CN115440398B - 一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，包括上连接组件、下连接组件、垂直解耦组件和水平解耦组件，上连接组件和下连接组件用于与试验段结构件连接；垂直解耦组件的上端与上连接组件连接，垂直解耦组件的下端通过水平解耦组件与下连接组件连接；本发明通过设置垂直解耦装置和水平解耦装置，使得在多点激励试验中水平方向激励解耦的同时、实现垂直方向激励的解耦，实现驱动线各支承激励点处的地震载荷与实堆中载荷的一致性，配合开展驱动线抗震试验研究，解决了控制棒驱动线抗震试验中驱动线各部件支承激励点间水平和垂直两个方向地震激励差别相对较大、地震试验需要准确模拟各激励点两个激励方向地震载荷的技术难题。

Description

一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置

技术领域

本发明涉及核反应堆实验技术领域，具体涉及一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置。

背景技术

核电站反应堆控制棒驱动线是核电站反应堆唯一的活动部件，而且是保证反应堆安全运行的关键设备之一。根据国家核安全局发布的核安全法规技术文件HAF J0053《核设备抗震鉴定试验指南》的要求，控制棒驱动线属抗震I类设备，应能承受OBE和SSE地震载荷，并保证在地震发生时和地震后均能履行其安全功能。国外核电发达国家(如美国、日本和法国等)对新型堆的控制棒驱动线，在其应用于核电站之前，都要对其进行抗震鉴定试验，采用的试验方法主要为多点激励实验法。

现阶段，国内大力发展核电行业，有多套新型研制的反应堆控制棒驱动线需要进行抗震性能验证，以便进一步确保反应堆的安全性。针对反应堆控制棒驱动线这类包含多个部件的细长型结构件，为了精确模拟各个部件的地震激励，该类型试验通常在多点激励竖井实验装置内进行，在控制方式上常采用位移控制，控制方向上常采用水平和垂直双向激励。

目前，与传统的压水堆控制棒驱动线结构相比，某型反应堆驱动线设计时，驱动线包含的多个结构部件在堆内构件内的支承安装情况存在较大不同之处。主要体现在，该型反应堆驱动线的多个结构部件分段安装在该反应堆的相对较独立的两段堆内构件处。这种特殊的支承安装方式带来的直接问题是，在地震载荷作用下，控制棒驱动线各结构部件间的水平和水平方向、垂直与垂直方向的位移载荷差别均相对较大。

因此，在开展该型反应堆控制棒驱动线抗震试验时，为模拟整套驱动线在实际安装状态下的支承、安装情况，实现各支承激励点处的地震载荷与实堆中载荷的一致性，需要一种能实现在水平激励和垂直激励两个方向地震载荷解耦的装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是开展反应堆控制棒驱动线抗震试验时，无法实现各支承激励点处的地震载荷与实堆中载荷的一致性，目的在于提供一种水平和垂直双方向激励均能解耦的装置，解决了相邻激励点之间水平激励和垂直激励能同时解耦的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，包括：

上连接组件和下连接组件，所述上连接组件和所述下连接组件用于与试验段结构件连接；

垂直解耦组件和水平解耦组件，所述垂直解耦组件的上端与所述上连接组件连接，所述垂直解耦组件的下端通过所述水平解耦组件与所述下连接组件连接。

可选地，所述上连接组件/所述下连接组件为方形法兰，所述上连接组件和所述下连接组件平行设置。

具体地，所述垂直解耦组件包括：

内框，其具有上端和下端，所述内框的上端与所述上连接组件连接；

外框，其具有上端和下端，所述外框的下端与所述水平解耦组件连接，所述内框设置在所述外框内，且所述内框与所述外框之间设置有间隙；

多个第一四方向等载荷导轨副，多个所述第一四方向等载荷导轨副以所述内框的中轴线对称设置；

所述第一四方向等载荷导轨副的导轨竖直设置，且与所述外框的内侧面连接，所述第一四方向等载荷导轨副的滑块与所述内框的外侧面连接。

可选地，所述水平解耦连接组件包括多个第二四方向等载荷导轨副，多个所述第二四方向等载荷导轨副以所述外框的中轴线对称设置；

所述第二四方向等载荷导轨副的导轨水平设置，且与所述下连接组件连接，所述第二四方向等载荷导轨副的滑块与所述外框的下端连接。

可选地，所述导轨与所述外框/所述下连接组件通过螺栓连接；

所述滑块与所述内框/所述外框通过螺栓连接。

可选地，所述内框包括：

四块呈矩形分布的小板材，相邻的小板材之间呈90°焊接连接；

上连接板，其与所述小板材的上端焊接连接，且所述上连接板通过螺栓与所述上连接组件连接；

所述外框包括：

四块呈矩形分布的大板材，相邻的大板材之间呈90°焊接连接；

下连接板，其与所述大板材的下端焊接连接，且所述下连接板通过螺栓与所述水平解耦连接组件连接。

可选地，所述小板材和所述大板材的屈服强度不小于350MPa；

所述小板材的宽度小于所述大板材的宽度。

进一步，所述解耦装置还包括柔性管，其设置在所述内框内，且所述柔性管的上端与所述上连接组件密封连接，所述柔性管的下端与所述下连接组件密封连接。

可选地，所述柔性管为金属软管，所述柔性管通过圆法兰与所述上连接组件和所述下连接组件螺栓连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过设置垂直解耦组件和水平解耦组件，使得在多点激励试验中水平方向激励解耦的同时、实现垂直方向激励的解耦，实现驱动线各支承激励点处的地震载荷与实堆中载荷的一致性，配合开展驱动线抗震试验研究，解决了控制棒驱动线抗震试验中驱动线各相邻部件支承激励点间水平与水平、垂直与垂直两个方向地震激励差别均相对较大、地震试验需要准确模拟各激励点两个激励方向地震载荷的技术难题。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

图1是根据本发明所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置的半剖结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

附图标记：1-上连接组件，2-内框，3-外框，4-柔性管，5-下连接组件，6-第一四方向等载荷导轨副，7-第二四方向等载荷导轨副。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图1和附图2并结合实施方式来详细说明本发明。

本发明主要用于实验室开展控制棒驱动线抗震等工程验证试验。设计时充分考虑了当前和将来发展的需求，相关结构件可与同类型试验用模拟支承架实现联接，接口方式简单。

实施例一

一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，包括上连接组件1、下连接组件5、垂直解耦组件和水平解耦组件。

上连接组件1和下连接组件5用于与试验段结构件连接，通过上连接组件1和下连接组件5将本装置安装于驱动线结构两水平激励点之间、且同时需要对该两点垂向激励载荷进行解耦的相应位置，具有安装位置易调、安装便捷、模拟效果能满足驱动线抗震试验要求等优点。

垂直解耦组件的上端与上连接组件1连接，垂直解耦组件的下端通过水平解耦组件与下连接组件5连接。垂直解耦组件具有上下移动的功能，水平解耦组件具有水平移动的功能，通过解耦组件的配合是，使得位于装置上、下方激励点间的激励解耦效果明显，帮助解决了在地震载荷作用下，控制棒驱动线各结构部件的水平和水平、垂直与垂直两方向位移载荷差别相对均较大的难题。

下面对各个组件的具体结构进行说明。

本实施例中，上连接组件1/下连接组件5为方形法兰，上连接组件1和下连接组件5平行设置。

上连接组件1、下连接组件5是本解耦装置中其它结构件的安装基础，也是装置整体结构与驱动线抗震试验中其它试验段结构件进行连接的安装法兰。可采用标准厚度的钢板来制成，法兰外形设计为方便与其它结构件连接的形状，法兰厚度由计算确定。

上连接组件1即上法兰下侧面要安装垂直解耦组件，上侧面是本装置与抗震试验其它试验段的连接安装表面，上述多处连接均采用螺栓连接；

下连接组件5即下法兰上侧面要安装水平解耦组件，下侧面是本装置与抗震试验其它试验段的连接安装表面，上述多处连接均采用螺栓连接。

另外，为了避免装置生锈对抗震试验介质的清洁度带来不利影响，上连接组件1、下连接组件5均宜采用不锈钢材料加工制造。

垂直解耦组件包括内框2、外框3和多个第一四方向等载荷导轨副6。

水平解耦连接组件包括多个第二四方向等载荷导轨副7。

内框2具有上端和下端，外框3具有上端和下端，即外框3和内框2均为矩形框体，内框2设置在外框3内，且内框2与外框3之间设置有间隙；

内框2的上端与上连接组件1连接；外框3的下端与水平解耦组件连接。

在本实施例中，垂直方向连接组件包括多个第一四方向等载荷导轨副6，多个第一四方向等载荷导轨副6以内框2的中轴线对称设置；

第一四方向等载荷导轨副6的导轨竖直设置，且与外框3的内侧面连接，第一四方向等载荷导轨副6的滑块与内框2的外侧面连接。

多个第二四方向等载荷导轨副7以外框3的中轴线对称设置；

第二四方向等载荷导轨副7的导轨水平设置，且与下连接组件5连接，第二四方向等载荷导轨副7的滑块与外框3的下端连接。

四方向等载荷导轨副采用成品标准件制成，第一四方向等载荷导轨副6竖直设置，第二四方向等载荷导轨副7水平设置，从而实现了垂直方向和水平方向上的解耦。

内框2包括四块呈矩形分布的小板材和上连接板，相邻的小板材之间呈90°焊接连接；上连接板与小板材的上端焊接连接，且上连接板通过螺栓与上连接组件1连接；

外框3包括四块呈矩形分布的大板材和下连接板，相邻的大板材之间呈90°焊接连接；下连接板与大板材的下端焊接连接，且下连接板通过螺栓与水平解耦连接组件连接。

小板材和大板材的屈服强度不小于350MPa，小板材的宽度小于大板材的宽度。

内框2、外框3是本解耦装置的关键结构件，其中内框2安装在上连接组件1的下侧面，外框3通过水平解耦组件安装在下连接组件5上侧面。

内框2截面形状为矩形(作为一种优选，可将其设定为方形)，可采用四块小板材焊接制成；在其中两个侧板上端各焊接一块上连接板，通过该上连接板可实现内框2与上连接组件1的连接，为方便拆装，二者之间宜采用螺栓连接；

外框3截面形状为矩形(作为一种优选，可将其设定为方形)，可采用四块大板材焊接制成；在其中两个侧板下端各焊接一块下连接板，外框3高度结合试验激励点位置和垂直方向连接组件的长度等参数设计选取。内框2高度结合试验激励点位置和垂直方向连接组件的长度等参数设计选取。

内框2、外框3要具有足够的刚度和强度，宜选用屈服强度350MPa以上的材料。

导轨与外框3/下连接组件5通过螺栓连接；滑块与内框2/外框3通过螺栓连接。即导轨副通过螺栓与外框3、内框2、下连接组件5连接，方便进行拆装。

另外，为了使本解耦装置具备盛水功能，满足试验需要在静水中进行的要求。解耦装置还包括柔性管4，其设置在内框2内，且柔性管4的上端与上连接组件1密封连接，柔性管4的下端与下连接组件5密封连接。

柔性管4为金属软管，柔性管4通过圆法兰与上连接组件1和下连接组件5螺栓连接。

柔性管4安装在上连接组件1和下连接组件5之间，且位于内框2的内部，采用金属软管和两个圆法兰制成，通过上、下两个圆法兰将柔性管4采用螺栓连接的方式安装在上连接组件1和下连接组件5之间。柔性管4的加工可按设计参数通过专业的生产厂家定制。柔性管4部件宜采用不锈钢材质。

实施例二

本实施例提供实施例一中的装置的组装方法：

1、将上连接组件1和柔性管4、内框2进行组装：

首先将内框2放置在安装平台上，注意放置时保持内框2的上连接板朝上；然后将柔性管4插入内框2的空腔中部，柔性管4底部平稳放置于安装平台上；接下来将上连接组件1放置在柔性管4上方，注意在上连接组件1与柔性管4之间放置密封圈，采用螺栓连接的方式将柔性管4与上连接组件1连接为整体；最后，将放置于安装平台上的内框2抬起至上连接组件1的下侧面位置处，采用螺栓连接的方式将内框2与上连接组件1连接为整体。

2、与下连接组件5的组装

首先将下连接组件5平放在安装平台上，注意放置密封圈在相应的开槽内；在外框3下方安装第二四方向等载荷导轨副7的滑块，并将滑轨吊装在下连接组件5上侧面上方，将1中组装件整体调入外框3中间的空腔内，平稳放置在下连接组件5上表面处，吊装时注意第一四方向等载荷导轨副6的装配；接下来将外框3沿垂向的滑轨抬高一定的距离，露出柔性管4与下连接组件5间的安装孔，采用螺栓连接的方式将柔性管4安装在下连接组件5上；然后将外框3沿垂向的滑轨滑落至下连接组件5处，采用螺栓连接方式将第二四方向等载荷导轨副7的导轨与下连接组件5进行连接。

采用上述方式可实现本导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置的加工、组装。最后，对组装好的装置进行1MPa、保压15分钟的水压试验，确保装置无泄漏。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，包括：

上连接组件（1）和下连接组件（5），所述上连接组件（1）和所述下连接组件（5）用于与上下方试验段结构件连接；

垂直解耦组件和水平解耦组件，所述垂直解耦组件的上端与所述上连接组件（1）连接，所述垂直解耦组件的下端通过所述水平解耦组件与所述下连接组件（5）连接；

所述垂直解耦组件包括：

内框（2），其具有上端和下端，所述内框（2）的上端与所述上连接组件（1）连接；

外框（3），其具有上端和下端，所述外框（3）的下端与所述水平解耦组件连接，所述内框（2）设置在所述外框（3）内，且所述内框（2）与所述外框（3）之间设置有间隙；

多个第一四方向等载荷导轨副（6），多个所述第一四方向等载荷导轨副（6）以所述内框（2）的中轴线对称设置；

所述第一四方向等载荷导轨副（6）的导轨竖直设置，且与所述外框（3）的内侧面连接，所述第一四方向等载荷导轨副（6）的滑块与所述内框（2）的外侧面连接。

2.根据权利要求1所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述上连接组件（1）和所述下连接组件（5）为方形法兰，所述上连接组件（1）和所述下连接组件（5）平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述水平解耦组件包括多个第二四方向等载荷导轨副（7），多个所述第二四方向等载荷导轨副（7）以所述外框（3）的中轴线对称设置；

所述第二四方向等载荷导轨副（7）的导轨水平设置，且与所述下连接组件（5）连接，所述第二四方向等载荷导轨副（7）的滑块与所述外框（3）的下端连接。

4.根据权利要求3所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述第一四方向等载荷导轨副（6）的导轨与所述外框（3）通过螺栓连接，所述第一四方向等载荷导轨副（6）的滑块与所述内框（2）通过螺栓连接；

所述第二四方向等载荷导轨副（7）的导轨与所述下连接组件（5）通过螺栓连接，所述第二四方向等载荷导轨副（7）的滑块与所述外框（3）通过螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述内框（2）包括：

四块呈矩形分布的小板材，相邻的小板材之间呈90°焊接连接；

上连接板，其与所述小板材的上端焊接连接，且所述上连接板通过螺栓与所述上连接组件（1）连接；

所述外框（3）包括：

四块呈矩形分布的大板材，相邻的大板材之间呈90°焊接连接；

下连接板，其与所述大板材的下端焊接连接，且所述下连接板通过螺栓与所述水平解耦组件连接。

6.根据权利要求5所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述小板材和所述大板材的屈服强度不小于350MPa。

7.根据权利要求6所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述小板材的宽度小于所述大板材的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，还包括柔性管（4），其设置在所述内框（2）内，且所述柔性管（4）的上端与所述上连接组件（1）密封连接，所述柔性管（4）的下端与所述下连接组件（5）密封连接。

9.根据权利要求8所述的一种导轨式水平和垂直双方向激励解耦装置，其特征在于，所述柔性管（4）为金属软管，所述柔性管（4）通过圆法兰与所述上连接组件（1）和所述下连接组件（5）螺栓连接。