[发明专利]一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置，包括用于固定测量单元的夹持单元和固定在夹持单元上方的测量单元；测量单元包括丝杠机构，丝杠机构包括设置在定位组件上的导向杆和丝杠，设置在导向杆上的上支撑座，丝杠上套设有驱动板，力传感器和位移传感器均设置在丝杠机构上，力传感器的上端与丝杠机构的驱动板连接，力传感器的下端与承压板连接，位移传感器的上端与上支撑座连接，位移传感器的下端与驱动板连接，第一齿轮套设在丝杠外能带动丝杠转动，第二齿轮和驱动电机组件连接，第一齿轮和第二齿轮传动连接。本发明能够在现场对高放射性板弹簧进行全行程任意位置的压紧力与形变进行精确测量。

技术领域

本发明属于核工业检测技术领域，具体涉及一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置及方法。

背景技术

压紧板弹簧是燃料组件中的重要部件，主要功能是提供适当的压紧力以保持燃料组件在反应堆运行中被压紧于堆芯支撑下板上表面，防止水流冲刷下引起组件跳动而损坏燃料组件。在某压紧板弹簧材料研制过程中，需对若干个辐照考验循环后的压紧板弹簧刚度进行测量，以检验材料的辐照性能。

经过辐照考验后的压紧板弹簧具有高放射性，且仍与燃料组件连为一体，因此需要在现场对高放射性的板弹簧进行受力与形变的测量。另外，辐照后的板弹簧具有非线性的特点，因此需要对其进行压紧全行程的受力与形变的测量，以建立起非线性刚度模型。

发明内容

本发明目的在于提供一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置，以解决现场无法对高放射性的板弹簧进行受力与形变的测量的难题。本装置能够在现场对高放射性压紧板弹簧进行全行程任意位置的压紧力与形变的精确测量，而且测量高效、安全可靠。

本发明通过下述技术方案实现：

一种乏燃料组件压紧板弹簧非线性刚度测量装置，包括用于固定测量单元的夹持单元和固定在夹持单元上方的测量单元；

夹持单元包括用于将夹持单元限位在燃料组件上管座上的定位组件和用于将测量单元固定在燃料组件上管座内的抓取组件；

测量单元用于压紧板弹簧的压紧力和位移测量，包括丝杠机构、力传感器、位移传感器、第一齿轮、第二齿轮、驱动电机组件，丝杠机构包括设置在定位组件上的导向杆和丝杠，设置在导向杆上的上支撑座，丝杠上套设有驱动板，力传感器和位移传感器均设置在丝杠机构上，力传感器的上端与丝杠机构的驱动板连接，力传感器的下端与承压板连接，位移传感器的上端与上支撑座连接，位移传感器的下端与驱动板连接，第一齿轮、第二齿轮均设置在丝杠机构顶端，第一齿轮套设在丝杠外能带动丝杠转动，第二齿轮和驱动电机组件连接，第一齿轮和第二齿轮传动连接，第二齿轮通过驱动电机组件的扭矩输出可带动第一齿轮和丝杠旋转，进而带动驱动板上下运动。

抓取组件包括抓钩，抓钩设置在用于驱动抓钩的驱动环上，滑动杆套设在驱动环内，滑动杆的上端套设连接有气缸。通过对气缸的抽吸提升以此来驱动抓钩的开合和合拢，从而能够使得抓取组件松开或者抓紧燃料组件的管座。

气缸上连接有吊绳。当气缸失效时，抓取组件无法从燃料组件的管座上松脱时，可通过设置在气缸上的钢丝绳，手动解除测量装置与燃料组件上管座之间的连接关系，取出测量装置。

驱动电机组件包括伺服电机、联轴器，联轴器的一端与伺服电机相连，另一端与第二齿轮相连。

联轴器和第二齿轮之间设置有离合器。

测量单元还包括第三齿轮和手动驱动轴，第三齿轮设置在丝杠机构顶端，第三齿轮套设在手动驱动轴外。当电机失效后，可以通过操作离合器解除第二齿轮与电机连接关系，通过手动驱动轴驱动第三齿轮，进一步带动第一齿轮和丝杠旋转，更进一步带动驱动板上下运动，继续完成测量。

驱动板上设置有上接近开关，承压板上设置有下接近开关。上接近开关和下接近开关的设置能够使得驱动板的上下移动具有自动限位功能。