本发明专利技术公开一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；该检测装置能够自适应燃料棒各种变形，可实现对燃料棒的柔性接触与柔性测量，提高检测精度的同时保证了装置的安全性；同时具备多种检测功能，能够实现对燃料棒变形与燃料棒表面氧化膜厚度的高精度检测；本发明专利技术检测装置创新采用了阵列检测的燃料棒形变检测方式，保证检测精度的同时大幅提高了检测效率，结构简单紧凑，密封性能好，安装方便，通用性强。
【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置
本专利技术涉及核工业检测
，具体为一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置。
技术介绍
核电站是指通过适当的装置将核能转变成电能的设施。核电站以核反应堆来代替火电站的锅炉，以核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”产生热量，使核能转变成热能来加热水产生蒸汽。核燃料组件作为核电站的核心部件，具有输出较高、装卸方便等优点，其主要由上下管座、格架、控制棒导向管和按17×17排列规格固定成束的燃料棒组成。核反应堆运转期间，核燃料组件浸入位于核反应堆核心的冷却剂/慢化剂中，由于冷却剂/慢化剂与锆合金材料的氧化反应，燃料棒表面会产生锆氧化物并积聚形成一层氧化膜，导致防止放射性物质外泄的锆合金材料包壳变薄，核电站的安全性能降低。核燃料组件工作在高温、高辐照的循环水中，受装配力及热应力等因素影响，燃料棒不可避免会产生局部变形，以致整个组件外形产生累积形变，严重时将会影响控制棒的正常插入，甚至危及反应堆的运行安全。因此，定期对核燃料组件氧化膜厚度及变形量等关键参数开展高精度检测作业，已成为保障核电站安全运营的重要举措。为此，国内外针对核燃料组件氧化膜与变形检测装置开展了广泛深入研究，研制出了多种检测装置，如专利文献“探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置(CN102867555A)”公开了一种探测器及包括该探测器的燃料棒氧化膜厚度测量装置，利用传送滚轴在上下移动，利用电涡流传感器对燃料棒包壳氧化膜厚度的检测，但该检测装置传送区域与传送支撑区域相互平行，不能自适应燃料棒的局部变形，其检测探头与下板直接固定，难以实现对中；专利文献“乏燃料组件多功能检测设备(CN107180658A)”公开了一种乏燃料组件多功能检测设备，利用安装于自适应浮动平台上的氧化膜及直径测量模块同时对燃料棒氧化膜厚度和直径进行检测，其检测模块通过自适应浮动平台与二自由度移载平台固定连接，可实现检测模块对燃料棒位姿的自适应调整，但由于自适应浮动平台柔性部件的引入，以致难以有效确定检测模块与移载平台间的相对位置，根本上限制了装置的检测精度；专利文献“一种核燃料检测装置和方法(CN107170499A)”提供了一种核燃料检测装置和方法，其利用相机拍摄核燃料棒待测部位并通过将核燃料棒的实际3D外形显示在终端上，从而实现对核燃料组件变形情况的检测，但是该装置尚未具备燃料棒包壳氧化膜厚度检测等多种检测功能。综上所述，现有核燃料组件检测装置虽初步实现了对核燃料组件氧化膜厚度等关键参数的检测，但大多数检测装置仅仅实现了对核燃料组件的单一参数检测，且不能完全自适应燃料棒局部变形，亦无法保证探头与燃料棒的柔性对中，尚存在结构复杂、检测精度欠佳、安全保障差等突出问题。因此，亟需研发一种结构简单、安装方便、作业安全性高，能够自适应燃料棒变形且探头可自动对中的柔性核燃料组件多功能检测装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置。该装置结构简单、安装方便、作业安全性高，能够实现柔性自适应对中的核燃料组件多功能检测。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案是：设计一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；其特征在于：所述燃料棒形变检测单元包括检测探针、外圈LVDT位移传感器、紧固螺钉和小端盖；所述检测探针为一阶梯式圆柱体杆件，前端设有用于接触燃料棒表面的小球体，后端设有螺纹连接座，螺纹连接座后端面设置螺纹孔，通过螺纹连接实现检测探针与外圈LVDT位移传感器的刚性连接；所述外圈LVDT位移传感器为一圆柱体结构，前端设有螺纹连接杆，其前端设置外螺纹，用于与检测探针后端面的螺纹孔配合，实现检测探针与外圈LVDT位移传感器间的固定连接；所述紧固螺钉分别与小端盖和滑动槽后盖前端套筒侧面开设的螺纹孔配合，分别实现对外圈LVDT位移传感器和中心LVDT位移传感器的紧固；所述小端盖为一圆柱形盘体部件，前端设置圆筒形结构，其侧面设置螺纹孔，用于配合紧固螺钉实现安装并夹紧定位外圈LVDT位移传感器，后端面周边设置沉头孔，通过螺钉连接实现与主安装座的固定连接，后端面中心设置通孔，便于布线；所述氧化膜厚度检测单元包括探头连接板、弹簧、电涡流探头、球副杆、球副盖、电磁铁、滑动槽、中心LVDT位移传感器、球副座；所述探头连接板为阶梯式圆盘型结构，前端设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接固定安装电涡流探头，其前端面设置环形沟槽用于安装密封圈，保证装置整体密封性能；探头连接板盘体后端面边缘处设置个均匀分布的U型槽，用于实现对电磁铁伸出的电磁销的定位，后端面中部设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接实现与球副杆的固定连接；所述弹簧两端分别嵌套于主安装座中心方形内腔前端面圆筒形凸台外表面和探头连接板前端圆柱体外表面，且弹簧两端分别与主安装座中心方形内腔端面和探头连接板前端面完全接触，通过弹簧弹力实现探头连接板的移动；所述电涡流探头为圆柱体结构，前端与燃料棒接触进行氧化膜厚度检测，后端端部设置外螺纹，通过螺纹连接固定安装气囊并实现电涡流探头与探头连接板的固定连接；所述球副杆为一端伸出圆柱杆的球体结构，前端圆柱杆设置外螺纹，通过螺纹连接实现球副杆与探头连接板固连，后端为球形结构，与球副座的球形安装座配合，与球副座铰接组成一个球副，用于实现球副杆的固定；所述球副盖为中空圆柱体结构，球副盖前部开设有一大于球副杆前端球副杆直径的通孔，保证球副杆具有移动量，后部中心开设有与球副杆配合的空心球槽，球副盖后部圆柱形内表面开设有与球副座配合的内螺纹，通过螺纹连接实现球副盖与球副座固连；所述电磁铁为一长方体形部件，侧面设置螺纹孔，通过螺钉连接固定安装于滑动槽侧面连接板上，电磁铁可通过通电断电控制其上电磁销前后移动；所述滑动槽为一中空长方体结构，中间开设通孔，其内表面与球副座外表面配合构成移动副，滑动槽四周外表面均设有长方体形连接板，连接板上设置通孔，用于固定安装电磁铁；所述中心LVDT位移传感器为一圆柱体结构，前端设有螺纹连接杆，其前端设置外螺纹，用于与球副座后端面螺纹孔配合，实现球副座与中心LVDT位移传感器间的固定连接；所述球副座为圆柱体结构，前端配置球形安装座，用于固定球副杆，与球副杆铰接组成一个球副，且前部表面设置外螺纹，通过螺纹连接实现球副座和球副盖的固定连接；球副座后端开设螺纹孔，通过螺纹连接固定安装于中心LVDT位移传感器上，球副座外表面与滑动槽内孔配合构成移动副；所述装载平台包括气囊、主安装座、主安装盖、滑动槽后盖和航空插头；所述气囊由具有延展性的隔热材料制备而成，保证装置的密封性能并降低外部高温环境对检测装置的影响；气囊前端配置圆环形结构，其外表面设置螺纹，通过螺纹将气囊固定安装于主安装座上，气囊后端配置圆环形结构，其内表面设置螺纹，通过螺纹将气囊固定安装于电涡流探头的后端上；所述主安装座为长方体形结构，中心设置通孔，用于安装电涡流探头，主安装座后端面中心开设沉头方形孔，其沉头端面设置螺纹孔，通过螺钉固定安装滑动槽后盖，氧化膜厚度检本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；其特征在于：所述燃料棒形变检测单元包括检测探针、外圈LVDT位移传感器、紧固螺钉和小端盖；所述检测探针为一阶梯式圆柱体杆件，前端设有用于接触燃料棒表面的小球体，后端设有螺纹连接座，螺纹连接座后端面设置螺纹孔，通过螺纹连接实现检测探针与外圈LVDT位移传感器的刚性连接；所述外圈LVDT位移传感器为一圆柱体结构，前端设有螺纹连接杆，其前端设置外螺纹，用于与检测探针后端面的螺纹孔配合，实现检测探针与外圈LVDT位移传感器间的固定连接；所述紧固螺钉分别与小端盖和滑动槽后盖前端套筒侧面开设的螺纹孔配合，分别实现对外圈LVDT位移传感器和中心LVDT位移传感器的紧固；所述小端盖为一圆柱形盘体部件，前端设置圆筒形结构，其侧面设置螺纹孔，用于配合紧固螺钉实现安装并夹紧定位外圈LVDT位移传感器，后端面周边设置沉头孔，通过螺钉连接实现与主安装座的固定连接，后端面中心设置通孔，便于布线；所述氧化膜厚度检测单元包括探头连接板、弹簧、电涡流探头、球副杆、球副盖、电磁铁、滑动槽、中心LVDT位移传感器、球副座；所述探头连接板为阶梯式圆盘型结构，前端设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接固定安装电涡流探头，其前端面设置环形沟槽用于安装密封圈，保证装置整体密封性能；探头连接板盘体后端面边缘处设置个均匀分布的U型槽，用于实现对电磁铁伸出的电磁销的定位，后端面中部设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接实现与球副杆的固定连接；所述弹簧两端分别嵌套于主安装座中心方形内腔前端面圆筒形凸台外表面和探头连接板前端圆柱体外表面，且弹簧两端分别与主安装座中心方形内腔端面和探头连接板前端面完全接触，通过弹簧弹力实现探头连接板的移动；所述电涡流探头为圆柱体结构，前端与燃料棒接触进行氧化膜厚度检测，后端端部设置外螺纹，通过螺纹连接固定安装气囊并实现电涡流探头与探头连接板的固定连接；所述球副杆为一端伸出圆柱杆的球体结构，前端圆柱杆设置外螺纹，通过螺纹连接实现球副杆与探头连接板固连，后端为球形结构，与球副座的球形安装座配合，与球副座铰接组成一个球副，用于实现球副杆的固定；所述球副盖为中空圆柱体结构，球副盖前部开设有一大于球副杆前端球副杆直径的通孔，保证球副杆具有移动量，后部中心开设有与球副杆配合的空心球槽，球副盖后部圆柱形内表面开设有与球副座配合的内螺纹，通过螺纹连接实现球副盖与球副座固连；所述电磁铁为一长方体形部件，侧面设置螺纹孔，通过螺钉连接固定安装于滑动槽侧面连接板上，电磁铁可通过通电断电控制其上电磁销前后移动；所述滑动槽为一中空长方体结构，中间开设通孔，其内表面与球副座外表面配合构成移动副，滑动槽四周外表面均设有长方体形连接板，连接板上设置通孔，用于固定安装电磁铁；所述中心LVDT位移传感器为一圆柱体结构，前端设有螺纹连接杆，其前端设置外螺纹，用于与球副座后端面螺纹孔配合，实现球副座与中心LVDT位移传感器间的固定连接；所述球副座为圆柱体结构，前端配置球形安装座，用于固定球副杆，与球副杆铰接组成一个球副，且前部表面设置外螺纹，通过螺纹连接实现球副座和球副盖的固定连接；球副座后端开设螺纹孔，通过螺纹连接固定安装于中心LVDT位移传感器上，球副座外表面与滑动槽内孔配合构成移动副；所述装载平台包括气囊、主安装座、主安装盖、滑动槽后盖和航空插头；所述气囊由具有延展性的隔热材料制备而成，保证装置的密封性能并降低外部高温环境对检测装置的影响；气囊前端配置圆环形结构，其外表面设置螺纹，通过螺纹将气囊固定安装于主安装座上，气囊后端配置圆环形结构，其内表面设置螺纹，通过螺纹将气囊固定安装于电涡流探头的后端上；所述主安装座为长方体形结构，中心设置通孔，用于安装电涡流探头，主安装座后端面中心开设沉头方形孔，其沉头端面设置螺纹孔，通过螺钉固定安装滑动槽后盖，氧化膜厚度检测单元安装于该沉头方形孔内部；主安装座后端面周边开设个沉头圆孔，其沉头端面设置螺纹孔，通过螺钉固定安装小端盖，每一个沉头圆孔内部均安装有一个燃料棒形变检测单元；主安装座后端面另设置螺纹孔，用于实现其与主安装盖的固定连接，且上端面和下端面均设有通用连接法兰，开设螺纹孔，用于将主安装座固定安装于外部移载平台上；所述主安装盖中心开设螺纹孔，用于安装航空插头，其四周的内侧另设置沉头孔，用于实现其与主安装座的固定连接；所述滑动槽后盖为正方形板状结构，前端设置圆筒形结构，其侧面设置螺纹孔，用于配合紧固螺钉实现安装并夹紧定位中心LVDT位移传感器，滑动槽后盖后端面设置沉头孔，用于实现与主安装座的固定连接，后端面中心处设置通孔，方便布线；所述航空插头通...
【技术特征摘要】
1.一种基于阵列式柔性检测的核燃料组件多功能检测装置，包括燃料棒形变检测单元、氧化膜厚度检测单元和装载平台；所述燃料棒形变检测单元和氧化膜厚度检测单元均固定安装于装载平台上，装载平台与外部移载平台刚性连接；其特征在于：所述燃料棒形变检测单元包括检测探针、外圈LVDT位移传感器、紧固螺钉和小端盖；所述检测探针为一阶梯式圆柱体杆件，前端设有用于接触燃料棒表面的小球体，后端设有螺纹连接座，螺纹连接座后端面设置螺纹孔，通过螺纹连接实现检测探针与外圈LVDT位移传感器的刚性连接；所述外圈LVDT位移传感器为一圆柱体结构，前端设有螺纹连接杆，其前端设置外螺纹，用于与检测探针后端面的螺纹孔配合，实现检测探针与外圈LVDT位移传感器间的固定连接；所述紧固螺钉分别与小端盖和滑动槽后盖前端套筒侧面开设的螺纹孔配合，分别实现对外圈LVDT位移传感器和中心LVDT位移传感器的紧固；所述小端盖为一圆柱形盘体部件，前端设置圆筒形结构，其侧面设置螺纹孔，用于配合紧固螺钉实现安装并夹紧定位外圈LVDT位移传感器，后端面周边设置沉头孔，通过螺钉连接实现与主安装座的固定连接，后端面中心设置通孔，便于布线；所述氧化膜厚度检测单元包括探头连接板、弹簧、电涡流探头、球副杆、球副盖、电磁铁、滑动槽、中心LVDT位移传感器、球副座；所述探头连接板为阶梯式圆盘型结构，前端设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接固定安装电涡流探头，其前端面设置环形沟槽用于安装密封圈，保证装置整体密封性能；探头连接板盘体后端面边缘处设置个均匀分布的U型槽，用于实现对电磁铁伸出的电磁销的定位，后端面中部设置带有螺纹孔的圆柱体，通过螺纹连接实现与球副杆的固定连接；所述弹簧两端分别嵌套于主安装座中心方形内腔前端面圆筒形凸台外表面和探头连接板前端圆柱体外表面，且弹簧两端分别与主安装座中心方形内腔端面和探头连接板前端面完全接触，通过弹簧弹力实现探头连接板的移动；所述电涡流探头为圆柱体结构，前端与燃料棒接触进行氧化膜厚度检测，后端端部设置外螺纹，通过螺纹连接固定安装气囊并实现电涡流探头与探头连接板的固定连接；所述球副杆为一端伸出圆柱杆的球体结构，前端圆柱杆设置外螺纹，通过螺纹连接实现球副杆与探头连接板固连，后端为球形结构，与球副座的球形安装座配合，与球副座铰接组成一个球副，用于实现球副杆的固定；所述球副盖为中空圆柱体结构，球副盖前部开设有一大于球副杆前端球副杆直径的通孔，保证球副杆具有移动量，后部中心开设有与球副杆配合的空心球槽，球副盖后部圆柱形内表面开设有与...
【专利技术属性】
技术研发人员：李满宏，王经天，张明路，周文林，刘更谦，陈俊杰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12
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