一种核电站反应堆控制棒旋转涡流检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种核电站反应堆控制棒旋转涡流检测装置。


背景技术：

2.作为核电站非常关键的一种设备，反应堆控制棒确保了核反应堆安全稳定的运行，但经过长期的运行使用，控制棒难免因金属疲劳等原因会产生一些表面及近表面的缺陷，进而可能造成较大的经济损失。涡流检测是发现此类缺陷的主要无损检测技术之一，也非常适合反应堆控制棒这类小直径规则棒材的检测。目前反应堆控制棒等棒材一般采用常见的外穿式bobbin探头装置实施涡流检测，现有的检测装置由于结构复杂，导致整体体积较大，不便于安装移动、灵活性较差，并且其采用的bobbin探头功能单一、对填充率要求较高，但高填充率又限制了探头的通过性，因为棒材表面难免会有缺陷和异物导致的不规则，这就产生了一个相互矛盾的难题。同时该检测方法只能给缺陷定量而不能定性，因为普通bobbin探头电流渗透很浅，周向线圈与有些裂纹平行同向对检测效果大打折扣甚至产生漏检，同时无法直观的显示缺陷的具体形态和走向特征。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种核电站反应堆控制棒旋转涡流检测装置，其适用于核电站反应堆控制棒这类小直径管棒材的涡流检查。
4.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核电站反应堆控制棒旋转涡流检测装置，它包括：
5.主体检测结构，其包括壳体、转动的设于所述壳体内的旋转中轴，以及用于驱动所述旋转中轴转动的旋转驱动组件、安装于所述旋转中轴上的探头组件，所述旋转中轴内形成有沿轴向贯通的空腔，所述探头组件沿所述旋转中轴的轴向分布于所述旋转中轴内侧壁上，所述壳体的前端面和后端面形成有与所述旋转中轴的空腔相对的开口；
6.轴向驱动部，其包括形成于所述壳体前端部的开口内的驱动轮组、带动所述驱动轮组转动的轴向电机；
7.编码结构，其包括形成于所述壳体后端部的开口内的导向轮组、编码器，导向轮组包括若干导向轮，所述编码器随其中一个所述导向轮转动。
8.优化的，主体检测结构包括安装于所述壳体内的滑环，旋转中轴固定连接于所述滑环的转子上，所述滑环的定子与所述壳体相固定连接。
9.优化的，所述旋转驱动组件包括安装于所述壳体内的旋转电机、沿旋转中轴的周向设于所述旋转中轴外周面上的齿圈、安装于所述旋转电机的输出轴上且与所述齿圈相捏合的驱动齿轮，所述旋转电机转动带动所述旋转中轴以及所述转子在所述定子上转动，所述旋转中轴的转动轴线为其自身轴线。
10.优化的，所述旋转中轴的前端部的内周面开设有沿径向方向延伸的滑槽，所述滑槽肚大口小，所述探头组件包括多个分别设于所述滑槽内的探头。
11.优化的，所述滑槽的槽底和所述探头之间设有使探头能始终贴合控制棒的弹性件。
12.优化的，所述探头组件包括十字交叉线圈、大号平卷线圈、小号平卷线圈中的一种或多种的组合。
13.优化的，各个所述探头在所述壳体其中一个端面上的投影呈中心对称分布。
14.优化的，所述探头朝向所述旋转中轴的轴线的端面呈弧形。
15.优化的，所述驱动轮组包括若干主驱动轮和若干副驱动轮，所述轴向电机与其中一个所述主驱动轮相传动连接。
16.优化的，所述主驱动轮、所述副驱动轮以及所述导向轮的周面上设有v形槽。
17.优化的，所述主驱动轮、所述副驱动轮以及所述导向轮在所述壳体其中一个端面上的投影呈中心对称分布。
18.优化的，所述轴向驱动部包括通过转动销转动连接于所述壳体前端部上且位于壳体前端部的开口内的前支架、安装于所述前支架上的前轴，每两个所述前支架之间设有一个前轴，每个所述前轴上设有一个主驱动轮或一个副驱动轮，所述轴向电机固定于所述主驱动轮所对应的前支架上并与主驱动轮相传动连接。
19.优化的，每个所述转动销上套设有一个扭簧，扭簧的两端部分别与壳体的内侧壁以及前支架相固定连接，其使前支架始终具有朝向旋转中轴的轴线摆动的趋势，前支架处于自由状态时，所述主驱动轮和副驱动轮在壳体前端面上的投影的呈中心对称，当控制棒伸入所述主驱动轮和副驱动轮之间时，所述主驱动轮和副驱动轮朝向旋转中轴的轴线方向压紧，使控制棒对中。
20.优化的，所述编码结构包括通过转动销转动连接于所述壳体后端部上且位于壳体后端部的开口内的后支架、安装于所述后支架上的后轴，每两个所述后支架之间设有一个后轴，每个所述后轴上设有一个导向轮，所述编码器固定于其中一个导向轮所对应的后支架上并与该导向轮相传动连接。
21.优化的，每个所述转动销上套设有一个扭簧，扭簧的两端部分别与壳体的内侧壁以及后支架相固定连接，其使后支架始终具有朝向旋转中轴的轴线摆动的趋势，后支架处于自由状态时，所述导向轮在壳体前端面上的投影的呈中心对称，当控制棒伸入所述导向轮之间时，所述导向轮朝向旋转中轴的轴线方向压紧，使控制棒对中。
22.由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明通用性较好的旋转涡流检测装置，适用于核电站反应堆控制棒这类小直径管棒材的涡流检查；同时对于某些普通bobbin探头无法确定的显示信号，可以使用该旋转装置进行复查，从而推断缺陷的具体形态和走向。通过自带轴向电机驱动能够在控制棒外表面进行上下直线运动，通过编码器识别并定位到所需要检查的位置，旋转电机实现检测探头自动旋转运动。
附图说明
23.附图1为本发明的结构示意图；
24.附图2为本发明的剖视图；
25.附图3为本发明的剖视图；
26.附图4为轴向驱动部的结构示意图；
27.附图5为编码结构的结构示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
29.如图1所示，核电站反应堆控制棒旋转涡流检测装置包括：主体检测结构3、轴向驱动部2、以及编码结构4。
30.如图2-3所示，主体检测结构3包括壳体31、转动的设于壳体31内的旋转中轴32，以及用于驱动旋转中轴32转动的旋转驱动组件33、安装于旋转中轴32上的探头组件38以及安装于壳体31内的滑环34。旋转中轴32内形成有沿轴向贯通的空腔，探头组件38沿旋转中轴32的轴向分布于旋转中轴32内侧壁上，壳体31的前端面310和后端面311形成有与旋转中轴32的空腔相对的开口；旋转中轴32通过固定销323固定连接于滑环34的转子341上，滑环34的定子342与壳体31相固定连接。旋转驱动组件33包括安装于壳体31内的旋转电机35、沿旋转中轴32的周向设于旋转中轴32外周面上的齿圈36、安装于旋转电机35的输出轴上且与齿圈36相捏合的驱动齿轮37，旋转电机35转动带动旋转中轴32以及转子341在定子342上转动，旋转中轴32的转动轴线为其自身轴线。旋转中轴32的前端部的内周面开设有沿径向方向延伸的滑槽321，滑槽321肚大口小，探头组件38包括多个分别设于滑槽321内的探头。滑槽321的槽底和探头之间设有使探头能始终贴合控制棒1的弹性件322。通过弹性件322支撑，可使探头沿槽内上下弹性运动，从而达到贴合不同直径被检工件的效果。探头可以始终贴合管棒外壁，解决了普通bobbin探头填充要求高、通过性要求高、探头尺寸通用性差的问题。
31.探头组件38包括十字交叉线圈381、大号平卷线圈382(大号pancake线圈)、小号平卷线圈383(小号pancake线圈)中的一种或多种的组合。在本实施例中，探头组件38包括三个探头，分别为十字交叉线圈381、大号平卷线圈382和小号平卷线圈383，各个探头在壳体31其中一个端面上的投影呈中心对称分布。探头朝向旋转中轴32的轴线的端面呈弧形用于贴合被检控制棒1。三个探头内部平底槽内分别安装有十字交叉线圈381、大号pancake线圈、小号pancake线圈。十字交叉线圈381是由两个相互垂直的线圈交织组成，对于周向和轴向的缺陷均敏感，这种结构降低了提离效应和磁效应；大pancake线圈对较大的缺陷敏感，可更精确地得到大缺陷的形态及走向特征；小pancake线圈对微小的缺陷敏感，不至于遗漏掉微小缺陷特征。可通过比较三个线圈的信号响应来直观确认缺陷形态及走向特征，从根本上克服了普通bobbin探头的缺陷。
32.如图4所示，轴向驱动部2包括形成于壳体31前端部的开口内的驱动轮组、带动驱动轮组转动的轴向电机22、通过转动销23转动连接于壳体31前端部上且位于壳体31前端部的开口内的前支架24、安装于前支架24上的前轴25；驱动轮组包括若干主驱动轮211和若干副驱动轮212，轴向电机22与其中一个主驱动轮211相传动连接。每两个前支架24之间设有一个前轴25，每个前轴25上设有一个主驱动轮211或一个副驱动轮212，轴向电机22固定于主驱动轮211所对应的前支架24上并与主驱动轮211相传动连接。每个转动销23上套设有一个扭簧26，扭簧26的两端部分别与壳体31的内侧壁以及前支架24相固定连接，其使前支架24始终具有朝向旋转中轴32的轴线摆动的趋势，前支架24处于自由状态时，主驱动轮211和副驱动轮212在壳体31前端面上的投影的呈中心对称，当控制棒1伸入主驱动轮211和副驱
动轮212之间时，主驱动轮211和副驱动轮212朝向旋转中轴32的轴线方向压紧，使控制棒1对中。
33.如图5所示，编码结构4包括形成于壳体31后端部的开口内的导向轮组、编码器42，导向轮组包括若干导向轮41，编码器42随其中一个导向轮41转动，实现轴向运动和定位功能。主驱动轮211、副驱动轮212以及导向轮41的周面上设有v形槽。主驱动轮211、副驱动轮212以及导向轮41在壳体31其中一个端面上的投影呈中心对称分布。主驱动轮211、副驱动轮212以及导向轮41在壳体31前端面上的投影的对称中心和各个探头在壳体31其中一个端面上的投影的对称中心重合。编码结构4包括通过转动销23转动连接于壳体31后端部上且位于壳体31后端部的开口内的后支架43、安装于后支架43上的后轴44，每两个后支架43之间设有一个后轴44，每个后轴44上设有一个导向轮41，编码器42固定于其中一个导向轮41所对应的后支架43上并与该导向轮41相传动连接。每个转动销23上套设有一个扭簧26，扭簧26的两端部分别与壳体31的内侧壁以及后支架43相固定连接，其使后支架43始终具有朝向旋转中轴32的轴线摆动的趋势，后支架43处于自由状态时，导向轮41在壳体31前端面上的投影的呈中心对称，当控制棒1伸入导向轮41之间时，导向轮41朝向旋转中轴32的轴线方向压紧，使控制棒1对中。
34.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。