CS262153B1

CS262153B1 - Devices for indirect hardness measurement

Info

Publication number: CS262153B1
Application number: CS874814A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Velechovsky; Vojtech Hajsman
Original assignee: Vaclav Velechovsky; Vojtech Hajsman
Priority date: 1987-06-29
Filing date: 1987-06-29
Publication date: 1989-03-14
Also published as: CS481487A1

Abstract

Řešení se týká zařízení, kterým je možné měřit tvrdost kovů ve špatně dostupných místech, .například v hluboRých a úzkých spárách. Zvlášť výhodné je použití vynálezu k měření tvrdosti stěn reaktorových nádob provozovaných jaderných zařízení BrineUovou metodou. Zařízení obsahuje nosič,' měřicí hlavu s měřicí kuličkou, sadu cívek, měřicí fólii, přítlačný mechanismus a posouvacx mechanismus. Ke vnitřku' dna n,osice je připevněna měřicí hlava, kterou tvoří tlakový válec, píst, kuželka a na ní umístěná měřicí kulička. Tato měřicí kulička je umístěna tak, aby při měření zasáhla nejprve měřicí fólii a pak stěnu měřeného předmětu. Měřicí fólie je jedním koncem navinuta na horní cívku a druhým je připojena k dolní cívce. Ta je opatřena rohatkou, která pohybuje západkou a tím i dolní cívkou. K západce je připojeno táhlo. Ke vnějšku dna nosiče je připevněn přítlačný mechanismus a k boku nosiče je upevněn zaváděcí element, jehož opačný konec je sevřen ve válcích posonvacího mechanismu.The solution concerns a device by which it is possible to measure the hardness of metals in hard-to-reach places, for example in deep and narrow joints. It is particularly advantageous to use the invention to measure the hardness of the walls of reactor vessels operated by nuclear facilities by the Brinell method. The device comprises a carrier, a measuring head with a measuring ball, a set of coils, a measuring foil, a pressing mechanism and a shifting mechanism. A measuring head is attached to the inside of the bottom of the carrier, consisting of a pressure cylinder, a piston, a cone and a measuring ball placed on it. This measuring ball is positioned so that during measurement it first hits the measuring foil and then the wall of the measured object. The measuring foil is wound on the upper coil at one end and is connected to the lower coil at the other. The latter is provided with a ratchet that moves the latch and thus the lower coil. A rod is connected to the latch. A pressing mechanism is attached to the outside of the bottom of the carrier and an insertion element is attached to the side of the carrier, the opposite end of which is clamped in the rollers of the feed mechanism.

Description

Vynález se týká zařízení, které umožňuje nepřímé měření tvrdosti kovových, materiálů na špatně přístupných místech, a to zejména metodou podle Brinella.The invention relates to a device which enables indirect measurement of the hardness of metallic materials in hard-to-reach places, in particular by the Brinell method.

Dosud známá zařízení k měření tvrdosti kovových materiálů pro své značné rozměry a hmotnost neumožňují měřit tvrdost materiálu, např. strojních součástí a zařízení na špatně dostupných místech, například v mezerách. Měření tvrdosti se proto provádějí převážně jen před montáží kovových zařízení, a to na laboratorních zařízeních mimo místo montáže. V poslední době však vznikla nutnost, například u aktivních jaderných zařízení, měřit tvrdost kovů iběhem provozu přímo v silně radiačně ovlivněné zóně jaderného reaktoru, a to v relativně velmi úzkých prostorách.The known devices for measuring the hardness of metallic materials, due to their considerable dimensions and weight, do not make it possible to measure the hardness of the material, for example machine parts and devices, in hard-to-reach places, for example in gaps. Therefore, hardness measurements are mainly performed only prior to the installation of metal devices, and on laboratory devices away from the installation site. Recently, however, there has been a need, for example in active nuclear installations, to measure the hardness of metals and during operation directly in a highly radiation-affected zone of a nuclear reactor, in relatively very narrow spaces.

'Dosavadní zařízení pro měření tvrdosti, používaná mimo laboratoře, neumožňují měření na místech, která nejsou běžně fyzicky dostupná, ať již z důvodů omezeného prostoru, nebo z důvodů zdraví škodlivého prostředí.Prior art hardness testing devices used outside the laboratory do not allow measurements at locations that are not normally physically accessible, either due to space constraints or to health-damaging environments.

Uvedené nedostatky podstatně omezuje zařízení k nepřímému měření tvrdosti podle tohoto vynálezu, sestávající z nosiče, měřicí hlavy s měřicí kuličkou, sady cívek, měřicí 'fólie, přítlačného mechanismu a posouvacího mechanismu. Jeho podstata spočívá v tom, že ,ke vnitřku dna nosiče je připevněna měřicí hlava, opatřená kuličkou. Kulička je umístěna proti měřicí fólii, která je jedním koncem navinuta na horní cívku a druhým 'koncem je připojena k dolní cívce, opatřené rohatkou a západkou. K západce je připojeno táhlo tak, aby bylo možno posouvat měřicí fólii. Ke vnějšímu povrchu dna nosiče je připevněn přítlačný mechanismus a k boku tohoto nosiče je upevněn zaváděcí 'element, jehož opačný konec je sevřen ve •válcích posouvacího mechanismu.The aforementioned drawbacks are substantially reduced by the indirect hardness measuring device of the present invention, consisting of a carrier, a measuring head with a measuring ball, a set of coils, a measuring foil, a pressing mechanism and a shifting mechanism. It is based on the fact that a measuring head provided with a ball is attached to the inside of the carrier bottom. The ball is placed against the measuring foil, which is wound on one end of the upper spool and the other end is connected to the lower spool, equipped with a ratchet and latch. A rod is attached to the latch so that the measuring foil can be moved. A pressing mechanism is attached to the outer surface of the bottom of the carrier, and to the side of the carrier is mounted an insertion element whose opposite end is clamped in the rollers of the displacement mechanism.

Podstata vynálezu spočívá také v tom, že íněřlcí hlavu tvoří tlakový válec, do kterého je vložen píst, jehož dno je opatřeno kuželkou, nesoucí měřicí kuličku.It is also an object of the present invention to provide a tumbling head in a pressure cylinder into which a piston is inserted, the bottom of which is provided with a cone carrying a measuring ball.

Výhodou zařízení k nepřímému měření tvrdosti podle vynálezu je zejména to, že umožňuje měřit tvrdost materiálu v místech, která nejsou běžně dostupná pro- jiné způsoby a zařízení pro měření tvrdosti, zejména v hlubokých a úzkých spárách, nebo !v místech se silným ionizujícím zářením.An advantage of the indirect hardness measuring device according to the invention is, in particular, that it makes it possible to measure the hardness of the material at places which are not readily available by other methods and devices for measuring hardness, particularly in deep and narrow joints or at places with strong ionizing radiation.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je to, že vyhodnocení velikosti vtisku v měřicí fólii se provádí v laboratoři, kde je možno dosáhnout vyšší přesnosti měření velikosti Vtlačeného důlku, než při měření této velikosti v provozních podmínkách. Měřicí fólii, ve které je trvale zaznamenána informace 'o tvrdosti zkoušeného materiálu, je možno Uschovat pro připadnou pozdější kontrolu.A further advantage of the device according to the invention is that the evaluation of the size of the indentation in the measuring foil is carried out in a laboratory where it is possible to achieve a higher accuracy of measuring the size of the indentation than when measuring this size under operating conditions. The measuring foil in which the hardness information of the test material is permanently recorded can be kept for later inspection.

Zařízení k nepřímému měření tvrdosti podle vynálezu lze využít například pro měření tvrdosti tlakové nádoby jaderného- reaktoru přímo na místě. Na základě tohoto měření je možno usuzovat na změnu mechanických vlastností materiálu, způsobenou 'radioaktivním zářením. Velmi silné radioaktivní záření a úzké mezery mezi tlakovou •nádobou a šachtou reaktoru, resp. tepelným stíněním neumožňují provést měření tvrdosti jiným spolehlivým způsobem.The indirect hardness measuring device according to the invention can be used, for example, to measure the hardness of a nuclear reactor pressure vessel on site. On the basis of this measurement, it is possible to deduce the change in the mechanical properties of the material caused by radioactive radiation. Very strong radioactive radiation and narrow gaps between the pressure vessel and the reactor shaft, respectively. thermal shielding does not allow measurement of hardness in another reliable way.

Příklad praktického provedení zařízení k nepřímému měření tvrdosti podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, -kde je na obr. 1 zobrazeno jeho celkové uspořádání a na obr. 2 detailní uspořádání prvků v měřicí hlavě.An example of a practical embodiment of an indirect hardness measuring device according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which FIG. 1 shows its overall arrangement and FIG. 2 shows a detailed arrangement of the elements in the measuring head.

Zařízení k nepřímému měření -tvrdosti sestává podle tohoto příkladu provedení z nosiče 1, jehož příslušenství tvoří měřicí hlava 2 -s měřicí kuličkou .24, sada cívek 3, 4, měřicí fólie 7, přítlačný mechanismus 10 s připojeným přívodem 11 a dále sestává ze zaváděcího elementu 30 a posouvacího mechanismu 40. Nosič 1 má tvar písmene U, jehož ramena jsou opatřena vybráním 8 pro případnou vizuální kontrolu činnosti a odlehčení zařízení. Zevnitř je na jeho dno připevněna měřicí hlava 2, kterou tvoří tlakový válec 21, u jehož dna je vytvořen otvor pro připojení tlakové hadice 8, -dále píst 22, uložený do- tohoto tlakového válce 21 a utěsněný v něm těsnicím kroužkem 25 a konečně kuželka- 23, upevněná do dna pís-tu 22 a ukončená měřicí kuličko-u 24.The indirect hardness measuring device according to this embodiment consists of a support 1, the accessory of which comprises a measuring head 2 with a measuring ball 24, a set of coils 3, 4, a measuring foil 7, a pressing mechanism 10 with an inlet 11 connected thereto. The carrier 1 has a U-shape, the arms of which are provided with a recess 8 for possible visual inspection of the operation and relief of the device. From the inside is attached to the bottom of the measuring head 2, which is a pressure cylinder 21, the bottom of which is formed by the opening of the pressure hose 8, further piston 22, inserted into this pressure cylinder 21 and sealed therein with sealing ring 25 and finally 23, fastened to the bottom of font 22 and terminated with a measuring ball 24.

Ramena nosiče 1 jsou ještě opatřena -dvěma hřídelkami. Na jedné je uložena horní cívka 3 -a na druhé dolní cívka 4 se západkou 32, rohatkou 31 a táhlem 15. Na horní cívku 3 je navinuta měřicí fólie 7, druhým koncem připevněná k dolní cívce 4. Vnější povrch dna nosiče 1 je opatřen přítlačným mechanismem 10, který je v tomto příkladu provedení tvořen pružnými tlakovými poduškami, k nimž je připojen -přívod 11 tlakového média.The arms of the carrier 1 are further provided with two shafts. On one of the upper bobbins 3a and on the other lower bobbins 4 with a latch 32, ratchet 31 and a tie rod 15, a measuring foil 7 is wound on the upper bobbin 3, attached to the lower bobbin 4 with the other end. a mechanism 10, which in this embodiment is formed by flexible pressure pads to which a pressure medium supply 11 is connected.

Z oibr. 2 je zřejmé, že z bok-u je -k nosiči 1 připojen jeden konec pružného zaváděcího elementu 30, kdežto jého druhý konec je sevřen mezi otočné válce 41 posouvacího -mechanismu 40, jejichž pohyb je ovládán v tomto příkladě provedení klikou 42. Vodicí válce 43 zajišťují svislý pohyb nosiče 1 s příslušenstvím v mezeře. Posouvací mechanismus 40 dále sestává ze stojanu 44, který je jištěn proti působení bočních sil víkem 45.Z oibr. 2 shows that one end of the flexible insertion element 30 is attached to the carrier 1 while the other end is clamped between the rotary cylinders 41 of the displacement mechanism 40, the movement of which is controlled in this embodiment by the crank 42. 43 provide a vertical movement of the carrier 1 with the accessories in the gap. The displacement mechanism 40 further comprises a stand 44 which is secured against lateral forces by the lid 45.

Nepřímé měření tvrdosti, např. kovu reaktorové nádoby 13 se provádí -tak, že cívky 3, 4 nosiče 1 -se opatří svitkem měřicí fólie 7 a při odpojených přívodech tlakového média se otáčením kliky 42, při kterém je zaváděcí element 30 vysouván otočnými válci 41 a veden vodícími válci 43, zavede nosič 1 s příslušenstvím do mezery, v níž má probíhat měření tvrdosti.Indirect hardness measurement, for example of the metal of the reactor vessel 13, is carried out by providing the coils 3, 4 of the carrier 1 with a measuring film roll 7 and with the pressure medium supply disconnected by turning the crank 42 in which the insertion element 30 is ejected and guided by the guide rollers 43, introduces the support carrier 1 into the gap in which the hardness measurement is to take place.

Po dosažení místa, určeného k měření, se vpustí tlakové médium do přívodu 11; tím se naplní tlakovým médiem přítlačný mechanismus 10, opře se o- ochrannou stěnu 14 -a- tím přitlačí nosič 1 ke stěně reaktoro262153 vé nádoby 13. Nato se vpustí tlakové médium do tlakové hadice 6 tak, že vnikne do prostoru 26 ,pod pístem 22 a předem vypočítanou silou zatlačí měřicí kuličku 24 do měřicí fólie 7 a přes ni do stěny reaktorové nádoby 13. Nato se uvolní tlak média v přívodu 11 a táhlem 15 a tím 1 rohatkou 42 se pootočí dolní cívka 4 tak, že se před měřicí kuličku 24 přesune hladká část měřicí fólie '7, kdežto použitá část s vytlačeným důlkem θ se odsune směrem k dolní cívce 41.After reaching the measuring point, the pressure medium is introduced into the inlet 11; the pressurizing mechanism 10 is filled with the pressure medium, the support wall 14 is supported and the support 1 is pressed against the wall of the reactor vessel 1362153. The pressure medium is then introduced into the pressure hose 6 so that it enters space 26 under piston 22. and with a predetermined force push the measuring ball 24 into the measuring foil 7 and through it into the wall of the reactor vessel 13. Then the pressure of the medium in the inlet 11 and the rod 15 and thereby the ratchet 42 is released. it moves the smooth portion of the measuring film 7, while the depressed portion θ is displaced towards the lower spool 41.

Nosič 1 s příslušenstvím se pak přesune n,a další měřené místo a operace se opakuje. Po skončení měření se ze zařízení vyjme měřicí fólie, změří se důlky 9 a určí se tvrdost kovu v měřených místech běžným způsobem. Pr© použitou fólii se předem stanoví v laboratoři závislost mezi velikostí vtisku v měřicí fólii, a tvrdostí materiálu měřenéhoThe accessory carrier 1 is then moved n, and the next measured location is repeated and the operation is repeated. At the end of the measurement, the measuring foil is removed from the device, the dimples 9 are measured and the metal hardness is measured in the measured places in the usual way. For the foil used, the dependence between the indentation size in the measuring foil and the hardness of the material measured

Claims

Subject

An indirect hardness measuring device, comprising: a carrier, a measuring head with a measuring ball, a set of coils, a measuring foil, a pressing mechanism and a sliding mechanism characterized in that a measuring ball (2) provided with a measuring ball is attached to the inside (24) located opposite the measuring foil (7), which is fitted with one end to the upper spool (3) and the other end to the lower spool (4), provided with a ratchet (31) and a latch (32) to which it is attached a pulling mechanism (10) is attached to the outside of the bottom of the carrier (1) and attached to the side of the carrier (1) (insertion element (30) whose opposite end is clamped in the rollers (41, 43) of the push mechanism) (40).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring head (2) comprises a pressure cylinder (21) into which a piston (22) is inserted, the bottom of which is provided with a cone (23) with a measuring ball (24).