CN103410963A - 压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站压水型核反应堆结构技术，具体公开了一种压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞。由上端头、基座、光轴、水压推杆、锥环、滚珠、锁紧螺母、和两个弹簧组成，上端头位于基座上端，基座内设有弹簧，锥环位于基座下端，水压推杆穿过锥环中心、进入基座内腔，锥环的锥面与滚珠贴合，二个弹簧均套装在水压推杆外。基座下方安装锥环和滚珠，滚珠和锥环的锥面紧密贴合，利用设计的推杆结构，锥面将滚珠向外推出，与辐照样品孔壁形成自锁。辐照样品孔塞相对简单，对加工精度要求不高，不容易受到运行中受冷却水长期腐蚀容易造成不利影响。通过多个滚珠均载后还可获得较高的安全裕度，此外加入过载保护结构可进一步提高安全性。

Description

压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞

技术领域

本发明属于核电站压水型核反应堆结构技术，具体涉及一种辐照样品孔塞。

背景技术

在压水型反应堆堆内构件的吊篮筒体上设有辐照样品架。辐照样品架中放置的试样材料与反应堆压力容器的材料完全相同，以便在反应堆寿期内的不同阶段取出进行力学性能试验。相应的，在吊篮法兰上对应辐照样品架的位置开孔，以便后期利用专用长杆工具对辐照试样进行拆卸，为了不产生额外的旁流，在开孔位置放置辐照样品孔塞，在反应堆运行时起到限制旁流的作用。

目前压水型反应堆辐照样品孔塞由上端头、基座、光轴和弹簧组成，详见附图1，该结构不具有自锁功能，在拆卸压紧辐照样品孔塞的上部堆内构件后，在进行反应堆安注试验或发生故障的情况下，存在辐照样品孔塞被一回路冷却剂冲出随机散落在反应堆中的可能，存在较大的隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自锁功能的的滚珠锥面辐照样品孔塞。

实现本发明的技术方案如下：

一种压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞，它包括基座、设在基座上端的上端头和设在基座内的第一弹簧，所述的基座的上端为杯形座，所述的杯形座上设有腰形孔；所述的上端头下端设有水平通孔，光轴穿过通孔，光轴的两端位于基座上端两侧的腰形孔内，使得上端头的下端安装在基座的杯形座内；所述的第一弹簧卡在上端头下表面与基座的内腔围成的空间内；其特征在于：所述的基座内加工有阶梯的孔，使得腔内壁形成台阶，所述的台阶下方、基座的侧壁两侧设有梯形孔槽；所述的压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞还包括设在基座下端的锥环，以及穿过锥环中心、进入基座内腔的水压推杆；所述的锥环的表面是锥面，成倒扣碗形，中心加工有孔，在锥环的外部、基座的梯形孔槽内设有滚珠，锥环的锥面与滚珠贴合；所述的锥环的内部设有第二弹簧，所述的第一弹簧和第二弹簧均套装在水压推杆外。

在上述压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞中：所述的梯形孔槽边缘为圆孔，其轴向截面为梯形，所述的梯形孔槽的边缘孔直径小于滚珠的球径。

在上述压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞中：所述的水压推杆的外部设有锁紧螺母，该锁紧螺母位于锥环上方，卡在上述基座内部的台阶上。

本发明所取得的有益效果如下：

通过设计基座结构，基座下方安装锥环和滚珠，滚珠和锥环的锥面紧密贴合，利用设计的推杆结构，锥面将滚珠向外推出，与辐照样品孔壁形成自锁。辐照样品孔塞相对简单，对加工精度要求不高，不容易受到运行中受冷却水长期腐蚀容易造成不利影响。通过多个滚珠均载后还可获得较高的安全裕度，此外加入过载保护结构可进一步提高安全性。进一步的，利用锁紧螺母将水压推杆连接到基座上，可限制水压推杆的运动范围。整个装置能实现在进行反应堆安注试验或发生故障的情况下保证通过水压推杆推动滚珠压紧辐照样品孔壁产生摩擦力实现自锁，防止辐照样品孔塞被一回路冷却剂冲出随机散落在反应堆中。

附图说明

图1为现有技术中压水型反应堆辐照样品孔塞示意图；

图2为压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞结构示意图；

图中：1.上端头，2.光轴；3.基座；4.弹簧；5.锁紧螺母；6.滚珠；7.锥环；8.第二弹簧；9.水压推杆；10.第一弹簧；3.1.杯形座；3.2.腰形孔；3.3.台阶；3.4.梯形孔槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述。

如图2所示，本实施例中的辐照样品孔塞由上端头1、基座3、光轴2、水压推杆9、锥环7、滚珠6、锁紧螺母5、第一弹簧10、第二弹簧8组成，安装在反应堆吊篮法兰的辐照样品孔中，通过水压推杆9推动滚珠6压紧辐照样品孔壁产生摩擦力实现自锁。

所述的基座3整体成开口的阶梯筒状，其上端为杯形座3.1，杯形座3.1的侧壁两侧加工有腰形孔3.2，基座3的腔内壁加工有台阶3.3，所述的台阶3.3俯视角度下成中心为圆孔的环板结构。在所述的台阶3.3下方、基座3的侧壁两侧加工有梯形孔槽3.4，所述的梯形孔槽3.4边缘为圆孔，所述梯形孔槽3.4轴向截面为梯形。

上端头1的下端水平加工有通孔，并且上端头1的下端安装在基座3的杯形座3.1内，通过光轴2穿过通孔，光轴2的两端扣在基座3上端两侧的腰形孔3.2内；在上端头1下方安装有第一弹簧10，该第一弹簧10卡在上端头1下表面与基座3的内腔围成的空间内。

基座3的下端安装有锥环7，所述的锥环7为表面为锥面的倒扣碗形，中心加工有孔。在锥环7的外部、基座3的梯形孔槽3.4内安装滚珠6，锥环7的锥面与滚珠6贴合。梯形孔槽3.4的边缘孔直径小于滚珠6球径，可防止滚珠6掉出。

水压推杆9穿过锥环7中心的孔和基座3，进入基座3的内腔中，所述的第一弹簧10套装在水压推杆9外。

所述锥环7的内部安装有第二弹簧8，第二弹簧8套装在水压推杆9外。

为了限制水压推杆9的运动范围，在水压推杆9的外部安装锁紧螺母5，所述的锁紧螺母5位于锥环7上部，卡在上述基座3内部的台阶3.3上，当水压推杆9推动锥环7上移时，锥面将滚珠6向外推出，与辐照样品孔壁形成自锁。第二弹簧8起到限制载荷和防止锁死的作用。

工作过程如下：

a.自由状态时，第一弹簧10使上端头1复位到最上端。锥环7处于下位，滚珠可以自由运动；

b.装入过程中，操作工具抓住上端头1内壁将孔塞插入辐照样品孔，当滚珠6自由滚动，使孔塞轻松进入辐照样品孔；

c.进行安注等试验时，孔塞下方如果出现水压冲击，冷却水将推动水压推杆9向上运动，此时通过第二弹簧8将运动和水压力传递到锥环7，带动滚珠6与锥面产生挤压，阻止水压推杆9向上运动；

d.当孔塞下方承受恒定水压出现波动时，第二弹簧8可以减少锥环7运动的波动，避免破坏自锁条件。水压足够大时，水压推杆9直接与基座3下端接触，避免将滚珠6压入孔壁，起到限制载荷和防止锁死的作用；

e.反应堆运行期间，压紧组件将上端头向下压入约6mm，上端头1正好将基座3上部腰形孔3.2封堵，有利于降低渗漏；

f.拆出过程中，操作工具抓住上端头1沿基座3内壁向上拔，带动基座3向上运动，基座3上的梯形孔槽3.4可推动滚珠6向上运动，同时产生径向的分力，促使滚珠6回缩，该受力状况下摩擦力随作用力的增大而减小，因此不会出现自锁，可轻松将孔塞拔出。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞，它包括基座（3）、设在基座（3）上端的上端头（1）和设在基座（3）内的第一弹簧（10），所述的基座（3）的上端为杯形座（3.1），所述的杯形座（3.1）上设有腰形孔（3.2）；所述的上端头（1）下端设有水平通孔，光轴（2）穿过通孔，光轴（2）的两端位于基座（3）上端两侧的腰形孔（3.2）内，使得上端头（1）的下端安装在基座（3）的杯形座（3.1）内；所述的第一弹簧（10）卡在上端头（1）下表面与基座（3）的内腔围成的空间内；其特征在于：所述的基座（3）内加工有阶梯的孔，使得腔内壁形成台阶（3.3），所述的台阶（3.3）下方、基座（3）的侧壁两侧设有梯形孔槽（3.4）；所述的压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞还包括设在基座（3）下端的锥环（7），以及穿过锥环（7）中心、进入基座（3）内腔的水压推杆（9）；所述的锥环（7）的表面是锥面，成倒扣碗形，中心加工有孔，在锥环（7）的外部、基座（3）的梯形孔槽（3.4）内设有滚珠（6），锥环（7）的锥面与滚珠（6）贴合；所述的锥环（7）的内部设有第二弹簧（8），所述的第一弹簧（10）和第二弹簧（8）均套装在水压推杆（9）外。

2.如权利要求1所述的压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞，其特征在于：所述的梯形孔槽（3.4）边缘为圆孔，其轴向截面为梯形，所述的梯形孔槽（3.4）的边缘孔直径小于滚珠（6）的球径。

3.如权利要求1所述的压水堆具有自锁功能的滚珠锥面辐照样品孔塞，其特征在于：所述的水压推杆（9）的外部设有锁紧螺母（5），该锁紧螺母（5）位于锥环（7）上方，卡在上述基座（3）内的台阶（3.3）上。

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