核燃料包壳管双轴蠕变测试系统技术方案

本发明专利技术公开一种核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，包括高温真空炉，所述高温真空炉上还安装有夹持模块，夹持模块用于将布置于高温真空炉内的待测试的包壳管夹持固定；轴向拉压模块，用于对待测试的包壳管进行反复拉压；内压控制模块，用于对包壳管内部进行增压；3D蠕变测量模块，用于测量包壳管在经轴向拉压模块对其拉压时的轴向变形量，以及在经内压控制模块对其内部进行增压时的周向上的变形量。本发明专利技术实现了包壳管内压疲劳和外拉压疲劳同步试验的模拟工况，获得了同步试验的实时研究数据，完全实现了核电材料包壳管的疲劳强度试验，进而可以优化包壳管的设计、生成等等环节，以提高核电应用的安全使用性。高核电应用的安全使用性。高核电应用的安全使用性。

【技术实现步骤摘要】
核燃料包壳管双轴蠕变测试系统


[0001]本专利技术涉及管件的内外压疲劳测试
，尤其涉及一种核燃料包壳管双轴蠕变测试系统。

技术介绍

[0002]目前，国内的核燃料棒包壳管的疲劳研究仅仅采用单一形式的内压疲劳试验，进而仅能了解到单一疲劳工况下的材料特性能力，随着核电技术的革新应用需求，对包壳管的疲劳特性研究条件越来越苛刻，其实际工况环境下内压疲劳和外拉压疲劳同时存在，因此，也需要对包壳管进行外拉压疲劳测试，此外，目前对于核燃料棒包壳管径向变形量的测量大多采用接触式的方式，即使用直径测微针进行直接接触测量，当包壳管受外界因素震动或移动时，会影响测量精度，且布置复杂、安装维护不便。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，以解决上述问题。
[0004]为实现上述目的，采用以下技术方案：
[0005]一种核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，包括：
[0006]高温真空炉，所述高温真空炉上还安装有夹持模块，夹持模块用于将布置于高温真空炉内的待测试的包壳管夹持固定；
[0007]轴向拉压模块，所述轴向拉压模块与夹持模块连接，轴向拉压模块用于经夹持模块对待测试的包壳管进行反复拉压；
[0008]内压控制模块，所述内压控制模块与待测试的包壳管连接，用于对包壳管内部进行增压；
[0009]3D蠕变测量模块，所述3D蠕变测量模块用于测量包壳管在经轴向拉压模块对其拉压时的轴向变形量，以及在经内压控制模块对其内部进行增压时的周向上的变形量。
[0010]进一步地，所述高温真空炉的正面和背面还各布置一观察窗；所述3D蠕变测量模块包括两个图像采集组件，两图像采集组件分别靠近一观察窗布置；每一所述图像采集组件均包括安装支架、以及安装于安装支架上的照明灯和两个摄像头。
[0011]进一步地，所述夹持模块包括两夹具，且两夹具分别布置于高温真空炉的一端；所述包壳管连接于两夹具之间。
[0012]进一步地，所述轴向拉压模块包括伺服电机、与伺服电机连接的减速机、与减速机连接的同步带组件，以及与其中一夹具连接的丝杆组件；所述伺服电机用于经同步带组件驱动丝杆组件运转，所述丝杆组件用于驱动夹具平移以向包壳管施加拉力或压力。
[0013]进一步地，所述丝杆组件与夹具的连接处还安装有第一压力传感器。
[0014]进一步地，所述内压控制模块包括气源、增压组件、控压组件；所述气源用于向包壳管提供增压用的气体介质；所述控压组件与气源连接，控压组件用于调节气源提供的气体介质的压力；所述增压组件连接于控压组件与包壳管之间，增压组件用于对气体介质进
行增压，并将增压后的气体介质输出至包壳管内。
[0015]进一步地，所述增压组件与包壳管之间还连接有保温组件，保温组件用于对增压后的气体介质进行保温。
[0016]进一步地，所述增压组件包括连接于控压组件与保温组件之间的气驱增压泵，以及用于为气驱增压泵提供动力的气驱组件；所述气驱组件包括空压机、电气比例阀；所述空压机经电气比例阀与气驱增压泵连接，且空压机与电气比例阀之间还连接有压力开关、气体过滤器。
[0017]进一步地，所述控压组件包括依次连接于气源与气驱增压泵之间的第二压力传感器、气控球阀、减压阀。
[0018]进一步地，所述保温组件包括与气驱增压泵连接的恒温缓冲器，以及安装于恒温缓冲器上的加热器；所述恒温缓冲器与气驱增压泵之间还连接有第一单向阀，所述恒温缓冲器与包壳管之间还依次连接有第一气控针阀、安全阀和第三压力传感器；所述恒温缓冲器与第一单向阀的公共连接端还连接有第二气控针阀、第一消声器；所述恒温缓冲器与第一气控针阀之间还连接有泄压阀、第二消声器。
[0019]采用上述方案，本专利技术的有益效果是：
[0020]1)通过轴向拉压模块和内压控制模块的相互配合，实现了包壳管内压疲劳和外拉压疲劳同步试验的模拟工况，获得了同步试验的实时研究数据，完全实现了核电材料包壳管的疲劳强度试验，进而可以优化包壳管的设计、生成等等环节，以提高核电应用的安全使用性；
[0021]2)内压控制模块采用PWM高频无泄漏电磁阀进行泄压控压，消除充压过程中，因高温真空炉的温度变化而带来的压力波动问题，同时，采用恒温缓冲器消除环境温度变化对压力波动的影响，可实现输出压力可调、升压速率可调、长周期内输出高精度稳定的压力等功能，同时，可减少空压机工作时间和启动频率，达到节能的目的；
[0022]3)基于3D蠕变测量模块，可实现对包壳管的轴向、径向变形量的非接触式实时测量，相比常规的接触式测量方式，可消除因包壳管震动而影响测量精度的问题，进而提高测量精度；
[0023]4)在包壳管内部还添加有一定壁厚的芯轴，芯轴的存在有效保障了施加于包壳管上力的均匀性，不会造成包壳管的塌陷等现象出现，进而提高测量的成功率。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的原理图；
[0025]图2为本专利技术的内压控制模块的原理图；
[0026]其中，附图标识说明：
[0027]1—高温真空炉；
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2—轴向拉压模块；
[0028]3—内压控制模块；
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4—3D蠕变测量模块；
[0029]5—夹具；
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21—伺服电机；
[0030]22—减速机；
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23—同步带组件；
[0031]24—丝杆组件；
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25—第一压力传感器；
[0032]31—气源；
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32—增压组件；
[0033]33—控压组件；
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34—保温组件；
[0034]321—气驱增压泵；
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322—空压机；
[0035]323—电气比例阀；
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324—压力开关；
[0036]325—气体过滤器；
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326—调压阀；
[0037]327—气控电磁阀；
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331—第二压力传感器；
[0038]332—气控球阀；
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333—减压阀；
[0039]341—第一单向阀；
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342—第一气控针阀；
[0040]343—安全阀；
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344—第三压力传感器；
[0041]345—第二气控针阀；
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346—第一消声器；
[0042]347—泄压阀；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，其特征在于，包括：高温真空炉，所述高温真空炉上还安装有夹持模块，夹持模块用于将布置于高温真空炉内的待测试的包壳管夹持固定；轴向拉压模块，所述轴向拉压模块与夹持模块连接，轴向拉压模块用于经夹持模块对待测试的包壳管进行反复拉压；内压控制模块，所述内压控制模块与待测试的包壳管连接，用于对包壳管内部进行增压；3D蠕变测量模块，所述3D蠕变测量模块用于测量包壳管在经轴向拉压模块对其拉压时的轴向变形量，以及在经内压控制模块对其内部进行增压时的周向上的变形量。2.根据权利要求1所述的核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，其特征在于，所述高温真空炉的正面和背面还各布置一观察窗；所述3D蠕变测量模块包括两个图像采集组件，两图像采集组件分别靠近一观察窗布置；每一所述图像采集组件均包括安装支架、以及安装于安装支架上的照明灯和两个摄像头。3.根据权利要求1所述的核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，其特征在于，所述夹持模块包括两夹具，且两夹具分别布置于高温真空炉的一端；所述包壳管连接于两夹具之间。4.根据权利要求3所述的核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，其特征在于，所述轴向拉压模块包括伺服电机、与伺服电机连接的减速机、与减速机连接的同步带组件，以及与其中一夹具连接的丝杆组件；所述伺服电机用于经同步带组件驱动丝杆组件运转，所述丝杆组件用于驱动夹具平移以向包壳管施加拉力或压力。5.根据权利要求4所述的核燃料包壳管双轴蠕变测试系统，其特征在于，所述丝杆组件与夹具的连接处还安装有第一压力传感器。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王朋飞，岳栋，张瑞谦，钟运涛，陈乐，杨忠波，陈勇，李革林，
申请(专利权)人：深圳市万斯得自动化设备有限公司，
类型：发明
国别省市：