[其他]反應堆控制棒的水力步進傳動裝置

在審

• 申請號: 101985000007654
• 申請日: 1985-10-16
• 公開（公告）號: CN85107654B
• 公開（公告）日: 1987-09-09
• 發明（設計）人: 呂應中
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 張志東;姚桂芬

本發明為一種反應堆控制棒的水力步進傳動裝置，屬于反應堆技術，本裝置的特征是在缸體、活塞、活塞環或缸蓋端孔的任一密封表面上刻有凹坑，以在一定位置上造成漏流，從而使活塞依靠水力步進，本裝置高度較小，步長可大可小，循環水量低。適于大型沸水與壓力堆內布置。

本發明是關于反應堆控制棒水力傳動裝置，屬于反應堆技術。

反應堆的傳動裝置要求結構緊湊，工作可靠。目前一般采用電動與水力傳動兩類。水力傳動廣泛用于沸水堆中，且由堆的底部向上插入堆芯，以保證棒的反應性不過分受堆內氣泡干擾，同時保留上部空間為汽水分離器之用。在典型的沸水堆內，這種傳動裝置依靠彈簧與水壓缸結合的機械式抓鉤進行定位與自鎖，其結構復雜，且需由堆的下方抽出維修，占用空間過多，影響造價，故需要改進。壓水堆采用電氣傳動，集中在堆頂，結構復雜，造價高昂，而且在壓力殼頂蓋上開孔很多，又占用堆頂空間，亦有改進的必要，因此，在最近發展的低溫供熱堆設計中，擬改用堆內水力自鎖傳動裝置，如西德發電廠聯盟（Kraftwerk Union）出版的文獻《500兆瓦區域供熱用輕水反應堆》報導的凹槽式活塞步進傳動裝置和中國申請號85100042報導的反應堆控制棒用對孔式水力步進缸。

西德凹槽式活塞步進傳動裝置的缺點是由于流道阻力特征所限，其步距較大，調節性能差，所需的循環水量大。而且存在由于電磁閥誤動作可能使控制棒跳出堆芯而造成反應性意外引入的不安全因素。反應堆控制棒用對孔式水力步進缸對上述缺點作了改進，故應用在采用一體化布置的中小型低溫供熱堆內是合適的。但若擴大應用到目前商用大型沸水堆及壓水堆時，存在著高度過大（一般約需控制棒行程的2～3倍）因而堆內難于布置的缺點。因水力缸加粗后，不宜放入堆芯;而且壓水堆內采用棒柵控制的無匣元件，也無法像沸水堆那樣利用匣間空隙布置水力傳動，而且兩者的堆芯上、下方均無2～3倍控制棒行程的空間可以利用。故影響了對孔式水力步進缸的應用范圍。

本發明的目的旨在提出一種高度較小（1～2倍行程），適于在目前大型沸水與壓水堆內布置，步長調節可大可小，循環水量低而且便于制造的反應堆控制棒的水力自鎖傳動裝置。

本發明的要點是這種水力自鎖裝置由活塞和缸體組成，在缸體、活塞、活塞環或缸蓋端孔任一密封表面刻有凹坑，以在一定位置上造成漏流，從而使活塞依靠水力自鎖，而另外的表面仍可用通常的密封方式，如活塞環、迷宮、間隙等。凹坑的形狀可根據需要設計為矩形、園或橢園、梯形、菱形等。

本發明的優點在于此裝置總長度約為控制棒行程的1～2倍，可以在目前成熟的大型沸水或壓水堆壓力殼內布置，而無需改變其他部分的設計（見以下實施例圖6B和圖7B），特別是控制棒的結構不用改變。另外，控制漏流的功能可與工作活塞結合或分開，故水壓缸與活塞均可采用常規設計，加工工藝成熟，并可裝活塞環利于密封;其次依靠水力自鎖，沒有運動部件，安全可靠;步長大小易于改變，可以作到精密調節。

圖1為缸體刻有凹坑的水力自鎖傳動裝置示意圖，圖中（1）及（8）可以互為進出水口，（2）為缸體，其內壁刻有凹坑（7），（3）為活塞，其上可裝活塞環（4）或刻上迷宮密封（5），（6）為活塞桿，穿過缸蓋端孔（9），在孔內壁同樣可用活塞環（4）或刻上迷宮密封（5），當入口（8）的水壓大于出口（1）時，活塞上行直到活塞環與凹坑相重合處，因活塞環（或迷宮密封段）的總寬度小于凹坑長度，故凹坑處造成漏流，使下部壓力降低到上部水壓加上控制棒自重相等時為止，此時活塞停在該位置不動。

該裝置由一個固定流量的源供水或排水，需要改變活塞位置時，可在活塞的下側瞬時加大流量，于是活塞驟然滑過凹坑。活塞環與光滑的水壓缸壁相吻合，于是活塞兩側的壓力差使活塞移動到次一凹坑處，再次由漏流保持平衡，于是活塞向上移動一步，要使活塞下行，可使活塞下部的壓力減小，其自鎖原理與過程與上行時相同。

圖2為活塞桿上刻有凹坑的水力自鎖傳動裝置示意圖，圖內符號說明與圖1相同，但此時凹坑（7）刻在活塞桿（6）上，而起調節流量的密封面在端蓋孔（9）的內壁上，同樣可裝活塞環（4）或迷宮密封（5），其運行方式也與圖1相同，不同之處是控制流量的功能與工作活塞分開，這在一定條件下使設計具備更大的靈活性，加工也較簡單。