專利名稱:步進式磁力提升型反應堆控制棒驅動機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于壓水堆核電站的反應堆控制棒驅動機構，具體是步進式磁力提升型反 應堆控制棒驅動機構。
背景技術：
反應堆控制棒驅動機構是反應堆控制和保護系統(tǒng)的伺服機構，它是反應堆控制系 統(tǒng)和保護系統(tǒng)的執(zhí)行機構，具有按照指令帶動控制棒組件在堆芯內上、下運動，保持控制棒 組件在指定高度或斷電落棒，以完成調節(jié)反應堆反應性或事故安全停堆的功能；控制棒驅 動機構通過對控制棒的提升、下插、保持及快速落棒完成反應堆的啟動、調節(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堆的安全與運行。
目前，核動力反應堆及壓水堆核電站反應堆所采用的控制棒驅動機構主要有三種 類型
·磁阻馬達-分裂轉子導向絲杠型控制棒驅動機構。
磁力提升式控制棒驅動機構。
·齒輪齒條式控制棒驅動機構。
與其它結構形式的驅動機構相比，由于磁力提升型驅動機構具有結構簡單，加工 容易，拆裝方便，同時具有提升力大，壽命長的特點。所以，磁力提升型驅動機構通常用于壓 水堆核電站。常用的磁力提升型驅動機構的結構包括棒位探測器組件、線圈組件、耐壓殼組 件、鉤爪組件、驅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堆控 制棒驅動機構中最重要的部件。但是，現有的磁力提升型驅動機構具有以下缺陷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動機 構管座之間(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)。從目前反應堆控制棒驅動機構的運行經驗來看，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動機構管座之 間的小Ω焊縫位置。2.由于控制棒驅動機構通常采用單齒鉤爪或四齒鉤爪，單齒鉤爪式驅 動機構具有不耐磨、壽命短、可靠度低及抗沖擊性能差的缺點；四齒鉤爪式驅動機構盡管克 服了單齒鉤爪式驅動機構的不耐磨、壽命短和抗沖擊性能差的缺陷，但其鉤爪機構仍然采 用是曲柄滑塊機構，只是其曲柄(不是鉤爪)是由一套平行四桿機構(其連桿即是鉤爪) 組成，故具有結構復雜、體積大、可靠度低及平行四桿機構的平行度難以保證的缺點。
為了提高反應堆系統(tǒng)的安全性、可靠性，須對反應堆控制棒驅動機構的結構進行 改進。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種可提高反應堆系統(tǒng)安全性、可靠性，提高反應堆控制 棒驅動機構耐磨性和使用壽命的步進式磁力提升型反應堆控制棒驅動機構。
本發(fā)明的技術方案如下
3[0011]一種步進式磁力提升型反應堆控制棒驅動機構，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；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堆壓力容器頂蓋上的驅動機構管座與密封殼 構成的一體化結構；行程套管為整體式上端堵死的盲管結構，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)點在于與現有技術相比，1.由于將原驅動機構密封殼與反應堆壓力 容器頂蓋上的驅動機構管座設計成一體化結構，取消了原密封殼與反應堆壓力容器頂蓋上 的驅動機構管座之間的小Ω密封焊接結構，完全消除了該位置發(fā)生泄漏的可能性；2.由于 取消了原驅動桿行程套管與端塞之間的小Ω密封焊接結構，將原驅動桿行程套管設計成 上端堵死的盲管結構，消除了原驅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.由于將原控制棒驅動機構耐壓殼上的三道小Ω密封焊縫改為只有驅動桿行程套管 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構，改善了鉤爪的受力狀態(tài)，使反應堆控制棒驅動 機構不僅具有良好的抗沖擊性能，而且抓桿牢靠，不易出現打滑、抓不住驅動桿的情況，由 于雙齒同時或交替與驅動桿作用，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，可使鉤爪的峰值應力降低13%，磨損壽命提高42%，大大提高 了驅動機構的耐磨性、可靠性和使用壽命。


圖1是本發(fā)明的控制棒驅動機構的結構示意圖。
圖2是控制棒驅動機構耐壓殼組件的結構示意圖。
圖3是控制棒驅動機構鉤爪組件的結構示意圖。
圖4是鉤爪組件的雙齒鉤爪的結構示意圖。
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堆控制棒驅動機構由棒位探測器組 件1、線圈組件2、耐壓殼組件3、鉤爪組件4、驅動桿組件5和隔熱套組件6組成。整個機構 直接豎直安裝在反應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，在驅動機構運行時，可以給出驅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，其產生的電磁 吸力為驅動機構的運行提供動力源；鉤爪組件4掛在耐壓殼組件3的上端，其下端靠定位螺 母實現徑向定位；鉤爪組件4由線圈組件2產生的電磁吸力驅動，以實現其對驅動桿組件5 的抓持；驅動桿組件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 動桿與管座之間的水隙，使得機構內上、下對流傳熱減少，同時降低密封殼14下段的溫度， 其下部有導向罩，為安裝驅動桿進入驅動機構提供導向。
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構；密封殼14為反應堆壓 力容器頂蓋上的驅動機構管座與密封殼構成的一體化結構；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。
如圖3、圖4所示，本發(fā)明的鉤爪組件4是驅動機構的動作部件，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抓住驅動桿組件5 ；當只有移 動銜鐵18的鉤爪抓住驅動桿組件5，同時提升磁極16被磁化時，則提升銜鐵17就被吸合， 從而實現對驅動桿組件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與驅動桿組件5的齒間距相等，以保證鉤爪齒23與驅 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，可使鉤爪的峰值應力降低13 %，磨損壽命提高42 %。
權利要求
一種步進式磁力提升型反應堆控制棒驅動機構，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)，為反應堆壓力容器頂蓋上的驅動機構管座與密封殼構成的一體化結構；行程套管(9)為整體式上端堵死的盲管結構，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堆控制棒驅動機構，包括棒位探測器組件、線圈組件、耐壓殼組件、鉤爪組件、驅動桿組件及隔熱套組件等部件。整個機構直接豎直安裝在反應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，密封殼為反應堆壓力容器頂蓋上的驅動機構管座與密封殼構成的一體化結構。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堆控制棒驅動機構耐壓殼發(fā)生泄漏的可能性，大大提高了反應堆控制棒驅動機構的耐磨性、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:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan非專利引用 (1),