[发明专利]一种多试样磨损试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多试样磨损试验装置，特别是涉及一种在高温高压水环境下的多试样磨损试验装置。

背景技术

核电厂设计寿命长，建造成本高，设计上采用了较多的在高温高压水环境下可能产生的相对位移的结构，例如蒸汽发生器、燃料组件、控制棒驱动机构、控制棒组件、堆内构件等。这些组件为了得到固定，安装结构中形成很多摩擦副，例如，蒸汽发生器传热管与抗振条、传热管与传热管支撑板、燃料包壳管与定位格架、控制棒与控制棒导管、控制棒驱动机构钩爪与驱动轴、堆内构件与支撑座等，这些摩擦副均存在于高温高压水环境之下，摩擦副之间的磨损速率、摩擦阻力等参数是影响核电厂设备寿命及运行安全性的重要指标，在设计和建造核电厂时是必须测量的试验内容。

目前，现有的磨损试验机主要针对低温、无介质压力的试验环境而设计，很少有能够在高温高压水环境下进行磨损试验的磨损试验机。由于在高温高压的水环境、或者其它溶液环境下，常用金属材料均有不同程度的氧化、腐蚀等现象发生，在表面生成氧化物，或者其它类型的腐蚀产物，这些腐蚀产物的物理性质与基体材料有较大区别，也会显著影响摩擦副的摩擦特性，进而影响摩擦系数、磨损速率。因此，现有技术无法满足在类似模拟核电厂高温高压溶液环境下进行磨损试验的要求。要想在高温高压环境下进行磨损试验，需要克服三大问题：

一、高温高压环境下动试样的驱动动作输入、驱动杆的高压密封、以及位移、载荷的测量与控制；

二、高压釜内静试样的定位、加载及载荷测量；

三、高压釜操作程序复杂，运行成本高，需要考虑高温高压溶液环境下磨损试验效率问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种多试样磨损试验装置。

本发明提供一种多试样磨损试验装置，其包括高压釜、试样座、静试样座、加载弹簧、柔性铰链、试样座安装架和驱动杆；所述试样座包括静试样座和动试样座；所述静试样座、静试样座和加载弹簧设置在所述高压釜内，采用与所述动试样座相连的所述驱动杆穿出所述高压釜的盖，以为所述动试样座提供驱动力；所述试样座通过试样座安装架安装在所述高压釜内。

优选地，所述高压釜形成一个试验介质溶液的高压边界；所述高压泵和背压阀保持高压循环介质溶液环境，或者采用水溶液介质升温后自然形成的高压，形成静态高压环境。

优选地，所述驱动杆采用聚四氟乙烯泛塞密封圈密封。

优选地，所述静试样座通过采用薄板加工而成的柔性铰链固定在所述高压釜内的支架上，采用所述静试样座通过弹簧给摩擦副加载。

优选地，所述弹簧的安装方式为，使用一根弹簧时安装在对应静试样中心位置，采用二根或四根弹簧时以静试样中心对称分布；所述弹簧应采用与环境介质和温度相匹配的材质制造。

优选地，所述动试样座为一体设计，可在四面对称安装多个动试样，每个所述静试样座为独立组件设计，每个所述静试样座上安装一个静试样，对应每个动试样，形成摩擦副；动试样和静试样分别采用两面和四面对称安装，每次试验摩擦副安装数量为偶数，即2、4、6、8、……，图1为一次安装8个摩擦副试样的磨损机构设计。

优选地，所述动试样座的运动位移和摩擦阻力通过安装在所述高压釜外的位移传感器和载荷传感器测量。

优选地，摩擦力测量时，需要在加热到高温高压试验工况下对载荷传感器清零；在运行时，需要采用较低频率的运动速度，以获得动、静摩擦力；需要在未装试样条件下测量空载系统摩擦力。

优选地，磨损机构驱动头可采用电磁驱动器、伺服驱动器或凸轮轴等驱动器，通过位移传感器进行运动控制，通过载荷传感器测量运动过程中的摩擦力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的多试样磨损试验装置，主要用于压水堆核电厂的蒸汽发生器传热管、核燃料包壳管、控制棒包壳管、控制棒驱动机构钩爪等机构在模拟核电厂运行环境下的磨损试验，也可以用于其它行业的设备配件在液态溶液状态下的磨损试验。

2、本发明提供的多试样磨损试验装置，可实现在高温高压溶液环境下的磨损试验，通过一次安装多个试样方式提高试验效率，通过采用弹簧为静试样加载简化了高压釜内试样加载控制，通过在高压釜外部驱动杆上测量位移和载荷的方式实现了对摩擦运动的位移控制，以及位移和摩擦力的测量。

附图说明

图1为符合本发明优选实施例的多试样磨损试验装置的结构剖视图。

具体实施方式