專利名稱：用于反應(yīng)堆控制棒傳動的對孔式水力步進(jìn)缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆領(lǐng)域，尤其涉及用于輕水動力核反應(yīng)堆控制棒傳動機構(gòu)的對孔式水力步進(jìn)缸。
它基于中國專利CN85100042-反應(yīng)堆控制棒用對孔式水力步缸。這是一種外套運動的動壓傳動缸，它已成功地用于低溫供熱堆。但這種水力步進(jìn)缸只適合于把傳動缸組件設(shè)置入堆芯結(jié)構(gòu)的條件下(主要是沸水堆和低溫供熱堆)，而對壓水堆棒束式的控制棒，則限于結(jié)構(gòu)難于實現(xiàn)。另外這種水力步進(jìn)缸采用的對孔式方案，要求控制棒翼板與節(jié)流孔的方位不變，否則將會影響缸體的水力學(xué)特性。而保持節(jié)流孔方位不變，在工藝上也有一定的困難。再有整個缸體與堆芯成為一體為剛性結(jié)構(gòu)，對于缸體的制造、安裝精度和堆芯元件盒的制造及定位精度都有很嚴(yán)格的要求，也給制造、裝配增加很大的難度。同時傳動機構(gòu)進(jìn)入反應(yīng)堆堆芯，也會給堆的物理、熱工設(shè)計帶來一定的困難，從而影響整個堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
本發(fā)明的目的在于提供一種把傳動缸設(shè)于反應(yīng)堆堆芯以外的，對于節(jié)流孔方位安裝精度不敏感的，有一定自位性能的，外套固定的對孔式水力步進(jìn)缸。本發(fā)明具有固有安全特性，且使反應(yīng)堆堆芯結(jié)構(gòu)簡化，并改善其物理熱工、水力學(xué)性能，使得水力步進(jìn)缸易于推廣應(yīng)用到所有類型的輕水核動力堆上去。(包括壓水堆、沸水堆、殼式供熱堆、池式供熱堆等)本發(fā)明對孔式水力步進(jìn)缸主要特征是由設(shè)置在反應(yīng)堆堆芯以上的固定的缸體和運動的活塞組成。缸體分為兩段，上段為傳動缸，下段為密封缸，中間有一段節(jié)流孔，孔的數(shù)目大于2，孔沿周圍均布，活塞桿與下部的密封桿采用有自位功能的連接，活塞與傳動缸、密封桿與密封缸的下密封為迷宮式密封，活塞桿與密封缸的上密封為間隙密封?；钊麠U為中空結(jié)構(gòu)，其外表面上有數(shù)目等于步數(shù)的槽，相鄰的槽的間距為步距，槽內(nèi)有兩個以上直徑小于槽寬的孔，孔沿周圍均布。密封桿的長度應(yīng)大于總行程加活塞桿下密封的長度。
對孔式步進(jìn)缸應(yīng)設(shè)置在反應(yīng)堆堆芯以上，下端與控制棒相聯(lián)，控制棒可以是集束式(壓水堆)，也可以是十字形的(沸水堆)。反應(yīng)堆冷卻劑水從壓力殼中抽出，經(jīng)過泵加壓后，通過由電磁閥組成的控制單元，注入水力步進(jìn)缸的進(jìn)口。控制單元的原理是通過流量控制單元產(chǎn)生保持流量來保持控制棒位置，產(chǎn)生脈沖流量實現(xiàn)步進(jìn)式運動，當(dāng)控制閥斷電時，或系統(tǒng)停泵后，控制棒可以緊急降落。
說明書附圖

圖1為本發(fā)明對孔式水力步進(jìn)缸結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為控制單元原理圖;
圖3流量特性圖;缸體、[2]活塞、[3]活塞桿、[4]密封桿、[5]換能器、[6]進(jìn)水口、[7]槽、[8]、[9]節(jié)流孔、[10]進(jìn)水孔、[11]執(zhí)行缸、[12]密封缸、[13]泵、[14]、[15]電磁閥、[16]脈沖注入閥、[17]、[18]節(jié)流閥。
結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明方案是如何實現(xiàn)的本發(fā)明由固定的缸體[1]和運動的活塞[2]組成，與活塞[2]相連的中空的活塞桿[3]兩端封閉，桿的上部開有與內(nèi)腔相通的進(jìn)水孔[10]，進(jìn)水孔[10]以下，外表面上有數(shù)目等于步數(shù)的槽[7]，槽距等于步距。槽[7]內(nèi)開有二個以上直徑小于槽寬的孔[8](常為4-8孔)，孔沿周圍均布。缸體中部有一排直徑小于槽寬的孔[9]，孔[9]的數(shù)量大于2，且沿圓周均布。缸體的進(jìn)水口[6]在其上部，上部缸體為執(zhí)行缸[11];缸體[1]的下部為密封缸[12];執(zhí)行缸[11]的內(nèi)徑與活塞[2]外徑相配合，缸體[1]下端的密封與活塞桿[3]相連的密封桿[4]相配合。活塞[2]、活塞桿[3]、密封桿[4]之間為有自位功能的連接，如球鉸相連。
水從缸體進(jìn)水口[6]進(jìn)入執(zhí)行缸[11]活塞下部，通過活塞桿[3]的進(jìn)水孔[10]，進(jìn)入活塞桿內(nèi)腔，再從活塞桿上的節(jié)流孔[8]進(jìn)入槽[7];然后從槽[7]進(jìn)入缸體上的節(jié)流孔[9]噴出。節(jié)流孔[9]與槽[7]重合的狀態(tài)決定了噴出的流量。其流量特性如圖3所示，在平衡狀態(tài)下，當(dāng)達(dá)到Q0時，內(nèi)壓力產(chǎn)生的推力與運動部分的重量相平衡，這時為最小流量;隨著流量的增大，節(jié)流孔[9]與槽[7]重合部分增大，當(dāng)節(jié)流孔[9]完全進(jìn)入槽[7]中時，流量達(dá)到最大平衡流量，以Q1表示。這時活塞[2]高度變化一個孔的直徑。水力步進(jìn)缸的工作狀態(tài)分為以下三種狀態(tài)1.保持狀態(tài)電磁閥[14]打開、電磁閥[15]關(guān)閉。來自泵[13]的高壓水，經(jīng)節(jié)流閥[17]，產(chǎn)生保持流量Qk，且滿足QO＜Qk＜Q1。則活塞[2]被鎖定在給定位置上。
2.提升狀態(tài)電磁閥[14]通電關(guān)閉，脈沖注入閥[16]充水至給定時間，這時電磁閥[15]仍為關(guān)閉狀態(tài)。然后電磁閥[14]突然打開。脈沖注入閥產(chǎn)生流量脈沖，推動活塞[2]，使活塞[2]向上運動一步。
3.下降狀態(tài)電磁閥[14]處于打開狀態(tài)。電磁閥[15]打開一個時間間隔，執(zhí)行缸內(nèi)壓力下降，缸內(nèi)推力平衡不了運動件的重量，至使活塞[2]在重力作用下下降，通過時間間隔的控制可以實現(xiàn)步降或連續(xù)下降。下降速度由節(jié)流閥[18]進(jìn)行調(diào)節(jié)。
本發(fā)明可以在反應(yīng)堆堆芯外拖動控制棒，且有以下優(yōu)點① 以槽孔結(jié)構(gòu)解決了對孔的方向性問題。
② 采用自位式連接，使得缸體與活塞可以具有自位性，降低了缸體與活塞的制造精度。
③ 簡化了反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)，改善堆芯的物理、熱工性能，進(jìn)而減少核燃料的初裝量。對于反應(yīng)堆的總體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有利的影響。
④ 缸體、及傳動組件可以檢修。
⑤ 提高了注水管的高度，徹底解決了因管道斷裂而使反應(yīng)堆失水的安全問題。
⑥ 在執(zhí)行缸的頂部安裝超聲波位置指示器的換能器[5]，可以避免由于堆內(nèi)介質(zhì)狀態(tài)變化出現(xiàn)游離氣泡而對超聲波換能器的工作產(chǎn)生不良影響。
實施例將本裝置設(shè)于反應(yīng)堆堆芯以上2.5米的高度處，通過密封桿[4]與控制棒吸收元件相聯(lián)。吸收元件是棒束式，傳動系統(tǒng)參數(shù)如下步距50毫米行程2500毫米步數(shù)50步提升重量100公斤保持流量2～2.5立方米/小時泵揚程90米水力步進(jìn)缸由固定的缸體[1]和運動的活塞[2]組成。固定的缸體內(nèi)徑為68毫米，與活塞[2]相連的中空的活塞桿[3]兩端封閉，桿的上部開有與內(nèi)腔相通的進(jìn)水口，進(jìn)水口以下，外表面上刻有50個槽。槽寬20毫米，槽距為50毫米，槽內(nèi)開有8個直徑為4毫米的孔，且沿圓周均布。缸體進(jìn)水口在上部、上部的缸體為執(zhí)行缸，缸體的下部為密封缸，缸體中部有4個φ3.5的節(jié)流孔，執(zhí)行缸的內(nèi)徑與活塞外徑相配合，下端的密封與密封桿相配合。活塞、活塞桿、密封桿之間為球鉸相連。密封形式為迷宮密封。
權(quán)利要求
1.一種包括活塞與缸體的對孔式水力步進(jìn)缸，其特征在于由固定的缸體和運動的活塞組成，缸體分為兩段，上段為傳動缸，下段為密封缸，中間有一排節(jié)流孔，孔的數(shù)目大于2，孔沿圓周均布；活塞與活塞桿，活塞桿與下部的密封桿采用有自位功能的連接，活塞與傳動缸、活塞桿與密封缸的下密封為迷宮式密封，活塞桿與密封缸的上密封為間隙密封；活塞桿為中空結(jié)構(gòu)，其外表面上有數(shù)目等于步數(shù)的槽，相鄰的槽的間距為步距，槽內(nèi)有二個以上直徑小于槽寬的孔，孔沿圓周均布；密封桿的長度應(yīng)大于總行程加活塞桿下密封的長度。
全文摘要
本發(fā)明為用于輕水動力核反應(yīng)堆控制棒傳動機構(gòu)的對孔式水力步進(jìn)缸。特征為固定的缸體和運動的活塞，采用流體動壓原理。通過流量控制進(jìn)行傳動的一種水力步進(jìn)裝置。本發(fā)明具有固有安全性簡化了反應(yīng)堆堆芯的結(jié)構(gòu)，降低了制造、安裝的精度，改善了堆芯的物理熱工性能，減少核燃料的初裝量。易于推廣到所有類型的輕水核動力堆上。(壓水堆、沸水堆、殼式供熱堆、池式供熱堆)。
文檔編號F01B25/10GK1060922SQ9110361
公開日1992年5月6日 申請日期1991年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月5日
發(fā)明者吳元強, 王大中, 陳國飛, 安健, 楊巾農(nóng), 程云升, 張福錄, 楊念祖, 蔣躍元 申請人:清華大學(xué)