第三支架43的一端设置有第二固定环46；第四支架44垂直于第二支架42，第四支架44远离第二支架42的一端垂直设置有第二延伸部49，第二延伸部49远离第四支架44的一端设置有第三固定环47。

进一步地，如图3所示，光栅传感器组件3包括依次设置的光源31、透镜32、第一光栅33、第二光栅34和接收器35。第三固定环47用于固定光源31，透镜32嵌设在第一固定环45中，第一光栅33与第二固定块13远离第二夹持部24的一侧固定连接，第二光栅34与第一支架41远离第二固定块13的一端固定连接，第二固定环46用于固定接收器35。本实施例中，光源31为红外光源，用于发射准直光束；第一光栅33与第二光栅34的宽度均为10～30mm；第一光栅33的栅线方向垂直于第二光栅34的栅线方向，在应力测量过程中，第二光栅34始终保持不动；在阀杆没有受到外界压力时，第一光栅33与第二光栅34是相对静止，光源31发射的准直光束通过透镜32以后，将光线入射到第一光栅33和第二光栅34上，此时的接收器35接收到的经过第一光栅33和第二光栅34后的两束光线之间的夹角也是没有发生任何变化的。设置第一光栅33与第二固定块13固定连接，使得当第二固定块13与响应块14发生变化时，能够传递给第一光栅33使其发生旋转，便于接收器35检测出第一光栅33与第二光栅34之间的夹角的变化，从而准确测量出阀杆的应力。

本实施例的阀杆应力测量装置的工作过程如下所述：

转动第一连接杆21将容纳槽25的尺寸调节至大于阀杆外径，再沿着垂直于支撑座本体11的长度方向，将阀杆伸入至容纳槽25中，再次转动第一连接杆21并将其拧紧，使得阀杆被紧固地夹持在第一夹持部23和第二夹持部24之间。当阀杆在受到外界的压力时，阀杆会产生极其微小的变形，阀杆产生的变形会通过施加了预紧力的第二夹持部24传递到第二连接杆22，进而传递到第二固定块13及响应块14上，由于第二固定块13的刚度很强，几乎没有变形，只有微小的位移；而响应块14由于内部开设有通槽141，会使得响应块14产生变形，响应块14的变形以及第二固定块13的位移会带动第一光栅33发生旋转，使得第一光栅33与第二光栅34之间的夹角便会产生一定的变化，通过将该夹角的角度与起始标定的角度进行比对，从而获得压力与夹角的函数关系曲线，通过将现场测量的夹角数值带入曲线即可反推出压力的大小，最终得到阀杆内部应力的值。

本实用新型的应力测量装置可以有效消除应变片与应力钳封装时所带来的误差，有利于提高测量精度。

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 (10)

1.一种阀杆应力测量装置，其特征在于，包括支撑座、夹持组件、光栅传感器组件和固定支架组件，所述夹持组件与支撑座的顶部连接，所述固定支架组件与所述支撑座的一侧固定连接，所述固定支架组件用于固定所述光栅传感器组件，所述夹持组件用于夹持阀杆。

2.根据权利要求1所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述支撑座包括支撑座本体、第一固定块、第二固定块和响应块，所述第一固定块位于所述支撑座本体的一端，所述第二固定块和响应块位于所述支撑座本体的另一端，所述响应块位于所述支撑座本体的端部的顶面和第二固定块的底面之间。

3.根据权利要求2所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述夹持组件包括第一连接杆、第一夹持部、第二连接杆和第二夹持部，所述第一连接杆与第一夹持部固定连接，所述第二连接杆与第二夹持部固定连接，所述第一夹持部与第二夹持部相对设置。

4.根据权利要求3所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述第一连接杆与所述第一固定块转动连接，所述第二连接杆与所述第二固定块固定连接；所述第一夹持部靠近所述第二夹持部的一侧设置有第一凹部，所述第二夹持部靠近所述第一夹持部的一侧设置有第二凹部，所述第一凹部与第二凹部之间形成容纳槽。

5.根据权利要求2所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述响应块的内部开设有贯穿其长度方向的通槽，所述通槽的高度与所述响应块的高度的比值为85％～87％，所述通槽的宽度与所述响应块的宽度的比值为85％～87％。

6.根据权利要求3所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述光栅传感器组件包括依次设置的光源、透镜、第一光栅、第二光栅和接收器；所述固定支架组件包括分别与所述支撑座靠近所述第二固定块的端部的两侧固定连接的第一支架和第二支架，所述第一支架远离所述第二固定块的一端与所述第二光栅连接，所述第二支架远离所述第二固定块的一端设置有第一固定环，所述透镜嵌设在所述第一固定环中。

7.根据权利要求6所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述固定支架组件还包括第三支架、第四支架、第二固定环和第三固定环，所述第三支架垂直于所述第一支架，所述第三支架远离所述第一支架的一端垂直设置有第一延伸部，所述第一延伸部用于连接所述第三支架与第二固定环，所述第二固定环用于固定所述接收器。

8.根据权利要求7所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述第四支架垂直于所述第二支架，所述第四支架远离所述第二支架的一端垂直设置有第二延伸部，所述第二延伸部用于连接所述第四支架与第三固定环，所述第三固定环用于固定所述光源。

9.根据权利要求8所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述第一光栅与所述第二固定块远离所述第二夹持部的一侧固定连接，所述第一光栅的栅线方向垂直于所述第二光栅的栅线方向，所述第一光栅与第二光栅的宽度均为10～30mm。

10.根据权利要求4所述的阀杆应力测量装置，其特征在于，所述支撑座本体的顶部具有第一平面、第二平面和第三平面，所述第二平面和第三平面齐平，所述第二平面高于所述第一平面，所述第一平面距所述容纳槽的底部的距离大于所述阀杆的半径；所述夹持组件夹持所述阀杆时，所述阀杆垂直于所述支撑座本体的长度方向。