微动磨损试验装置与系统的制作方法

本发明涉及机械工程领域，具体地，涉及一种微动磨损试验装置与系统，特别是一种模拟钠冷堆环境的切向微动磨损试验装置与系统。

背景技术：

微动是指两个接触表面在外界振动或者疲劳应力作用下发生极小幅度(通常指振幅小于300μm)的相对运动。钠冷快堆作为第四代先进核反应堆中的一种，也面临着微动带来的问题。钠冷快堆中间热交换器和蒸汽发生器是快堆的主要设备，它是反应堆钠池与蒸汽回路的交界面。在换热器运行过程中传热管因介质流动不稳定性产生流致振动，导致传热管与抗振条之间发生微动磨损，进而导致换热器传热管减薄、萌生磨损疲劳裂纹，最终使传热管发生泄漏、断裂等形式的失效。因此开展换热器传热管的微动磨损试验对于评估其在服役时的微动行为具有重要的意义

现有技术中虽然存在微动磨损试验装置，但是不能直接用于钠溶液这一特殊环境。目前还没有公开的可用于钠冷堆换热器传热管与抗振条微动磨损试验的试验装置。已有的高温微动磨损试验装置在腐蚀溶液环境下常采用弹簧作为加载方式，但是这一加载方式容易失效，不利于较长时间的试验。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微动磨损试验装置与系统。

根据本发明提供的微动磨损试验装置，包含框架组件、管试样组件以及板试样组件；所述管试样组件与板试样组件均安装在框架组件上；

所述框架组件包含支柱与运动头定位板，多个支柱中包含有第一支柱与第二支柱；所述管试样组件包含管试样与管固定装置；所述板试样组件包含抗振条板试样与运动头组件；

管固定装置沿长度延伸方向的两端与运动头定位板沿长度延伸方向的两端均分别安装在第一支柱、第二支柱上，所述运动头组件与运动头定位板相连；

管试样、抗振条板试样分别安装在管固定装置、运动头组件上。

优选地，还包含盖组件与运动杆；运动杆与运动头组件紧固连接，所述盖组件紧固安装在运动杆上；

盖组件包含容器盖和/或密封圈盖板。

优选地，多个管试样组件沿支柱轴向方向排布安装在框架组件上；

所述支柱包含支柱固定螺栓与定位套，定位套套接在支柱固定螺栓上，所述定位套设置在以下任一个或任多个位置上：

--相邻布置的运动头定位板与管试样组件之间；

--相邻布置的两个管试样组件之间；

--相邻布置的运动头定位板与容器盖之间。

优选地，还包含位移测量组件，所述位移测量组件包含lvdt夹头、lvdt件、lvdt铁芯以及固定板；

lvdt件、lvdt铁芯、固定板、密封圈盖板依次连接；lvdt铁芯沿轴向两端中与lvdt件连接的一端通过lvdt夹头与运动杆紧固连接。

优选地，多个运动头定位板中包含有上运动头定位板与下运动头定位板；多个所述管试样组件均位于上运动头定位板与下运动头定位板之间。

优选地，所述抗振条板试样通过设置的抗振条板试样固定螺母紧固连接在运动头组件上。

优选地，所述管固定装置包含管试样固定架、调整螺栓、支撑杆以及管固定夹具；

所述管试样固定架上设置有第一穿接孔、第二穿接孔以及第三穿接孔；

所述支柱贯穿设置在第一穿接孔中，支撑杆的轴向端部安装在第二穿接孔中，调整螺栓可调节安装在第三穿接孔中，调整螺栓能够与支撑杆接触或分离；

管固定夹具安装在支撑杆上。

优选地，所述管试样组件还包含配重组件，所述配重组件包含加载物与砝码架；

加载物、砝码架、管固定夹具依次连接。

优选地，砝码架、支撑杆分别连接在管固定夹具沿高度延伸方向的下端、上端；

管固定夹具高度延伸方向的中部上设置有管固定螺栓，所述管试样套接在管固定螺栓上。

本发明还提供了一种微动磨损试验系统，包含溶液釜、保护套以及上述的微动磨损试验装置；

所述溶液釜与密封圈盖板紧固连接；保护套内充满惰性气体，溶液釜安装在保护套内。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用杠杆加载的方式代替弹簧加载，避免在高腐蚀环境下加载失效，能够实现在钠溶液环境中的微动磨损试验；

2、本发明通过加载重物的重力来对管与板之间施加正压力，保证了试验过程中正压力的稳定，有利于试验的长时间运行；

3、本发明提供运动杆的传导，实现位移传感器在常温环境下对高温钠溶液环境中的相对位移进行测量；

4、本发明通过对管与板的约束进行调节，能够模拟实际工况下的管-板试样接触方法。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的微动磨损试验装置正视图；

图2为本发明提供的微动磨损试验装置立体图；

图3为管试样和抗振条板试样装配剖面图；

图4为抗振条夹具结构示意图；

图5为管试样夹具、管试样、支撑杆以及配置组件装配的侧向视图；

图6为管试样夹具、管试样、支撑杆以及配置组件装配的正向视图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，本发明提供的微动磨损试验装置，包含框架组件、管试样组件以及板试样组件；所述管试样组件与板试样组件均安装在框架组件上；所述框架组件包含支柱23与运动头定位板，多个支柱23中包含有第一支柱与第二支柱；所述管试样组件包含管试样9与管固定装置；所述板试样组件包含抗振条板试样5与运动头组件4；管固定装置沿长度延伸方向的两端与运动头定位板沿长度延伸方向的两端均分别安装在第一支柱、第二支柱上，所述运动头组件4与运动头定位板相连；管试样9、抗振条板试样5分别安装在管固定装置、运动头组件4上。

微动磨损试验装置还包含盖组件与运动杆3；运动杆3与运动头组件4紧固连接，所述盖组件紧固安装在运动杆3上；盖组件包含容器盖2和/或密封圈盖板17。多个管试样组件沿支柱23轴向方向排布安装在框架组件上；所述支柱23包含支柱固定螺栓1与定位套7，定位套7套接在支柱固定螺栓1上，所述定位套7设置在以下任一个或任多个位置上：相邻布置的运动头定位板与管试样组件之间；相邻布置的两个管试样组件之间；相邻布置的运动头定位板与容器盖2之间。

微动磨损试验装置还包含位移测量组件，所述位移测量组件包含lvdt夹头18、lvdt件19、lvdt铁芯21以及固定板20；lvdt件19、lvdt铁芯21、固定板20、密封圈盖板17依次连接；lvdt铁芯21沿轴向两端中与lvdt件19连接的一端通过lvdt夹头18与运动杆3紧固连接。优选地，多个运动头定位板中包含有上运动头定位板24与下运动头定位板30；多个所述管试样组件均位于上运动头定位板24与下运动头定位板30之间。

如图4所示，所述抗振条板试样5通过设置的抗振条板试样固定螺母6紧固连接在运动头组件4上。所述管固定装置包含管试样固定架26、调整螺栓27、支撑杆16以及管固定夹具8；所述管试样固定架26上设置有第一穿接孔、第二穿接孔以及第三穿接孔；所述支柱23贯穿设置在第一穿接孔中，支撑杆16的轴向端部安装在第二穿接孔中，调整螺栓27可调节安装在第三穿接孔中，调整螺栓27能够与支撑杆16接触或分离；管固定夹具8安装在支撑杆16上。

如图5、图6所示，所述管试样组件还包含配重组件，所述配重组件包含加载物15与砝码架14；加载物15、砝码架14、管固定夹具8依次连接。砝码架14、支撑杆16分别连接在管固定夹具8沿高度延伸方向的下端、上端；管固定夹具8高度延伸方向的中部上设置有管固定螺栓11，所述管试样9套接在管固定螺栓11上。

本发明还提供了一种微动磨损试验系统，包含溶液釜、保护套以及上述的微动磨损试验装置；所述溶液釜与密封圈盖板17紧固连接；保护套内充满惰性气体，溶液釜安装在保护套内。

优选实施方式：

一种模拟钠冷堆环境的切向微动磨损试验装置，包括液体钠的容器盖2，通过支柱固定螺栓1，在定位套7的作用下完成支柱23在容器盖2上固定，上运动头定位板24和下运动头定位板30将两根支柱23连接。运动杆3贯穿过液体钠的容器盖2，并通过运动头组件4、上运动头定位板24以及下运动头定位板30连接。位移测量元件由lvdt夹头18，lvdt件19和lvdt铁芯21组成，其中，lvdt夹头18和运动杆3固定连接，lvdt铁芯21通过固定板20和密封圈盖板17固定连接。运动杆3和图2所示运动头组件4固定连接，通过两个抗振条板试样固定螺母6将抗振条板试样5固定在运动头组件4上，并随运动杆3往复运动。加载物15通过砝码架14和管固定夹具8对管试样9施加作用力，使得管试样9和抗振条板试样5压紧，并实现管和板的线接触。加载物15通过杠杆原理对管和板的线接触提供正压力。图3为管试样9和抗振条板试样5装配的剖面图。图5、图6为管试样夹具8的细节图，调整螺栓27和管试样固定架26将管试样9限制为只能往正压力所在直线方向移动，管试样组件使得正压力的值有较高的精度。在整个设备的限制下，管试样9和抗振条板试样5在加载物15作用下实现线接触，与此同时，管试样9保持固定，而抗振条板试样5随运动杆3运动，并由位移传感器测量相对位移，从而实现切向微动磨损试验。整套试验设备(密封圈盖板17以下)可以放置在钠溶液的高温环境釜中进行试验。与此同时，钠溶液釜外加装充满氩气的保护套，从而保证整个试验的安全。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。