专利名称：燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种焊缝超声波无损检测装置，特别是一种燃料 棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置。
技术背景核燃料棒是反应堆释放热量的单元体，是反应堆的核心部件。核 燃料元件棒在反应堆里处于强中子场中，经受高温、高压、高流速冷 却剂的冲刷，同时承受裂变物质化学作用和复杂的机械载荷，蒸汽腐 蚀，工作条件十分苛刻，要求燃料元件有高度的可靠性和安全性。燃 料元件棒的包壳是核反应堆的第一道屏障，而包壳与端塞之间的焊缝 又是这道屏障中最薄弱的环节，是最容易发生裂变产物泄漏的地方。 因此，端塞的焊接质量直接影响核燃料元件在核反应堆中的安全运 行，核燃料元件制造过程中的焊接工艺与相应的无损检测是关键的工序。根据HAF0409核燃料元件的采购设计和制造中的质量保证，设计 规范要求对燃料棒焊缝进行100%检査，对于含有大于(|)0. 3mm的气 孔、未焊透以及气胀的产品为不合格产品。目前，国外主要采用超声波技术对核燃料棒端塞焊缝进行在线无 损检测。美国有采用一个探头，利用超声横波检测的方法，主要检测 未焊透缺陷，使用的探头频率为23MHz，探头的声束入射角为27。，检测时，探头对端塞焊缝进行螺旋扫描，探头发射的超声波在端塞焊 缝内未焊透的地方形成反射，微机接到反射信号后进行处理并显示。
美国也有采用两个超声探头，利用超声横波和纵波检测的方法，主要 检测未焊透以及气胀引起的管壁热影响区减薄。其中使用的直探头频率为25MHz，倾斜探头频率为10MHz，也是采用螺旋扫描的方式检测 焊缝中的缺陷，用微机对探头接收到的焊缝内缺陷信号进行处理和实 时显示。法国采用三个倾斜超声探头，利用超声横波检测的方法，主 要检测未焊透、气胀。使用的探头频率为10MHz，声束入射角分别为 60°角和40°角，采用螺旋扫描的方式检测，用微机对缺陷信号进行 实时处理和显示。俄罗斯也是采用两个超声探头，利用超声横波和纵 波检测的方法，主要检测未焊透和气孔。使用的超声探头频率为 30MHz，其中倾斜探头声束入射角度为30°。也是采用螺旋扫描的方 式检测，用微机对缺陷信号进行实时处理和显示。目前，国内在压水堆燃料元件棒端塞焊缝检测上都采用传统X射 线转角照相(胶片)的方法。检测顺序为X射线曝光一燃料棒转角 120度一X射线曝光一燃料棒转角120度一X射线曝光，要发生两次 旋转，三次曝光，使得操作复杂，检测时间较长；其次对曝光后的胶 片要进行显影和定影的冲洗；再者对检测结果要人工评片，即靠评片 人的双眼进行缺陷评定，受人为因素的影响，漏检和误检概率比较大； 另外，每年胶片的用量比较大，检测成本高。此外，使用单位必须配 备存放地点和经过培训的员工，以保证安全操作、存储和处理胶片冲 洗液。虽然，胶片的空间分辨率较好，但是，胶片的线性较差、对比 度范围窄，再加上人的眼睛的局限性，辨别能力不超过100的灰度级 别。
鉴于x射线照像技术存在以上缺点，寻找一种新的焊缝检测方法是非常有必要的。宽频窄脉冲超声探伤技术就是一种非常有效的方法，然而 国外应用的超声检测技术主要是针对各国采用的核燃料棒端塞焊接 技术而研发的，不同焊接技术焊缝内产生的缺陷类型不尽相同。而国 内核元件厂目前采用的端塞焊接技术为电子束焊，焊缝中最常出现的 缺陷为气孔、未焊透和气胀引起的包壳管壁厚减薄，因此，需要针对 国内核燃料棒端塞焊缝的焊接情况，研究开发出一种核燃料棒端塞焊 缝超声波在线无损检测系统。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种采用燃料棒旋转、探头平移相结 合的超声波检测方法，实现燃料棒旋转自动控制，并且体积小、占用 空间少的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置。实现本实用新型目的的技术方案 一种燃料棒端塞焊缝超声波在 线无损检测系统中的旋转装置，包括旋转轴，旋转轴内设有夹头，旋 转轴的两端上分别设置轴承)，轴承的外部设置轴承座，轴承外端的 旋转轴上设置与轴承座连接的透盖，其特征在于轴承之间的旋转轴 上依次设置弹簧座、压簧和活塞，其轴承座上设有与活塞相通的进气 口，在旋转轴内依次设有压簧和压套，压套位于夹头上，旋转轴上开 设有长槽，穿过旋转轴上的长槽在压套上设置销。本实用新型的效果(1)采用活塞、压簧和压套结构设计，通过 控制活塞的运动，借助于压套移动控制夹头打开和闭合，实现燃料棒 松开和夹紧的自动控制；(2)采用旋转轴上设置同步带轮，在电机的 作用下使旋转轴与夹头的转动，实现燃料棒旋转的自动控制；(3)采 用轴承座的下端设置底座，底座与轴承座之间轨道连接，通过转动底 座内的螺杆，带动螺母，实现底座上部整体一起移动，为夹头更换提 供了空间。
图1为燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置 的主视图。图2为燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置 的左视图。 图中l.底座；2.螺杆；3.螺母；4.同步带轮；5.旋转轴；6.夹头；7.防 护罩；8.透盖；9.轴承座；IO.轴承；ll.弹簧座；12.压簧；13.进气口； 14.压簧；15.密封圈；16.活塞；17密封圈；18.销；19.压套；20.连接 套；21.档板；22.燃料棒；23.销钉。
具体实施方式
燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置的结构 示意图，如图1所示。在旋转轴5内依次安装压簧14和压套19 ， 旋转轴5上开设有长槽，穿过旋转轴5上的长槽在压套19上安装四 个销18，旋转轴5的两端分别安装轴承10，两轴承10之间的旋转轴 5上从左至右依次安装弹簧座11、压簧12和活塞16，销18凸起的 部分位于活塞16内，活塞16上设置密封圈15、 17。在轴承10、弹 簧座11和活塞16的外部设置轴承座9，其轴承座9上开设与活塞16
相通的进气口 13。在旋转轴5上、轴承10的外端分别安装透盖8， 透盖8与旋转轴5之间通过密封垫密封，透盖8与轴承座9之间螺钉 连接。透盖8左端的旋转轴5上设置同步带轮4，同步带轮4的上半 部安装防护罩7，防护罩7通过螺钉安装在透盖8上。连接套20的 一端螺纹连接一夹头6，在旋转轴5的一端将连接后的夹头6装入， 从旋转轴5的另一端装入另一夹头6与连接套20的另一端螺纹连接。 燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置的左视图，如图2所示。在轴承座9的下端设置底座1，底座1与轴承座9 之间轨道连接，从底座1的左端向底座1内插入一螺杆2，螺杆2上 螺纹连接螺母3，螺母3与轴承座9连接，底座1的右端安装档板21。使用时，从轴承座9的进气口 13进气，在气体的压力作用下推 动活塞16沿着旋转轴5的外部向左滑动，借助于在活塞16与压套 19之间销18带动压套19 一起向左移动，从而使夹头6打开，将燃 料棒22从夹头6的通孔上插入；进气口13放气，在压簧12、 14的 作用下，活塞16、压套19向右移动，使夹头6夹紧燃料棒22。借助 于电机、皮带传动，带动同步带轮4转动，同步齿轮4与旋转轴5 — 起旋转，从而实现夹头6内的燃料棒22旋转。当需要更换夹头6时，旋转螺杆2，借助于螺杆2与轴承座9之 间的连接螺母3，带动底座1上部整体向左移动，当移动到一定位置 时，借助于轴承座9上设置的销钉23定位，为夹头6的更换提供空 间。
权利要求1.一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置，包括旋转轴(5)，旋转轴(5)内设有夹头(6)，旋转轴(5)的两端上分别设置轴承(10)，轴承(10)的外部设置轴承座(9)，轴承(10)外端的旋转轴(5)上设置与轴承座(9)连接的透盖(8)，其特征在于轴承(10)之间的旋转轴(5)上依次设置弹簧座(11)、压簧(12)和活塞(16)，其轴承座(9)上设有与活塞(16)相通的进气口(13)，在旋转轴(5)内依次设有压簧(14)和压套(19)，压套(19)位于夹头(6)上，旋转轴(5)上开设有长槽，穿过旋转轴(5)上的长槽在压套(19)上设置销(18)。
2. 如权利要求1所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统 中的旋转装置，其特征在于在轴承座(9)的下端设置底座(1)，底 座(1)与轴承座(9)之间轨道连接。
3. 如权利要求2所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统 中的旋转装置，其特征在于底座(1)上设有螺杆(2)，螺杆(2)上 设有螺母(3)，螺母(3)与轴承座(9)连接。
4. 如权利要求1或2所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测 系统中的旋转装置，其特征在于透盖(8)外端的旋转轴(5)上设 置同步带轮(4)。
5. 如权利要求1或2所述的燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测 系统中的旋转装置，其特征在于夹头(6)之间借助连接套(20) 螺纹连接。
专利摘要本实用新型提供一种燃料棒端塞焊缝超声波在线无损检测系统中的旋转装置，包括旋转轴，旋转轴内设有夹头，旋转轴的两端上分别设置轴承，轴承的外部设置轴承座，轴承外端的旋转轴上设置与轴承座连接的透盖，轴承之间的旋转轴上依次设置弹簧座、压簧和活塞，其轴承座上设有与活塞相通的进气口，在旋转轴内依次设有压簧和压套，压套位于夹头上，旋转轴上开设有长槽，穿过旋转轴上的长槽在压套上设置销。本装置可以实现燃料棒松开和夹紧的自动控制，燃料棒旋转自动控制，并且体积小、占用空间，为夹头更换提供了空间。
文档编号G01N29/04GK201017695SQ200620160618
公开日2008年2月6日 申请日期2006年11月17日 优先权日2006年11月17日
发明者明 刘, 邓景珊, 韩揽月 申请人:核工业第五研究设计院