和44，緊隨升降系統(tǒng)的啟動，保持機構(gòu)的保持螺線管312被啟動，從而擴展螺線管柱塞314，這使得保持棒310隨著底板308而圍繞保持棒310的樞轉(zhuǎn)接合318旋轉(zhuǎn)。在螺線管柱塞314的完全伸展，保持棒輥316旋轉(zhuǎn)到凸輪棒50的上極端(即上端)后面的位置(再次指出，凸輪棒50的上端突出穿過底板308中的槽)，以便在保持容量中起作用。要指出的是，保持螺線管312圍繞將螺線管312固定在底板308上的支柱座320自由旋轉(zhuǎn)。還要指出的是，螺線管柱塞314被銷連接到保持棒310，其提供旋轉(zhuǎn)自由度用于操作。所有相關(guān)部件在該操作階段的相對定向被示出在圖43和44中。
[0080]參考圖45和46，保持機構(gòu)被啟動，升降系統(tǒng)可以未被啟動，保持系統(tǒng)此后保持閂鎖接合。在未啟動升降系統(tǒng)時，升降柱塞或活塞302被釋放，因此不再(底部)支撐凸輪棒50。在這一點上，凸輪棒50僅由保持機構(gòu)保持在接合位置。四桿凸輪系統(tǒng)50、52現(xiàn)在由保持機構(gòu)保留連接桿的長期保留。
[0081]參考圖47，在保持棒310的旋轉(zhuǎn)中心與凸輪棒50 (的上端)和保持棒輥316之間的接觸力的作用線之間存在偏心。該偏心EgM在由保持螺線管312施加的力被移除時導(dǎo)致保持桿310上的力矩不平衡。在保持螺線管312的功率損失時的該力矩不平衡是用于快速旋轉(zhuǎn)保持棒310和所連接的輥316不接觸凸輪棒50的驅(qū)動機構(gòu)一導(dǎo)致進行SCRAM (連接桿的快速釋放)。為了在凸輪棒50的接觸表面上創(chuàng)建保持棒輥316的平滑滾動作用，將接觸表面的輪廓確定至滾動接觸點的圓弧。
[0082]繼續(xù)參照圖47并進一步參照圖48，保持機構(gòu)的所需的低功耗是該單元的顯著機械優(yōu)勢的產(chǎn)物。相對于保持棒310的樞轉(zhuǎn)中心，保持螺線管柱塞314的力矩臂Eiis比在保持棒輥316的凸輪棒50的接觸力的力矩臂要大得多，如圖47和48所示。因此，由保持螺線管312所需的力顯著小于支撐連接桿負載所需的閂鎖到凸輪棒的接觸力。進一步的優(yōu)勢在于，與通過保持棒310反作用的載荷相等且相反的凸輪棒保持力大部分的內(nèi)化通過保持機構(gòu)的其余部分消除了力反作用，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上有效的單元。
[0083]如前所述，參考圖39-48所描述的保持機構(gòu)分離閂鎖啟動和長期保持/平移功能，導(dǎo)致減少操作功率要求。保持機構(gòu)在桿平移和保持功能期間保持四連桿機構(gòu)凸輪系統(tǒng)處于接合位置，并且在隨后不被啟動時提供SCRAM功能。其同樣在結(jié)構(gòu)上內(nèi)化保持閂鎖處于接合位置所需的凸輪棒保持力的大部分，并且利用機械優(yōu)勢來盡量減少剩余的保持力，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上有效的單元。
[0084]參考圖49-52，對用于CRDM的另一保持機構(gòu)實施例進行了說明，其可以與圖3-6的實施例結(jié)合使用，或者替代圖7-18實施例的保持機構(gòu)150。圖49示出了包括保持機構(gòu)的CRDM的頂部區(qū)域的等距視圖，其中垂直連桿被接合以提升凸輪棒。圖50示出了其中垂直連桿脫開以允許凸輪棒下降的相應(yīng)的等距視圖。圖51對應(yīng)于圖49的接合視圖，但包括局部剖開，類似地，圖52對應(yīng)于圖50的脫開視圖，但包括局部剖開。
[0085]圖49-52的閂鎖保持機構(gòu)利用一種垂直連桿系統(tǒng)，其包括連接到吊架342的垂直連桿340，該吊架設(shè)置在圖7-18的凸輪棒160 (的上端)之間(如圖所示；或者可替代的是圖2-6的凸輪棒50)，并且(在圖49和51所示的接合位置)由電磁體344保持在接合位置。當凸輪棒160由單獨的閂鎖接合機構(gòu)移動到接合位置時(例如，如圖3-6的實施例或圖7-18的實施例)，其會導(dǎo)致吊架342向上移動，這反過來又將垂直連桿340提升至水平驅(qū)動構(gòu)件348緊密接近電磁體344的位置。當功率被施加到電磁體344時，他們吸引并保持嵌入到水平驅(qū)動構(gòu)件348中的磁體。(可替代地，水平構(gòu)件348可以由鋼或其它鐵磁材料制成，但不包括磁體)。受約束的垂直連桿340反過來又將吊架342且因此凸輪棒160保持在接合位置，并由此保持R鎖接合。
[0086]當對電磁體344斷電時，電磁體344和水平驅(qū)動構(gòu)件348之間的吸引力被切斷，從而使垂直連桿340下降脫離接合，如在圖50和52中看出。平移組件的重量足以脫開閂鎖，并且將凸輪棒160移開以便進行SCRAM。在該動作中，連桿系統(tǒng)自由地向下移開。
[0087]概括來說，圖49和50以約45°的視角分別示出了接合和脫開狀態(tài)的CRDM的頂部區(qū)域的等距視圖。圖49示出了處于完全接合(全向上)位置的垂直連桿系統(tǒng)，或由電磁體344保持或在對電磁體供電之前由外部裝置接合。對于SCRAM模式，如圖50所示，連桿系統(tǒng)已對閂鎖完全向下移動以完全釋放連接桿和控制桿組件。
[0088]圖51和52分別示出了接合和脫開狀態(tài)的CRDM的頂部區(qū)域的等距剖視圖。圖51示出了處于完全接合(全向上)位置的垂直連桿系統(tǒng)，或由電磁體344保持或在對電磁體344供電之前由外部裝置接合。圖52示出了處于全向下(SCRAM)位置的連桿系統(tǒng)。
[0089]在說明性實施例中，處于完全接合位置(圖49和51)的垂直連桿340的最小角度被設(shè)定為約10°，這預(yù)期確保足夠的SCRAM可靠性范圍。在脫開位置(圖50和52)，垂直連桿340崩潰至該說明性實施例中的約40°的最大角度。
[0090]參照圖49-52所描述的閂鎖保持機構(gòu)提供了因連桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所帶來的機械優(yōu)勢。這是由于同水平驅(qū)動構(gòu)件348相比的垂直連桿340長度的相對位置和尺寸。另外，嵌入在水平臂348中的永久磁體提供增加的保持力。對于本公開的垂直連桿系統(tǒng)的真實機械優(yōu)勢被計算為在最小連桿角度的2.9:1。然而，當添加每個連桿組件的假設(shè)的永磁力時，有效的機械優(yōu)勢更高，估計更接近4.0:1。由于這種機械優(yōu)勢，電磁體所需要的所需保持力減小。這導(dǎo)致較小的、較不復(fù)雜的電磁體以及用于進行操作的較低的功率需求。
[0091]已經(jīng)對包括優(yōu)選實施例的示例性實施例進行了說明。盡管已經(jīng)示出并詳細描述了具體實施例來說明本發(fā)明及方法的應(yīng)用和原理，但要理解的是，這并不意味著本發(fā)明受限于此，且本發(fā)明還可以在不脫離這些原則的情況下以其他方式得到體現(xiàn)。在本發(fā)明的一些實施例中，本發(fā)明的某些特征有時還可以有利地使用，而不相應(yīng)地使用其它特征。因此，所有這些變化和實施例適當?shù)芈淙胍韵聶?quán)利要求的范圍之內(nèi)。顯然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在閱讀并理解了前述的詳細描述之后，可以進行修改和變更。所希望的是，本發(fā)明應(yīng)被解釋為包括所有這些修改和變更，前提是只要它們落入所附權(quán)利要求或其等同物的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種控制桿驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)，包括: 導(dǎo)螺桿； 升降桿； 閂鎖，其固定到所述導(dǎo)螺桿，并且配置成將所述升降桿的上端閂鎖到所述導(dǎo)螺桿； 閂鎖接合機構(gòu)，其配置成將所述閂鎖關(guān)閉到所述升降桿的上端上；以及 閂鎖保持機構(gòu)，其配置成保持所述閂鎖關(guān)閉； 其中，所述閂鎖保持機構(gòu)與所述閂鎖接合機構(gòu)是分開的。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，進一步包括: 四連桿機構(gòu)，其包括凸輪棒，所述四連桿機構(gòu)配置成向內(nèi)驅(qū)動所述凸輪棒，以凸輪帶動響應(yīng)于所述閂鎖接合機構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖，所述閂鎖保持機構(gòu)配置成將所述凸輪棒保持在向內(nèi)位置，以保持所述閂鎖關(guān)閉。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述四連桿機構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖接合機構(gòu)響應(yīng)于將所述閂鎖降低在所述升降桿的上端上而進行操作，并且在所述閂鎖接合機構(gòu)操作之后，當所述閂鎖被再次提升時，不能有效地保持所述閂鎖關(guān)閉。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)位于所述CRDM的頂部，并且配置成接合所述凸輪棒的上端以保持凸輪棒處于向內(nèi)位置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)包括磁聯(lián)接，該磁聯(lián)接包括電磁體，其在通電時磁性地保持所述凸輪棒處于所述向內(nèi)位置。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)包括配置成響應(yīng)于由致動器施加以保持所述凸輪棒處于所述向內(nèi)位置的保持力而在水平平面中移動的元件。8.一種核反應(yīng)堆，包括: 壓水反應(yīng)堆(PWR)，其包括: 壓力容器； 布置在所述壓力容器中的反應(yīng)堆堆芯；以及 布置在所述壓力容器中的如權(quán)利要求1所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核反應(yīng)堆，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)被磁性地操作。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核反應(yīng)堆，包括多個控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，每個控制桿驅(qū)動機構(gòu)具有獨立的閂鎖保持機構(gòu)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的核反應(yīng)堆，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)被磁性地操作。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的核反應(yīng)堆，其中，所述閂鎖保持機構(gòu)彼此獨立地操作。13.一種控制桿驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)，包括: CRDM馬達； 在所述CRDM馬達的控制下平移的元件； 閂鎖，其配置成閂鎖支撐具有在所述CRDM馬達的控制下平移的元件的至少一個控制桿的升降桿； 閂鎖接合機構(gòu)，其配置成將所述閂鎖關(guān)閉到所述升降桿上；以及 閂鎖保持機構(gòu)，其與所述閂鎖接合機構(gòu)是分開的，配置成將所述閂鎖保持在其關(guān)閉位置。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持系統(tǒng)可操作地連接到四連桿機構(gòu)，所述四連桿機構(gòu)配置成凸輪帶動響應(yīng)于所述閂鎖接合機構(gòu)的操作而關(guān)閉的閂鎖。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持系統(tǒng)被磁性地致動。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持系統(tǒng)可操作地連接到四連桿機構(gòu)，所述四連桿機構(gòu)配置成偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制桿驅(qū)動機構(gòu)，其中，所述閂鎖保持系統(tǒng)被磁性地致動。
【專利摘要】一種控制桿驅(qū)動機構(gòu)(CRDM)，其配置成閂鎖到控制桿組件的升降桿上并且包括單獨的閂鎖接合和閂鎖保持機構(gòu)。CRDM配置成閂鎖到控制桿組件的升降桿上并且包括關(guān)閉閂鎖的四連桿機構(gòu)，其中所述四連桿機構(gòu)偏壓在重力作用下被關(guān)閉的閂鎖。
【IPC分類】G21C7/06
【公開號】CN105164759
【申請?zhí)枴緾N201480022636
【發(fā)明人】C.D.多德, P.K.德桑蒂斯, K.J.斯坦博, A.R.馬科夫杰克, J.P.麥克勞克林, B.T.古德伊爾, M.J.愛德華茲, M.W.阿萊斯
【申請人】Bwxt核運作團隊股份有限公司, BWXT m 動力股份有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2014年2月25日
【公告號】CA2907030A1, US20140270036, US20140334586, WO2014149426A1