本發(fā)明屬于核反應(yīng)堆燃料組件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速可拆的燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)及其裝拆方法。

背景技術(shù)：

燃料組件上部連接是使燃料組件導(dǎo)向管上部與上管座連接起來的結(jié)構(gòu)。目前afa3g燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)中，上管座與導(dǎo)向管采用可拆結(jié)構(gòu)連接，即導(dǎo)向管上端與螺紋套筒脹接連接，帶裙邊的套筒螺釘穿過上管座連接孔擰入螺紋套筒，然后使用專用工具將套管螺釘?shù)娜惯吤浗拥缴瞎茏B接板的凹槽內(nèi)，防止套筒螺釘松動(dòng)。燃料組件修復(fù)時(shí)，施加足夠的反向力矩可擰下套筒螺釘，從而取下上管座并更換破損燃料棒。由于afa3g上部連接采用螺紋連接，拆卸和復(fù)裝操作較為麻煩，耗時(shí)較多，達(dá)不到快速可拆的目的。且拆卸時(shí)可能造成套筒螺釘咬死，復(fù)裝時(shí)也可能產(chǎn)生套筒螺釘擰不到位的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有燃料組件上部連接采用螺紋連接，拆卸和復(fù)裝操作較為麻煩，耗時(shí)較多，且拆卸時(shí)可能造成套筒螺釘咬死，復(fù)裝時(shí)也可能產(chǎn)生套筒螺釘擰不到位的情況，因此設(shè)計(jì)了一種快速可拆的燃料組件上部連接，該結(jié)構(gòu)及其裝置拆方法能夠?qū)崿F(xiàn)燃料組件上管座與導(dǎo)向管間的快速可靠連接，其安裝和拆卸快捷，節(jié)工省時(shí)，具有良好的維修性。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種快速可拆的燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)，包括上管座、連接套管以及鎖緊管，所述連接套管的頂端和鎖緊管的頂端均設(shè)置在上管座中，且鎖緊管的頂端設(shè)置在連接套管的頂端上方，鎖緊管的底端穿過連接套管的頂端設(shè)置在連接套管中，在連接套管的壁面和鎖緊管的壁面上均設(shè)置有向著遠(yuǎn)離各自中心線的方向沿著徑向折彎形成的環(huán)形鼓脹，且在連接套管的外壁和鎖緊管的外壁上均設(shè)置有與各自內(nèi)部連通的縱向切槽，且縱向切槽分別穿過對應(yīng)的環(huán)形鼓脹后與對應(yīng)的連接套管的頂端或鎖緊管的頂端連通，上管座中安裝連接套管和鎖緊管的導(dǎo)向管通孔內(nèi)壁內(nèi)凹形成若干個(gè)形狀與環(huán)形鼓脹相互匹配的環(huán)形擴(kuò)槽，且環(huán)形鼓脹設(shè)置在對應(yīng)的環(huán)形擴(kuò)槽中。

在核反應(yīng)堆燃料組件中，燃料組件上部連接是使燃料組件導(dǎo)向管上部與上管座連接起來的結(jié)構(gòu)。目前新型燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)中，上管座與導(dǎo)向管需要采用快速可拆結(jié)構(gòu)連接，才能滿足使用要求。而現(xiàn)在afa3g燃料組件上部連接采用螺紋連接方式，即導(dǎo)向管上端與螺紋套筒脹接連接，帶裙邊的套筒螺釘穿過上管座連接孔擰入螺紋套筒，然后使用專用工具將套管螺釘?shù)娜惯吤浗拥缴瞎茏B接板的凹槽內(nèi)，防止套筒螺釘松動(dòng)。在燃料組件修復(fù)時(shí)，施加足夠的反向力矩可擰下套筒螺釘，從而取下上管座并更換破損燃料棒。由于afa3g上部連接采用螺紋連接，拆卸和復(fù)裝操作較為麻煩，耗時(shí)較多，達(dá)不到快速可拆的目的，且拆卸時(shí)可能造成套筒螺釘咬死，復(fù)裝時(shí)也可能產(chǎn)生套筒螺釘擰不到位的情況。申請?zhí)枮?01310012299.8的中國專利公開了一種旋轉(zhuǎn)可拆式導(dǎo)向管-上管座連接件，包括旋扣帽和旋扣套管，二者均為圓管結(jié)構(gòu)，兩者之間緊密配合并通過旋扣結(jié)構(gòu)連接；其中，旋扣帽的上部為彈性裙邊，彈性裙邊中下部設(shè)有半圓形凸起；彈性裙邊上周向均勻開有若干個(gè)縱向溝槽，縱向溝槽將彈性裙邊劃分為若干瓣；旋扣帽的內(nèi)端面底端沿周向均布有與旋扣紋數(shù)量相同的凸起的旋扣卡扣，在彈性裙邊和旋扣卡扣間沿軸向開有若干操作接口；旋扣套管的上部外壁沿周向均勻布置和旋扣帽的旋扣卡扣匹配的旋扣紋和扣槽，與旋扣卡扣形成旋扣結(jié)構(gòu)；旋扣套管的下部設(shè)有導(dǎo)向管接口。該結(jié)構(gòu)應(yīng)可以防止在燃料組件操作運(yùn)輸和堆內(nèi)運(yùn)行時(shí)發(fā)生連接失效或松脫，同時(shí)在需要時(shí)可以通過遠(yuǎn)程操作工具便捷的進(jìn)行拆卸和重裝。但是該連接件需要施加一定的旋轉(zhuǎn)力矩才能實(shí)現(xiàn)安裝和拆卸，旋扣帽上的彈性裙邊無法起到快速定位和快速鎖緊的作用，因而該旋轉(zhuǎn)可拆式連接件達(dá)不到快速可拆的目的。尤其是在核反應(yīng)堆燃料組件技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)拆卸的方式容易造成對部件的刮削，造成出現(xiàn)局部凹凸不平，在旋合時(shí)容易出現(xiàn)縫隙，則連接易出現(xiàn)失效，這在核反應(yīng)堆中是非常危險(xiǎn)的現(xiàn)象。

本技術(shù)方案則是通過在連接套管的壁面和鎖緊管的壁面上均設(shè)置有向著遠(yuǎn)離各自中心線的方向沿著徑向折彎形成的環(huán)形鼓脹，連接套管上段與鎖緊管上段均為彈性裙邊，連接套管和鎖緊管兩者均為圓管結(jié)構(gòu)，相互之間緊密配合并通過各自的環(huán)形鼓脹與上管座導(dǎo)向管通孔內(nèi)的環(huán)形擴(kuò)槽相配合實(shí)現(xiàn)上部連接的鎖緊。在連接套管的外壁和鎖緊管的外壁上均設(shè)置有與各自內(nèi)部連通的縱向切槽，且縱向切槽分別穿過對應(yīng)的環(huán)形鼓脹后與對應(yīng)的連接套管的頂端或鎖緊管的頂端連通，縱向切槽將彈性裙邊分割成若干瓣，上管座中安裝連接套管和鎖緊管的導(dǎo)向管通孔內(nèi)壁內(nèi)凹形成若干個(gè)形狀與環(huán)形鼓脹相互匹配的環(huán)形擴(kuò)槽，在安裝時(shí)將環(huán)形鼓脹設(shè)置在對應(yīng)的環(huán)形擴(kuò)槽中，并且通過彈性裙邊被擠壓張開壓緊在環(huán)形擴(kuò)槽中，以實(shí)現(xiàn)燃料組件上管座與導(dǎo)向管間的快速可靠連接。本技術(shù)方案通過在連接套管和鎖緊管上設(shè)置縱向切槽將側(cè)壁切開形成彈性裙邊，并結(jié)合環(huán)形鼓脹形成向外傾斜，同時(shí)環(huán)形鼓脹能夠與環(huán)形擴(kuò)槽配合使得固定牢固，且在裝拆時(shí)只需有上下動(dòng)作即可，而不需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，就能達(dá)到快速可拆的目的。

同時(shí)還在連接套管的壁面和鎖緊管的壁面上均設(shè)置有若干個(gè)與其內(nèi)部連通的退刀槽，且退刀槽分別設(shè)置在對應(yīng)的縱向切槽下方并與縱向切槽底部連通。退刀槽是用于加工時(shí)便于刀具退出，消除應(yīng)力集中，退刀槽為半圓形孔，其直徑大于縱向切槽的寬度，還將縱向切槽與對應(yīng)的連接套管或鎖緊管軸線平行，且在連接套管或鎖緊管上的縱向切槽中相鄰的縱向切槽之間距離相等。這樣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，動(dòng)作保持一致。

環(huán)形擴(kuò)槽的數(shù)量最好設(shè)計(jì)為連接套管上的環(huán)形鼓脹和鎖緊管上的環(huán)形鼓脹數(shù)量之和。形成數(shù)量配合，既能夠保證連接時(shí)的穩(wěn)定性，也不會(huì)浪費(fèi)空間，環(huán)形鼓脹數(shù)量至少為兩個(gè)。

上管座的底部設(shè)置有導(dǎo)向口，且導(dǎo)向口呈喇叭狀，且端面較大的一端設(shè)置在上管座的底面上，端面較小的一端與導(dǎo)向管通孔尺寸相同并與導(dǎo)向管通孔端頭形成光滑連接，便于連接套管插入時(shí)起到引導(dǎo)作用，更加方便和精確定位。

一種快速可拆的燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)的裝拆方法，包括裝配過程和拆卸過程，其中裝配過程為：首先將連接套管沿著上管座的導(dǎo)向段插入到上管座的導(dǎo)向管通孔內(nèi)，使得連接套管的環(huán)形鼓脹能夠與上管座的環(huán)形擴(kuò)槽相配合；其次，將鎖緊管從上往下插入到上管座的導(dǎo)向管通孔內(nèi)，使得鎖緊管的環(huán)形鼓脹能夠與上管座的環(huán)形擴(kuò)槽相配合，同時(shí)，鎖緊管將連接套管的彈性裙邊往外撐開，使得連接套管的環(huán)形鼓脹與上管座的環(huán)形擴(kuò)槽緊密地配合；拆卸過程：將工具穿過鎖緊管并徑向擴(kuò)張以咬住鎖緊管的底邊，施加一個(gè)向上的軸向力，使鎖緊管局部變形后就可從連接套管中拉出，通過重新更換鎖緊管，就能夠完成燃料組件的修復(fù)。通過上述方法，其安裝和拆卸快捷，節(jié)工省時(shí)，具有良好的維修性。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明通過連接套管與鎖緊管各自的環(huán)形鼓脹與上管座導(dǎo)向管通孔內(nèi)的環(huán)形擴(kuò)槽相配合，可以實(shí)現(xiàn)燃料組件上管座與導(dǎo)向管之間的快速可靠連接；

2、本發(fā)明通過專用工具可將鎖緊管從連接套管內(nèi)快速拉出，便于遠(yuǎn)程操作，可以實(shí)現(xiàn)燃料組件上管座與導(dǎo)向管之間的快速拆卸；

3、本發(fā)明通過重新插入鎖緊管，可以實(shí)現(xiàn)燃料組件的修復(fù)。本發(fā)明連接可靠，安裝和拆卸快捷，節(jié)工省時(shí)，具有良好的維修性。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的鎖緊管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的連接套管的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為與實(shí)施例1相配的上管座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例2的上部連接結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-鎖緊管，2-連接套管，3-上管座，11-鎖緊管彈性裙邊，12-鎖緊管直段，13-鎖緊管環(huán)形鼓脹，14-鎖緊管縱向切槽，15-鎖緊管退刀槽，21-連接套管彈性裙邊，22-連接套管直段，23-連接套管環(huán)形鼓脹一，24-連接套管縱向切槽，25-連接套管退刀槽，26-連接套管環(huán)形鼓脹二，31-環(huán)形擴(kuò)槽一，32-環(huán)形擴(kuò)槽二，33-導(dǎo)向口，34-環(huán)形擴(kuò)槽三。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1：

如圖1至圖4所示，一種快速可拆的燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)，其硬件結(jié)構(gòu)包括上管座3、連接套管2以及鎖緊管1，其中連接套管2的頂端和鎖緊管1的頂端均設(shè)置在上管座3中，且鎖緊管1的頂端設(shè)置在連接套管2的頂端上方，鎖緊管1的底端穿過連接套管2的頂端設(shè)置在連接套管2中，在連接套管2的壁面和鎖緊管1的壁面上均設(shè)置有向著遠(yuǎn)離各自中心線的方向沿著徑向折彎形成的環(huán)形鼓脹，且在連接套管2的外壁和鎖緊管1的外壁上均設(shè)置有與各自內(nèi)部連通的縱向切槽，且縱向切槽分別穿過對應(yīng)的環(huán)形鼓脹后與對應(yīng)的連接套管2的頂端或鎖緊管1的頂端連通，上管座3中安裝連接套管2和鎖緊管1的導(dǎo)向管通孔內(nèi)壁內(nèi)凹形成形狀與環(huán)形鼓脹相互匹配的環(huán)形擴(kuò)槽，并且環(huán)形擴(kuò)槽的數(shù)量為連接套管2上的環(huán)形鼓脹和鎖緊管1上的環(huán)形鼓脹數(shù)量之和，且環(huán)形鼓脹設(shè)置在對應(yīng)的環(huán)形擴(kuò)槽中，還在連接套管2的壁面和鎖緊管1的壁面上均設(shè)置有若干個(gè)與其內(nèi)部連通的退刀槽，且退刀槽分別設(shè)置在對應(yīng)的縱向切槽下方并與縱向切槽底部連通。需要將縱向切槽與對應(yīng)的連接套管2或鎖緊管1軸線平行，且在連接套管2或鎖緊管1上的縱向切槽中相鄰的縱向切槽之間距離相等。為了便于引導(dǎo)，還在上管座3的底部設(shè)置有導(dǎo)向口33，且導(dǎo)向口33呈喇叭狀，且端面較大的一端設(shè)置在上管座3的底面上，端面較小的一端與導(dǎo)向管通孔尺寸相同并與導(dǎo)向管通孔端頭形成光滑連接。連接套管1與鎖緊管2各自彈性裙邊的傾斜角度、環(huán)形鼓脹尺寸以及縱向切槽的個(gè)數(shù)可根據(jù)燃料組件上部連接的功能要求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。

鎖緊管1和連接套管2兩者均為圓管結(jié)構(gòu)，相互之間緊密配合并通過各自的環(huán)形鼓脹與上管座3的導(dǎo)向管通孔內(nèi)的環(huán)形擴(kuò)槽相配合實(shí)現(xiàn)上部連接的鎖緊。為方便描述，將鎖緊管1分為兩段，其上段設(shè)置縱向切槽、退刀槽和環(huán)形鼓脹的部分命名為鎖緊管彈性裙邊11，下段直段命名為鎖緊管直段12，鎖緊管彈性裙邊11和鎖緊管直段12為一體化結(jié)構(gòu)，鎖緊管1上的縱向切槽命名為鎖緊管縱向切槽14，鎖緊管1上的退刀槽命名為鎖緊管退刀槽15，鎖緊管1上的環(huán)形鼓脹命名為鎖緊管環(huán)形鼓脹13，將連接套管2分為兩段，其上段設(shè)置縱向切槽、退刀槽和環(huán)形鼓脹的部分命名為連接套管彈性裙邊21，下段直段命名為連接套管直段22，連接套管彈性裙邊21和連接套管直段22為一體化結(jié)構(gòu)，各自直段的長度可根據(jù)燃料組件上部連接的功能要求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。鎖緊管彈性裙邊11和連接套管彈性裙邊21均向外傾斜。連接套管2上的縱向切槽命名為連接套管縱向切槽24，連接套管2上的退刀槽命名為連接套管退刀槽25，連接套管2上的環(huán)形鼓脹命名為連接套管環(huán)形鼓脹一23，上管座3中的環(huán)形擴(kuò)槽數(shù)量為兩個(gè)，分別命名為環(huán)形擴(kuò)槽一31和環(huán)形擴(kuò)槽二32，其中環(huán)形擴(kuò)槽一31設(shè)置在環(huán)形擴(kuò)槽二32上方，裝配時(shí)，首先將連接套管2從上管座3的導(dǎo)向口33插入到上管座3的導(dǎo)向管通孔內(nèi)，由于連接套管彈性裙邊21上開有連接套管縱向切槽24，使得連接套管環(huán)形鼓脹一23能夠與上管座3的環(huán)形擴(kuò)槽二32相配合。其次，將鎖緊管1從上往下插入到上管座3的導(dǎo)向管通孔內(nèi)，由于鎖緊管彈性裙邊11上開有鎖緊管縱向切槽14，使得鎖緊管環(huán)形鼓脹13能夠與上管座3的環(huán)形擴(kuò)槽一31相配合。同時(shí)，鎖緊管1將連接套管2的連接套管彈性裙邊21往外撐開，使得連接套管2的連接套管環(huán)形鼓脹一23能夠與環(huán)形擴(kuò)槽二32更加緊密地配合。當(dāng)與導(dǎo)向管相連的連接套管2受到向下拉力時(shí)，連接套管2的連接套管環(huán)形鼓脹一23往下滑動(dòng)，此時(shí)鎖緊管1向外壓迫連接套管2，產(chǎn)生摩擦力和徑向力，使得連接套管2的連接套管環(huán)形鼓脹一23不能脫離環(huán)形擴(kuò)槽二32。當(dāng)受到足夠大的拉力時(shí)，使得連接套管2的連接套管環(huán)形鼓脹一23完全被拉直時(shí)，連接套管2才會(huì)脫離上管座2上環(huán)形擴(kuò)槽二32的約束。另外，鎖緊管1的鎖緊管縱向切槽14和連接套管2的連接套管縱向切槽24末端各設(shè)置有半圓形鎖緊管退刀槽15和連接套管退刀槽25其目的在于消除縱向切槽的應(yīng)力集中。有限元仿真分析表明，本實(shí)施例的燃料組件上部連接所能承受的最大拉力能夠滿足燃料組件上部連接的功能需求。

燃料組件上部連接拆卸時(shí)，只需將專用工具穿過鎖緊管1并徑向擴(kuò)張以咬住鎖緊管1的底邊，施加一個(gè)向上的軸向力，使鎖緊管1局部變形后就可從連接套管中拉出。通過重新更換鎖緊管，就可以完成燃料組件的修復(fù)。

本實(shí)施例的燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)安裝和拆卸極為簡便快捷，定位準(zhǔn)確可靠，節(jié)工省時(shí)。鎖緊管1和連接套管2與上管座3連接均為機(jī)械鎖定連接，無需脹形。

實(shí)施例2：

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例對燃料組件上部連接結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步限定：如圖5所示，為增加燃料組件上部連接的可靠性，可在連接套管2的連接套管彈性裙邊21上再增設(shè)一道環(huán)形鼓脹，命名為連接套管環(huán)形鼓脹二26，即連接套管2上設(shè)置兩道環(huán)形鼓脹。相應(yīng)地，上管座3的導(dǎo)向管通孔內(nèi)也增設(shè)一道環(huán)形擴(kuò)槽，命名為環(huán)形擴(kuò)槽三34，應(yīng)便與連接套管2增設(shè)的環(huán)形鼓脹相配合。通過連接套管2與上管座3上兩道環(huán)形鼓脹和環(huán)形擴(kuò)槽的配合，可大幅增加燃料組件上部連接的可靠性以及所能承受的最大拉力。

以上所述的具體實(shí)施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。