小徑薄壁管渦流檢測旋轉運動裝置的製作方法

2023-12-02 08:04:21 2

本發明屬於渦流檢測領域，具體涉及一種小徑薄壁管渦流檢測旋轉運動裝置。

背景技術：

直徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm的核燃料元件複合材料包殼管屬於實驗堆燃料元件材料，這種規格產品的鍍層厚度渦流檢測是國內第一次針對該類產品的研究，目前國內無方法借鑑。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種小徑薄壁管渦流檢測旋轉運動裝置，實現方便快捷地使用渦流探頭進行包殼管鍍層厚度檢測。

本發明的技術方案如下：

小徑薄壁管渦流檢測旋轉運動裝置，包括進管裝置、管材卡具、管材夾具、管材支撐裝置、探頭、探頭卡具、探頭架、導軌、手動旋緊裝置、旋轉電機、步進電機和PLC控制裝置；

所述的進管裝置採用伺服電機帶動絲槓運動進管模式，用於將管材帶入管材卡具中；

所述的管材卡具設於進管裝置的後方，管材卡具包括互相平行設置且等間距的三條筋，用於固定管材，且保證管材卡具易於裝卸；

在管材卡具後方設有管材夾具，管材夾具為筒狀結構；

在管材夾具上每隔500mm設置管材支撐裝置；

所述的旋轉電機設於管材卡具的後方，旋轉電機與軸承連接，軸承與管材卡具連接，軸承設於管材的外側；

管材通過進管裝置進入，經管材卡具固定，設於管材夾具的內側，旋轉電機帶動管材卡具旋轉進而帶動管材旋轉；

所述的導軌包括兩條軌道，兩條軌道互相平行，導軌設於進管裝置的前方；

在導軌遠離進管裝置的一端固定設有探頭架，探頭設於探頭架上，探頭卡具設於探頭和探頭架上；

所述的探頭卡具用於將探頭固定在探頭架上，保證探頭掃描時與管材的內壁貼緊；

所述的探頭在運動時保持平穩，且探頭的運動方向與管材軸向時刻保證在同一直線上；

所述的步進電機設於導軌的前方，步進電機與探頭和導軌固定連接，分別控制探頭和導軌運動；

在導軌靠近進管裝置的一端設有PLC控制裝置，當探頭經步進電機驅動，從導軌遠離進管裝置的一端運動到導軌靠近進管裝置的一端時，PLC控制裝置控制探頭停止運動，此時旋轉電機帶動管材卡具旋轉，管材卡具帶動管材旋轉，然後PLC控制裝置控制探頭繼續前進，渦流儀開始進行管材的渦流檢測工作；

當探頭到達管材的另一端時，管材停止轉動，渦流儀結束渦流檢測，探頭按原路退回至導軌遠離進管裝置的一端；

所述的探頭為渦流探頭；

所述的手動旋緊裝置設於管材卡具的後方，與管材卡具固定連接，順時針旋轉手動旋緊裝置擰緊管材卡具，逆時針旋轉手動旋緊裝置鬆開管材卡具。

所述管材夾具的長度為4m，內直徑為4～10mm，厚度為5mm。

在所述管材夾具的外側面設有凹槽，用於固定管材夾具，防止管材夾具晃動或位移。

所述的管材卡具、管材夾具、管材支撐裝置採用不鏽鋼材料製造。

所述的管材支撐裝置用於支撐管材，保證管材的直線度≤0.1mm/3500mm。

所述的旋轉電機採取齒輪式傳動方式，旋轉電機帶動管材旋轉時，保證管材徑向跳動小於0.05mm。

所述導軌的兩條軌道相距500mm，長度均為4m，導軌採用高精度導軌，保證探頭前進的平穩。

步進電機對探頭的驅動方式為螺旋式驅動。

本裝置實現兩種方式的掃描運動結合，一種是管材沿軸向旋轉，另一種是探頭在導軌上沿管材軸向運動，調節管材旋轉速度和探頭的步進速度實現管材內表面的100％螺旋式掃描。

所述的管材為薄壁管，薄壁管的內徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm；本發明裝置適用於直徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm的核燃料元件複合材料包殼管的旋轉運動，實現包殼管鍍層厚度渦流檢測。

本發明的顯著效果在於：

(1)採用本發明裝置可以進行直徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm的核燃料元件複合材料包殼管的旋轉運動；

(2)採用本發明裝置可以快速、準確地實現包殼管鍍層厚度渦流檢測。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

小徑薄壁管渦流檢測旋轉運動裝置，包括進管裝置、管材卡具、管材夾具、管材支撐裝置、探頭、探頭卡具、探頭架、導軌、手動旋緊裝置、旋轉電機、步進電機和PLC控制裝置。

所述的進管裝置採用伺服電機帶動絲槓運動進管模式，用於將管材帶入管材卡具中。

所述的管材卡具設於進管裝置的後方，利用三角形具有穩定性原理，管材卡具包括互相平行設置且等間距的三條筋，用於固定管材，且保證管材卡具易於裝卸。在管材卡具後方設有管材夾具，管材夾具為筒狀結構，長度為4m，內直徑為4～10mm，厚度為5mm，在筒狀結構的外側面設有凹槽，用於固定管材夾具，防止管材夾具晃動或位移。在管材夾具上每隔500mm設置管材支撐裝置，用於將管材夾具的中部壓緊，支撐管材，防止管材中部不旋轉或旋轉不到位造成管材變形，保證管材的直線度≤0.1mm/3500mm。所述的管材卡具、管材夾具、管材支撐裝置採用不鏽鋼材料製造。

所述的旋轉電機設於管材卡具的後方，旋轉電機與軸承連接，軸承與管材卡具連接，軸承設於管材的外側。旋轉電機採取齒輪式傳動方式，保證檢測的準確度。

管材通過進管裝置進入，經管材卡具固定，設於管材夾具的內側。旋轉電機帶動管材卡具旋轉進而帶動管材旋轉，旋轉電機帶動管材旋轉時保證管材徑向跳動小於0.05mm。

所述的導軌包括兩條軌道，兩條軌道互相平行，相距500mm，兩條軌道的長度均為4m，導軌設於進管裝置的前方。導軌採用高精度導軌，保證探頭前進的平穩。

在導軌遠離進管裝置的一端固定設有探頭架，探頭設於探頭架上，探頭卡具設於探頭和探頭架上。所述的探頭卡具用於將探頭固定在探頭架上，保證探頭掃描時與管材的內壁貼緊。所述的探頭在運動時保持平穩，且探頭的運動方向與管材軸向時刻保證在同一直線上。

所述的步進電機設於導軌的前方，步進電機與探頭和導軌固定連接，分別控制探頭和導軌運動。其中，探頭的驅動方式為螺旋式驅動。

在導軌靠近進管裝置的一端設有PLC控制裝置，當探頭經步進電機驅動，從導軌遠離進管裝置的一端運動到導軌靠近進管裝置的一端時，PLC控制裝置控制探頭停止運動。此時旋轉電機帶動管材卡具旋轉，管材卡具帶動管材旋轉，然後PLC控制裝置控制探頭繼續前進，渦流儀開始進行管材的渦流檢測工作。當探頭到達管材的另一端時，管材停止轉動，渦流儀結束渦流檢測，探頭按原路退回至導軌遠離進管裝置的一端。為確保管材與管材卡具夾緊，使旋轉電機帶動管材旋轉，可使用手動旋緊裝置進一步夾緊管材。

所述的探頭是渦流探頭。

所述的管材為薄壁管，薄壁管的內徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm。

所述的手動旋緊裝置設於管材卡具的後方，與管材卡具固定連接，順時針旋轉手動旋緊裝置擰緊管材卡具，逆時針旋轉手動旋緊裝置鬆開管材卡具。在因管材直線度不夠等原因出現管材無法安裝至管材卡具內指定位置的情況下，可通過調節手動旋緊裝置確保管材卡緊後再進行自動旋轉。

本發明裝置實現兩種方式的掃描運動結合，一種是管材沿軸向旋轉，另一種是探頭在導軌上沿管材軸向運動，調節管材旋轉速度和探頭的步進速度即可實現管材內表面的100％螺旋式掃描。使用本發明裝置進行直徑小於等於10mm，長度小於等於4000mm的核燃料元件複合材料包殼管的旋轉運動，實現包殼管鍍層厚度渦流檢測的快速、準確。