一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术为一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置，包括氧化膜厚度检测机构、探头柔性进给机构和形变检测机构；所述形变检测机构与待检测核燃料组件相接触，探头柔性进给机构分别与氧化膜厚度检测机构和形变检测机构刚性连接；所述氧化膜厚度检测机构包括探头花键槽、花键滑块、电涡流探头、导轮支架和导轮；所述形变检测机构包括安装壳体、端盖、外旋转支架、内旋转支架、底座、连接杆、LVDT传感器和套筒。该装置结构简单紧凑、安装方便、密封性能好、能够被动自适应燃料棒各种变形和位姿、能够对燃料棒进行柔性接触与柔性测量、具备多种检测功能。

A passive adaptive nuclear fuel assembly multi-function detection device

The invention relates to a passive self-adaptive multifunctional detection device for nuclear fuel assembly, which comprises an oxide film thickness detection mechanism, a probe flexible feeding mechanism and a deformation detection mechanism; the deformation detection mechanism contacts the nuclear fuel assembly to be tested, and the probe flexible feeding mechanism contacts the oxide film thickness detection mechanism and the deformation detection mechanism respectively. The oxide film thickness measuring mechanism comprises a probe spline groove, a spline slider, an eddy current probe, a guide wheel bracket and a guide wheel, and the deformation detecting mechanism comprises a housing, an end cover, an external rotating bracket, an internal rotating bracket, a base, a connecting rod, an LVDT sensor and a sleeve. The device has simple and compact structure, convenient installation, good sealing performance, passive self-adaptive fuel rod deformation and posture, flexible contact and flexible measurement of fuel rod, with a variety of detection functions.

【技术实现步骤摘要】
一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置
本专利技术涉及核工业检测领域，具体为一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置。
技术介绍
燃料棒是由几百个二氧化铀陶瓷芯块和锆合金材料包壳组成，核燃料组件是指将若干燃料棒以及上下管座、控制棒导向管和定位格架等部件组装在一起的整组燃料棒。核燃料组件具有较高的输出功率、装卸方便等优点是核电站的核心部件。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，由于使用的冷却剂/慢化剂与锆合金材料包壳内的锆之间的氧化反应，核燃料棒上会积聚锆氧化物在其表面形成氧化膜。通过热传导以及锆氧化物的逆作用使得核燃料棒上积聚的锆氧化物增多而锆合金材料包壳壁厚变薄，锆合金材料包壳能够有效阻止放射性物质外泄，其完整性直接决定了核电站的安全性，核燃料组件工作在高温、高压、高辐射的循环水中，由于装配力及热应力等因素的影响，燃料棒会产生局部变形，整个组件的外形也会发生变化，严重时将会影响控制棒的正常插入，危及反应堆的安全运行，因此通过对核燃料组件氧化膜厚度及变形量等关键参数进行高精度测量能够为核电站燃料组件的状态评估及核安全提供有力的数据保障。目前，针对核电站的安全运行，着手于核燃料组件的关键参数检测国内外开展了系统深入的研究工作，研发了多款检测设备，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，利用安装有涡电流传感器以及传送滚轴的探测器在上下移动的同时通过涡电流传感器可实现对包壳氧化膜厚度的检测，但是由于该检测装置传送区域与传送支撑区域相互平行，以致不能对核燃料组件局部变形自适应，同时其检测探头直接与下板固定，难以实现与核燃料组件的顺畅对位；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准确测量，将自适应浮动平台安装于二自由度移载平台上，实现测量模块在横纵方向四自由度的自适应调整，解决乏燃料组件与测量模块的对位问题，使得乏燃料组件局部变形能自适应，有效地保护乏燃料组件，但是无法提供检测探头与核燃料组件之间的相对位移的有效数据，其测量精度有限；此外，微小位移传感器也可用于燃料棒氧化物厚度的测量，如专利文献“现场对密集管束直径及氧化膜厚度进行测量的装置和方法(CN107274941A)”涉及一种现场对密集管束直径及氧化膜厚度进行测量的装置和方法，利用自适应二维移动平台配合安装槽与导向轮实现核燃料组件与测量模块的自适应对位，实现对氧化膜厚度的精确测量，但是由于该检测装置需要将燃料棒插入其中，以致不能对核燃料组件局部变形自适应，其安全保障性差，同时其直径检测模块与氧化膜检测模块分开布置，不能实现同时对核燃料组件进行多参数检测。综上所述，现有检测装置通过不同的检测方法都初步实现了对核燃料组件氧化膜厚度等关键参数的检测，但大多数检测装置不能同时对核燃料组件进行多参数检测，导致其测量效率低；检测探头与核燃料组件之间的相对位移和定位精度差，导致其测量精度低；检测探头与核燃料组件的对位复杂；不能自适应核燃料组件局部变形，导致其安全保障差。因此，亟需研发一种结构简单紧凑、安装方便、操作安全、密封性能好、能够被动自适应燃料棒各种变形和位姿、可对燃料棒进行柔性接触与柔性测量、具备多种检测功能的核燃料组件检测装置。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是：提供一种结构简单紧凑、安装方便、密封性能好、能够被动自适应燃料棒各种变形和位姿、能够对燃料棒进行柔性接触与柔性测量、具备多种检测功能的核燃料组件检测装置。本专利技术解决所述技术问题所采用的技术方案是：设计一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置，包括氧化膜厚度检测机构、探头柔性进给机构和形变检测机构；所述形变检测机构与待检测核燃料组件相接触，其特征在于：探头柔性进给机构分别与氧化膜厚度检测机构和形变检测机构刚性连接；所述氧化膜厚度检测机构包括探头花键槽、花键滑块、电涡流探头、导轮支架和导轮；所述探头柔性进给机构包括连接螺栓、花键法兰滑块、弹簧、连接花键槽、压力传感器、丝杠螺母连接槽、固定螺钉、丝杠螺母法兰、丝杠、联轴器、驱动电机、连接法兰盘和电机壳体；所述形变检测机构包括安装壳体、端盖、外旋转支架、内旋转支架、底座、连接杆、LVDT传感器和套筒；所述探头花键槽为一圆筒形结构部件，探头花键槽左端通过螺纹副将探头花键槽与连接花键槽固定连接，探头花键槽的中部内表面开设花键槽，探头花键槽的右端面开设用于固定电涡流探头的通孔和两个用于固定导轮支架的连接螺纹孔组，两个连接螺纹孔组以通孔为中心上下对称布置；所述花键滑块的左端盘体外表面设置有与探头花键槽中部内表面的花键槽相配合的花键，通过花键连接实现花键滑块与探头花键槽间的径向定位和轴向移动，花键滑块右端设置圆柱形空腔，该圆柱形空腔穿过探头花键槽上的通孔，在圆柱形空腔内固定安装电涡流探头；所述导轮支架底部端面与探头花键槽的一个连接螺纹孔组固定，导轮支架的顶端通过销轴连接导轮，且导轮能绕相应的销轴光柱旋转；所述导轮与待检测核燃料组件的燃料棒接触；在花键滑块的左端盘体左端中心连接有连接螺栓；所述花键法兰滑块为一中空盘体结构，花键法兰滑块左端盘体外表面设置花键，左端盘体端面上通过螺钉固定连接压力传感器；花键法兰滑块右端设置圆柱形封闭空腔，圆柱形封闭空腔右端开设用于固定连接螺栓的沉头孔，连接螺栓能沿圆柱形封闭空腔轴向移动；在圆柱形封闭空腔外表面嵌套有弹簧，弹簧两端分别与花键法兰滑块左端盘体右端面和花键滑块左端盘体左端面完全接触；所述连接花键槽为一圆筒形结构部件，连接花键槽右端外表面通过螺纹副与探头花键槽固定连接，中部内表面设置有花键槽，连接花键槽的左端面通过螺钉连接连接法兰盘，连接花键槽外表面设有用于连接内旋转支架的通孔；所述压力传感器的左端端面中心通过固定螺钉与丝杠螺母连接槽右端端面固定连接；所述丝杠螺母连接槽左端端面与丝杠螺母法兰固定连接；所述丝杠螺母法兰为一圆柱形盘体部件，丝杠螺母法兰和花键法兰滑块的外表面花键均与连接花键槽中部内表面花键槽相配合连接，丝杠螺母法兰的中心连接丝杠的右端，丝杠螺母法兰与丝杠配合构成螺纹副；所述丝杠的左端通过联轴器连接驱动电机的输出轴；所述驱动电机固定安装在连接法兰盘的左端面中心上，且驱动电机的外部设有电机壳体，电机壳体也固定在连接法兰盘上；在连接法兰盘边缘上沿圆周方向均匀固定安装有多个底座；所述安装壳体为一圆筒形结构部件，安装壳体左端内表面沿圆周方向均匀布置多个底座，连接法兰盘上的多个底座与安装壳体上的多个底座一一对应，安装壳体右端端面与端盖固定连接，安装壳体右端内表面设置阶梯轴孔；所述外旋转支架外表面为圆柱面，与安装壳体右端内表面的阶梯轴孔内表面相配合，外旋转支架内表面设置有对称布置的两个安装平台；所述内旋转支架的外表面为圆柱面，内表面设置有对称布置的四个安装平台，内旋转支架嵌套在外旋转支架内，与外旋转支架安装平台相对的两个内旋转支架的安装平台表面通过销轴固定连接，剩余的两个内旋转支架的安装平台通过销轴与连接花键槽外表面的通孔固定连接；每个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置，包括氧化膜厚度检测机构、探头柔性进给机构和形变检测机构；所述形变检测机构与待检测核燃料组件相接触，其特征在于：探头柔性进给机构分别与氧化膜厚度检测机构和形变检测机构刚性连接；所述氧化膜厚度检测机构包括探头花键槽、花键滑块、电涡流探头、导轮支架和导轮；所述探头柔性进给机构包括连接螺栓、花键法兰滑块、弹簧、连接花键槽、压力传感器、丝杠螺母连接槽、固定螺钉、丝杠螺母法兰、丝杠、联轴器、驱动电机、连接法兰盘和电机壳体；所述形变检测机构包括安装壳体、端盖、外旋转支架、内旋转支架、底座、连接杆、LVDT传感器和套筒；所述探头花键槽为一圆筒形结构部件，探头花键槽左端通过螺纹副将探头花键槽与连接花键槽固定连接，探头花键槽的中部内表面开设花键槽，探头花键槽的右端面开设用于固定电涡流探头的通孔和两个用于固定导轮支架的连接螺纹孔组，两个连接螺纹孔组以通孔为中心上下对称布置；所述花键滑块的左端盘体外表面设置有与探头花键槽中部内表面的花键槽相配合的花键，通过花键连接实现花键滑块与探头花键槽间的径向定位和轴向移动，花键滑块右端设置圆柱形空腔，该圆柱形空腔穿过探头花键槽上的通孔，在圆柱形空腔内固定安装电涡流探头；所述导轮支架底部端面与探头花键槽的一个连接螺纹孔组固定，导轮支架的顶端通过销轴连接导轮，且导轮能绕相应的销轴光柱旋转；所述导轮与待检测核燃料组件的燃料棒接触；在花键滑块的左端盘体左端中心连接有连接螺栓；所述花键法兰滑块为一中空盘体结构，花键法兰滑块左端盘体外表面设置花键，左端盘体端面上通过螺钉固定连接压力传感器；花键法兰滑块右端设置圆柱形封闭空腔，圆柱形封闭空腔右端开设用于固定连接螺栓的沉头孔，连接螺栓能沿圆柱形封闭空腔轴向移动；在圆柱形封闭空腔外表面嵌套有弹簧，弹簧两端分别与花键法兰滑块左端盘体右端面和花键滑块左端盘体左端面完全接触；所述连接花键槽为一圆筒形结构部件，连接花键槽右端外表面通过螺纹副与探头花键槽固定连接，中部内表面设置有花键槽，连接花键槽的左端面通过螺钉连接连接法兰盘，连接花键槽外表面设有用于连接内旋转支架的通孔；所述压力传感器的左端端面中心通过固定螺钉与丝杠螺母连接槽右端端面固定连接；所述丝杠螺母连接槽左端端面与丝杠螺母法兰固定连接；所述丝杠螺母法兰为一圆柱形盘体部件，丝杠螺母法兰和花键法兰滑块的外表面花键均与连接花键槽中部内表面花键槽相配合连接，丝杠螺母法兰的中心连接丝杠的右端，丝杠螺母法兰与丝杠配合构成螺纹副；所述丝杠的左端通过联轴器连接驱动电机的输出轴；所述驱动电机固定安装在连接法兰盘的左端面中心上，且驱动电机的外部设有电机壳体，电机壳体也固定在连接法兰盘上；在连接法兰盘边缘上沿圆周方向均匀固定安装有多个底座；所述安装壳体为一圆筒形结构部件，安装壳体左端内表面沿圆周方向均匀布置多个底座，连接法兰盘上的多个底座与安装壳体上的多个底座一一对应，安装壳体右端端面与端盖固定连接，安装壳体右端内表面设置阶梯轴孔；所述外旋转支架外表面为圆柱面，与安装壳体右端内表面的阶梯轴孔内表面相配合，外旋转支架内表面设置有对称布置的两个安装平台；所述内旋转支架的外表面为圆柱面，内表面设置有对称布置的四个安装平台，内旋转支架嵌套在外旋转支架内，与外旋转支架安装平台相对的两个内旋转支架的安装平台表面通过销轴固定连接，剩余的两个内旋转支架的安装平台通过销轴与连接花键槽外表面的通孔固定连接；每个底座的另一端均安装有球形安装座，球形安装座上均连接有连接杆，两个相对的底座上的连接杆之间固定安装LVDT传感器，在LVDT传感器的外部设置套筒，套筒的内表面与连接杆圆柱表面相配合，实现两个相对连接杆的同轴心安装。...

【技术特征摘要】
1.一种被动自适应核燃料组件多功能检测装置，包括氧化膜厚度检测机构、探头柔性进给机构和形变检测机构；所述形变检测机构与待检测核燃料组件相接触，其特征在于：探头柔性进给机构分别与氧化膜厚度检测机构和形变检测机构刚性连接；所述氧化膜厚度检测机构包括探头花键槽、花键滑块、电涡流探头、导轮支架和导轮；所述探头柔性进给机构包括连接螺栓、花键法兰滑块、弹簧、连接花键槽、压力传感器、丝杠螺母连接槽、固定螺钉、丝杠螺母法兰、丝杠、联轴器、驱动电机、连接法兰盘和电机壳体；所述形变检测机构包括安装壳体、端盖、外旋转支架、内旋转支架、底座、连接杆、LVDT传感器和套筒；所述探头花键槽为一圆筒形结构部件，探头花键槽左端通过螺纹副将探头花键槽与连接花键槽固定连接，探头花键槽的中部内表面开设花键槽，探头花键槽的右端面开设用于固定电涡流探头的通孔和两个用于固定导轮支架的连接螺纹孔组，两个连接螺纹孔组以通孔为中心上下对称布置；所述花键滑块的左端盘体外表面设置有与探头花键槽中部内表面的花键槽相配合的花键，通过花键连接实现花键滑块与探头花键槽间的径向定位和轴向移动，花键滑块右端设置圆柱形空腔，该圆柱形空腔穿过探头花键槽上的通孔，在圆柱形空腔内固定安装电涡流探头；所述导轮支架底部端面与探头花键槽的一个连接螺纹孔组固定，导轮支架的顶端通过销轴连接导轮，且导轮能绕相应的销轴光柱旋转；所述导轮与待检测核燃料组件的燃料棒接触；在花键滑块的左端盘体左端中心连接有连接螺栓；所述花键法兰滑块为一中空盘体结构，花键法兰滑块左端盘体外表面设置花键，左端盘体端面上通过螺钉固定连接压力传感器；花键法兰滑块右端设置圆柱形封闭空腔，圆柱形封闭空腔右端开设用于固定连接螺栓的沉头孔，连接螺栓能沿圆柱形封闭空腔轴向移动；在圆柱形封闭空腔外表面嵌套有弹簧，弹簧两端分别与花键法兰滑块左端盘体右端面和花键滑块左端盘体左端面完全接触；所述连接花键槽为一圆筒形结构部件，连接花键槽右端外表面通过螺纹副与探头花键槽固定连接，中部内表面设置有花键槽，连接花键槽的左端面通过螺钉连接连接法兰盘，连接花键槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李满宏，张明路，孙凌宇，马艳悦，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12