Устройство для испытания пружин в активной зоне ядерного реактора

 

Изобретение относится к средствам испытания изделий в ядерных реакторах и может быть использовано для испытания пружины в активной зоне ядерного реактора . Целью изобретения является повышение достоверности испытания за счет учета радиационного распухания пружины. Последнее контролируется в устройстве в виде нагружающего пружину ряда шариков (в магазине ) и индикатора деформаций в виде шарнирно связанных линеек, по которым скатываются шарики в карманы. По количеству шариков в этих карманах судят о радиационном распухании. 1 табл., 3 ил. СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4893287128 (22) 25.12.90 (46) 15.04.93. Бюл. N. 14 (71) Тольяттинский политехнический институт (72) Г.M. Гаврилов, М.А. Криштал и О.Г. Романова (56) Борздыка А.M. и др. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. М.: Металлургия, t 972.

Авторское свидетельство СССР

М 696341, кл. 6 01 N 3/08, 1978, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПРУЖИН В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ЯДЕРНОГО РЕ" "ТОРА

„„БЦ„„1809354 А1 (57) Изобретение относится к средствам ис-. . пытания иэделий в ядерных реакторах и может быть использовано для испытания пружины в активной зоне ядерного реактора. Целью изобретения является повышение достоверности испытания за счет учета радиационного распухания пружины. Последнее контролируется в устройстве в виде нагружающего пружину ряда шариков (в магазине) и индикатора деформации в виде шарнирно связанных линеек, по которым скатываются шарики в карманы. По количеству шариков в этих карманах судят о ради- ф ационном распухании. 1 табл., 3 ил, 1809354

25

30 ниэм компенсации уровня деформации, 5 обеспечивающий дозированное снижение в нагрузки при. сохранении фиксированной де- д формации, и механизм регистрации величи- 35 р ны напряжения, предназначенный для р определения зависимости изменения напря- г жения от времени испытания. ш

Механизм нагружения включает посто- .40 н янную часть нагрузки Р1 и переменную, вы- ч полненную в виде вертикально и установленного полого цилиндра 1, запал- . ш немного в один ряд металлическими шариками 2 одинакового диаметра, которые 45 3 своим весом воздействуют на образец 3, На н фиг. 1 контурными линиями показано испы- и тание пружины. сжатия, а пунктирными — и вариант крепления образца при испытании . с пружины растяжения. 50 ф

Механизм компенсации уровня дефор- с мации содержит рейку 4, шарнирно закреп- н ленную на стенке ампулы, и направляющий канал 5. Свободный конец 4 оснащен сфе- н рической пятой "а", контактирующий с об- 55 н разцом 3. Щ

Индикатор деформации содержит не- ш подвижную линейку 6, установленную под к углом а=10-15О к плоскости, перпеидику- п лярной оси ампулы, и шарнирно соединенИзобретение относится к измерительной технике, в частности к способам и устройствам для неинструментованных внутриреакторных испытаний конструкционных материалов.

Цель достигается тем, что механизм нагружения выполнен в виде вертикально установленного полого цилиндра, заполненного в один ряд металлическими шариками, механизм компенсации уровня деформации выполнен в виде шарнирно закрепленной рейки, одна сторона свободноIo конца которой контактирует с одним из указанных шариков, другая предназначена для контактирования с испытуемой пружиной, а индикатор деформации выполнен в виде шарнирно связанных двух линеек, соединяющей их свободные концы; тягой с известной интенсивностью радиационного 20 распухания и жестко связанных с линейкой карманов.

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 — схема, иллюстрирующая пример практического применения; на фиг. 3 — график обработки результатов испытания.

Устройства включает следующие механизмы. размещенные в ампуле: механизм нагружения, предназначенный для создания величины начального напряжения, вызывающего заданный уровень деформации; механую с ней подвижную линейку 7. Линейки 6 и 7 установлены так, что их срезы образуют наклонную клиновидную щель, расширяющуюся к низу. Свободные концы линеек соединены между собой тягой 8, изготовленной из материала с известной интенсивностью радиационного распухания. С нижней стороны неподвижной линейки 6 вдоль клиновидной щели равномерно расположены карманы 9; 10; 11; 12; 13; 14;

15; 16, предназначенные для последовательного йомещения шариков 2..

Устройство работает следующим абра зом.

Шарики 2. расположенные в полом цилиндре 1,. воздействуя своим весом на сво-; бодный конец рейки 4, создают переменную часть нагрузки, деформируют пружинный образец 3. Зазор h между нижним срезом а полого цилиндра 1 и свободным концом| рейки 4 устанавливают так, чтобы он был меньше диаметра шарика и в исходном положении (в начале нагружения) предотвра-: щал прохождение шарика иэ полого цилиндра 1 в направляющий канал 5.

При релаксации напряжения в образце

3 деформация его возрастает, зазор h между нижним срезом полого цилиндра 1 и рейкой

4 увеличивается, и нижний шарик 2, скатываясь по рейке 4 через направляющий канал, попадает на верхнюю узкую часть клинаидной щели между неподвижной 6 и повижной 7 линейками. Скатываясь вдоль асширяющейся щели в сторону ее расшиения, шарик проваливается в том месте, де ширина .щели соответствует диаметру арика. При низком уровне релаксации. в, ачале нагружения шарик проваливается;; ереэ широкий нижний участок щели и по-1 адает в карман 9; наиболее удаленный от арнира.

В момент прохождения шарика через азор h, нагрузка на образец уменьшается. а вес этого шарика, снижается уровень наряжения в образце и восстанавливается сходная деформация. Последующая релакация напряжения снова увеличивает деормацию, что ведет к вы падению ледующего шарика и повторному восстаовлению исходной деформации.

В результате радиационного распухаия тяги 8 длина ее увеличивается, свободые концы линеек 6 и 7 расходятся и участок ели, имеющий ширину, равную диаметру арика, перемещается в сторону сужения линовидной щели. Очередной шарик, поевший в щель, провалится через нее, на1809354 пример, в карман 16, расположенный ближе к шарниру.

При известной интенсивности радиационного распухания материала тяги 8 расположение шариков в карманах 9 — 16 характеризует темп релаксации напряжения образца, так как каждый карман соотвЕтствует определенному времени испытания. Так, например, при высоком темпе релаксации большее количество шариков выпадает в начале испытания и через наиболее широкие участки клиновидной щели попадает в дальние от шарнира карМаны 9:10, а при низком темпе релаксации карманы, расположенные со стороны расширяющейся части клиновидной щели, могут оказаться пустыми.

Определение величины релаксации напряжения в образце производится после извлечения устройства из реактора по количеству шариков, расположенных в карманах.

Пример. Для испытания пружины диаметром 0=10 мм с диаметром проволоки

d=1 мм при количестве витков 1=20 и нагрузке РО=1 кгс начальное напряжение г=300

МПа (30 кгс/мм), а общая осадка Х =20 мм.

Постоянная часть нагрузки Pl<=0,75 кгс, переменная Рп=0,25 кгс и состоит из шариков диаметром do=10,6 мм и весом Р =0,005 кгс в количестве по=50 шт.

Начальная длина тяги, выполненной иэ материала с известкой интенсивностью распухания, Q=50 мм (фиг. 2). Расстояние между линейками в исходном положении (при параллельных срезах) la=do- A8 =10,50,05=10;45, где Ле =0,05 мм — приращение деформации, равное разности ширины щели, соответствующей смежным карманам.

Для предельного распухания 4, =9,6% в течение кампании Т=96 сут удлинение тяги составит 3,2, то есть Л I1=1,6 мм.

Вдоль щели расположено п =8 карманов. В исходном положении при параллельных срезах линеек ширина щели 4=10,45 мм недостаточна для прохождения шариков в карманы.

При равномерном распухании материала тяги через каждые 12 сут длина тяги увеличивается на 1/8 предельного удлинения, то есть на Л11= Л 4/п=1,6/8=0,2 мм. Это приведет к тому,. что через 12 сут после начала испытания шарики попадут в карман

9, через следующие 12 сут — в карман 10, в последние 12 сут, то есть в конце кампании, — в карман 16 (приложение 1}, При уменьшении нагрузки на величину ее переменной части, равной общему весу шариков Рг=0,25 кгс (1/4 начальной нагрузки), напряжение снизится на 75 МПа и окажется равным 225 МПа, В начале испытания под действием начальной нагрузки Ро=1 кгс образец деформируется на величину общей осадки it=20 мм, Через некоторое время вследствие ре10 лаксации напряжения деформация его увеличится. B тот момент, когда приращение деформации составит Ля=0,05 мм, первый шарик выпадет из магазина в щель. Нагрузка уменьшится на вес одного шарика, напряжение снизится и исходная деформация будет восстановлена, но уже при уменьшен- ном вследствие релаксации напряжении.

Все шарики, выпавшие в первые 12 сут, по20 падут в карман М 1, в следующие 12 сут — в карман t4 2 и так далее.

Количество шариков в каждом кармане определяет падение напряжения в данном временном интервале. Величину изменения

25 напряжения в конце каждого временного интервала вычисляют.по формуле о Йс

ri =то —,7, п, (1) по 1

30 где то — исходное напряжение; хк — напряжение от. действия постоянной нагрузки (без учета веса шариков); по — общее количе-! ство шариков, 1 — сумма шариков, попавших в предыдущие карманы.

Расчеты по формуле (1) сведены в табли-. цу и представлены на графике (фиг.3).

40 В отличие от базовых устройств, принятых за прототип и аналоги, предлагаемое устройство позволяет про зводить испытание пружинных образцов на релаксацию напряжения беэ вывода коммуникаций в

45 особо сложных условиях, например в активной зоне ядерного реактора на быстрых нейтронах.

Формула изобретения

Устройство для испытания пружин в активной зоне ядерного реактора, содержащее механически связанные механизмы нагружения и компенсации уровня деформации, а также индикатор деформации, о тл ич а ю ще еся тем, что, с целью повышения достоверности испытания в режиме ре- лаксации, механизм нагружения выполнен в виде вертикально установленного полого

1809354 цилиндра, заполненного в один ряд металлическими шариками, механизм компенсации уровня деформации выполнен в виде шарнирно закрепленной рейки, одна сторона свободного конца которой контактирует с одним из указанных шариков, другая предназначена для контактирования с испытуемой пружиной, а индикатОр деформации выполнен в виде шарнирно связанных двух линеек, соединяющей их свободные концы тяги с известной интенсивностью радиационного распухания и жестко связанных с линейкой карманов.

1809354

Составитель Г.Гаврилов

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, Ю1

Заказ 1282 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4l5