CN112863703A - 一种控制棒驱动机构的速度控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于控制棒驱动机构技术领域,具体涉及一种控制棒驱动机构的速度控制装置,包括直筒状的上屏蔽塞(3)和分别设置在上屏蔽塞(3)内部的加速部件和缓冲部件,加速部件位于上屏蔽塞(3)的上端,缓冲部件位于上屏蔽塞(3)的下端,还包括穿设在加速部件和缓冲部件中的主轴部件,主轴部件的下端连接控制棒,上端连接主轴传动链使主轴部件上下运动。本发明能够调节钠冷快堆CRDM的落棒时间和落棒停止位置,防止主轴(20)运行超过上极限位置,在落棒初期加快主轴(20)的落棒速度,落棒后期对主轴(20)起缓冲作用,防止主轴(20)与堆芯发生冲撞;可将钠冷快堆CRDM快速落棒时间控制在1.5s内,实际落棒停止位置与设计值的偏差不大于±10mm范围。
Description
技术领域
本发明属于控制棒驱动机构技术领域,具体涉及一种控制棒驱动机构的速度控制装置。
背景技术
控制棒驱动机构(CRDM)是核电站反应堆控制系统和安全保护系统的一种伺服机构。控制棒驱动机构具有反应堆启动、调节反应堆功率、维持功率、停止反应堆和事故情况下快速停堆的功能,它是核反应堆的重要动作部件,也是直接影响核反应堆正常运行和安全可靠的关键设备之一。在事故工况下,CRDM在一定的时间内完成快速落棒实现紧急停堆,以保证反应堆的安全。在钠冷快堆中CRDM为齿轮齿条式,电机作为动力源,驱动传动链实现主轴的上下运行功能。钠冷快堆CRDM的快速落棒原理是电磁离合器收到断电信号后,主轴带着控制棒组件一起快速落棒。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制装置,该控制装置能够对控制棒的落棒时间进行控制,要求其在落棒初期加快主轴落棒速度,落棒后期对主轴起缓冲作用,防止主轴与堆芯发生冲撞,使得主轴减速并停在合适的位置。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案是一种控制棒驱动机构的速度控制装置,其中,包括直筒状的上屏蔽塞和分别设置在所述上屏蔽塞内部的加速部件和缓冲部件,所述加速部件位于所述上屏蔽塞的上端,所述缓冲部件位于所述上屏蔽塞的下端,还包括穿设在所述加速部件和所述缓冲部件中的主轴部件,所述主轴部件的下端用于连接控制棒,上端用于连接主轴传动链,主轴电机通过驱动所述主轴传动链实现所述主轴部件上下运动。
进一步,所述加速部件包括上行程限制筒和加速弹簧,所述上行程限制筒设置在所述上屏蔽塞的上端,中心位置设有第一通孔,所述第一通孔与所述上屏蔽塞的轴线同轴;所述加速弹簧套设在所述上行程限制筒的周向外侧,所述加速弹簧的上端固定在所述上行程限制筒的上端的安装槽内。
进一步,所述缓冲部件包括缓冲弹簧和支承座,所述支承座设置在所述上屏蔽塞的下端,中心位置设有第二通孔,所述第二通孔与所述上屏蔽塞的轴线同轴;所述缓冲弹簧的下端与所述支承座接触,所述支承座在所述上屏蔽塞的位置能够做上下调整。
进一步,
所述主轴部件包括安装座、齿条、主轴、螺母套和缓冲碟簧;
所述齿条为圆柱状,侧表面设有能够配合所述主轴传动链进行传动的齿状结构,所述齿条的下端设置在所述安装座的上端,所述齿条的上端经所述第一通孔从所述上屏蔽塞的上端穿出与所述主轴传动链连接;
所述主轴的上端设置在所述安装座的下端,所述主轴的下端经所述第二通孔从所述上屏蔽塞的下端穿出与所述控制棒连接;
还包括套装在所述齿条的下端的、环形的缓冲碟簧,用于所述主轴部件上升与所述上行程限制筒的下端接触时起缓冲作用;
还包括设置在所述安装座下端的螺母套,用于所述主轴部件下落时与所述缓冲弹簧接触,产生缓冲作用。
进一步,所述安装座的主体为圆筒形,所述安装座的上端为上安装筒和下端为下安装筒,所述上安装筒和所述下安装筒均设有外螺纹,所述齿条的下端设置在所述上安装筒内,所述主轴的上端设置在所述下安装筒内;所述安装座的中部沿圆周位置环绕设置三个突出部,所述突出部的顶端靠近所述上屏蔽塞的内壁,所述突出部的顶端设置一个滚轮,所述滚轮的外径距离所述上屏蔽塞的内壁的间隙小于等于0.5mm,当所述主轴部件下落时所述滚轮沿所述上屏蔽塞的内壁滚动,起导向作用。
进一步,所述滚轮中间穿过1根销轴,所述销轴通过挡圈固定;所述滚轮的两个端面分别安装1个垫片,以防止所述滚轮的端面磨损。
进一步,
所述齿条的下端设有一环型台阶,将所述齿条限定在所述安装座的所述上安装筒上;
还包括支撑在所述环形台阶上的碟簧底座,所述碟簧底座的下端设有内螺纹,通过所述安装座的所述上安装筒的外螺纹与所述上安装筒连接,并在所述碟簧底座下端安装用于放松的第一止动垫片和第二螺母;
所述缓冲碟簧设置在所述碟簧底座上端;
还包括套装在所述齿条上的碟簧盖,所述碟簧盖覆盖在所述缓冲碟簧上,将所述缓冲碟簧限定在所述碟簧底座上端,所述碟簧盖的上端设有第三通孔,所述齿条从所述第三通孔穿过;
当所述主轴部件上升时,所述上行程限制筒的下端能够穿过所述第三通孔与所述缓冲碟簧接触,所述碟簧盖的上端与所述加速弹簧的下端接触。
进一步,所述碟簧盖的下端通过螺柱和第一螺母固定在所述碟簧底座上端,所述螺柱和所述第一螺母之间还设有用于防松的双耳止动垫圈。
进一步,还包括设置在所述缓冲碟簧的上端与所述碟簧盖之间的缓冲碟簧垫片,用于防止所述主轴部件运行到上极限位置时,所述缓冲碟簧与所述上行程限制筒直接碰撞对所述缓冲碟簧造成损坏。
进一步,
所述螺母套设有内螺纹,通过所述安装座的所述下安装筒的外螺纹与所述下安装筒连接,并在所述螺母套上端安装用于放松的第三螺母和第二止动垫片;
还包括设置在所述螺母套内的驱动杆过渡套,所述螺母套的内部有一个环型台阶,所述驱动杆过渡套的下端设有与所述环型台阶相对应的环形结构,用于将所述驱动杆过渡套支承在所述螺母套内的所述环型台阶上,所述螺母套和所述安装座的所述下安装筒将所述驱动杆过渡套固定在所述下安装筒内;所述驱动杆过渡套下部设计成内螺纹形式,与所述主轴上部的外螺纹联接,实现所述主轴与所述安装座的所述下安装筒之间的连接,所述驱动杆过渡套和所述主轴螺纹拧紧到位后,在两者螺接的位置通过紧定螺钉进行防松。
本发明的有益效果在于:
1.能够调节钠冷快堆CRDM的落棒时间和落棒停止位置,在落棒初期加快主轴20的落棒速度,落棒后期对主轴20起缓冲作用,防止主轴20与堆芯发生冲撞。
2.上行程限制筒1起机械限位的作用,防止主轴20运行超过上极限位置。
3.可将钠冷快堆CRDM快速落棒时间控制在1.5s内,实际落棒停止位置与设计值的偏差不大于±10mm范围。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中所述的一种控制棒驱动机构的速度控制装置的示意图;
图2是图1的A-A向剖视图(安装座14的位置);
图中:1-上行程限制筒,2-加速弹簧,3-上屏蔽塞,4-齿条,5-缓冲碟簧垫片,6-碟簧盖,7-缓冲碟簧,8-螺柱,9-双耳止动垫圈,10-第一螺母,11-碟簧底座,12-第一止动垫片,13-第二螺母(六角螺母),14-安装座,15-第三螺母(六角螺母),16-第二止动垫片,17-紧定螺钉,18-螺母套,19-驱动杆过渡套,20-主轴,21-缓冲弹簧,22-支承座,23-销轴,24-滚轮,25-垫片,26-挡圈。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示,本发明提供的一种控制棒驱动机构的速度控制装置,其中,包括直筒状的上屏蔽塞3和分别设置在上屏蔽塞3内部的加速部件和缓冲部件,加速部件位于上屏蔽塞3的上端,缓冲部件位于上屏蔽塞3的下端,还包括穿设在加速部件和缓冲部件中的主轴部件,主轴部件的下端用于连接控制棒,上端用于连接主轴传动链,主轴电机通过驱动主轴传动链实现主轴部件上下运动。
加速部件包括上行程限制筒1和加速弹簧2,上行程限制筒1设置在上屏蔽塞3的上端,中心位置设有第一通孔,第一通孔与上屏蔽塞3的轴线同轴;加速弹簧2套设在上行程限制筒1的周向外侧,加速弹簧2的上端固定在上行程限制筒1的上端的安装槽内(主轴20位于落棒初始位置时,加速弹簧2处于压缩状态,上行程限制筒1起机械限位的作用,防止主轴20运行超过上极限位置)。
缓冲部件包括缓冲弹簧21和支承座22,支承座22设置在上屏蔽塞3的下端,中心位置设有第二通孔,第二通孔与上屏蔽塞3的轴线同轴;缓冲弹簧21的下端与支承座22接触,支承座22在上屏蔽塞3的位置能够做上下调整。
主轴部件包括安装座14、齿条4、主轴20、螺母套18和缓冲碟簧7;
齿条4为圆柱状,侧表面设有能够配合主轴传动链进行传动的齿状结构,齿条4的下端设置在安装座14的上端,齿条4的上端经第一通孔从上屏蔽塞3的上端穿出与主轴传动链连接;
主轴20的上端设置在安装座14的下端,主轴20的下端经第二通孔从上屏蔽塞3的下端穿出与控制棒连接;
还包括套装在齿条4的下端的、环形的缓冲碟簧7,用于主轴部件上升与上行程限制筒1的下端接触时起缓冲作用;
还包括设置在安装座14下端的螺母套18,用于主轴部件下落时与缓冲弹簧21接触,产生缓冲作用。
安装座14的主体为圆筒形,安装座14的上端为上安装筒和下端为下安装筒(均为圆筒形),上安装筒和下安装筒均设有外螺纹,齿条4的下端设置在上安装筒内,主轴20的上端设置在下安装筒内;安装座14的中部沿圆周位置环绕设置三个突出部,突出部的顶端靠近上屏蔽塞3的内壁,突出部的顶端设置一个滚轮24,滚轮24的外径距离上屏蔽塞3的内壁的间隙小于等于0.5mm,当主轴部件下落时滚轮24沿上屏蔽塞3的内壁滚动,起导向作用,滚轮24与上屏蔽塞3之间的接触属于滚动摩擦,可以减小主轴部件下落过程的摩擦阻力。
滚轮24中间穿过1根销轴23,销轴23通过挡圈26固定;滚轮24的两个端面分别安装1个垫片25,以防止滚轮24的端面磨损。
齿条4的下端设有一环型台阶,将齿条4限定在安装座14的上安装筒上;
还包括支撑在环形台阶上的碟簧底座11,碟簧底座11的下端设有内螺纹,通过安装座14的上安装筒的外螺纹与上安装筒连接,并在碟簧底座11下端安装用于放松的第一止动垫片12和第二螺母13(六角螺母);
缓冲碟簧7设置在碟簧底座11上端;
还包括套装在齿条4上的碟簧盖6,碟簧盖6覆盖在缓冲碟簧7上,将缓冲碟簧7限定在碟簧底座11上端,碟簧盖6的上端设有第三通孔,齿条4从第三通孔穿过;
当主轴部件上升时,上行程限制筒1的下端能够穿过第三通孔与缓冲碟簧7接触,碟簧盖6的上端与加速弹簧2的下端接触。
碟簧盖6的下端通过螺柱8和第一螺母10固定在碟簧底座11上端,螺柱8和第一螺母10之间还设有用于防松的双耳止动垫圈9。
还包括设置在缓冲碟簧7的上端与碟簧盖6之间的缓冲碟簧垫片5,用于防止主轴部件运行到上极限位置时,缓冲碟簧7与上行程限制筒1直接碰撞对缓冲碟簧7造成损坏。
螺母套18设有内螺纹,通过安装座14的下安装筒的外螺纹与下安装筒连接,并在螺母套18上端安装用于放松的第三螺母15(六角螺母)和第二止动垫片16;
还包括设置在螺母套18内的驱动杆过渡套19,螺母套18的内部有一个环型台阶,驱动杆过渡套19的下端设有与环型台阶相对应的环形结构,用于将驱动杆过渡套19支承在螺母套18内的环型台阶上,螺母套18和安装座14的下安装筒将驱动杆过渡套19固定在下安装筒内;驱动杆过渡套19下部设计成内螺纹形式,与主轴20上部的外螺纹联接,实现主轴20与安装座14的下安装筒之间的连接,驱动杆过渡套19和主轴20螺纹拧紧到位后,在两者螺接的位置通过紧定螺钉17进行防松。
本发明所提供的控制棒驱动机构的速度控制装置的工作原理:CRDM的主轴20位于图1中的落棒初始位置,此时加速弹簧2处于压缩状态,主轴20与缓冲弹簧21没有接触,CRDM收到快速落棒信号后,主轴20在自身重力和加速弹簧2的作用下向下运动,加速弹簧2起初始加速作用;落棒一段距离后,主轴20接触缓冲弹簧21,受到缓冲弹簧21作用力开始减速直至运动停止。通过本发明所提供的控制棒驱动机构的速度控制装置可将钠冷快堆CRDM快速落棒时间控制在1.5s内,实际落棒停止位置与设计值的偏差不大于±10mm。落棒停止位置可通过支承座22的高度来调节,两者之间的关系约为支承座22的高度缩短1mm,落棒停止位置下移1mm
本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例,本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式,同样属于本发明的技术创新范围。
Claims (10)
1.一种控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:包括直筒状的上屏蔽塞(3)和分别设置在所述上屏蔽塞(3)内部的加速部件和缓冲部件,所述加速部件位于所述上屏蔽塞(3)的上端,所述缓冲部件位于所述上屏蔽塞(3)的下端,还包括穿设在所述加速部件和所述缓冲部件中的主轴部件,所述主轴部件的下端用于连接控制棒,上端用于连接主轴传动链,主轴电机通过驱动所述主轴传动链实现所述主轴部件上下运动。
2.如权利要求1所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:所述加速部件包括上行程限制筒(1)和加速弹簧(2),所述上行程限制筒(1)设置在所述上屏蔽塞(3)的上端,中心位置设有第一通孔,所述第一通孔与所述上屏蔽塞(3)的轴线同轴;所述加速弹簧(2)套设在所述上行程限制筒(1)的周向外侧,所述加速弹簧(2)的上端固定在所述上行程限制筒(1)的上端的安装槽内。
3.如权利要求2所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:所述缓冲部件包括缓冲弹簧(21)和支承座(22),所述支承座(22)设置在所述上屏蔽塞(3)的下端,中心位置设有第二通孔,所述第二通孔与所述上屏蔽塞(3)的轴线同轴;所述缓冲弹簧(21)的下端与所述支承座(22)接触,所述支承座(22)在所述上屏蔽塞(3)的位置能够做上下调整。
4.如权利要求3所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:
所述主轴部件包括安装座(14)、齿条(4)、主轴(20)、螺母套(18)和缓冲碟簧(7);
所述齿条(4)为圆柱状,侧表面设有能够配合所述主轴传动链进行传动的齿状结构,所述齿条(4)的下端设置在所述安装座(14)的上端,所述齿条(4)的上端经所述第一通孔从所述上屏蔽塞(3)的上端穿出与所述主轴传动链连接;
所述主轴(20)的上端设置在所述安装座(14)的下端,所述主轴(20)的下端经所述第二通孔从所述上屏蔽塞(3)的下端穿出与所述控制棒连接;
还包括套装在所述齿条(4)的下端的、环形的缓冲碟簧(7),用于所述主轴部件上升与所述上行程限制筒(1)的下端接触时起缓冲作用;
还包括设置在所述安装座(14)下端的螺母套(18),用于所述主轴部件下落时与所述缓冲弹簧(21)接触,产生缓冲作用。
5.如权利要求4所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:所述安装座(14)的主体为圆筒形,所述安装座(14)的上端为上安装筒和下端为下安装筒,所述上安装筒和所述下安装筒均设有外螺纹,所述齿条(4)的下端设置在所述上安装筒内,所述主轴(20)的上端设置在所述下安装筒内;所述安装座(14)的中部沿圆周位置环绕设置三个突出部,所述突出部的顶端靠近所述上屏蔽塞(3)的内壁,所述突出部的顶端设置一个滚轮(24),所述滚轮(24)的外径距离所述上屏蔽塞(3)的内壁的间隙小于等于0.5mm,当所述主轴部件下落时所述滚轮(24)沿所述上屏蔽塞(3)的内壁滚动,起导向作用。
6.如权利要求5所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:所述滚轮(24)中间穿过1根销轴(23),所述销轴(23)通过挡圈(26)固定;所述滚轮(24)的两个端面分别安装1个垫片(25),以防止所述滚轮(24)的端面磨损。
7.如权利要求5所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:
所述齿条(4)的下端设有一环型台阶,将所述齿条(4)限定在所述安装座(14)的所述上安装筒上;
还包括支撑在所述环形台阶上的碟簧底座(11),所述碟簧底座(11)的下端设有内螺纹,通过所述安装座(14)的所述上安装筒的外螺纹与所述上安装筒连接,并在所述碟簧底座(11)下端安装用于放松的第一止动垫片(12)和第二螺母(13);
所述缓冲碟簧(7)设置在所述碟簧底座(11)上端;
还包括套装在所述齿条(4)上的碟簧盖(6),所述碟簧盖(6)覆盖在所述缓冲碟簧(7)上,将所述缓冲碟簧(7)限定在所述碟簧底座(11)上端,所述碟簧盖(6)的上端设有第三通孔,所述齿条(4)从所述第三通孔穿过;
当所述主轴部件上升时,所述上行程限制筒(1)的下端能够穿过所述第三通孔与所述缓冲碟簧(7)接触,所述碟簧盖(6)的上端与所述加速弹簧(2)的下端接触。
8.如权利要求7所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:所述碟簧盖(6)的下端通过螺柱(8)和第一螺母(10)固定在所述碟簧底座(11)上端,所述螺柱(8)和所述第一螺母(10)之间还设有用于防松的双耳止动垫圈(9)。
9.如权利要求7所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:还包括设置在所述缓冲碟簧(7)的上端与所述碟簧盖(6)之间的缓冲碟簧垫片(5),用于防止所述主轴部件运行到上极限位置时,所述缓冲碟簧(7)与所述上行程限制筒(1)直接碰撞对所述缓冲碟簧(7)造成损坏。
10.如权利要求5所述的控制棒驱动机构的速度控制装置,其特征是:
所述螺母套(18)设有内螺纹,通过所述安装座(14)的所述下安装筒的外螺纹与所述下安装筒连接,并在所述螺母套(18)上端安装用于放松的第三螺母(15)和第二止动垫片(16);
还包括设置在所述螺母套(18)内的驱动杆过渡套(19),所述螺母套(18)的内部有一个环型台阶,所述驱动杆过渡套(19)的下端设有与所述环型台阶相对应的环形结构,用于将所述驱动杆过渡套(19)支承在所述螺母套(18)内的所述环型台阶上,所述螺母套(18)和所述安装座(14)的所述下安装筒将所述驱动杆过渡套(19)固定在所述下安装筒内;所述驱动杆过渡套(19)下部设计成内螺纹形式,与所述主轴(20)上部的外螺纹联接,实现所述主轴(20)与所述安装座(14)的所述下安装筒之间的连接,所述驱动杆过渡套(19)和所述主轴(20)螺纹拧紧到位后,在两者螺接的位置通过紧定螺钉(17)进行防松。
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