本實(shí)用新型涉及核電工程領(lǐng)域，具體涉及一種用于實(shí)現(xiàn)核電站控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中隔磁片受銜鐵沖擊過程的力學(xué)響應(yīng)測(cè)試的隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置。

背景技術(shù)：

AP1000控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(CRDM)是一種電磁驅(qū)動(dòng)的機(jī)械裝置。在壓水堆中，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是在垂直方向定位控制棒組件。通過控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)改變或保持控制棒組件的垂直方向的高度，實(shí)現(xiàn)核反應(yīng)堆的啟停，并在反應(yīng)堆正常運(yùn)行中調(diào)節(jié)或維持堆芯的功率水平以及在事故工況下快速停堆。它是直接影響反應(yīng)堆正常運(yùn)行和安全可靠性的關(guān)鍵設(shè)備之一。

隔磁片作為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部件，其受到步躍沖擊后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)與整體機(jī)構(gòu)的使用壽命直接相關(guān)。

鑒于控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)整體為密閉腔體，現(xiàn)有技術(shù)無法在其工作狀態(tài)下直接檢測(cè)隔磁片的受載狀態(tài)以及損傷情況，需要專門設(shè)計(jì)模擬試驗(yàn)裝置來對(duì)其受沖擊過程中所產(chǎn)生的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。

根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的查新結(jié)果，目前國(guó)內(nèi)沒有能夠與隔磁片實(shí)際工況相匹配的沖擊疲勞試驗(yàn)機(jī)，因此必須專門設(shè)計(jì)沖擊試驗(yàn)裝置用于模擬隔磁片在控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的實(shí)際工作狀態(tài)并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)測(cè)試與采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置。

隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置包括：

試驗(yàn)部分，其包括：

鋼質(zhì)框架；

銜鐵，其通過銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置安裝于所述鋼質(zhì)框架上，所述銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述銜鐵在所述鋼質(zhì)框架上的高度；

電磁鐵，所述電磁鐵安裝與所述鋼質(zhì)框架上，并位于所述銜鐵的上方；

力傳感器，其設(shè)置在所述鋼質(zhì)框架的底座上，并位于所述銜鐵的下方；及

隔磁片定位裝置，其設(shè)置于所述力傳感器上，并位于所述力傳感器和所述銜鐵之間，用于限制隔磁片在水平與豎直方向的位移；

及測(cè)試部分，其經(jīng)配置以測(cè)試隔磁片受所述銜鐵沖擊過程的力學(xué)響應(yīng)。

優(yōu)選地，所述試驗(yàn)部分還包括導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌的下端與所述鋼質(zhì)框架的底座連接，上端依次穿過所述銜鐵及所述鋼質(zhì)框架的頂部，所述銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置通過所述導(dǎo)軌上穿過所述鋼質(zhì)框架的頂部的部分進(jìn)行安裝，所述銜鐵在所述銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置的作用下沿所述導(dǎo)軌升降。

優(yōu)選地，所述電磁鐵通過所述導(dǎo)軌上位于所述銜鐵和所述鋼質(zhì)框架的頂部之間的部分安裝。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)軌的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，所述兩個(gè)導(dǎo)軌分別位于所述隔磁片定位裝置的兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置包括帶手柄的螺桿，所述帶手柄的螺桿與所述鋼質(zhì)框架的頂部螺紋旋接，其下端與所述電磁鐵連接。

優(yōu)選地，所述隔磁片定位裝置包括彈簧穩(wěn)定器、彈簧穩(wěn)定器固定裝置、隔磁片基座和水槽基座；所述水槽基座為向上開口的介質(zhì)容器，所述開口其內(nèi)依次向上疊置所述隔磁片基座、隔磁片、所述彈簧穩(wěn)定器和所述彈簧穩(wěn)定器固定裝置。

優(yōu)選地，所述測(cè)試部分包括：加速度傳感器、沖擊載荷數(shù)據(jù)采集與分析儀、應(yīng)變片、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)、高速相機(jī)和高速攝影及銜鐵撞擊速度測(cè)量系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述加速度傳感器對(duì)稱布置在所述銜鐵的底面上。

優(yōu)選地，所述應(yīng)變片共有8片，沿所述水槽基座周向和垂直方向粘貼。

優(yōu)選地，所述高速相機(jī)為兩臺(tái)，分別對(duì)著所述銜鐵的前表面和后表面。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

1、本實(shí)用新型提供的隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置，相較現(xiàn)有技術(shù)多為小質(zhì)量沖擊頭進(jìn)行高速?zèng)_擊試驗(yàn)，用于研究材料的沖擊破壞性能，其采用181kg的銜鐵作為沖擊頭，滿足了大質(zhì)量沖擊頭低速?zèng)_擊試驗(yàn)需求，用于研究材料的沖擊疲勞性能。

2、本實(shí)用新型提供的隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置，通過銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)電磁鐵的高度，通過電磁鐵對(duì)銜鐵的吸附作用間接調(diào)節(jié)了銜鐵的釋放高度；通過銜鐵實(shí)現(xiàn)對(duì)隔磁片的沖擊過程，釋放后其下部的沖擊頭部分直接沖擊隔磁片表面；通過導(dǎo)軌限制銜鐵的水平方向位移，為本試驗(yàn)裝置的安全性提供了保證；通過彈簧穩(wěn)定器與隔磁片基座上的水平位移限制塊相配合實(shí)現(xiàn)隔磁片在水平與豎直方向的位移限制；及通過水槽基座實(shí)現(xiàn)隔磁片的介質(zhì)轉(zhuǎn)換，使本實(shí)用新型可進(jìn)行氣、液兩相介質(zhì)下的沖擊試驗(yàn)。

附圖說明

圖1、圖2、圖3是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的三維結(jié)構(gòu)圖

圖4是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的銜鐵的三維結(jié)構(gòu)圖(仰視角)。

圖5是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的銜鐵的三維結(jié)構(gòu)圖(俯視角)。

圖6是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的水槽基座的三維結(jié)構(gòu)圖(俯視角)。

圖7是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置與整體框架的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖8是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)和載荷數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)的示意圖。

圖9是本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置檢測(cè)系統(tǒng)的高速攝影及銜鐵速度測(cè)量系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1-9所示，隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置包括：試驗(yàn)部分和測(cè)試部分。其中，試驗(yàn)部分包括：鋼質(zhì)框架2；銜鐵4，其通過銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1安裝于鋼質(zhì)框架2上，銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1用于調(diào)節(jié)銜鐵4在鋼質(zhì)框架2上的高度；電磁鐵3，電磁鐵3安裝與鋼質(zhì)框架2上，并位于銜鐵4的上方；力傳感器6，其設(shè)置在鋼質(zhì)框架2的底座上，并位于銜鐵4的下方；及隔磁片定位裝置7，其設(shè)置于力傳感器6上，并位于力傳感器6和銜鐵4之間，用于限制隔磁片在水平與豎直方向的位移；及測(cè)試部分，其經(jīng)配置以測(cè)試隔磁片受銜鐵4沖擊過程的力學(xué)響應(yīng)。

試驗(yàn)部分還包括導(dǎo)軌5，導(dǎo)軌5的下端與鋼質(zhì)框架2的底座連接，上端依次穿過銜鐵4及鋼質(zhì)框架2的頂部，銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1通過導(dǎo)軌5上穿過鋼質(zhì)框架2的頂部的部分進(jìn)行安裝，銜鐵4在銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1的作用下沿導(dǎo)軌5升降。

電磁鐵3通過導(dǎo)軌5上位于銜鐵4和鋼質(zhì)框架2的頂部之間的部分安裝。

導(dǎo)軌5的個(gè)數(shù)為兩個(gè)，兩個(gè)導(dǎo)軌5分別位于隔磁片定位裝置7的兩側(cè)。

銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1包括帶手柄的螺桿，所述帶手柄的螺桿與鋼質(zhì)框架2的頂部螺紋旋接，其下端與電磁鐵3連接。

隔磁片定位裝置7包括彈簧穩(wěn)定器b、彈簧穩(wěn)定器固定裝置a、隔磁片基座d和水槽基座e；水槽基座e為向上開口的介質(zhì)容器，開口其內(nèi)依次向上疊置所述隔磁片基座d、隔磁片c、彈簧穩(wěn)定器b和彈簧穩(wěn)定器固定裝置a。

測(cè)試部分包括：加速度傳感器8、沖擊載荷數(shù)據(jù)采集與分析儀9、應(yīng)變片10、動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)11、高速相機(jī)12和高速攝影及銜鐵撞擊速度測(cè)量系統(tǒng)13。加速度傳感器8對(duì)稱布置在銜鐵4的底面上。應(yīng)變片10共有8片，沿水槽基座e周向和垂直方向粘貼。高速相機(jī)12為兩臺(tái)，分別對(duì)著銜鐵4的前表面和后表面。

下面將詳述其裝配過程：

(1)參照?qǐng)D1、圖2，通過螺栓將力傳感器6與鋼質(zhì)框架2剛性連接；

(2)參照?qǐng)D7，使用膨脹螺釘將鋼質(zhì)框架2與地面固定連接；

(3)通過螺紋將電磁鐵3與銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置1下端(穿過鋼質(zhì)框架6)連接；

(4)參照?qǐng)D1、圖2，通過螺栓將力傳感器6與水槽基座e剛性連接；

(5)參照?qǐng)D6，將隔磁片c放置在隔磁片基座d上，此時(shí)隔磁片c內(nèi)徑部分與隔磁片基座d上的位移限制塊接觸，然后通過螺栓將隔磁片固定裝置a以及彈簧穩(wěn)定器b連接在隔磁片基座d上，完成后彈簧壓在隔磁片c上距離內(nèi)徑6.8mm區(qū)域內(nèi)；

(6)參照?qǐng)D1、圖2，將兩根導(dǎo)軌5穿過銜鐵，并用螺栓分別將導(dǎo)軌5上下兩端與鋼質(zhì)框架2剛性連接；

這樣即完成了本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的試驗(yàn)部分裝配工作。接著，

(1)將加速度傳感器8對(duì)稱布置在銜鐵4的底面并進(jìn)行加固處理，并接入沖擊載荷數(shù)據(jù)采集與分析儀9；

(2)將兩臺(tái)高速相機(jī)12分別布置在銜鐵4的前后兩側(cè)，用于拍攝銜鐵前表面與后表面，幀頻設(shè)置為500fps；

(3)分別沿水槽基座e周向及垂直于周向方向各粘貼4片應(yīng)變片10，呈對(duì)稱布置，并接入動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試分析系統(tǒng)；

這樣即完成了本實(shí)用新型隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置的測(cè)試裝置的測(cè)試部分裝配工作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施例具有以下有益效果：

1、本實(shí)施例提供的隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置，相較現(xiàn)有技術(shù)多為小質(zhì)量沖擊頭進(jìn)行高速?zèng)_擊試驗(yàn)，用于研究材料的沖擊破壞性能，其采用181kg的銜鐵作為沖擊頭，滿足了大質(zhì)量沖擊頭低速?zèng)_擊試驗(yàn)需求，用于研究材料的沖擊疲勞性能。

2、本實(shí)施例提供的隔磁片沖擊試驗(yàn)測(cè)試裝置，通過銜鐵高度調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)電磁鐵的高度，通過電磁鐵對(duì)銜鐵的吸附作用間接調(diào)節(jié)了銜鐵的釋放高度；通過銜鐵實(shí)現(xiàn)對(duì)隔磁片的沖擊過程，釋放后其下部的沖擊頭部分直接沖擊隔磁片表面；通過導(dǎo)軌限制銜鐵的水平方向位移，為本試驗(yàn)裝置的安全性提供了保證；通過彈簧穩(wěn)定器與隔磁片基座上的水平位移限制塊相配合實(shí)現(xiàn)隔磁片在水平與豎直方向的位移限制；及通過水槽基座實(shí)現(xiàn)隔磁片的介質(zhì)轉(zhuǎn)換，使本實(shí)用新型可進(jìn)行氣、液兩相介質(zhì)下的沖擊試驗(yàn)。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對(duì)于實(shí)施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本實(shí)用新型的范圍。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。