專利名稱:步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓水堆核電站的反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)，具體是步進式磁力提升型反 應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)是反應(yīng)堆控制和保護系統(tǒng)的伺服機構(gòu)，它是反應(yīng)堆控制系 統(tǒng)和保護系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，具有按照指令帶動控制棒組件在堆芯內(nèi)上、下運動，保持控制棒 組件在指定高度或斷電落棒，以完成調(diào)節(jié)反應(yīng)堆反應(yīng)性或事故安全停堆的功能；控制棒驅(qū) 動機構(gòu)通過對控制棒的提升、下插、保持及快速落棒完成反應(yīng)堆的啟動、調(diào)節(jié)功率、維持功 率、停堆和事故狀態(tài)下的安全停堆，其安全性和可靠性直接影響到反應(yīng)堆的安全與運行。
目前，核動力反應(yīng)堆及壓水堆核電站反應(yīng)堆所采用的控制棒驅(qū)動機構(gòu)主要有三種 類型
·磁阻馬達-分裂轉(zhuǎn)子導(dǎo)向絲杠型控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
磁力提升式控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
·齒輪齒條式控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
與其它結(jié)構(gòu)形式的驅(qū)動機構(gòu)相比，由于磁力提升型驅(qū)動機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，加工 容易，拆裝方便，同時具有提升力大，壽命長的特點。所以，磁力提升型驅(qū)動機構(gòu)通常用于壓 水堆核電站。常用的磁力提升型驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)包括棒位探測器組件、線圈組件、耐壓殼組 件、鉤爪組件、驅(qū)動桿組件及隔熱套組件等部件。其中，耐壓殼組件和鉤爪組件是反應(yīng)堆控 制棒驅(qū)動機構(gòu)中最重要的部件。但是，現(xiàn)有的磁力提升型驅(qū)動機構(gòu)具有以下缺陷1.由于 耐壓殼組件上有三道小Ω密封焊縫，焊縫位置分別在密封殼與壓力容器頂蓋上的驅(qū)動機 構(gòu)管座之間(下部位置)，密封殼與行程套管之間(中部位置)以及行程套管與端塞之間 (上部位置)。從目前反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)的運行經(jīng)驗來看，耐壓殼小Ω密封焊縫發(fā)生 泄漏的情況比較多，并且絕大部分泄漏發(fā)生在密封殼與壓力容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座之 間的小Ω焊縫位置。2.由于控制棒驅(qū)動機構(gòu)通常采用單齒鉤爪或四齒鉤爪，單齒鉤爪式驅(qū) 動機構(gòu)具有不耐磨、壽命短、可靠度低及抗沖擊性能差的缺點；四齒鉤爪式驅(qū)動機構(gòu)盡管克 服了單齒鉤爪式驅(qū)動機構(gòu)的不耐磨、壽命短和抗沖擊性能差的缺陷，但其鉤爪機構(gòu)仍然采 用是曲柄滑塊機構(gòu)，只是其曲柄(不是鉤爪)是由一套平行四桿機構(gòu)(其連桿即是鉤爪) 組成，故具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、可靠度低及平行四桿機構(gòu)的平行度難以保證的缺點。
為了提高反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全性、可靠性，須對反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行 改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可提高反應(yīng)堆系統(tǒng)安全性、可靠性，提高反應(yīng)堆控制 棒驅(qū)動機構(gòu)耐磨性和使用壽命的步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
3[0011]一種步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)，包括耐壓殼組件、套裝在耐壓殼 組件上的棒位探測器組件、套裝在耐壓殼組件外面的線圈組件、掛在耐壓殼組件中部的鉤 爪組件、安裝在耐壓殼組件里面，并穿過鉤爪組件和隔熱套組件的驅(qū)動桿組件，隔熱套組件 掛在耐壓殼組件的下端；耐壓殼組件的密封殼上具有凹槽，鋼絲將磁通環(huán)捆綁在密封殼的 凹槽內(nèi)；其特征在于所述的耐壓殼組件按軸向分為三段，由吊裝接頭、行程套管和密封殼 組成；吊裝接頭與行程套管之間采用螺紋連接，并用連接件緊固；行程套管與密封殼之間 采用螺紋連接，并用小“ Ω ”密封環(huán)焊接；所述的鉤爪組件由提升磁極、提升銜鐵、移動銜 鐵、雙齒鉤爪、保持磁極、保持銜鐵和套管軸組成；提升磁極通過螺紋聯(lián)接在套管軸的左端， 并用緊定螺釘固定；提升銜鐵、移動銜鐵、雙齒鉤爪、保持磁極和保持銜鐵從左到右依次套 裝在套管軸上。
其附加特征是
所述的耐壓殼組件的密封殼為反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座與密封殼 構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)；行程套管為整體式上端堵死的盲管結(jié)構(gòu)，其與密封殼之間所用的連接 件為緊定螺釘。
所述的鉤爪組件的雙齒鉤爪由兩個同樣的鉤爪齒并排而成；雙齒鉤爪的兩個鉤爪 齒之間的齒距與驅(qū)動桿組件的齒間距相等。
所述的鉤爪組件的鉤爪齒為環(huán)狀齒溝；
所述的鉤爪組件的鉤爪齒為環(huán)狀；
所述的齒溝的兩邊為過渡圓弧狀。
本發(fā)明的優(yōu)點在于與現(xiàn)有技術(shù)相比，1.由于將原驅(qū)動機構(gòu)密封殼與反應(yīng)堆壓力 容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座設(shè)計成一體化結(jié)構(gòu)，取消了原密封殼與反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上 的驅(qū)動機構(gòu)管座之間的小Ω密封焊接結(jié)構(gòu)，完全消除了該位置發(fā)生泄漏的可能性；2.由于 取消了原驅(qū)動桿行程套管與端塞之間的小Ω密封焊接結(jié)構(gòu)，將原驅(qū)動桿行程套管設(shè)計成 上端堵死的盲管結(jié)構(gòu)，消除了原驅(qū)動桿行程套管與端塞之間的小Ω密封焊縫泄漏的可能 性；3.由于將原控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼上的三道小Ω密封焊縫改為只有驅(qū)動桿行程套管 與密封殼之間的螺紋連接和一道小Ω密封焊縫，不但保證了安裝在耐壓殼組件內(nèi)部的鉤 爪組件的可維修性，而且極大地降低了耐壓殼發(fā)生泄漏的可能性，大大提高了耐壓殼的安 全性和可靠性；4.由于采用雙齒鉤爪結(jié)構(gòu)，改善了鉤爪的受力狀態(tài)，使反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動 機構(gòu)不僅具有良好的抗沖擊性能，而且抓桿牢靠，不易出現(xiàn)打滑、抓不住驅(qū)動桿的情況，由 于雙齒同時或交替與驅(qū)動桿作用，且齒面堆焊耐磨材料，使齒面的平均磨損速率小，從而使 鉤齒斷裂的幾率大大降低，可使鉤爪的峰值應(yīng)力降低13%，磨損壽命提高42%，大大提高 了驅(qū)動機構(gòu)的耐磨性、可靠性和使用壽命。


圖1是本發(fā)明的控制棒驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是控制棒驅(qū)動機構(gòu)鉤爪組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是鉤爪組件的雙齒鉤爪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.棒位探測器組件2.線圈組件3.耐壓殼組件4.鉤爪組件5.驅(qū)動桿組件6.隔熱套組件7.吊裝接頭8.連接件9.行程套管10.鋼絲11 13.磁通環(huán) 14.密封殼15.小“ Ω ”密封環(huán)16.提升磁極17.提升銜鐵18.移動銜鐵19.雙齒鉤 爪20.保持磁極21.保持銜鐵22.套管軸23.鉤爪齒24.齒距25.齒溝
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述
如圖1所示，本發(fā)明的步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)由棒位探測器組 件1、線圈組件2、耐壓殼組件3、鉤爪組件4、驅(qū)動桿組件5和隔熱套組件6組成。整個機構(gòu) 直接豎直安裝在反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋上。棒位探測器組件1套裝在耐壓殼組件3的行程 套管9上，在驅(qū)動機構(gòu)運行時，可以給出驅(qū)動桿的實際位置信號，在全行程落棒時，可以測 量出控制棒的落棒時間；線圈組件2套裝在耐壓殼組件3的密封殼14外面，其產(chǎn)生的電磁 吸力為驅(qū)動機構(gòu)的運行提供動力源；鉤爪組件4掛在耐壓殼組件3的上端，其下端靠定位螺 母實現(xiàn)徑向定位；鉤爪組件4由線圈組件2產(chǎn)生的電磁吸力驅(qū)動，以實現(xiàn)其對驅(qū)動桿組件5 的抓持；驅(qū)動桿組件5安裝在耐壓殼組件3的里面，穿過鉤爪組件4和隔熱套組件6 ；行程套 管9為驅(qū)動桿組件5提供上下運動的空間；隔熱套組件6掛在耐壓殼組件3的下端，減少驅(qū) 動桿與管座之間的水隙，使得機構(gòu)內(nèi)上、下對流傳熱減少，同時降低密封殼14下段的溫度， 其下部有導(dǎo)向罩，為安裝驅(qū)動桿進入驅(qū)動機構(gòu)提供導(dǎo)向。
如圖2所示，本發(fā)明的耐壓殼組件按其軸向可以分為三段由吊裝接頭7、行程套 管9和密封殼14組成。行程套管9為整體式上端堵死的盲管結(jié)構(gòu)；密封殼14為反應(yīng)堆壓 力容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座與密封殼構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)；吊裝接頭7與行程套管9之間 采用螺紋連接，并用連接件8固定，連接件8為緊定螺釘；行程套管9與密封殼14之間采用 螺紋連接，并用小“ Ω ”密封環(huán)15焊接，實現(xiàn)密封和防松；磁通環(huán)11 13具有4個，每個磁 通環(huán)分別由兩個半環(huán)組成；鋼絲10將每個磁通環(huán)11 13的兩個半環(huán)對稱地捆綁在密封殼 14外圓的凹槽內(nèi)。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的鉤爪組件4是驅(qū)動機構(gòu)的動作部件，由提升磁極16、提 升銜鐵17、移動銜鐵18、保持磁極20、保持銜鐵21和套管軸22組成。提升磁極16通過螺 紋聯(lián)接在套管軸22的最左端，并用緊定螺釘固定；提升銜鐵17、移動銜鐵18、保持磁極20 和保持銜鐵21從左到右依次套裝在套管軸22上。當(dāng)提升銜鐵17或保持磁極20被磁化時， 移動銜鐵18或保持銜鐵21就被吸合，從而帶動其雙齒鉤爪19抓住驅(qū)動桿組件5 ；當(dāng)只有移 動銜鐵18的鉤爪抓住驅(qū)動桿組件5，同時提升磁極16被磁化時，則提升銜鐵17就被吸合， 從而實現(xiàn)對驅(qū)動桿組件5的提升。鉤爪組件4的雙齒鉤爪19由兩個同樣的鉤爪齒23并排 而成，兩個鉤爪齒23之間的齒距24與驅(qū)動桿組件5的齒間距相等，以保證鉤爪齒23與驅(qū) 動桿組件5的環(huán)形齒之間的正確嚙合，兩個鉤爪齒23之間的齒溝25兩邊為過渡圓弧狀，以 減小該處的應(yīng)力集中程度，從而極大地降低鉤爪齒23發(fā)生斷裂的可能性。由于雙齒同時或 交替與驅(qū)動桿作用，且齒面堆焊耐磨材料，使齒面的平均磨損速率小，從而使鉤齒斷裂的幾 率大大降低，可使鉤爪的峰值應(yīng)力降低13 %，磨損壽命提高42 %。
權(quán)利要求
一種步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)，包括耐壓殼組件(3)、套裝在耐壓殼組件(3)上的棒位探測器組件(1)、套裝在耐壓殼組件(3)外面的線圈組件(2)、掛在耐壓殼組件中部的鉤爪組件(4)、掛在耐壓殼組件下端的隔熱套組件(6)、安裝在耐壓殼組件里面并穿過鉤爪組件(4)和隔熱套組件(6)的驅(qū)動桿組件(5)、通過鋼絲(10)捆綁在耐壓殼組件密封殼(14)凹槽內(nèi)的磁通環(huán)(11～13)，其特征在于所述耐壓殼組件(3)按軸向分為三段，由吊裝接頭(7)、行程套管(9)和密封殼(14)組成；吊裝接頭(7)與行程套管(9)之間采用螺紋連接，并用連接件(8)緊固；行程套管(9)和密封殼(14)之間采用螺紋連接，并用小“Ω”密封環(huán)(15)焊接；所述鉤爪組件(4)由提升磁極(16)、提升銜鐵(17)、移動銜鐵(18)、雙齒鉤爪(19)、保持磁極(20)、保持銜鐵(21)和套管軸(22)組成；提升磁極(16)通過螺紋連接在套管軸(22)的左端，并用緊定螺釘固定；提升銜鐵(17)、移動銜鐵(18)、雙齒鉤爪(19)、保持磁極(20)和保持銜鐵(21)從左到右依次套裝在套管軸(22)上；所述耐壓殼組件的密封殼(14)，為反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座與密封殼構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)；行程套管(9)為整體式上端堵死的盲管結(jié)構(gòu)，其與密封殼(14)之間所用的連接件(8)為緊定螺釘；所述鉤爪組件(4)的雙齒鉤爪(19)，由兩個同樣的鉤爪齒(23)并排而成；雙齒鉤爪(19)的兩個鉤爪齒(23)之間的齒距(24)與驅(qū)動桿組件(5)的齒間距相等。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種步進式磁力提升型反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)，包括棒位探測器組件、線圈組件、耐壓殼組件、鉤爪組件、驅(qū)動桿組件及隔熱套組件等部件。整個機構(gòu)直接豎直安裝在反應(yīng)堆壓力容器的頂蓋上。其中耐壓殼組件由吊裝接頭、行程套管和密封殼組成。耐壓殼組件的行程套管為整體式上端堵死的盲管，密封殼為反應(yīng)堆壓力容器頂蓋上的驅(qū)動機構(gòu)管座與密封殼構(gòu)成的一體化結(jié)構(gòu)。鉤爪組件由兩個相同的鉤爪齒并排而成，兩個鉤爪齒之間的距離與驅(qū)動桿組件的齒間距相等，兩個鉤爪齒之間的溝底兩邊為過渡圓弧狀。本發(fā)明極大地降低了反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)耐壓殼發(fā)生泄漏的可能性，大大提高了反應(yīng)堆控制棒驅(qū)動機構(gòu)的耐磨性、可靠性和使用壽命。
文檔編號G21C7/12GKCN101178946SQ200710050738
公開日2010年11月17日 申請日期2007年12月11日
發(fā)明者余志偉, 孫林, 彭航, 李紅鷹, 李金賢, 楊方亮, 楊曉晨, 楊柯, 王亞曦, 王福娣, 胥春燕, 趙曉剛, 陳西南 申請人:中國核動力研究設(shè)計院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan非專利引用 (1),