本發(fā)明涉及一種多試樣磨損試驗裝置，特別是涉及一種在高溫高壓水環(huán)境下的多試樣磨損試驗裝置。

背景技術：

核電廠設計壽命長，建造成本高，設計上采用了較多的在高溫高壓水環(huán)境下可能產生的相對位移的結構，例如蒸汽發(fā)生器、燃料組件、控制棒驅動機構、控制棒組件、堆內構件等。這些組件為了得到固定，安裝結構中形成很多摩擦副，例如，蒸汽發(fā)生器傳熱管與抗振條、傳熱管與傳熱管支撐板、燃料包殼管與定位格架、控制棒與控制棒導管、控制棒驅動機構鉤爪與驅動軸、堆內構件與支撐座等，這些摩擦副均存在于高溫高壓水環(huán)境之下，摩擦副之間的磨損速率、摩擦阻力等參數是影響核電廠設備壽命及運行安全性的重要指標，在設計和建造核電廠時是必須測量的試驗內容。

目前，現有的磨損試驗機主要針對低溫、無介質壓力的試驗環(huán)境而設計，很少有能夠在高溫高壓水環(huán)境下進行磨損試驗的磨損試驗機。由于在高溫高壓的水環(huán)境、或者其它溶液環(huán)境下，常用金屬材料均有不同程度的氧化、腐蝕等現象發(fā)生，在表面生成氧化物，或者其它類型的腐蝕產物，這些腐蝕產物的物理性質與基體材料有較大區(qū)別，也會顯著影響摩擦副的摩擦特性，進而影響摩擦系數、磨損速率。因此，現有技術無法滿足在類似模擬核電廠高溫高壓溶液環(huán)境下進行磨損試驗的要求。要想在高溫高壓環(huán)境下進行磨損試驗，需要克服三大問題：

一、高溫高壓環(huán)境下動試樣的驅動動作輸入、驅動桿的高壓密封、以及位移、載荷的測量與控制；

二、高壓釜內靜試樣的定位、加載及載荷測量；

三、高壓釜操作程序復雜，運行成本高，需要考慮高溫高壓溶液環(huán)境下磨損試驗效率問題。

技術實現要素：

本發(fā)明針對現有技術的不足，提出一種多試樣磨損試驗裝置。

本發(fā)明提供一種多試樣磨損試驗裝置，其包括高壓釜、試樣座、靜試樣座、加載彈簧、柔性鉸鏈、試樣座安裝架和驅動桿；所述試樣座包括靜試樣座和動試樣座；所述靜試樣座、靜試樣座和加載彈簧設置在所述高壓釜內，采用與所述動試樣座相連的所述驅動桿穿出所述高壓釜的蓋，以為所述動試樣座提供驅動力；所述試樣座通過試樣座安裝架安裝在所述高壓釜內。

優(yōu)選地，所述高壓釜形成一個試驗介質溶液的高壓邊界；所述高壓泵和背壓閥保持高壓循環(huán)介質溶液環(huán)境，或者采用水溶液介質升溫后自然形成的高壓，形成靜態(tài)高壓環(huán)境。

優(yōu)選地，所述驅動桿采用聚四氟乙烯泛塞密封圈密封。

優(yōu)選地，所述靜試樣座通過采用薄板加工而成的柔性鉸鏈固定在所述高壓釜內的支架上，采用所述靜試樣座通過彈簧給摩擦副加載。

優(yōu)選地，所述彈簧的安裝方式為，使用一根彈簧時安裝在對應靜試樣中心位置，采用二根或四根彈簧時以靜試樣中心對稱分布；所述彈簧應采用與環(huán)境介質和溫度相匹配的材質制造。

優(yōu)選地，所述動試樣座為一體設計，可在四面對稱安裝多個動試樣，每個所述靜試樣座為獨立組件設計，每個所述靜試樣座上安裝一個靜試樣，對應每個動試樣，形成摩擦副；動試樣和靜試樣分別采用兩面和四面對稱安裝，每次試驗摩擦副安裝數量為偶數，即2、4、6、8、……，圖1為一次安裝8個摩擦副試樣的磨損機構設計。

優(yōu)選地，所述動試樣座的運動位移和摩擦阻力通過安裝在所述高壓釜外的位移傳感器和載荷傳感器測量。

優(yōu)選地，摩擦力測量時，需要在加熱到高溫高壓試驗工況下對載荷傳感器清零；在運行時，需要采用較低頻率的運動速度，以獲得動、靜摩擦力；需要在未裝試樣條件下測量空載系統(tǒng)摩擦力。

優(yōu)選地，磨損機構驅動頭可采用電磁驅動器、伺服驅動器或凸輪軸等驅動器，通過位移傳感器進行運動控制，通過載荷傳感器測量運動過程中的摩擦力。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提供的多試樣磨損試驗裝置，主要用于壓水堆核電廠的蒸汽發(fā)生器傳熱管、核燃料包殼管、控制棒包殼管、控制棒驅動機構鉤爪等機構在模擬核電廠運行環(huán)境下的磨損試驗，也可以用于其它行業(yè)的設備配件在液態(tài)溶液狀態(tài)下的磨損試驗。

2、本發(fā)明提供的多試樣磨損試驗裝置，可實現在高溫高壓溶液環(huán)境下的磨損試驗，通過一次安裝多個試樣方式提高試驗效率，通過采用彈簧為靜試樣加載簡化了高壓釜內試樣加載控制，通過在高壓釜外部驅動桿上測量位移和載荷的方式實現了對摩擦運動的位移控制，以及位移和摩擦力的測量。

附圖說明

圖1為符合本發(fā)明優(yōu)選實施例的多試樣磨損試驗裝置的結構剖視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明多試樣磨損試驗裝置包括動試樣座2、靜試樣座5、柔性鉸鏈4、加載彈簧6、彈簧壓板9、試樣座安裝架3、立柱11、位移傳感器18和19，高壓釜釜體1、高壓釜釜蓋14、高壓釜密封圈12、驅動桿13、驅動桿密封圈15和其它部件。動、靜試樣座、加載彈簧、柔性連接片、試樣座安裝架等安裝在高壓釜內。

高壓釜釜體1、釜蓋14和高壓釜密封圈12、驅動桿密封圈15、驅動桿密封圈蓋板16、以及釜蓋上安裝的管接頭形成了壓力邊界，保持運行過程中高壓釜內高壓環(huán)境。高壓釜內壓力可以采用兩種方式保持，一是用高壓泵與背壓閥結合，形成一種循環(huán)介質環(huán)境，實現動態(tài)循環(huán)高壓釜試驗環(huán)境；二是根據水在密閉容器中升溫時升壓的自然原理，高壓釜內加熱后形成靜態(tài)高壓釜試驗環(huán)境。

動試樣座2與驅動桿13之間螺紋連接，用鎖緊螺母鎖緊，用于安裝摩擦副的動試樣7，由驅動桿13帶動，從外部輸入磨損驅動動作。驅動桿和高壓釜蓋14上分別固定有位移傳感器(例如LVDT)固定裝置鐵芯連接板17和線圈固定夾20，分別固定LVDT的鐵芯18和線圈19。根據實際安裝需要，也可以將LVDT的線圈固定在高壓釜蓋上，鐵芯固定在驅動桿上。

本發(fā)明動試樣座2為一體化設計，圍繞驅動軸四面對稱安裝偶數個數的動試樣7，圖1上顯示可以安裝16個試樣。

四根立柱11和2～多片靜試樣座安裝架3組成了靜試樣座的安裝定位系統(tǒng)，安裝架3同時也作為動試樣座2的運動導向機構，保證動試樣座2在驅動桿的帶動下沿給定運動方式進行往復運動。

靜試樣座5通過柔性鉸鏈4與靜試樣座安裝架3由螺栓固定連接，保證柔性鉸鏈的平面與動試樣座2的運行方向平行，從而保證柔性鉸鏈在動試樣座運動方向上固定，而在彈簧加載方向上自由。柔性鉸鏈4采用0.1～0.6mm厚度的薄板制作，根據靜試樣上的載荷大小選擇薄板厚度和柔性鉸鏈頸部尺寸。這樣，既能保證靜試樣在動試樣運動軸方向的固定，又能保證彈簧的載荷全部加載到靜試樣上。

驅動桿13伸出高壓釜后，通過載荷傳感器與驅動裝置連接，圖1中未畫出載荷傳感器和驅動裝置示意圖。載荷傳感器可采用S型、輪輻型、或者其它類型滿足試驗要求的傳感器，驅動裝置可采用電磁驅動頭、電液伺服、機械伺服、或者凸輪機構實現給定運動。

與現有技術相比，本實施例具有以下有益效果：

1、本實施例提供的多試樣磨損試驗裝置，主要用于壓水堆核電廠的蒸汽發(fā)生器傳熱管、核燃料包殼管、控制棒包殼管、控制棒驅動機構鉤爪等機構在模擬核電廠運行環(huán)境下的磨損試驗，也可以用于其它行業(yè)的設備配件在液態(tài)溶液狀態(tài)下的磨損試驗。

2、本實施例提供的多試樣磨損試驗裝置，可實現在高溫高壓溶液環(huán)境下的磨損試驗，通過一次安裝多個試樣方式提高試驗效率，通過采用彈簧為靜試樣加載簡化了高壓釜內試樣加載控制，通過在高壓釜外部驅動桿上測量位移和載荷的方式實現了對摩擦運動的位移控制，以及位移和摩擦力的測量。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

本領域技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發(fā)明的范圍。

顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內。