CN205900103U - 钩爪组件中的钩爪连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种钩爪组件中的钩爪连接结构，包括缓冲轴及移动衔铁，缓冲轴及移动衔铁均为筒状结构，缓冲轴的外形呈阶梯轴状，移动衔铁的内孔为台阶孔，移动衔铁套设于缓冲轴的外侧，且缓冲轴外侧的变径段与移动衔铁内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴与移动衔铁发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴与移动衔铁两者的相对位置，缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且倒圆的尺寸介于R0.6~R5之间。本案通过对钩爪组件中用于钩爪连接的零件的结构进行优化，可使得钩爪组件的使用寿命延长，以满足新型控制棒驱动机构对寿命的要求，可保证核电站电力调峰时的安全性、降低控制棒驱动机构成本。

Description

钩爪组件中的钩爪连接结构

技术领域

本实用新型涉及步进式磁力提升型控制棒驱动机构的钩爪组件技术领域，特别是涉及一种钩爪组件中的钩爪连接结构。

背景技术

随着核电的发展前行，核电发电比重提升，核电参与调峰的比重增大。压水堆核电站主要通过调棒、调硼等方式进行堆芯功率调节进而参与调峰工作，而控制棒驱动机构的运行效率或功率在压水堆功率调节中起着极重要的作用，对于步进式磁力提升型驱动机构而言，就更要求其直接动作部件——钩爪组件具有更高的使用寿命。

现有技术中已制造出寿命大于1500万步的控制棒驱动机构，如ML-B型(ACP1000)控制棒驱动机构，但在对ML-B型(ACP1000)控制棒驱动机构进行寿命实验性能验证时，当运行到1512万步时，因钩爪组件中缓冲轴断裂失效，驱动机构寿命终止。其他型号的控制棒驱动机构中，缓冲轴也是薄弱零件，缓冲轴的使用寿命直接制约驱动机构的使用寿命。因此，为了提高钩爪组件的使用寿命，需对钩爪组件中易于失效的零件进行优化改进以提高零件服役寿命。

实用新型内容

本实用新型提供了一种钩爪组件中的钩爪连接结构，本连接结构中通过对所包括零件的结构进行优化，用于达到提升零件服役寿命的技术效果。

本实用新型提供的钩爪组件中的钩爪连接结构通过以下技术要点来解决问题：钩爪组件中的钩爪连接结构，包括缓冲轴及移动衔铁，所述缓冲轴及移动衔铁均为筒状结构，所述缓冲轴的外形呈阶梯轴状，所述移动衔铁的内孔为台阶孔，所述移动衔铁套设于缓冲轴的外侧，且缓冲轴外侧的变径段与移动衔铁内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴与移动衔铁发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴与移动衔铁两者的相对位置，所述缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间。

钩爪组件中，钩爪的一端通过销钉与缓冲轴相连，钩爪的另一端通过销钉铰接连接一根连杆，连杆通过销钉与移动衔铁铰接连接。移动衔铁与缓冲轴相互配合，因此钩爪运行的精度由缓冲轴以及移动衔铁两者的结构和尺寸完整性加以保证。当移动衔铁不受外部磁力作用而与提升衔铁分开时，移动衔铁在重力和弹簧的作用力下向下运动，缓冲轴外侧的变径段与移动衔铁内孔的变径段接触，以实现通过缓冲轴对移动衔铁运动的距离和弧度进行定位，进而控制移动衔铁动作时通过连杆带动钩爪运动到确定的位置，从而确保钩爪每一步动作的精确度和有效性，以上过程中，以上两个变径段发生冲击，以上冲击是缓冲轴失效的主要原因。

本结构在安装后，钩爪组件中的提升衔铁位于移动衔铁的上方，弹簧位于提升衔铁与移动衔铁之间，移动衔铁内孔上的变径段位于缓冲轴外侧的变径段的上方，缓冲轴直径较小的一端为缓冲轴的上端，故移动衔铁向下运动时，移动衔铁沿着缓冲轴的上端滑动，在所述的两个变径段发生接触，达到通过缓冲轴限制移动衔铁运动止点位置的目的。

本结构中，通过设置为缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，以上倒圆或倒角用于减小或消除在两个变径段发生碰撞时，缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴上端连接点处的应力集中，在应力集中被减小或消除后，可有效避免缓冲轴局部过早开裂或断裂、避免缓冲轴的内孔异常磨损；作为本领域技术人员，以上倒圆的半径越大或倒角的尺寸越大，对消除应力集中的效果约为明显，但现有技术中的缓冲轴尺寸一定，在倒圆半径越大或倒角尺寸越大的情况下，必然使得以上两个变径段的有效接触面积变小，然而，当外力不变，两者间有效接触面积减小，单位面积磨损速率增加，则使相互磨擦的移动衔铁和缓冲轴耐磨性降低，移动衔铁和缓冲轴件径向和轴向定位失效，钩爪运动准确度降低，严重者将使控制棒驱动机构在运行过程中出现失步、打滑甚至卡棒现象，进而影响反应堆堆芯的功率调节甚至紧急情况下的停堆功能，故本案考虑到缓冲轴与移动衔铁配合面面积的大小，即以上所述的两个变径段接触的有效面积，进一步限定为所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间，可使得配合面磨损的速度与缓冲轴能够承受的碰撞次数相匹配，即使得缓冲轴的结构设计在使得缓冲轴可运行步数增加的同时，缓冲轴与移动衔铁配合面的耐磨性也能够满足缓冲轴可运行步数的增加。

作为本领域技术人员，以上缓冲轴可设计为两段式的阶梯轴状，即缓冲轴外侧的变径段为一个，缓冲轴直径较小的一端为缓冲轴的上端的形式；移动衔铁上的台阶孔设置为三段，处于中间的一段相对于其他两段外凸，这样，在移动衔铁的台阶孔上得到两个变径段，在移动衔铁安装后，其上处于上侧的变径段作为弹簧的支撑面，处于下侧的变径段作为本案中所指出的用于限定移动衔铁与缓冲轴相对位置的变径段。

更进一步的技术方案为：

所述移动衔铁内孔的变径段直径较小的一端上还设置有倒圆或倒角。以上移动衔铁内孔变径段直径较小的一端指的是该变径段靠近移动衔铁轴线的一端，移动衔铁上的倒圆或倒角在与缓冲轴上倒圆或倒角接触时，可用于移动衔铁与缓冲轴相互之间的轴向定位和径向定位，故采用本方案，利于提升移动衔铁与缓冲轴两者相对位置定位的精度。

作为移动衔铁内孔变径段一种具体的实现形式，所述移动衔铁内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒圆，移动衔铁内孔的变径段上的倒圆尺寸介于R0.8～R6之间。

作为移动衔铁内孔变径段另一种具体的实现形式，所述移动衔铁内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒角，所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间。

作为一种具有良好强度、且具有良好耐磨性的缓冲轴与移动衔铁实现形式，所述缓冲轴的材料为奥氏体不锈钢、镍基合金、钴基合金中的任意一种，所述移动衔铁的材料为马氏体不锈钢。

本实用新型具有以下有益效果：

本结构中，通过设置为缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，以上倒圆或倒角用于减小或消除在两个变径段发生碰撞时，缓冲轴外侧的变径段与缓冲轴上端连接点处的应力集中，在应力集中被减小或消除后，可有效避免缓冲轴局部过早开裂或断裂、避免缓冲轴的内孔异常磨损；进一步限定为所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间，可使得配合面磨损的速度与缓冲轴能够承受的碰撞次数相匹配，即使得缓冲轴的结构设计在使得缓冲轴可运行步数增加的同时，缓冲轴与移动衔铁配合面的耐磨性也能够满足缓冲轴可运行步数的增加。

综上，本案通过对钩爪组件中用于钩爪连接的零件的结构进行优化，可使得钩爪组件的使用寿命延长，达到运行1600万步以上的要求，以满足新型控制棒驱动机构对寿命的要求，同时，钩爪组件可运行步数的延长，可保证核电站电力调峰时的安全性、降低控制棒驱动机构成本。

附图说明

图1是本实用新型所述的钩爪组件中的钩爪连接结构一个具体实施例的结构示意图；

图2是图1所示A部的局部放大图。

图中的编号依次为：1、提升衔铁，2、弹簧，3、移动衔铁，4、钩爪，5、连杆，6、缓冲轴。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1和图2所示，钩爪组件中的钩爪连接结构，包括缓冲轴6及移动衔铁3，所述缓冲轴6及移动衔铁3均为筒状结构，所述缓冲轴6的外形呈阶梯轴状，所述移动衔铁3的内孔为台阶孔，所述移动衔铁3套设于缓冲轴6的外侧，且缓冲轴6外侧的变径段与移动衔铁3内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴6与移动衔铁3发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴6与移动衔铁3两者的相对位置，所述缓冲轴6外侧的变径段与缓冲轴6直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间。

钩爪组件中，钩爪4的一端通过销钉与缓冲轴6相连，钩爪4的另一端通过销钉铰接连接一根连杆5，连杆5通过销钉与移动衔铁3铰接连接。移动衔铁3与缓冲轴6相互配合，因此钩爪4运行的精度由缓冲轴6以及移动衔铁3两者的结构和尺寸完整性加以保证。当移动衔铁3不受外部磁力作用而与提升衔铁1分开时，移动衔铁3在重力和弹簧2的作用力下向下运动，缓冲轴6外侧的变径段与移动衔铁3内孔的变径段接触，以实现通过缓冲轴6对移动衔铁3运动的距离和弧度进行定位，进而控制移动衔铁3动作时通过连杆5带动钩爪4运动到确定的位置，从而确保钩爪4每一步动作的精确度和有效性，以上过程中，以上两个变径段发生冲击，以上冲击是缓冲轴6失效的主要原因。

本结构在安装后，钩爪组件中的提升衔铁1位于移动衔铁3的上方，弹簧2位于提升衔铁1与移动衔铁3之间，移动衔铁3内孔上的变径段位于缓冲轴6外侧的变径段的上方，缓冲轴6直径较小的一端为缓冲轴6的上端，故移动衔铁3向下运动时，移动衔铁3沿着缓冲轴6的上端滑动，在所述的两个变径段发生接触，达到通过缓冲轴6限制移动衔铁3运动止点位置的目的。

本结构中，通过设置为缓冲轴6外侧的变径段与缓冲轴6直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，以上倒圆或倒角用于减小或消除在两个变径段发生碰撞时，缓冲轴6外侧的变径段与缓冲轴6上端连接点处的应力集中，在应力集中被减小或消除后，可有效避免缓冲轴6局部过早开裂或断裂、避免缓冲轴6的内孔异常磨损；作为本领域技术人员，以上倒圆的半径越大或倒角的尺寸越大，对消除应力集中的效果约为明显，但现有技术中的缓冲轴6尺寸一定，在倒圆半径越大或倒角尺寸越大的情况下，必然使得以上两个变径段的有效接触面积变小，然而，当外力不变，两者间有效接触面积减小，单位面积磨损速率增加，则使相互磨擦的移动衔铁3和缓冲轴6耐磨性降低，移动衔铁3和缓冲轴6件径向和轴向定位失效，钩爪4运动准确度降低，严重者将使控制棒驱动机构在运行过程中出现失步、打滑甚至卡棒现象，进而影响反应堆堆芯的功率调节甚至紧急情况下的停堆功能，故本案考虑到缓冲轴6与移动衔铁3配合面面积的大小，即以上所述的两个变径段接触的有效面积，进一步限定为所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间，可使得配合面磨损的速度与缓冲轴6能够承受的碰撞次数相匹配，即使得缓冲轴6的结构设计在使得缓冲轴6可运行步数增加的同时，缓冲轴6与移动衔铁3配合面的耐磨性也能够满足缓冲轴6可运行步数的增加。

作为本领域技术人员，以上缓冲轴6可设计为两段式的阶梯轴状，即缓冲轴6外侧的变径段为一个，缓冲轴6直径较小的一端为缓冲轴6的上端的形式；移动衔铁3上的台阶孔设置为三段，处于中间的一段相对于其他两段外凸，这样，在移动衔铁3的台阶孔上得到两个变径段，在移动衔铁3安装后，其上处于上侧的变径段作为弹簧2的支撑面，处于下侧的变径段作为本案中所指出的用于限定移动衔铁3与缓冲轴6相对位置的变径段。以上R1.5即指倒圆的半径为1.5毫米。

经试验证明，缓冲轴6采用镍基合金或钴基合金时，在缓冲轴6外侧的变径段与缓冲轴6直径较小的一端通过尺寸为R1.5的倒圆相连时，缓冲轴6的可运行步数可达到1700万步以上，在以上倒圆的尺寸为R4时，缓冲轴6的可运行步数可达到1800万步以上；在缓冲轴6外侧的变径段与缓冲轴6直径较小的一端通过尺寸为2×45°的倒角相连时，缓冲轴6的可运行步数可达到1600万步以上，在以上倒角的尺寸为4×45°时，缓冲轴6的可运行步数可达到1700万步以上。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：所述移动衔铁3内孔的变径段直径较小的一端上还设置有倒圆或倒角。以上移动衔铁3内孔变径段直径较小的一端指的是该变径段靠近移动衔铁3轴线的一端，移动衔铁3上的倒圆或倒角在与缓冲轴6上倒圆或倒角接触时，可用于移动衔铁3与缓冲轴6相互之间的轴向定位和径向定位，故采用本方案，利于提升移动衔铁3与缓冲轴6两者相对位置定位的精度。

实施例3：

本实施例在实施例2提供的技术方案的基础上作进一步限定：如图1所述，作为移动衔铁3内孔变径段一种具体的实现形式，所述移动衔铁3内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒圆，移动衔铁3内孔的变径段上的倒圆尺寸介于R0.8～R6之间。以上R0.8即指倒圆的半径为0.8毫米。

实施例4：

本实施例在实施例2提供的技术方案的基础上作进一步限定：如图1和图2所示，作为移动衔铁3内孔变径段另一种具体的实现形式，所述移动衔铁3内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒角，所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间，图2中，缓冲轴6上设置的是倒圆，移动衔铁3上设置的是倒角。以上2×45°即指角度为45°，长度为2毫米的倒角。

实施例5：

本实施例在以上任意一个实施例提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定：作为一种具有良好强度、且具有良好耐磨性的缓冲轴6与移动衔铁3实现形式，所述缓冲轴6的材料为奥氏体不锈钢、镍基合金、钴基合金中的任意一种，所述移动衔铁3的材料为马氏体不锈钢。作为本领域技术人员，所述移动衔铁3采用铁磁性材料即可，但考虑到移动衔铁3的寿命问题，本实施例中设置为移动衔铁3的材料为马氏体不锈钢。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.钩爪组件中的钩爪连接结构，包括缓冲轴(6)及移动衔铁(3)，所述缓冲轴(6)及移动衔铁(3)均为筒状结构，所述缓冲轴(6)的外形呈阶梯轴状，所述移动衔铁(3)的内孔为台阶孔，所述移动衔铁(3)套设于缓冲轴(6)的外侧，且缓冲轴(6)外侧的变径段与移动衔铁(3)内孔的变径段呈正对关系，在缓冲轴(6)与移动衔铁(3)发生相对运动时，以上两个变径段相互接触后限定缓冲轴(6)与移动衔铁(3)两者的相对位置，其特征在于，所述缓冲轴(6)外侧的变径段与缓冲轴(6)直径较小的一端通过倒圆或倒角相连，且所述倒圆的尺寸介于R0.6～R5之间；所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间。

2.根据权利要求1所述的钩爪组件中的钩爪连接结构，其特征在于，所述移动衔铁(3)内孔的变径段直径较小的一端上还设置有倒圆或倒角。

3.根据权利要求2所述的钩爪组件中的钩爪连接结构，其特征在于，所述移动衔铁(3)内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒圆，移动衔铁(3)内孔的变径段上的倒圆尺寸介于R0.8～R6之间。

4.根据权利要求2所述的钩爪组件中的钩爪连接结构，其特征在于，所述移动衔铁(3)内孔的变径段直径较小的一端上设置有倒角，所述倒角的尺寸介于2×45°～4×45°之间。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的钩爪组件中的钩爪连接结构，其特征在于，所述缓冲轴(6)的材料为奥氏体不锈钢、镍基合金、钴基合金中的任意一种，所述移动衔铁(3)的材料为马氏体不锈钢。