CN107633886A - 船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，包括耐压壳体、驱动杆和压盖，耐压壳体、驱动杆和压盖之间形成环状空腔，其特征是驱动杆上与环状空腔相应的部位设置有环形槽，环状空腔内设置有自锁机构，自锁机构包括顶盖、底座、滑块座和滑块，滑块包括基板和凸台，凸台可随滑块的滑动进入或者离开环形槽，滑块座为圆形框架结构，滑块座的圆弧面上设置有四个以上的滑槽，滑槽的两个侧壁上设置有与“C”型槽相应的圆槽滑轨，滑块安装在滑槽内并通过“C”型槽与圆槽滑轨的配合沿圆槽滑轨滑动，自锁机构与驱动杆同轴线布置。本发明结构简单、安全可靠并能确保在倾覆状态下锁定驱动杆。

Description

船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置
技术领域
本发明涉及船用自锁装置，具体而言是船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置。
背景技术
控制棒驱动机构作为反应堆控制系统和核安全保护系统的执行机构，是海洋核动力平台核反应堆的关键设备之一，其主要功能是在船的倾斜、摇摆、冲击等条件下，能按照指令提升、下插和保持控制棒组件，进而实现反应堆启动、调节功率、维持功率和正常停堆的功能。海洋核动力平台运行时会遭遇恶劣海况，为考虑极端情况下比如平台倾覆后的核安全，必须使已经回插入堆芯的控制棒仍能保持在燃料组件内，维持反应堆的次临界状态。为此，设计出结构简单、安全可靠并能确保在倾覆状态下锁定驱动杆的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、安全可靠并能确保在倾覆状态下锁定驱动杆的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，包括耐压壳体、驱动杆和压盖，耐压壳体、驱动杆和压盖之间形成环状空腔，其特征是驱动杆上与环状空腔相应的部位设置有环形槽，环状空腔内设置有自锁机构，自锁机构包括顶盖、底座、滑块座和滑块，滑块座的上端和下端分别与顶盖和底座连接，滑块包括基板和凸台，基板的两个平行的侧面上开设有与基板的内表面呈20°-45°角的“C”型槽，“C”型槽中设置3-6粒滚珠，滚珠露出“C”型槽的槽面，凸台可随滑块的滑动进入或者离开环形槽，滑块座为圆形框架结构，滑块座的圆弧面上设置有四个以上的滑槽，滑槽的两个侧壁上设置有与“C”型槽相应的圆槽滑轨，滑块安装在滑槽内并通过“C”型槽与圆槽滑轨的配合沿圆槽滑轨滑动，自锁机构与驱动杆同轴线布置。
进一步地，所述滑槽沿滑块座的圆弧面均匀布置。
进一步地，所述滑块座的圆弧面上设置有六个滑槽。
进一步地，所述“C”型槽中设置4粒滚珠。
进一步地，所述顶盖上与滑块对应的位置开设方槽，所述底座上与滑块对应的位置开设斜槽，斜槽的宽度小于滑块的宽度。
采用本发明，当平台左右摇摆角度不超过±22.5°时，驱动杆上升和下降均不受影响；当平台摇摆角度超过22.5°后，平台发出停堆信号，控制棒在极短时间内下插回堆芯；当平台完全倾覆时，滑块的凸台进入环形槽，控制棒组件无法从堆芯中倒出，从而达到维持反应堆次临界状态的目的。本发明结构简单、安全可靠。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明的自锁机构结构示意图；
图3是本发明的滑块座结构示意图；
图4是本发明的滑块结构示意图；
图5是本发明的顶盖结构示意图；
图6是本发明的底座结构示意图；
图7是本发明的一个实施例在倾斜角为60°时滑块凸台位置的示意图；
图8是本发明的一个实施例在倾斜角为76.7°时滑块凸台位置的示意图；
图9是本发明的一个实施例在倾斜角为106.7°时滑块凸台位置的示意图；
图10是本发明的一个实施例在倾斜角为180°时滑块凸台位置的示意图。
图中：1-耐压壳体；2-驱动杆；2.1-环形槽；3-压盖；4-环状空腔；5-自锁机构；6-顶盖；6.1-方槽；7-底座；7.1-斜槽；8-滑块座；8.1-滑槽；9-滑块；9.1-基板；9.1.1-“C”型槽；9.2-凸台；10-滚珠；11-圆槽滑轨。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
如图所示的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，包括耐压壳体1、驱动杆2和压盖3，耐压壳体1、驱动杆2和压盖3之间形成环状空腔4，驱动杆2上与环状空腔4相应的部位设置有环形槽2.1，环状空腔4内设置有自锁机构5，自锁机构5包括顶盖6、底座7、滑块座8和滑块9，滑块座8的上端和下端分别与顶盖6和底座7连接，滑块9包括基板9.1和凸台9.2，基板9.1的两个平行的侧面上开设有与基板9.1的内表面呈30°角的“C”型槽9.1.1，“C”型槽9.1.1中设置3粒滚珠10，滚珠10露出“C”型槽9.1.1的槽面，凸台9.2可随滑块9的滑动进入或者离开环形槽2.1，滑块座8为圆形框架结构，滑块座8的圆弧面上设置有五个滑槽8.1，滑槽8.1的两个侧壁上设置有与“C”型槽9.1.1相应的圆槽滑轨11，滑块9安装在滑槽8.1内并通过“C”型槽9.1.1与圆槽滑轨11的配合沿圆槽滑轨11滑动，自锁机构5与驱动杆2同轴线布置。
优选的实施例是：在上述方案中，所述滑槽8.1沿滑块座8的圆弧面均匀布置。
优选的实施例是：在上述方案中，所述滑块座8的圆弧面上设置有六个滑槽8.1。
优选的实施例是：在上述方案中，所述“C”型槽9.1.1中设置4粒滚珠10。
优选的实施例是：在上述方案中，所述顶盖6上与滑块9对应的位置开设方槽6.1，所述底座7上与滑块9对应的位置开设斜槽7.1，斜槽7.1的宽度小于滑块9的宽度。
采用上述实施例，当海洋核动力平台发生倾覆，倾斜角达到60°时，滑块导轨位于水平位置，控制棒仍然位于堆芯中；当倾斜角达到76.7°时，滑块依靠自重克服阻力开始沿导轨向下滑动，到达滑槽顶端最长需要0.333s；当倾斜角达到106.7°时，控制棒开始反向倒出，此时圆槽滑轨的角度达到136.7°(远大于76.7°)，滑块将先于控制棒到达锁定位置；当平台完全倾覆时，滑块的凸台进入环形槽卡住驱动杆，形成自锁。
本发明经过500多次的反复模拟试验，当模拟平台左右摇摆角度达到±22.5°甚至达到±45°时，驱动杆上提和下放均不受影响；驱动杆上提和下放也不受影响；当模拟平台倾覆角度为80°左右时，可观察到自锁装置中的滑块已经从滑槽中滑出；当模拟平台倾覆角度为117°左右时，驱动杆滑动一段距离后被滑块挡住，成功实现了自锁；当平台倾覆角度为180°后，驱动杆已被滑块挡住，不可能再退出；当平台倾覆360°回位后，驱动杆受重力回退后，滑块也滑回槽内，这时驱动杆上提和下放均不受影响。试验结果表明：在平台左右摇摆角度不超过±45°时，自锁装置不影响控制棒驱动机构的正常运行；当平台倾覆速度小于36rad/s(180°/5s)时，自锁装置实现了100％锁住驱动杆，无一失败。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，包括耐压壳体(1)、驱动杆(2)和压盖(3)，耐压壳体(1)、驱动杆(2)和压盖(3)之间形成环状空腔(4)，其特征在于：驱动杆(2)上与环状空腔(4)相应的部位设置有环形槽(2.1)，环状空腔(4)内设置有自锁机构(5)，自锁机构(5)包括顶盖(6)、底座(7)、滑块座(8)和滑块(9)，滑块座(8)的上端和下端分别与顶盖(6)和底座(7)连接，滑块(9)包括基板(9.1)和凸台(9.2)，基板(9.1)的两个平行的侧面上开设有与基板(9.1)的内表面呈20°-45°角的“C”型槽(9.1.1)，“C”型槽(9.1.1)中设置3-6粒滚珠(10)，滚珠(10)露出“C”型槽(9.1.1)的槽面，凸台(9.2)可随滑块(9)的滑动进入或者离开环形槽(2.1)，滑块座(8)为圆形框架结构，滑块座(8)的圆弧面上设置有四个以上的滑槽(8.1)，滑槽(8.1)的两个侧壁上设置有与“C”型槽(9.1.1)相应的圆槽滑轨(11)，滑块(9)安装在滑槽(8.1)内并通过“C”型槽(9.1.1)与圆槽滑轨(11)的配合沿圆槽滑轨(11)滑动，自锁机构(5)与驱动杆(2)同轴线布置。
2.根据权利要求1所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述滑槽(8.1)沿滑块座(8)的圆弧面均匀布置。
3.根据权利要求1或2所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述滑块座(8)的圆弧面上设置有六个滑槽(8.1)。
4.根据权利要求1或2所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述“C”型槽(9.1.1)中设置4粒滚珠(10)。
5.根据权利要求3所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述“C”型槽(9.1.1)中设置4粒滚珠(10)。
6.根据权利要求1或2所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述顶盖(6)上与滑块(9)对应的位置开设方槽(6.1)，所述底座(7)上与滑块(9)对应的位置开设斜槽(7.1)，斜槽(7.1)的宽度小于滑块(9)的宽度。
7.根据权利要求3所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述顶盖(6)上与滑块(9)对应的位置开设方槽(6.1)，所述底座(7)上与滑块(9)对应的位置开设斜槽(7.1)，斜槽(7.1)的宽度小于滑块(9)的宽度。
8.根据权利要求4所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述顶盖(6)上与滑块(9)对应的位置开设方槽(6.1)，所述底座(7)上与滑块(9)对应的位置开设斜槽(7.1)，斜槽(7.1)的宽度小于滑块(9)的宽度。
9.根据权利要求5所述的船用核反应堆控制棒驱动机构倾覆状态下驱动杆自锁装置，其特征在于：所述顶盖(6)上与滑块(9)对应的位置开设方槽(6.1)，所述底座(7)上与滑块(9)对应的位置开设斜槽(7.1)，斜槽(7.1)的宽度小于滑块(9)的宽度。
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