本发明属于核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域，具体涉及一种燃料棒接触式测量防碰撞结构及其防碰撞方法。
背景技术：
燃料组件工作在高温、高压、高辐射循环水中，由于装配热力及热应力等因素的影响，容易造成燃料组件及燃料棒的外形尺寸变化而无法回堆再利用。池边检查技术作为燃料组件堆内辐照稳定性和完整性等评价的有效手段，承担着保障核电站安全运营的重要任务。
燃料棒的直径测量、氧化膜厚度测量和超声探伤是池边检查技术的重要组成部分。目前，常用的燃料棒直径测量、氧化膜厚度测量和超声探伤均采用接触式测量的方式，该方式一方面能保证测量数据的准确性和真实性，但另一方面在接触的过程中可能会发生碰撞而造成探头的损坏或燃料棒的破坏，如划伤、弯曲、折断等。一旦这种燃料棒破坏发生，将直接导致该燃料棒无法回堆再利用，需进行后续的拔除和更换等工作，不利于检查工作的顺利开展并带来巨大的经济损失。因此，需要建立一种适合于燃料棒接触式测量的防碰撞技术。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是现有燃料棒在进行接触测量时由于碰撞易造成燃料棒破坏，将直接导致该燃料棒无法回堆再利用，需进行后续的拔除和更换等工作，不利于检查工作的顺利开展并带来巨大的经济损失，提供了一种燃料棒接触式测量防碰撞结构及其防碰撞方法，该结构及方法能够将防碰撞自动实现，压力设计逐级递增，可在燃料棒接触式测量过程中将接触压力限制在安全范围内，既保证燃料棒接触式测量过程中的较大活动范围，又保证接触压力不对探头或燃料棒造成破坏。
本发明通过下述技术方案实现：
一种燃料棒接触式测量防碰撞结构，包括能够进行滑动的底座，所述底座上设置有安装块，安装块与底座连接，在安装块上设置有支撑滑块，且支撑滑块能够在安装块上沿着安装块的上表面滑动，支撑滑块的滑动方向与底座的滑动方向相同，在支撑滑块上设置有缓冲机构，缓冲机构连接有测量探头，且测量探头能够随着缓冲机构滑动，且滑动方向与支撑滑块滑动方向相同。在核燃料循环的辐照后燃料组件池边检查领域中，目前，常用的燃料棒直径测量、氧化膜厚度测量和超声探伤均采用接触式测量的方式，该方式一方面能保证测量数据的准确性和真实性，但另一方面在接触的过程中可能会发生碰撞而造成探头的损坏或燃料棒的破坏，如划伤、弯曲、折断等。一旦这种燃料棒破坏发生，将直接导致该燃料棒无法回堆再利用，需进行后续的拔除和更换等工作，不利于检查工作的顺利开展并带来巨大的经济损失。现在常用的仪器防碰撞技术最多采用二级防碰撞，即采用接触部位的缓冲设计及其连带部件的整体限位移动。该二级防碰撞虽然能在较大的活动范围内有效防止接触时碰撞，但在限位移动失效或者运行到达限位之后时，仍然存在发生碰撞的可能性，并不能满足燃料棒接触式测量中对防碰撞提出的更高要求。而燃料棒受到破坏后，将直接导致该燃料棒无法回堆再利用，需进行后续的拔除和更换等工作，不利于检查工作的顺利开展并带来巨大的经济损失，而本方案设计为三级防碰撞，利用测量探头通过缓冲机构移动进行一级防碰撞、安装块在支撑滑块上移动进行二级防碰撞并且报警、底座滑动并且感应片脱离形成三级防碰撞，尤其在二级防碰撞和三级防碰撞过程还设置对应的感应片，感应片一设置在支撑滑块上，且感应片一连接自动报警装置，感应片二设置在底座上，感应片二在随着底座滑动过程中与底座外部的限位开关进行接触或者脱离，从而实现自动防碰撞，压力设计逐级递增，最终在燃料棒接触式测量过程中将接触压力限制在安全范围内，既保证燃料棒接触式测量过程中的较大活动范围，又保证接触压力不对探头或燃料棒造成破坏。
支撑滑块上设置有导向滑轮，导向滑轮能够沿着其自身轴线转动，缓冲机构和测量探头设置在导向滑轮之间，且测量探头的一端穿过支撑滑块设置在支撑滑块外部，另一端与缓冲机构连接。导向滑轮是用于在接触过程中对燃料棒进行导向的机构，使得燃料棒能够与通过导向滑轮的导向与测量探头接触，而且测量探头接触位置正好位于需要测量处，从而保证接触良好，导向滑轮数量为两个，测量探头设置在两个导向滑轮之间，导向滑轮能够绕着其自身轴线转动，随着导向滑轮的转动，将燃料棒进行导向引导。
底座内凹形成通槽，安装块设置在通槽中，底座的顶部安装有支撑块，通槽设置在支撑块之间，且安装块和支撑块之间设置有连接轴，连接轴的两端分别设置在对应的安装块或支撑块中，在连接轴的外壁上套有压缩弹簧，压缩弹簧的两端分别与对应的安装块或支撑块接触。为了使得整体结构更加轻盈同时不会由于重量太重导致底座无法移动，所以在底座上设置通槽，安装块设置在通孔中并且通过连接轴与支撑块连接在一起，支撑块与底座固定为整体结构，有足够的高度便于设置支撑滑块以及安装相应的部件，在进行测量时不会产生干涉，压缩弹簧形成减震，防止在前两级接触时产生震动导致触点与感应片之间产生反应。
由于支撑滑块要在安装块上滑动，但是又不能一直无限滑动，需要将其滑动距离设计为合理长度，同时受到超过其承受接触力时，能够有足够的接触来推动底座进行移动，因此要将支撑滑块的底面设置在安装块的下方，这样在进行三级防碰撞过程中，能够有较大的接触面将力从支撑滑块从安装块传递到底座上，不会出现打滑或者脱落导致设备受损。
缓冲机构包括安装管、压力弹簧以及限位块，安装管设置在支撑滑块上，限位块设置在支撑滑块上并且封闭安装管的一端，压力弹簧设置在安装管中并且能够沿着安装管远离限位块的一端伸出，压力弹簧与限位块连接，测量探头设置在安装管外部并与压力弹簧远离限位块的一端连接。在没有进行接触时，由于压力弹簧的作用使得测量探头被顶出在支撑滑块外部，当燃料棒在导向滑轮作用下被引导到与测量探头突出端接触时，随着接触力的增加，压力弹簧收缩带动测量探头向着支撑滑块内部移动，而压力弹簧始终是在安装管内部，起着限位和导向作用，限位块限定压力弹簧一端的安装位置，避免压缩时从安装管中冲出使得测量失效。
一种燃料棒接触式测量防碰撞方法，包括以下步骤：
（1）首先测量探头在导向滑轮的作用下与燃料棒进行接触，发生接触后，随着接触力开始增大，测量探头通过缓冲结构的形变向着受力方向上进行移动，在这个过程产生的接触力为一级压力，通过测量探头的移动形成缓冲区域和缓冲时间形成一级防碰撞；
（2）当测量探头在该方向上已不能滑动且受到的接触力持续增大时，即测量探头被完全压入到支撑滑块中或压力弹簧已被压缩到极限位置无法进行再压缩，受到的接触力持续增大且超过支撑滑块与安装块的摩擦力，设定测量探头被完全压入到支撑滑块中或压力弹簧已被压缩到极限位置无法进行再压缩时的力为刚好等于支撑滑块与安装块之间的摩擦力，支撑滑块将连带测量探头一起在安装块上继续向该方向上滑动，这时安装在支撑滑块上的感应片一感受到支撑滑块与安装块发生相对位移时触发自动报警装置，提示不再继续该方向上的移动，在此过程中产生的接触力为高于一级压力的二级压力，形成二级防碰撞；
（3）当二级防碰撞触发后仍然有该方向上的持续移动，使得支撑滑块滑动至最大范围时，即支撑滑块设置在安装块顶面下方的部分与安装块侧壁接触，这时与支撑滑块配合的安装块将产生继续向该方向滑动的趋势，由于安装块通过支撑块与底座连接在一起，从而推动底座也向该方向上的滑动，底座上附有感应片二及相配合的限位开关，平时限位开关的触头与感应片二相接触，感应片二有一定的尺寸，触头与感应片二接触时有一定的范围，而随着底座滑动超过触头与感应片二接触的范围时，说明底座滑动超过预先设定其能够移动的范围，此时限位开关的触头与感应片二相分离，触发限位开关而使主工作平台在该方向上移动失效，完全限制该方向上的继续移动，底座滑动过程中产生的接触力为高于二级压力的三级压力，此三级压力仍在安全接触力范围内，形成三级防碰撞。
通过上述防碰撞方法，能够实现三级防碰撞，每一级防碰撞启动时的力不同，压力设计逐级递增，这样能够在燃料棒接触式测量过程中将接触压力限制在安全范围内，既保证燃料棒接触式测量过程中的较大活动范围以及测量时的准确性，又保证接触压力不对探头或燃料棒造成破坏，形成相应的缓冲或者退让空间。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明能够将防碰撞自动实现，压力设计逐级递增，可在燃料棒接触式测量过程中将接触压力限制在安全范围内，既保证燃料棒接触式测量过程中的较大活动范围，又保证接触压力不对探头或燃料棒造成破坏；
2、本发明的结构简单，原理简便，利用逐级递增的压力设计，使得在测量时以相应位置的移动来对缓解或者抵消碰撞力，保证设备的安全，又不会影响对燃料棒接触式测量的准确性；
3、本发明设计的防碰撞结构和防碰撞方法，在二级防碰撞过程增大接触面积，使得动作过程快速有效，避免接触或者抓取不牢固而产生意外。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-底座，2-感应片二，3-触头，4-支撑块，5-感应片一，6-连接轴，7-压缩弹簧，8-安装块，9-支撑滑块，10-下导向滑轮，11-测量探头，12-上导向滑轮，13-缓冲机构，14-限位块，15-限位开关，16-通槽。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
如图1所示，一种燃料棒接触式测量防碰撞结构，其安装于池边检查设备中的主工作平台上，包括能够进行滑动的底座1，所述底座1上设置有安装块8，安装块8与底座1连接，在安装块8上设置有支撑滑块9，且支撑滑块9能够在安装块8上沿着安装块8的上表面滑动，支撑滑块9的滑动方向与底座1的滑动方向相同，在支撑滑块9上设置有缓冲机构13，缓冲机构13连接有测量探头11，且测量探头11能够随着缓冲机构13滑动，且滑动方向与支撑滑块9滑动方向相同，支撑滑块9上设置有上导向滑轮12和下导向滑轮10，导向滑轮能够沿着其自身轴线转动，缓冲机构13和测量探头11设置在上导向滑轮12和下导向滑轮10之间，且测量探头11的一端穿过支撑滑块9设置在支撑滑块9外部，另一端与缓冲机构13连接，首先测量探头11在上导向滑轮12和下导向滑轮10的作用下保证与燃料棒的良好接触，发生接触后，测量探头11通过与其连接的缓冲机构13的形变可以向着受力方向上最大产生3~4mm内自由移动，在此过程中产生的接触力为一级压力，形成一级防碰撞。
当测量探头11在受到接触力的方向上已不能滑动且受到的接触力持续增大时，此时测量探头11已完全被压入到支撑滑块9中或者缓冲机构13中的压力弹簧被压缩到极限无法再压缩，就是弹簧压缩到极限，探头运动限位，此时探头的运动行程约为3~4mm，而受到的接触力持续增大并且开始超过支撑滑块9与安装块8之间的摩擦力时，此时探头位置对燃料棒的接触力小于5N，同时支撑滑块9与安装块8之间相对滑动行程约10~15mm，支撑滑块9将连带测量探头11一起在安装块8上继续向该方向上滑动，而由于在支撑滑块9上设置有感应片一5，且感应片一5连接自动报警装置，当感应片一5感受到支撑滑块9与安装块8开始发生相对位移时即触发自动报警装置，提示不再继续该方向上的移动，来通知操作人员，在此过程中产生的接触力为高于一级压力的二级压力，形成二级防碰撞。
当产生二级防碰撞触发后接触力依然在增大，导致支撑滑块9仍然有朝向该方向上的持续移动的区域，并且使得支撑滑块9逐渐滑动至最大范围时，即支撑滑块9设置在安装块8下方的部分与安装块8侧壁逐渐贴紧接触，支撑滑块9无法相对于安装块8滑动，与支撑滑块9配合的安装块8将形成继续向该方向滑动的趋势，即滑动受力增大为7~10N，撑滑块9与安装块8之间相对滑动行程约达到20mm，推动底座1也向该方向上的滑动，而在底座1上设置有感应片二2及在底座1外部设置有与感应片二2相配合的限位开关15，底座1未滑动时感应片二2与限位开关15处于接触状态，在随着底座1滑动过程中与底座1外部的限位开关的接触位置产生变化，当底座1滑动距离超过设定范围时，限位开关15的触头3与感应片二2相分离，触发限位开关15而使主工作平台在该方向上移动失效，完全限制该方向上的继续移动，底座1滑动过程中产生的接触力为高于二级压力的三级压力，此三级压力仍在安全接触力范围内，形成三级防碰撞，本方案利用探头的内部缓冲设计实现探头自由活动范围内的一级防碰撞，再由连带探头的支撑滑块自由滑动并实时报警实现二级防碰撞，此外，由底座的整体滑动及安装于底座上的限位开关设计，可完全限制进一步的接触，实现三级防碰撞，其将防碰撞自动实现，压力设计逐级递增，可在燃料棒接触式测量过程中将接触压力限制在安全范围内，既保证燃料棒接触式测量过程中的较大活动范围，又保证接触压力不对探头或燃料棒造成破坏。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。