專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種焊縫超聲波無(wú)損檢測(cè)裝置，特別是一種燃料 棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置。
技術(shù)背景核燃料棒是反應(yīng)堆釋放熱量的單元體，是反應(yīng)堆的核心部件。核 燃料元件棒在反應(yīng)堆里處于強(qiáng)中子場(chǎng)中，經(jīng)受高溫、高壓、高流速冷 卻劑的沖刷，同時(shí)承受裂變物質(zhì)化學(xué)作用和復(fù)雜的機(jī)械載荷，蒸汽腐 蝕，工作條件十分苛刻，要求燃料元件有高度的可靠性和安全性。燃 料元件棒的包殼是核反應(yīng)堆的第一道屏障，而包殼與端塞之間的焊縫 又是這道屏障中最薄弱的環(huán)節(jié)，是最容易發(fā)生裂變產(chǎn)物泄漏的地方。 因此，端塞的焊接質(zhì)量直接影響核燃料元件在核反應(yīng)堆中的安全運(yùn) 行，核燃料元件制造過(guò)程中的焊接工藝與相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)是關(guān)鍵的工序。根據(jù)HAF0409核燃料元件的采購(gòu)設(shè)計(jì)和制造中的質(zhì)量保證，設(shè)計(jì) 規(guī)范要求對(duì)燃料棒焊縫進(jìn)行100%檢査，對(duì)于含有大于(|)0. 3mm的氣 孔、未焊透以及氣脹的產(chǎn)品為不合格產(chǎn)品。目前，國(guó)外主要采用超聲波技術(shù)對(duì)核燃料棒端塞焊縫進(jìn)行在線無(wú) 損檢測(cè)。美國(guó)有采用一個(gè)探頭，利用超聲橫波檢測(cè)的方法，主要檢測(cè) 未焊透缺陷，使用的探頭頻率為23MHz，探頭的聲束入射角為27。，檢測(cè)時(shí)，探頭對(duì)端塞焊縫進(jìn)行螺旋掃描，探頭發(fā)射的超聲波在端塞焊 縫內(nèi)未焊透的地方形成反射，微機(jī)接到反射信號(hào)后進(jìn)行處理并顯示。
美國(guó)也有采用兩個(gè)超聲探頭，利用超聲橫波和縱波檢測(cè)的方法，主要 檢測(cè)未焊透以及氣脹引起的管壁熱影響區(qū)減薄。其中使用的直探頭頻率為25MHz，傾斜探頭頻率為10MHz，也是采用螺旋掃描的方式檢測(cè) 焊縫中的缺陷，用微機(jī)對(duì)探頭接收到的焊縫內(nèi)缺陷信號(hào)進(jìn)行處理和實(shí) 時(shí)顯示。法國(guó)采用三個(gè)傾斜超聲探頭，利用超聲橫波檢測(cè)的方法，主 要檢測(cè)未焊透、氣脹。使用的探頭頻率為10MHz，聲束入射角分別為 60°角和40°角，采用螺旋掃描的方式檢測(cè)，用微機(jī)對(duì)缺陷信號(hào)進(jìn)行 實(shí)時(shí)處理和顯示。俄羅斯也是采用兩個(gè)超聲探頭，利用超聲橫波和縱 波檢測(cè)的方法，主要檢測(cè)未焊透和氣孔。使用的超聲探頭頻率為 30MHz，其中傾斜探頭聲束入射角度為30°。也是采用螺旋掃描的方 式檢測(cè)，用微機(jī)對(duì)缺陷信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和顯示。目前，國(guó)內(nèi)在壓水堆燃料元件棒端塞焊縫檢測(cè)上都采用傳統(tǒng)X射 線轉(zhuǎn)角照相(膠片)的方法。檢測(cè)順序?yàn)閄射線曝光一燃料棒轉(zhuǎn)角 120度一X射線曝光一燃料棒轉(zhuǎn)角120度一X射線曝光，要發(fā)生兩次 旋轉(zhuǎn)，三次曝光，使得操作復(fù)雜，檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)；其次對(duì)曝光后的膠 片要進(jìn)行顯影和定影的沖洗；再者對(duì)檢測(cè)結(jié)果要人工評(píng)片，即靠評(píng)片 人的雙眼進(jìn)行缺陷評(píng)定，受人為因素的影響，漏檢和誤檢概率比較大； 另外，每年膠片的用量比較大，檢測(cè)成本高。此外，使用單位必須配 備存放地點(diǎn)和經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的員工，以保證安全操作、存儲(chǔ)和處理膠片沖 洗液。雖然，膠片的空間分辨率較好，但是，膠片的線性較差、對(duì)比 度范圍窄，再加上人的眼睛的局限性，辨別能力不超過(guò)100的灰度級(jí) 別。
鑒于x射線照像技術(shù)存在以上缺點(diǎn)，尋找一種新的焊縫檢測(cè)方法是非常有必要的。寬頻窄脈沖超聲探傷技術(shù)就是一種非常有效的方法，然而 國(guó)外應(yīng)用的超聲檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)各國(guó)采用的核燃料棒端塞焊接 技術(shù)而研發(fā)的，不同焊接技術(shù)焊縫內(nèi)產(chǎn)生的缺陷類(lèi)型不盡相同。而國(guó) 內(nèi)核元件廠目前采用的端塞焊接技術(shù)為電子束焊，焊縫中最常出現(xiàn)的 缺陷為氣孔、未焊透和氣脹引起的包殼管壁厚減薄，因此，需要針對(duì) 國(guó)內(nèi)核燃料棒端塞焊縫的焊接情況，研究開(kāi)發(fā)出一種核燃料棒端塞焊 縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用燃料棒旋轉(zhuǎn)、探頭平移相結(jié) 合的超聲波檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)燃料棒旋轉(zhuǎn)自動(dòng)控制，并且體積小、占用 空間少的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案 一種燃料棒端塞焊縫超聲波在 線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)有夾頭，旋 轉(zhuǎn)軸的兩端上分別設(shè)置軸承)，軸承的外部設(shè)置軸承座，軸承外端的 旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與軸承座連接的透蓋，其特征在于軸承之間的旋轉(zhuǎn)軸 上依次設(shè)置彈簧座、壓簧和活塞，其軸承座上設(shè)有與活塞相通的進(jìn)氣 口，在旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)依次設(shè)有壓簧和壓套，壓套位于夾頭上，旋轉(zhuǎn)軸上開(kāi) 設(shè)有長(zhǎng)槽，穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸上的長(zhǎng)槽在壓套上設(shè)置銷(xiāo)。本實(shí)用新型的效果(1)采用活塞、壓簧和壓套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò) 控制活塞的運(yùn)動(dòng)，借助于壓套移動(dòng)控制夾頭打開(kāi)和閉合，實(shí)現(xiàn)燃料棒 松開(kāi)和夾緊的自動(dòng)控制；(2)采用旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置同步帶輪，在電機(jī)的 作用下使旋轉(zhuǎn)軸與夾頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)燃料棒旋轉(zhuǎn)的自動(dòng)控制；(3)采 用軸承座的下端設(shè)置底座，底座與軸承座之間軌道連接，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)底 座內(nèi)的螺桿，帶動(dòng)螺母，實(shí)現(xiàn)底座上部整體一起移動(dòng)，為夾頭更換提 供了空間。
圖1為燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置 的主視圖。圖2為燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置 的左視圖。 圖中l(wèi).底座；2.螺桿；3.螺母；4.同步帶輪；5.旋轉(zhuǎn)軸；6.夾頭；7.防 護(hù)罩；8.透蓋；9.軸承座；IO.軸承；ll.彈簧座；12.壓簧；13.進(jìn)氣口； 14.壓簧；15.密封圈；16.活塞；17密封圈；18.銷(xiāo)；19.壓套；20.連接 套；21.檔板；22.燃料棒；23.銷(xiāo)釘。
具體實(shí)施方式
燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖，如圖1所示。在旋轉(zhuǎn)軸5內(nèi)依次安裝壓簧14和壓套19 ， 旋轉(zhuǎn)軸5上開(kāi)設(shè)有長(zhǎng)槽，穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸5上的長(zhǎng)槽在壓套19上安裝四 個(gè)銷(xiāo)18，旋轉(zhuǎn)軸5的兩端分別安裝軸承10，兩軸承10之間的旋轉(zhuǎn)軸 5上從左至右依次安裝彈簧座11、壓簧12和活塞16，銷(xiāo)18凸起的 部分位于活塞16內(nèi)，活塞16上設(shè)置密封圈15、 17。在軸承10、彈 簧座11和活塞16的外部設(shè)置軸承座9，其軸承座9上開(kāi)設(shè)與活塞16
相通的進(jìn)氣口 13。在旋轉(zhuǎn)軸5上、軸承10的外端分別安裝透蓋8， 透蓋8與旋轉(zhuǎn)軸5之間通過(guò)密封墊密封，透蓋8與軸承座9之間螺釘 連接。透蓋8左端的旋轉(zhuǎn)軸5上設(shè)置同步帶輪4，同步帶輪4的上半 部安裝防護(hù)罩7，防護(hù)罩7通過(guò)螺釘安裝在透蓋8上。連接套20的 一端螺紋連接一夾頭6，在旋轉(zhuǎn)軸5的一端將連接后的夾頭6裝入， 從旋轉(zhuǎn)軸5的另一端裝入另一夾頭6與連接套20的另一端螺紋連接。 燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置的左視圖，如圖2所示。在軸承座9的下端設(shè)置底座1，底座1與軸承座9 之間軌道連接，從底座1的左端向底座1內(nèi)插入一螺桿2，螺桿2上 螺紋連接螺母3，螺母3與軸承座9連接，底座1的右端安裝檔板21。使用時(shí)，從軸承座9的進(jìn)氣口 13進(jìn)氣，在氣體的壓力作用下推 動(dòng)活塞16沿著旋轉(zhuǎn)軸5的外部向左滑動(dòng)，借助于在活塞16與壓套 19之間銷(xiāo)18帶動(dòng)壓套19 一起向左移動(dòng)，從而使夾頭6打開(kāi)，將燃 料棒22從夾頭6的通孔上插入；進(jìn)氣口13放氣，在壓簧12、 14的 作用下，活塞16、壓套19向右移動(dòng)，使夾頭6夾緊燃料棒22。借助 于電機(jī)、皮帶傳動(dòng)，帶動(dòng)同步帶輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，同步齒輪4與旋轉(zhuǎn)軸5 — 起旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)夾頭6內(nèi)的燃料棒22旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要更換夾頭6時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺桿2，借助于螺桿2與軸承座9之 間的連接螺母3，帶動(dòng)底座1上部整體向左移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到一定位置 時(shí)，借助于軸承座9上設(shè)置的銷(xiāo)釘23定位，為夾頭6的更換提供空 間。
權(quán)利要求1.一種燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸(5)，旋轉(zhuǎn)軸(5)內(nèi)設(shè)有夾頭(6)，旋轉(zhuǎn)軸(5)的兩端上分別設(shè)置軸承(10)，軸承(10)的外部設(shè)置軸承座(9)，軸承(10)外端的旋轉(zhuǎn)軸(5)上設(shè)置與軸承座(9)連接的透蓋(8)，其特征在于軸承(10)之間的旋轉(zhuǎn)軸(5)上依次設(shè)置彈簧座(11)、壓簧(12)和活塞(16)，其軸承座(9)上設(shè)有與活塞(16)相通的進(jìn)氣口(13)，在旋轉(zhuǎn)軸(5)內(nèi)依次設(shè)有壓簧(14)和壓套(19)，壓套(19)位于夾頭(6)上，旋轉(zhuǎn)軸(5)上開(kāi)設(shè)有長(zhǎng)槽，穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸(5)上的長(zhǎng)槽在壓套(19)上設(shè)置銷(xiāo)(18)。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng) 中的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在軸承座(9)的下端設(shè)置底座(1)，底 座(1)與軸承座(9)之間軌道連接。
3. 如權(quán)利要求2所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng) 中的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于底座(1)上設(shè)有螺桿(2)，螺桿(2)上 設(shè)有螺母(3)，螺母(3)與軸承座(9)連接。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè) 系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于透蓋(8)外端的旋轉(zhuǎn)軸(5)上設(shè) 置同步帶輪(4)。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè) 系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于夾頭(6)之間借助連接套(20) 螺紋連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種燃料棒端塞焊縫超聲波在線無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)設(shè)有夾頭，旋轉(zhuǎn)軸的兩端上分別設(shè)置軸承，軸承的外部設(shè)置軸承座，軸承外端的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置與軸承座連接的透蓋，軸承之間的旋轉(zhuǎn)軸上依次設(shè)置彈簧座、壓簧和活塞，其軸承座上設(shè)有與活塞相通的進(jìn)氣口，在旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)依次設(shè)有壓簧和壓套，壓套位于夾頭上，旋轉(zhuǎn)軸上開(kāi)設(shè)有長(zhǎng)槽，穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸上的長(zhǎng)槽在壓套上設(shè)置銷(xiāo)。本裝置可以實(shí)現(xiàn)燃料棒松開(kāi)和夾緊的自動(dòng)控制，燃料棒旋轉(zhuǎn)自動(dòng)控制，并且體積小、占用空間，為夾頭更換提供了空間。
文檔編號(hào)G01N29/04GK201017695SQ200620160618
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者明 劉, 鄧景珊, 韓攬?jiān)?申請(qǐng)人:核工業(yè)第五研究設(shè)計(jì)院