Методика контроля прямолинейности каналов охлаждения диагностических защитных модулей, входящих в состав экваториального порта N 11 Российский патент 2025 года по МПК G01N29/26 

Изобретение относится к области методов измерений геометрических параметров крупногабаритных изделий и применимо для контроля глухих отверстий, выполненных в теле нецилиндрических крупногабаритных изделий.

Диагностические защитные модули (далее ДЗМ) экваториального порта №11 представляют собой структуры сложного профиля с большим (более 100 шт., см. фиг. 1) количеством каналов охлаждения во фронтальной, нижней и верхних частях, глубиной до 2000 мм и с диапазоном диаметров от 10 до 40 мм.

ДЗМ является составной частью вакуумной камеры термоядерной установки ИТЭР (ITER - англ. International Thermonuclear Experimental Reactor, Международный экспериментальный термоядерный реактор) и предназначен для размещения диагностических комплексов для мониторинга параметров плазмы и одновременно является элементом нейтронной защиты установки. Поэтому такое количество каналов охлаждения необходимо для термализации и отбора термоядерной мощности.

Фиг. 1 наглядно демонстрирует сложность конфигурации системы охлаждения. Так как ДЗМ является элементом первичного контура охлаждения термоядерной установки, от точности изготовления каналов охлаждения и их плотности расположения по отношению друг к другу зависит бесперебойная и безопасная работа установки на протяжении всего срока эксплуатации. В противном случае, возможны нарушения работы гидродинамической схемы охлаждения, локальные перегревы структуры ДЗМ, аварийная разгерметизация контура охлаждения.

Из уровня техники известны способы контроля прямолинейности труб и прочих цилиндров с применением приборов рычажным механизмом (например, Рычажный прибор Аваева, «Глубокое сверление», Троицкий Н.Д. Л.: Машиностроение., 1971 г. - 176 с.). Данный способ является механическим, предназначенным для контроля прямолинейности труб и цилиндров и не позволяет проводить контроль прямолинейности в деталях крупных нецилиндрических изделий, в которых помимо протяженных сквозных отверстий, присутствуют и глухие отверстия.

Также известен способ контроля отклонений от прямолинейности каналов цилиндров при помощи приборов с индуктивными преобразователями перемещений и струной в качестве чувствительного элемента измерительного блока (Прибор «Струна-32» и т.д.). Основным недостатком данного способа является то, что номинальный диаметр контролируемого цилиндрического канала должен быть не менее 32 мм для возможности проведения измерений.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ контроля параметров глубоких отверстий с применением оптоэлектронных систем контроля и формированием базовой прямой при помощи источника лазерного излучения (серия приборов ПИКА - Н). Согласно описанию, данная методика позволяет контролировать сквозные отверстия труб с диаметрами от 7.5 мм до 300 мм, в диапазоне измерений от ±2 мм до ±12 мм в цилиндрических изделиях, но не глухие отверстия в крупногабаритных деталях нецилиндрической формы.

Целью заявленного изобретения является создание методики контроля прямолинейности каналов охлаждения таких сложных крупногабаритных деталей нецилиндрической формы, как элементы термоядерного реактора, работающих в условиях экстремальных температур и потоков радиационного излучения, в частности ДЗМ, входящих в состав Экваториального Порта №11.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что методика контроля прямолинейности каналов охлаждения Диагностических Защитных Модулей, входящих в состав Экваториального Порта №11 отличающаяся тем, что в канал охлаждения вводят оптический калибр соответствующего размера с закрепленным на нем уголковым отражателем, перемещают по каналу охлаждения с произвольным шагом и фиксируют координаты точек отклонения от оси канала охлаждения с помощью лазер-трекера, который устанавливают напротив канала охлаждения, при этом случае сквозного отверстия канала охлаждения измерения проводят с обоих концов при помощи штанги, если же канал охлаждения глухой, то измерения проводятся, как при проталкивании оптического калибра шомполом, так и при вытягивании его металлической уздечкой.

Обозначенный технический результат достигается за счет отслеживания пучка лазерного излучения, отраженного от перемещаемого внутри исследуемого канала оптического отражателя.

Как уже было сказано выше, отклонение от прямолинейности отслеживают при помощи электрического сигнала, сформированного лазерным излучением, отраженным от оптического отражателя, перемещаемого по каналу глубокого сверления. В качестве оптоэлектронной системы измерений и обработки полученного электрического сигнала используют лазер-трекер с оптическими отражателями, размещенными на оптических калибрах. Кроме того, использование оптических калибров, размер которых выбирается согласно ГОСТ 21401-75, позволяет контролировать геометрические параметры как сквозных, так и глухих глубоких отверстий в крупногабаритных изделиях нецилиндрической формы.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых: на фиг.1 - схема каналов охлаждения в ДЗМ экваториального порта №11; на фиг.2 (схема методики контроля прямолинейности каналов охлаждения ДЗМ): где 1 - лазерный трекер, 2 - отверстие глубокого сверления, 3 - проходной оптический калибр и 4 - отражатель.

На фиг. 3 - пример осуществления методики при квалификации операции глубокого сверления в макете каналов охлаждения в ДЗМ экваториального порта №11;

Схема испытаний включает в себя оптоэлектронную измерительную систему (лазер-трекер), проходной калибр для размещения отражателя и перемещения вдоль исследуемого канала глубокого сверления.

Предложенная методика осуществляется следующим образом.

Деталь, в частности ДЗМ, помещают на поверочную плиту в термостатированном помещении и с помощью лазер-трекера измеряют базовые поверхности для определения системы координат. После чего в контролируемый канал изделия в глухой или сквозной вводят оптический калибр соответствующего диаметру канала размера с закрепленном на нем уголковым отражателем. После чего оптический калибр перемещают по каналу охлаждения с произвольным шагом и фиксируют координаты точек отклонения от оси канала охлаждения с помощью лазер-трекера, который устанавливают напротив канала охлаждения. При этом шаг перемещения калибра зависит от параметров лазер-трекера.

Если отверстие сквозное, то оптический калибр перемещают внутри канала при помощи штанги, если же отверстие глухое, то оптический калибр, предварительно оснащенный металлической уздечкой для извлечения, проталкивают в канал шомполом до конца канала, и извлекают с помощью металлической уздечки.

В случае сквозного отверстия канала охлаждения измерения проводятся с обоих концов, если же канал глухой, то измерения проводятся, как при проталкивании оптического калибра, так и при вытягивании его металлической уздечкой. Полученные данные фиксируются в файле протокола данных, после чего обрабатываются и представляются в удобном для анализа виде.

Пример осуществления методики

ДЗМ помещают на гранитную поверочную плиту в термостатированном помещении согласно ГОСТ 15150-69: температура воздуха (20±5)°С, относительная влажность воздуха (45…80)%, атмосферное давление (630…800) мм рт.ст. (84…106,7) кПа. С помощью лазер-трекера Radian R-20 измеряют базовые поверхности для определения системы координат. После чего лазер-трекер устанавливают напротив отверстия контролируемого сквозного канала охлаждения диаметром 15 мм глубиной 970 мм. В контролируемый канал охлаждения вводят оптический калибр, изготовленный из нержавеющей стали 316L∅015.016, на котором размещен уголковый отражатель BRR 1.5". Оптический калибр перемещают по каналу с шагом 10 мм. И, с учетом длины оптического калибра фиксируют 83 точки с координатами х, у, z (фиг. 3).

Изобретение относится к области методов измерений геометрических параметров крупногабаритных изделий. Способ контроля прямолинейности каналов охлаждения диагностических защитных модулей, входящих в состав экваториального порта №11, включающий размещение диагностического защитного модуля на поверочную плиту в термостатированном помещении, измерение базовых поверхностей для определения системы координат с помощью лазер-трекера, ввод в канал охлаждения оптического калибра соответствующего размера с закрепленным на нем уголковым отражателем, перемещение по каналу охлаждения с произвольным шагом и фиксацию координат точек отклонения от оси канала охлаждения с помощью лазер-трекера, который устанавливают напротив канала охлаждения, при этом для сквозных отверстий канала охлаждения измерения проводятся с обоих концов при помощи штанги, а при измерении глухих каналов оптический калибр, предварительно оснащают металлической уздечкой, проталкивают в канал шомполом до конца канала и извлекают с помощью металлической уздечки. Технический результат - контроль прямолинейности каналов охлаждения крупногабаритных деталей нецилиндрической формы. 3 ил.

Способ контроля прямолинейности каналов охлаждения диагностических защитных модулей, входящих в состав экваториального порта №11, включающий размещение диагностического защитного модуля на поверочную плиту в термостатированном помещении, измерение базовых поверхностей для определения системы координат с помощью лазер-трекера, ввод в канал охлаждения оптического калибра соответствующего размера с закрепленным на нем уголковым отражателем, перемещение по каналу охлаждения с произвольным шагом и фиксацию координат точек отклонения от оси канала охлаждения с помощью лазер-трекера, который устанавливают напротив канала охлаждения, при этом для сквозных отверстий канала охлаждения измерения проводятся с обоих концов при помощи штанги, а при измерении глухих каналов оптический калибр предварительно оснащают металлической уздечкой, проталкивают в канал шомполом до конца канала и извлекают с помощью металлической уздечки.