CN113362973B - 一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧及定位格架 - Google Patents

一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧及定位格架 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧及定位格架，本发明的格架弹簧包括弹性件，还包括在所述弹性件上设置的刚性件，所述刚性件与燃料棒接触且所述刚性件与所述燃料棒形成面接触。本发明的弹簧采用弹性件与刚性件的叠加设计，刚性件与燃料棒为面接触，增大了接触面积，抗磨蚀性能得到增强。

Description

一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧及定位格架
技术领域
本发明属于燃料组件技术领域，具体涉及一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧及定位格架。
背景技术
现有压水堆核电站常用的燃料组件由若干燃料棒、导向管、定位格架及上下管座等组成。定位格架作为骨架的重要组成部分，其基本功能是夹持燃料棒使其定位，而该功能是由条带上的弹簧和刚凸来实现。
传统的定位格架在其条带上布置有弹簧和刚凸，利用弹簧受压对燃料棒产生正压力，并在弹簧正对面利用刚凸对燃料棒进行支撑，从而实现一个方向上对燃料棒的夹持。以法国AFA3G定位格架为例，弹簧为“发卡”式结构卡在条带上，为三弯式弹性结构，且其布置为顺着格架高度方向，该弹簧与燃料棒紧密接触，然而对冷却剂流道阻碍较大，增大了格架的整体阻力。
发明内容
为了解决现有弹簧结构存在的技术问题，本发明提供了一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧。
本发明通过下述技术方案实现：
一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，包括弹性件，还包括在所述弹性件上设置的刚性件，所述刚性件与燃料棒接触且所述刚性件与所述燃料棒形成面接触。
本发明的弹簧采用弹性件与刚性件的叠加设计，刚性件与燃料棒为面接触，增大了接触面积，抗磨蚀性能得到增强。
优选的，本发明的弹性件为沿定位格架高度方向在条带上直接冲压成型的拱形结构。
优选的，本发明的弹性件中部为平面，所述刚性件为在所述弹性件中部平面上冲压成型的桥形结构。
优选的，本发明的冲压成型的桥形结构垂直于冷却剂的流动方向。
本发明采用沿格架高度方向冲压成型的拱形结构作为弹性基体，并在该拱形结构的中部平面横向冲压成型的刚性桥形结构，且横向冲压成型的桥形结构垂直于冷却剂的流动方向，有利于流体从桥拱下流过，减小了格架弹簧的阻力。本发明的弹性件为拱形设计，上下两端弯折处受压产生弹力，降低了与燃料棒接触位置应力集中导致断裂的风险。
优选的，本发明的刚性件与所述燃料棒的接触一侧为曲面，所述刚性件与所述燃料棒的接触面曲率不大于燃料棒曲率。
优选的，本发明的刚性件与所述燃料棒分段式面接触。
优选的，本发明的刚性件为单拱桥形结构或多拱桥形结构或曲面结构。
第二方面，本发明提出了一种定位格架，包括设置在格架栅元中的由弹簧和与之相对的刚凸构成的夹持结构；
所述弹簧采用本发明所述的格架弹簧。
第三方面，本发明提出了一种燃料组件，采用本发明所述的定位格架。
第四方面，本发明提出了一种核反应堆，采用本发明所述的燃料组件。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明弹簧直接从条带上冲制而成，通过在弹性基体上冲压成型刚性件的方式，且刚性件与燃料棒采用面接触，增加了接触面积，提高了磨蚀性能；同时，本发明的桥型结构横向冲制而成，其垂直于冷却剂的流动方向，有利于流体从桥拱下流过，减小了格架弹簧的阻力。
2、本发明采用弹性件与刚性件的叠加设计，弹性件为拱形设计，上下两端弯折处受压产生弹力，降低了与燃料棒接触位置应力集中导致断裂的风险。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为定位格架栅元夹持结构示意图。
图2为AFA3G定位格架弹簧结构示意图。
图3为本发明的定位格架弹簧结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-弹簧，2-刚凸，3-弹性件，4-刚性件。
具体实施方式
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
在定位格架栅元中，如图1所示，采用弹簧1和与之相对的刚凸2形成夹持结构，共同对燃料棒施加正压力，利用栅元结构对燃料棒实现径向定位，同时利用静摩擦对燃料棒实现轴向约束。
如图2所示的AFA3G定位格架弹簧，为单独的弹簧条，利用三弯拱形结构受压产生弹力施加于燃料棒。该弹簧结构对冷却剂流道阻碍较大，增大了格架的整体阻力。
为了解决现有的弹簧结构增大了格架的整体阻力等问题，本实施例提出了如图3所示的利用弹性件3和刚性件4叠加以提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧结构，该弹簧在格架条带上直接冲压成型，采用沿格架高度方向冲压成型的拱形结构作为弹性基体，该拱形结构中部为平面，在该拱形结构的中部平面横向冲压成型一个刚性的桥形结构，同时该桥形结构与燃料棒接触一侧为曲面，与燃料棒形成面接触，增大了弹簧与燃料棒的接触面积，且刚性结构受力变形较小，使得弹簧与燃料棒的接触形状较为稳定，从而有利于提高抗磨蚀性能。
本实施例的横向冲压成型的桥形结构垂直于冷却剂的流动方向，有利于流体从桥拱下流过，减小了格架弹簧的阻力。
本实施例的弹簧采用弹性件3与刚性件4的叠加设计，弹性件3为拱形设计，上下两端弯折处受压产生弹力，降低了与燃料棒接触位置应力集中导致断裂的风险。
本实施例的刚性件4与燃料棒的接触面曲率不大于燃料棒曲率(0.21mm-1)。
本实施例的刚性件4与燃料棒的接触面也可采用与燃料棒分段式面接触，接触面数量≥2。
本实施例的刚性件4可采用单拱桥形结构，也可采用其他有利于流体通过的多拱桥形结构或曲面结构。
采用本发明的格架弹簧，能够有效降低定位格架的整体阻力，提高了定位格架的抗磨蚀性能。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，包括弹性件（3），其特征在于，还包括在所述弹性件（3）上设置的刚性件（4），所述刚性件（4）与燃料棒接触且所述刚性件（4）与所述燃料棒形成面接触；所述弹性件（3）为沿定位格架高度方向在条带上直接冲压成型的拱形结构；所述弹性件（3）中部为平面，所述刚性件（4）为在所述弹性件（3）中部平面上冲压成型的桥形结构。
2.根据权利要求1所述的一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，其特征在于，冲压成型的桥形结构垂直于冷却剂的流动方向。
3.根据权利要求1所述的一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，其特征在于，所述刚性件（4）与所述燃料棒的接触一侧为曲面，所述刚性件（4）与所述燃料棒的接触面曲率不大于燃料棒曲率。
4.根据权利要求1所述的一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，其特征在于，所述刚性件（4）与所述燃料棒分段式面接触。
5.根据权利要求1所述的一种提高抗磨蚀性能并减小阻力的格架弹簧，其特征在于，所述刚性件（4）为单拱桥形结构或多拱桥形结构。
6.一种定位格架，其特征在于，包括设置在格架栅元中的由弹簧（1）和与之相对的刚凸（2）构成的夹持结构；
所述弹簧（1）采用如权利要求1-5任一项所述的格架弹簧。
7.一种燃料组件，其特征在于，采用如权利要求6所述的定位格架。
8.一种核反应堆，其特征在于，采用如权利要求7所述的燃料组件。
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