控制棒驱动机构及其具有径向限位定心的钩爪组件

文档序号:831866 发布日期:2021-03-30 浏览:31次 >En<

阅读说明:本技术 控制棒驱动机构及其具有径向限位定心的钩爪组件 (Control rod drive mechanism and claw assembly with radial limiting and centering functions ) 是由 卢朝晖 李泽文 陈叶青 刘青松 刘亚男 靳书武 路广遥 芮旻 胡伦宝 周国丰 唐 于 2020-12-11 设计创作,主要内容包括:本发明公开一种具有径向限位定心的钩爪组件,包括上端构件、提升衔铁、移动衔铁、钩爪、保持磁极、保持衔铁、钩爪支撑套、下端构件、套管轴及径向限位定心结构。上端构件、套管轴及下端构件三者共同围出轴向通道;径向限位定心结构形成于轴向通道之通道壁上,径向限位定心结构使部分的轴向通道界定出供驱动杆组件穿设并对驱动杆组件径向限位定心的径向限位定心通道,径向限位定心通道的尺寸小于轴向通道的尺寸;以在倾斜、摇摆等复杂工况下限制驱动杆组件的晃动,并对驱动杆组件进行限位定心,从而保证控制棒驱动机构的可靠动作及反应堆的安全运行。另,本发明还公开了一种控制棒驱动机构。(The invention discloses a hook claw assembly with radial limit centering, which comprises an upper end component, a lifting armature, a moving armature, a hook claw, a holding magnetic pole, a holding armature, a hook claw support sleeve, a lower end component, a sleeve shaft and a radial limit centering structure. The upper end component, the sleeve shaft and the lower end component enclose an axial channel together; the radial limiting and centering structure is formed on the channel wall of the axial channel, the radial limiting and centering structure enables part of the axial channel to define a radial limiting and centering channel for the driving rod assembly to penetrate through and radially limit and center the driving rod assembly, and the size of the radial limiting and centering channel is smaller than that of the axial channel; the rocking of the driving rod component is limited under the complex working conditions of inclination, swinging and the like, and the driving rod component is limited and centered, so that the reliable action of a control rod driving mechanism and the safe operation of a reactor are ensured. In addition, the invention also discloses a control rod driving mechanism.)

控制棒驱动机构及其具有径向限位定心的钩爪组件

技术领域

本发明涉及核反应堆领域,尤其涉及一种控制棒驱动机构及其具有径向限位定心的钩爪组件。

背景技术

众所周知,有些反应堆会处于周期性摇摆和倾斜等场合中,这将对控制棒驱动机构的钩爪组件和驱动杆组件的运动环境产生质的改变。

而目前,例如在中国专利申请号200710050738.9所公开的步进式磁力提升型反应堆控制棒驱动机构中,其在竖直工作状态时可以正常动作;当在倾斜、摇摆等复杂工况下时,步进式磁力提升型控制棒驱动机构时刻处于摇摆或者倾斜状态,这不仅会对钩爪组件的运动部件造成较大冲击,也会对其中的驱动杆组件的提升、下插以及落棒产生不利影响,甚至无法保证反应堆的安全运行。

因此,亟需一种控制棒驱动机构及其具有径向限位定心的钩爪组件来克服上述的缺陷。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种具有径向限位定心的钩爪组件,能在倾斜、摇摆等复杂工况下限制驱动杆组件的晃动,并对驱动杆组件进行限位定心,从而保证控制棒驱动机构的可靠动作及反应堆的安全运行。

本发明的另一目的在于提供一种控制棒驱动机构,能在倾斜、摇摆等复杂工况下限制驱动杆组件的晃动,并对驱动杆组件进行限位定心,从而保证其可靠动作及反应堆的安全运行。

为实现上述目的,本发明提供了一种具有径向限位定心的钩爪组件,包括上端构件、提升衔铁、移动衔铁、钩爪、保持磁极、保持衔铁、钩爪支撑套、下端构件、套管轴及径向限位定心结构。所述上端构件固定地套装于所述套管轴的上端处,所述下端构件固定地套接于所述套管轴的下端处,所述上端构件、套管轴及下端构件三者共同围出供控制棒驱动机构中的驱动杆组件轴向穿设并做轴向提升或下降的轴向通道;所述保持磁极固定地套装于所述套管轴位于所述上端构件和所述下端构件之间的部位处,所述提升衔铁和移动衔铁从所述套管轴的上至下方向依次可轴向滑移地套装于所述套管轴的位于所述上端构件和保持磁极的部位上,所述保持衔铁和钩爪支撑套从所述套管轴的上至下方向依次可轴向滑移地套装于所述套管轴的位于所述保持磁极和下端构件之间的部位上,所述钩爪可枢摆地安装于所述提升衔铁上并与所述移动衔铁连动,所述移动衔铁在相对所述套管轴轴向滑移过程中连动所述钩爪做与所述驱动杆组件啮合或脱啮合的枢摆运动;所述径向限位定心结构形成于所述轴向通道之通道壁上,所述径向限位定心结构使部分的所述轴向通道界定出供所述驱动杆组件穿设并对所述驱动杆组件径向限位定心的径向限位定心通道,所述径向限位定心通道的尺寸小于所述轴向通道的尺寸。

较佳地,所述径向限位定心结构还使部分的所述轴向通道界定出用于径向拓展所述径向限位定心通道的冷却剂轴向流道,所述冷却剂轴向流道为一个或多个,所述多个冷却剂轴向流道在周向隔开排列。

较佳地,所述径向限位定心结构分别形成于所述上端构件和下端构件处的轴向通道之通道壁。

较佳地,所述上端构件和下端构件中至少一者的侧壁开设有与所述冷却剂轴向流道或轴向通道相连通的冷却剂侧向流道,所述冷却剂侧向流道贯穿该侧壁。

较佳地,所述上端构件和/或下端构件上的冷却剂侧向流道及冷却剂轴向流道各在周向呈辐射排列。

较佳地,所述上端构件为提升磁极,或者,所述上端构件为由提升磁极及与所述提升磁极轴向拓展延伸的上拓展件组成;所述下端构件为定位螺母,或者,所述下端构件为由定位螺母及与所述定位螺母轴向拓展延伸的下拓展件组成。

较佳地,所述径向限位定心结构的横截面之轮廓为正多边形,所述正多边形所在的内圆的尺寸小于所述轴向通道的尺寸。

较佳地,所述径向限位定心结构的横截面之轮廓为花型轮廓,所述花型轮廓包含曲率不同且交替排列以共同构成中心对称的第一圆弧和第二圆弧,所有所述第一圆弧围出所述径向限位定心通道之横截面的轮廓,所述第二圆弧围出所述冷却剂轴向流道之横截面的轮廓。

较佳地,所述第一圆弧的圆心位于中心对称线上,所述第二圆弧的圆心与所述中心对称线相错位,所述轴向通道的横截面之轮廓的尺寸大于所述第一圆弧所在的圆之直径,所述轴向通道的横截面之轮廓的尺寸小于圆心位于所述中心对称线上且与所述第二圆弧相切的圆之直径。

为实现上述的目的,本发明的控制棒驱动机构包括棒位探测器组件、耐压壳组件、驱动杆组件、线圈组件及具有径向限位定心的钩爪组件。所述棒位探测器组件套装于所述耐压壳组件中的行程套管上,所述驱动杆组件安装于所述耐压壳组件中的密封壳内,所述线圈组件套装于所述密封壳外,所述具有径向限位定心的钩爪组件套装于所述密封壳内,所述驱动杆组件穿过所述轴向通道和径向限位定心通道后伸向所述行程套管。

与现有技术相比,由于本发明的具有径向限位定心的钩爪组件还包括形成于轴向通道之通道壁上的径向限位定心结构,径向限位定心结构使部分的轴向通道界定出供驱动杆组件穿设并对驱动杆组件径向限位定心的径向限位定心通道,径向限位定心通道的尺寸小于轴向通道的尺寸,故在控制棒驱动机构处于倾斜、摇摆等复杂工况下由径向限位定心通道限制驱动杆组件的晃动,减少在摇摆、倾斜等复杂工况下驱动杆组件的晃动及倾斜幅度,相应地,减少驱动杆组件对钩爪组件的冲击及对钩爪组件产生的额外附加力,提高钩爪组件的使用寿命,因而更有效地确保控制棒驱动机构动作的可靠性;同时,可以保证在落棒时对驱动杆组件的限位对中,减少摩擦阻力,以实现在摇摆、倾斜等复杂工况下控制棒顺利地插入堆芯,安全停堆。另,径向限位定心结构易于实现,并保证了制造加工的经济型。

附图说明

图1是本发明的控制棒驱动机构的平面结构示意图。

图2是本发明的控制棒驱动机构中的钩爪组件的平面结构示意图。

图3是图2所示的钩爪组件中的上端构件被局部剖的平面结构示意图。

图4是沿图3中B-B线剖切后的内部结构示意图。

图5是在图4上显示出第一圆弧所在的圆、与第二圆弧相切的圆及轴向通道的横截面之轮廓的示意图。

图6是图2所示的钩爪组件中的下端构件被局部剖的平面结构示意图。

图7是沿图6中C-C线剖切后的内部结构示意图。

图8是图2所示的钩爪组件在变形后的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例,附图中类似的元件标号代表类似的元件。

请参阅图1和图2,本发明的控制棒驱动机构100包括具有径向限位定心的钩爪组件10、棒位探测器组件20、耐压壳组件30、驱动杆组件40及线圈组件50。棒位探测器组件20套装于耐压壳组件30中的行程套管31上,以在本发明的控制棒驱动机构100运行时,用于给出驱动杆组件40的实际位置信号。驱动杆组件40安装于耐压壳组件30中的密封壳32内,较优的是,在图1中,驱动杆组件40的下端还伸出密封壳32外,状态见图1所示,但不以此为限。线圈组件50套装于密封壳32外,用于为钩爪组件10的动作提供动力。具有径向限位定心的钩爪组件10套装于密封壳32内,较优的是悬挂在密封壳32内,用于实现对驱动杆组件40的抓持、提升、下插功能,而驱动杆组件40穿过下面描述到的轴向通道19a和径向限位定心通道19c后伸向行程套管31,由行程套管31为驱动杆组件40提供运动行程空间,由径向限位定心通道19c对驱动杆组件40进行径向限位定心作用。由于棒位探测器组件20、耐压壳组件30、驱动杆组件40及线圈组件50不是申请的改进之处,故在此不再赘述。更具体地,如下:

如图2所示,具有径向限位定心的钩爪组件10包括上端构件11、提升衔铁12、移动衔铁13、钩爪14、保持磁极15a、保持衔铁15b、钩爪支撑套16、下端构件17、套管轴18及径向限位定心结构19b。上端构件11固定地套装于套管轴18的上端处,例如,可采用螺纹连接件方式使上端构件11与套管轴18的上端固定在一起,也可以采用焊接方式使上端构件11与套管轴18的上端固定在一起,但不以此为限。下端构件17固定地套接于套管轴18的下端处,例如,可采用焊接方式与套管轴18的下端固定在一起,也可以采用下端构件17与套管轴18的下端之间所设有的螺纹连接结构而固定在一起,但不以此为限。上端构件11、套管轴18及下端构件17三者共同围出供驱动杆组件40轴向(即箭头A所指方向或相反方向)穿设并做轴向提升或下降的轴向通道19a。保持磁极15a固定地套装于套管轴18位于上端构件11和下端构件17之间的部位处,提升衔铁12和移动衔铁13从套管轴18的上至下方向(即箭头A所指方向)依次可轴向滑移地套装于套管轴18的位于上端构件11和保持磁极15a的部位上。保持衔铁15b和钩爪支撑套16从套管轴18的上至下方向依次可轴向滑移地套装于套管轴18的位于保持磁极15a和下端构件17之间的部位上。钩爪14可枢摆地安装于提升衔铁12上并与移动衔铁13连动,由移动衔铁13在相对套管轴18轴向滑移过程中连动钩爪14做与驱动杆组件40啮合或脱啮合的枢摆运动。径向限位定心结构19b形成于轴向通道19a之通道壁191上,径向限位定心结构19b使部分的轴向通道19a界定出供驱动杆组件40穿设并对驱动杆组件40径向限位定心的径向限位定心通道19c,径向限位定心通道19c的尺寸小于轴向通道19a的尺寸,详细可见图5中C1与C2的关系。具体地,在图2中,径向限位定心结构19b分别形成于上端构件11和下端构件17处的轴向通道19a之通道壁191,较优的是,上端构件11上的径向限位定心结构19b和下端构件17上的径向限位定心结构19b同心(即两者中心线相重合),以使得一对径向限位定心结构19b分布在钩爪组件10的两端,这样保证了两个定心点之间的距离,更可靠地对细长的驱动杆组件40产生明显的限位定心作用,故定心更可靠;当然,根据实际需要,径向限位定心结构19b还可以形成于钩爪组件10中的其它部件处的轴向通道19a之通道壁191,故不以此为限。举例而言,在图2中,上端构件11为提升磁极,下端构件17为定位螺母;当然,根据实际需要,如图8所示,在其它实施方式中,上端构件11`可由提升磁极11a及与提升磁极11a轴向拓展延伸的上拓展件11b组成,此时,上端构件11`处的径向限位定心结构19b较优是位于上拓展件11b上;同理,下端构件可由定位螺母及与定位螺母轴向拓展延伸的下拓展件组成,此时,下端构件处的径向限位定心结构19b较优是位于下拓展件上,故不以上述的说明为限。

如图2、图3、图4、图6及图7所示,径向限位定心结构19b还使部分的轴向通道19a界定出用于径向拓展径向限位定心通道19c的冷却剂轴向流道19e,较优的是,冷却剂轴向流道19e为四个,四个冷却剂轴向流道19e在周向隔开排列,以借助冷却剂轴向流道19e为冷却剂的轴向流动提供通道,用于减少驱动杆组件40的流阻,从而有效地缩短落棒时间。具体地,在图2、图3、图4、图6及图7中,上端构件11和下端构件17两者的侧壁111(171)开设有与冷却剂轴向流道19e相连通的冷却剂侧向流道19d,冷却剂侧向流道19d贯穿该侧壁111(171),以借助冷却剂侧向流道19d为冷却剂的侧向流动提供通道,从而进一步地减少驱动杆组件40的流阻,因而能进一步地缩短落棒时间。举例而言,上端构件11和下端构件17上的冷却剂侧向流道19d及冷却剂轴向流道19e各在周向(指钩爪组件10的周向)呈辐射排列,以达到更好地减少驱动杆组件40流阻的目的。可理解的是,冷却剂轴向流道19e可为一个、二个、三个或五个不等,它是根据实际需要而灵活选择的;另,冷却剂侧向流道19d也可由上端构件11的侧壁111或下端构件17的侧壁171所开设;此外,冷却剂侧向流道19d还可设成与轴向通道19a连通而不与冷却剂轴向流道19e连通,故不以上述说明为限。

如图3至图5所示,在上端构件11中,径向限位定心结构19b的横截面之轮廓为花型轮廓,花型轮廓包含曲率不同且交替排列以共同构成中心对称的第一圆弧192和第二圆弧193,较优的是,第一圆弧192的曲率小于第二圆弧193的曲率,以使得第一圆弧192的半径大于第二圆弧193的半径;所有第一圆弧192围出径向限位定心通道19c之横截面的轮廓,第二圆弧193围出冷却剂轴向流道19e之横截面的轮廓,以使得径向限位定心结构19b的结构紧凑、简单且易于实现,并保证了制造加工的经济性。具体地,在图3至图5中,第一圆弧192的圆心位于中心对称线L上,第二圆弧193的圆心P1与中心对称线L相错位,轴向通道19a的横截面之轮廓C2的尺寸大于第一圆弧192所在的圆C1之直径,轴向通道19a的横截面之轮廓C2的尺寸小于圆心位于中心对称线L上且与第二圆弧193相切的圆C3之直径,以进一步地使得径向限位定心结构19b的结构紧凑、结构简单且易于实现,并保证了制造加工的经济性。同理,在图6和图7中,下端构件17的径向限位定心结构19b的横截面之轮廓也为花型轮廓,该花型轮廓的具体结构与上端构件11中的一样,故在此不再赘述。可理解的是,于其它实施方式中,径向限位定心结构19b的横截面之轮廓也为正多边形,正多边形所在的内圆的尺寸小于轴向通道19a的尺寸,一样能实现对驱动杆组件40的径向限位定心的目的。

与现有技术相比,由于本发明的具有径向限位定心的钩爪组件10还包括形成于轴向通道19a之通道壁191上的径向限位定心结构19b,径向限位定心结构19b使部分的轴向通道19a界定出供驱动杆组件40穿设并对驱动杆组件40径向限位定心的径向限位定心通道19c,径向限位定心通道19c的尺寸小于轴向通道19a的尺寸(详细可见图5),故在控制棒驱动机构100处于倾斜、摇摆等复杂工况下由径向限位定心通道19c限制驱动杆组件40的晃动,减少在摇摆、倾斜等复杂工况下驱动杆组件40的晃动及倾斜幅度,相应地,减少驱动杆组件40对钩爪组件10的冲击及对钩爪组件10产生的额外附加力,提高钩爪组件10的使用寿命,因而更有效地确保控制棒驱动机构100动作的可靠性;同时,可以保证在落棒时对驱动杆组件40的限位对中,减少摩擦阻力,以实现在摇摆、倾斜等复杂工况下控制棒顺利地插入堆芯,安全停堆。另,径向限位定心结构易于实现,并保证了制造加工的经济型。

需要说明的是,本发明的控制棒驱动机构100在使用时竖直地安装于反应堆压力容器的顶盖上,另,套管轴18是指空心的轴件,但是,这都是本领域所熟知的。此外,在图5中,C1(即内圆)表示第一圆弧192所在的圆C1,也是径向限位定心通道19c的横截面之轮廓所在的圆;C3(即外圆)表示圆心位于中心对称线L上且与第二圆弧193相切的圆,也是冷却剂轴向流道19e的横截面之轮廓所在的圆;C2(即中间圆)表示轴向通道19a的横截面之轮廓。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

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