包壳管材非接触式蠕变闭环控制系统

技术领域

本发明涉及包壳管材蠕变试验技术领域，尤其涉及一种包壳管材非接触式蠕变闭环控制系统。

背景技术

目前，国内用于包壳管材内压蠕变试验系统大多在可接触开放式环境中使用，这种系统在实际使用时，如果操作不当，会伤害工作人员的身体，同时，自动化程度不高，不能实现包壳管材的自动化组装，工作效率低、操作繁琐，人工成本高，且使用不便，因此，需要对其进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种包壳管材非接触式蠕变闭环控制系统，可满足非人为接触环境下的包壳管材的安装、蠕变环境温度控制及压力加载，自动化程度高、工作效率高，且在实际使用时，将高温真空炉放置在防辐照的热室内，压力及操作控制部分则放置在热室外，采用这种两者分离的方式，操控方便，且可保证工作人员的身体不易受损坏，同时，也满足长时间无人看管下的高温蠕变试验的条件，实用性强。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种包壳管材非接触式蠕变闭环控制系统，包括

介质存储件，所述介质存储件与待试验的包壳管材连通，至少用于存储试验用的试验介质；

增压件，所述增压件连通于介质存储件与包壳管材之间，至少用于从介质存储件吸入试验介质，并将试验介质增压后输入至包壳管材内；

气压驱动件，所述气压驱动件与增压件连通，至少用于控制增压件从介质存储件内吸入试验介质；

装样机构，所述装样机构至少用于在包壳管材的两端分别组装高压接头、堵头，并将组装好后的包壳管材搬运至高温真空炉内；

高温真空炉，所述高温真空炉内设有两夹紧组件，至少用于将包壳管材的两端装夹固定；

测量机构，所述测量机构靠近高温真空炉布置，至少用于测量包壳管材的直径变化量。

进一步地，所述装样机构包括装样机台、布置于装样机台顶部的两X轴平移机构、位于两X轴平移机构之间的支撑架、安装于支撑架顶部的间距调节机构，以及与间距调节机构连接的调节平移座；所述支撑架的顶部位于间距调节机构的一端还安装有固定座；所述固定座与调节平移座相对布置，且固定座的顶部开设有第一限位卡口；所述调节平移座的顶部与第一限位卡口对应处还开设有第二限位卡口，包壳管材的两端分别卡设于第一限位卡口、第二限位卡口内；每一所述X轴平移机构还驱动连接一滑动座，且每一滑动座上还安装有电批组件。

进一步地，所述调节平移座和固定座上还各连接一安装竖板，且每一安装竖板上还均安装一夹持组件；所述夹持组件用于将包壳管材夹持固定。

进一步地，所述夹持组件包括安装于安装竖板一侧的夹持平移气缸、与夹持平移气缸连接的夹持平移板、沿竖直方向安装于夹持平移板一侧的夹持升降气缸，以及与夹持升降气缸连接的夹持块；所述夹持块的底部还开设有夹持槽；所述夹持平移板的另一侧还安装有测距传感器。

进一步地，所述装样机构还包括若干机械手机构，机械手机构用于将组装好高压接头、堵头后的包壳管材搬运组装至高温真空炉内。

进一步地，所述介质存储件包括氩气瓶，试验介质为存储于氩气瓶内的氩气；所述增压件包括依次连通于氩气瓶与包壳管材之间的气驱增压泵、快速排气阀、安全截止阀、第一压力传感器；所述氩气瓶与气驱增压泵之间还依次连通有第一过滤器、第二压力传感器、第一减压阀、第一气控截止阀。

进一步地，所述气驱增压泵与快速排气阀之间还连通有缓冲罐，且缓冲罐上还安装有对其加热保温的恒温加热器；所述缓冲罐与快速排气阀之间还连通有第一泄压阀，且第一泄压阀和快速排气阀还各连接一第一消声器。

进一步地，所述气压驱动件包括气源，以及依次连通于气源与气驱增压泵之间的第二过滤器、电气比例阀；所述第二过滤器与电气比例阀之间还连通有调压阀，且调压阀还连通有若干个电磁阀。

进一步地，所述高温真空炉上还安装有加热器和抽真空机构。

进一步地，所述测量机构包括非接触式直径测量仪；所述包壳管材内还安装有实心芯轴。

采用上述方案，本发明的有益效果是：

该系统可满足非人为接触环境下的包壳管材的安装、蠕变环境温度控制及压力加载，自动化程度高、工作效率高，且在实际使用时，将高温真空炉放置在防辐照的热室内，压力及操作控制部分则放置在热室外，采用这种两者分离的方式，操控方便，且可提高操作的安全性，同时，也满足长时间无人看管下的高温蠕变试验的条件，实用性强。

附图说明

图1为本发明的原理性示意图；

图2为本发明的装样机构的结构示意图；

图3为图2省却部分机构的结构示意图；

其中，附图标识说明：

1—介质存储件；2—增压件；3—气压驱动件；4—装样机构；5—高温真空炉；6—测量机构；7—抽真空机构；21—气驱增压泵；22—快速排气阀；23—安全截止阀；24—第一压力传感器；25—第一过滤器；26—第二压力传感器；27—第一减压阀；28—第一气控截止阀；29—缓冲罐；30—第一泄压阀；31—气源；32—第二过滤器；33—电气比例阀；34—调压阀；35—电磁阀；41—装样机台；42—X轴平移机构；43—支撑架；44—间距调节机构；45—调节平移座；46—固定座；47—滑动座；48—电批组件；451—安装竖板；452—夹持平移气缸；453—夹持平移板；454—夹持升降气缸；455—夹持块；456—夹持槽；457—测距传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

参照图1至3所示，本发明提供一种包壳管材非接触式蠕变闭环控制系统，一实施例中，包括

介质存储件1，所述介质存储件1与待试验的包壳管材连通，至少用于存储试验用的试验介质；

增压件2，所述增压件2连通于介质存储件1与包壳管材之间，至少用于从介质存储件1吸入试验介质，并将试验介质增压后输入至包壳管材内；

气压驱动件3，所述气压驱动件3与增压件2连通，至少用于控制增压件2从介质存储件1内吸入试验介质；

装样机构4，所述装样机构4至少用于在包壳管材的两端分别组装高压接头、堵头，并将组装好后的包壳管材搬运至高温真空炉5内；

高温真空炉5，所述高温真空炉5内设有两夹紧组件，至少用于将包壳管材的两端装夹固定；

测量机构6，所述测量机构6靠近高温真空炉5布置，至少用于测量包壳管材的直径变化量。

在该实施例中，介质存储件1包括15Mpa高纯氩气瓶，试验介质为存储于氩气瓶内的高纯氩气；高温真空炉5上还安装有加热器和抽真空机构7，且高温真空炉5的炉壁上还设有炉门；加热器可为安装于其内部的电热元件(如电阻炉丝等)，以对其进行加热，其温度范围在500～600℃之间，炉内温度偏差小，温度均匀；抽真空机构7包括经金属波纹软管与高温真空炉5连通的真空泵机组，可将炉内的空气抽出，使其内部保持真空状态；待试验的包壳管材是竖直方式安装于高温真空炉5内的，高温真空炉5内的上、下两端各设有一夹紧组件(夹紧工装)，夹紧工装的结构采用现有的工装结构即可，可将包壳管材的两端夹持固定，以便进行试验。

此外，在该实施例中，测量机构6包括非接触式直径测量仪，直接采用现有的非接触式测量仪即可，可实现对包壳管材直径变化的测量，同时，包壳管材内还安装有实心芯轴，实心芯轴的存在可有效保障施加于包壳管材上力的均匀性，不会造成包壳管材的塌陷等现象出现，进而提高试验的成功率；在实际使用时，会将高温真空炉5放置在防辐照的热室内，压力及操作控制部分和装样、测量部分则放置在热室外，采用这种两者分离的方式，操控方便，且可提高操作的安全性；试验时，可首先在高温真空炉5外，经装样机构4在包壳管材的两端分别组装高压接头、堵头，组装完成后，打开炉门，将组装好后的包壳管材搬运至高温真空炉5内的夹紧工装上，经工装锁紧固定后，将炉门关闭；随后，经气压驱动件3，控制增压件2从介质存储件1内吸入试验介质，再经增压件2对试验介质，也即氩气，增压后输入至包壳管材内，由测量机构6测量包壳管材的直径变化量，完成测试后，再将包壳管材取出即可，本实施例中，该系统可满足非人为接触环境下的包壳管材的安装、蠕变环境温度控制及压力加载，自动化程度高、工作效率高。

一实施例中，所述装样机构4包括装样机台41、布置于装样机台41顶部的两X轴平移机构42、位于两X轴平移机构42之间的支撑架43、安装于支撑架43顶部的间距调节机构44，以及与间距调节机构44连接的调节平移座45；所述支撑架43的顶部位于间距调节机构44的一端还安装有固定座46；所述固定座46与调节平移座45相对布置，且固定座46的顶部开设有第一限位卡口；所述调节平移座45的顶部与第一限位卡口对应处还开设有第二限位卡口，包壳管材的两端分别卡设于第一限位卡口、第二限位卡口内；每一所述X轴平移机构42还驱动连接一滑动座47，且每一滑动座47上还安装有电批组件48。

继续参照图2-3所示，在该实施例中，X轴平移机构42与间距调节机构44彼此平行设置，且两者均可采用电机丝杆的传动方式，在此不做限制；使用时，可首先经外部的机械手或其他机构，将包壳管材水平放置于固定座46和调节平移座45上，并使其两端分别卡设于第一限位卡口、第二限位卡口内，经第一限位卡口、第二限位卡口可将包壳管材初步卡紧固定；随后，机械手将高压接头、堵头分别放置于一电批组件48的输出端(采用现有的电批即可)上(通过堵头，可避免在对包壳管材内施加内压时，其发生泄漏或松脱)；最后，在两X轴平移机构42的驱动下，驱动电批组件48靠近包壳管材的端部，再由电批组件48将高压接头、堵头分别组装于包壳管材的两端端部上，实现自动化的组装；此外，在该实施例中，间距调节机构44可驱动调节平移座45滑动，以调整调节平移座45与固定座46之间的间距，进而可适应不同规格、长度的包壳管材的夹持，同时，高压接头采用特殊的设计，其包括光轴导向段和螺丝连接段，方便包壳管材放置于高温真空炉5内的工装中可自行直立，且可在不用辅助把持的情况下，用机械手夹持的扳手锁紧试件接头，实用性强。

一实施例中，所述调节平移座45和固定座46上还各连接一安装竖板451，且每一安装竖板451上还均安装一夹持组件；所述夹持组件用于将包壳管材夹持固定。在该实施例中，通过设置两组夹持组件，可将包壳管材进一步夹持固定，以便电批组件48将堵头、高压接头组装于包壳管材端部。

在该实施例中，所述夹持组件包括安装于安装竖板451一侧的夹持平移气缸452、与夹持平移气缸452连接的夹持平移板453、沿竖直方向安装于夹持平移板453一侧的夹持升降气缸454，以及与夹持升降气缸454连接的夹持块455；所述夹持块455的底部还开设有夹持槽456；所述夹持平移板453的另一侧还安装有测距传感器457。在将包壳管材放置于两限位卡口内后，通过夹持平移气缸452、夹持升降气缸454的相互配合，可驱动夹持块455下降至包壳管材处，并通过夹持槽456将包壳管材夹持固定，保证其组装高压接头、堵头的稳定性，同时，还设有测距传感器457，通过测距传感器457可限制夹持升降气缸454的升降行程，避免其下降过度，进而损坏包壳管材。

一实施例中，所述装样机构4还包括若干机械手机构，机械手机构用于将组装好高压接头、堵头后的包壳管材搬运组装至高温真空炉5内。在该实施例中，机械手机构采用现有的机械手即可，通过机械手可将组装好的包壳管材搬运组装至高温真空炉5内的两夹紧工装中，同时，其中一机械手可连接一扳手，进而通过扳手将高温接头锁紧于工装中。

一实施例中，所述增压件2包括依次连通于氩气瓶与包壳管材之间的气驱增压泵21、快速排气阀22、安全截止阀23、第一压力传感器24；所述氩气瓶与气驱增压泵21之间还依次连通有第一过滤器25、第二压力传感器26、第一减压阀27、第一气控截止阀28；所述气驱增压泵21与快速排气阀22之间还连通有缓冲罐29，且缓冲罐29上还安装有对其加热保温的恒温加热器；所述缓冲罐29与快速排气阀22之间还连通有第一泄压阀30，且第一泄压阀30和快速排气阀22还各连接一第一消声器；所述气压驱动件3包括气源31，以及依次连通于气源31与气驱增压泵21之间的第二过滤器32、电气比例阀33；所述第二过滤器32与电气比例阀33之间还连通有调压阀34，且调压阀34还连通有若干个电磁阀35。

具体试验时，气驱增压泵21在电气比例阀33的压力控制的驱动气压下将氩气从氩气瓶吸入(在第二过滤器32与电气比例阀33之间还连接有调压阀34，调压阀34连接有若干气控电磁阀35，可为其他阀门提供驱动气体，以保证其正常工作)，通过气驱增压泵21的压缩动作后将氩气压力增压后，输出至包壳管材内，以进行内压蠕变试验；在该实施例中，第一压力传感器24可实时采集包壳管材内部的压力变化值，并传至后台，后台可通过压力传感器综合其他器件，获得整个测试过程中的压力曲线；缓冲罐29上还安装有恒温加热器(电阻丝等)，可使得缓冲罐29内的氩气处于恒温状态，消除环境温度变化对压力波动的影响。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。