CN102479559B - 反应堆控制棒组件的应急脱扣装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，用于向上提拉驱动杆头部以将驱动杆与控制棒组件脱扣分离，驱动杆头部设有内凹的沟槽，所述应急脱扣装置包括内气缸、上钩爪、上套筒和提拉杆，内气缸位于正中间，其下方连接有被内气缸驱动而上下移动的提拉杆，提拉杆两侧分别设有上钩爪；上钩爪中部通过转轴连接到上套筒上，且随上套筒上下运动；上钩爪在靠近提拉杆末端的同一侧上部、中间和下部分别有上凸起、中凸起和下凸起，且提拉杆末端位于可拨动中凸起和上凸起的位置，下凸起与驱动杆头部的沟槽对应以嵌入驱动杆内。在控制棒组件意外拔出时，采用此应急脱扣装置利用提拉杆夹紧驱动杆并提拉，来完成控制棒组件与驱动杆的脱扣操作。

Description

反应堆控制棒组件的应急脱扣装置

技术领域

本发明涉及反应堆核电领域，更具体地说，涉及一种反应堆控制棒组件的应急脱扣装置。

背景技术

反应堆的启动、功率调节、停堆等需要依靠多根控制棒组件在堆内上、下运动来实现。如图1所示，每个控制棒组件2的上端与一驱动杆组件连接，驱动杆组件装在堆内上部构件3上。其中，驱动杆组件包括与控制棒组件2中心连接的驱动杆4和罩在所述驱动杆4上的驱动杆套，驱动杆4与控制棒组件2之间通过扣紧机构连接，此扣紧机构使得当驱动杆4相对于驱动杆套向上拉出时，驱动杆4与控制棒组件2脱扣，控制棒组件2离开堆内上部构件3而落下。

在工作状态下，控制棒组件2与驱动杆4通过扣紧机构连接，驱动杆组件在外部的驱动机构控制下上下运动，并带动控制棒组件2同步运动。在核电厂卸料时，堆内上部构件3吊起而离开堆芯1，需要先将驱动杆4与控制棒组件2之间的扣紧机构脱扣，使控制棒组件2留在堆芯1内。

由于堆内上部构件3上安装有脱扣工具，因此在正常的卸料过程中，此脱扣工具固定驱动杆套的同时向上提拉驱动杆4，使驱动杆4与控制棒组件2内部的扣紧机构松开，控制棒组件2脱落并留在堆芯1内的燃料组件上，驱动杆组件随堆内上部构件3起吊而离开堆芯1。

但是，当出现脱扣工具损坏、失效的情况，使得一根或多根控制棒组件2没有脱扣，而是仍与驱动杆4扣紧，随堆内上部构件3一起吊离堆芯1。此时必须将拔出的控制棒组件2与驱动杆4再次进行脱扣操作，否则继续吊离或者回装堆内上部构件3，都会对堆内上部构件3底部的堆芯上板和控制棒组件造成损坏。

由于被吊离堆芯的堆内上部构件3此时的高度离地面有十余米高，工作人员不可能攀爬到堆内上部构件3上去维护脱扣工具使其恢复正常工作，即提拉驱动杆4进而迫使控制棒组件2脱离，因此，需要另行设计一套应急脱扣装置，在遇到这种情况时，将应急脱扣装置吊装到驱动杆组件正上方，实现提拉驱动杆4，以迫使驱动杆4与控制棒组件3之间的扣紧机构松开从而使控制棒组件3脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述当堆内上部构件上的脱扣工具失效、控制棒组件未能脱扣而被意外拔出堆芯时无法维护脱扣工具而实现正常脱扣的缺陷，提供一种当上述情况发生时用来吊装到驱动杆组件上实现应急脱扣的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，用于相对于驱动杆套向上提拉驱动杆头部以将驱动杆与控制棒组件脱扣分离，其中驱动杆位于所述驱动杆套内部且头部设有内凹的沟槽，所述应急脱扣装置包括内气缸、上钩爪、上套筒和提拉杆，所述内气缸位于正中间，其下方连接有被内气缸驱动而上下移动的提拉杆，所述提拉杆两侧分别设有所述上钩爪；所述上钩爪中间通过转轴连接到上套筒上且随上套筒上下移动，所述上钩爪在靠近所述提拉杆末端的同一侧上部、中间和下部分别有上凸起、中凸起和下凸起，且所述提拉杆末端位于可拨动中凸起和上凸起的位置，所述下凸起与所述驱动杆上端的沟槽对应以嵌入驱动杆内。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，所述内气缸固定在支架上，在支架的底板与所述上套筒之间装有弹簧，所述弹簧推动提拉杆按在所述中凸起上。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，还包括外气缸、外卡套、下卡块和下套筒。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，所述外卡套为圆筒形，其外表面与可上下移动的所述外气缸固定连接在一起。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，所述外卡套里固定有下套筒，所述下卡块上端通过铰轴与所述下套筒连接且下端可绕所述铰轴摆动。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，所述下卡块上端有向外伸出的外斜面，下卡块下端的靠近外套筒的内侧有向内伸入的内凸起，且内凸起的形状与设置在所述驱动杆套中部的凹槽形状相同。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，还包括接收与所述驱动杆脱扣的控制棒组件的接收桶，所述接收桶的口径大于控制棒组件的直径。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，还包括固定所述接收桶防止其翻倒的接收桶支架、起吊所述接收桶的长杆吊具。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，所述应急脱扣装置还包括辅助吊车、竖直挂在所述辅助吊车上的操作杆，所述操作杆末端钩挂在所述上套筒上使其落在所述驱动杆上方。

在本发明所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置中，还包括控制所述内气缸和所述外气缸动作的气动操作系统。

实施本发明的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，具有以下有益效果：在控制棒组件被意外拔出，连同驱动杆一起被吊离堆芯时，采用本发明的应急脱扣装置利用气缸的动作来提拉驱动杆头部，从而迫使驱动杆与控制棒组件之间的扣紧机构松开，实现控制棒组件与驱动杆的脱扣操作。由于该应急脱扣装置通过气缸来实现操作，无需人员去维护堆内上部构件上失效的脱扣工具，也无需人员进行现场操作，因此在实现脱扣操作的前提下充分保护人员安全；同时，本应急脱扣装置还可增设一些辅助部件如接收桶、长杆吊具等来保证控制棒组件被及时接收和运送，使卸料过程有序进行。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的反应堆卸料时控制棒组件被意外拔出的示意图；

图2是本发明优选实施例的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置；

图3是图2所示应急脱扣装置的外卡套下移、使下卡块抱紧驱动杆套时的结构示意图；

图4是图3所示的动作完成后提拉杆上移、使上钩爪抓紧驱动杆时的结构示意图；

图5是图4所示动作完成后提拉杆上移、直至上套筒上移的结构示意图。

附图中各标号对应名称为：

1堆芯，2控制棒组件，3堆内上部构件，4驱动杆，10吊环，20内气缸，30支架，31底板，32上板，33定位板，34支撑柱，41驱动杆套，50外气缸，60下卡块，62外卡套，63下套筒，70上钩爪，71提拉杆，72内卡套，73上套筒，80间隔套筒，90弹簧。

具体实施方式

如图2所示，在本发明优选实施例的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置包括吊环10、支架30、内气缸20、内卡套72、上套筒73、上钩爪70、提拉杆71、弹簧90、外气缸50、外卡套62、下套筒63、下卡块60、间隔套筒80。

由图1可知，由于当控制棒组件2与驱动杆4没有正常脱扣而导致被意外拔出时，此时的控制棒组件2连同堆内上部构件3已被吊离堆芯1，停在高出水平面十余米的高处，人工不方便直接操作脱扣；此时，可先将应急脱扣装置借助辅助吊车将其运送到没有被脱扣的驱动杆4头部正上方。辅助吊车通过一操作杆(未示出)与图2所示的吊环10连接。

吊环10下方安装的是支架30，其包括与吊环10连接的上板32、一头与上板螺纹连接的多根支撑柱34、与多根支撑柱34另一头螺纹连接的底板31，以及上板32与底板31之间的定位板33。所述定位板33上装有内气缸20，内气缸20底部的输出端通过一定的零件结构与提拉杆71上端螺纹连接，以带动提拉杆71上/下移动。

提拉杆71末端为一锤形，其两侧各有一个上钩爪70。上钩爪70装在一个上套筒73内，且中间位置铰接到上套筒73上，使得上钩爪70可绕此铰接点转动，则两个上钩爪70的上部和下部可转动靠拢/分开。

如图2所示，在每个上钩爪70的靠近提拉杆71末端的同一侧，其上部、中间和下部各有一个突起，分别为上凸起、中凸起和下凸起。所述两个上凸起之间的最大距离与锤形提拉杆71末端的宽度相同，两个中凸起之间的最大距离则小于锤形提拉杆71末端的宽度，使得提拉杆71末端只能在上凸起和中凸起之间上下移动。

当提拉杆71的锤形末端位于两个上凸起之间时，如图4所示，两上凸起被拨开至最大距离，两下凸起靠拢；当锤形末端位于两个中凸起之间并往下继续按压时，两上凸起靠拢，两下凸起被拨开，如图3所示。在脱扣时，驱动杆4的上端头部位于上套筒73内提拉杆71的正下方，且驱动杆4的头部沿圆周侧面开有沟槽。为了保护驱动杆4的头部，在两中凸起与下凸起之间的空间上装有内卡套72，且内卡套72的与驱动杆4沟槽对应的位置开有孔。

当提拉杆71上移，锤形末端位于两上凸起之间，则两下凸起靠拢，且两下凸起靠拢后穿过内卡套72的孔而卡入驱动杆4头部的沟槽内，从而将驱动杆4夹紧；当提拉杆71下移，按下两中凸起，使得两中凸起被拨开，则两下凸起分开，不再夹紧驱动杆4头部。

装有上钩爪70的上套筒73的上端面与支架30的底板31之间装有弹簧90，弹簧90套在提拉杆71上。当内气缸20不带动提拉杆71运动，则弹簧90处于自然状态，如图2所示；当内气缸20带动提拉杆71上移，提拉杆71移动至两上凸起之间后，继续带动上套筒73向上移动，从而使上套筒73进一步向支架30的底板靠近，其间的弹簧90被压缩，如图5所示，二者之间距离减小。只要驱动杆4被向上提拉到一定距离，则其与控制棒组件2之间的扣接机构就会自动脱开，从而与控制棒组件2之间脱扣分离，其下方所连接的控制棒组件2就会脱落。

两上钩爪70外侧装有一个间隔套筒80，其外套有外卡套62，外卡套62的上端外表面与外气缸50固定连接，使得外气缸50的输出端上下移动时，外卡套62随外气缸50一起上下移动，如图2、图3所示。

间隔套筒80的正下方装有下套筒63，下套筒63的两侧对称装有两个下卡块60。下卡块60的上端通过铰轴可转动地连接到下套筒63上，使得下端可绕铰轴在一定角度范围内转动。如图2所示，两下卡块60是用于夹紧驱动杆套41的，夹紧结构包括其上端向外侧伸出的外斜面和下端向内伸入的内凸块，而上端外斜面对应的里侧有与外斜面平行的里斜面。其中，内凸块的形状与驱动杆套41中部的相应位置开设的凹槽形状相同以进行配合。当下端的内凸块卡入驱动杆套41的凹槽内，其外侧面与外卡套62的内侧面平齐，如图3所示；当上端的里斜面与驱动杆4的外表面平行时，外斜面与外卡套62的内侧面平齐，如图2所示。所述外卡套62的侧面开有孔。

当外气缸50带动外卡套62向下移动时，如图3所示，外卡套62的内侧面下移与下卡块60的下端外侧面接触，则内凸块卡入驱动杆套41的凹槽内从而将驱动杆套41抱紧，下卡块60的上端则卡入外卡套62的孔内；外卡套62上移，其内侧面与下卡块60的上端外斜面接触，则外斜面逐渐滑入外卡套62时，带动下端向外转动，使内凸块离开驱动杆套41的凹槽从而放开驱动杆套41。

根据以上所述，结合图2至图5可知，本发明优选实施例的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置对驱动杆4与控制棒组件2进行脱扣操作的步骤如下：

1)将反应堆控制棒组件的应急脱扣装置运送至驱动杆4正上方，使驱动杆套41插入下套筒63内；

2)启动外气缸50，推动外卡套62下移，如图3所示；

3)外卡套62带动下卡块60卡入驱动杆套41内将其抱紧；

4)启动内气缸20，带动提拉杆71上移，如图4所示；

5)提拉杆71上移拨开上钩爪70上部，使上钩爪70下部合拢夹紧驱动杆4；

6)继续上移提拉杆71并带动驱动杆4、上套筒73及上钩爪70向上运动，如图5所示，压缩弹簧90，向上提拉驱动杆4到达一定距离，此时驱动杆4与控制棒组件2之间的扣紧机构松开，控制棒组件2脱扣而落下；

7)减小内气缸20上移拉力，使弹簧90复位，从而推动上套筒73及

上钩爪70、驱动杆4下移；

8)提拉杆71下移，下按上钩爪70使其下部分开，不再夹紧驱动杆4；

9)外气缸50带动外卡套62上移，拨动下卡块60松开，不再抱紧驱动杆4；

10)将反应堆控制棒组件的应急脱扣装置向上吊起离开驱动杆4，完成脱扣。

考虑到脱扣后的控制棒组件2将从堆内上部构件3上掉下来，因此，本实施例的应急脱扣装置还设计了接收桶、接收桶支架、接收桶长杆吊具。其中接收桶用于接收控制棒组件2，其口径稍大于控制棒组件2的外径，但不得过大，以保证控制棒组件2在其中为垂直直立状态；接收桶支架则设置在接收桶底部以保证接收桶的垂直；接收桶长杆吊具是为了便于起吊接收桶而设计的。

另外，本实施例的应急脱扣装置还包括与驱动杆4头部吊装的操作杆、将操作杆竖直吊起的辅助吊车、保证辅助吊车移动的滑轮架，还包括驱动控制所述外气缸50、内气缸20等气缸组件动作的气动操作系统。

本发明的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，是为了解决控制棒组件2与驱动杆4在非正常情况下没有进行正常脱扣而专门设计的。采用这套工具，可以顺利地将控制棒组件2和驱动杆4脱开，并通过一定的辅助部件，可将被意外拔出的控制棒组件2安全地运输到燃料厂房存放。

本脱扣工具使用气缸的气动工具来操作驱动杆4，完成抓紧、提拉的动作，符合控制棒组件2与驱动杆4之间扣紧结构的脱扣动作特点。同时，本脱扣工具尺寸短小，不会因重量过大而压迫驱动杆4头部，避免造成驱动杆4弯曲变形或驱动杆4导向管内壁损坏。另外，还可附加一些辅助部件，及时将脱扣后的控制棒组件2放入接收桶等容器内，方便后续的工作进行，减少受到意外照射的可能。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (6)

1.一种反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，用于相对于驱动杆套(41)向上提拉驱动杆(4)头部以将所述驱动杆(4)与控制棒组件脱扣分离，所述驱动杆(4)位于所述驱动杆套(41)内部，且头部设有内凹的沟槽，其特征在于，所述应急脱扣装置包括吊环(10)、支架(30)、内气缸(20)、一对上钩爪(70)、上套筒(73)、外卡套(62)、下套筒(63)、一对下卡块(60)和提拉杆(71)；

所述吊环(10)安装在所述支架(30)的上方；所述内气缸(20)位于正中间，其下方连接有被内气缸(20)驱动而上下移动的提拉杆(71)，所述提拉杆(71)两侧分别设有所述上钩爪(70)；

所述上钩爪(70)中部通过转轴连接到所述上套筒(73)上，且随上套筒(73)上下运动；所述上钩爪(70)在靠近所述提拉杆(71)末端的同一侧上部、中间和下部分别有上凸起、中凸起和下凸起，且所述提拉杆(71)末端位于可拨动中凸起和上凸起的位置，所述下凸起与所述驱动杆(4)头部的沟槽对应以嵌入所述驱动杆(4)内；

一对所述上钩爪(70)相互配合，用于在空中抓取所述驱动杆(4)以脱扣所述控制棒组件；

所述外卡套(62)套设在所述上套筒(73)之外并延伸至所述下卡块(60)的上端；所述下套筒(63)位于所述上套筒(73)的下方；一对所述下卡块(60)分别设置在所述下套筒(63)的左右两侧，所述下卡块(60)的上端通过铰轴可转动地连接到所述下套筒(63)之内，所述下卡块(60)的下端伸出所述下套筒(63)之外且可绕所述铰轴摆动至所述下套筒(63)之内；

在两中凸起和下凸起之间的空间上装有内卡套(72)，且所述内卡套(72)与所述驱动杆(4)沟槽对应的位置开有孔；

所述应急脱扣装置还包括接收与所述驱动杆(4)脱扣的控制棒组件(2)的接收桶，所述接收桶的口径大于控制棒组件(2)的直径并保证控制棒组件(2)在接收桶中为垂直直立状态；所述应急脱扣装置还包括固定所述接收桶防止其翻倒的接收桶支架、起吊所述接收桶的长杆吊具；所述应急脱扣装置还包括辅助吊车、竖直挂在所述辅助吊车上的操作杆，所述操作杆末端钩挂在所述上套筒(73)上使其落在所述驱动杆(4)上方。

2.根据权利要求1所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，其特征在于，所述内气缸(20)固定在支架(30)上，在支架(30)的底板与所述上套筒(73)之间装有弹簧(90)，所述弹簧(90)推动提拉杆(71)按在所述中凸起上。

3.根据权利要求1所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，其特征在于，所述应急脱扣装置还包括外气缸(50)，所述外卡套(62)的上端外表面与所述外气缸(50)固定连接，使得所述外气缸(50)的输出端上下移动时，所述外卡套(62)随所述外气缸(50)上下移动。

4.根据权利要求3所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，其特征在于，所述外卡套(62)为圆筒形，其外表面与可上下移动的所述外气缸(50)固定连接在一起。

5.根据权利要求1所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，其特征在于，所述下卡块(60)上端有向外伸出的外斜面，下卡块(60)下端的靠近外套筒(62)的内侧有向内伸入的内凸起，且内凸起的形状与设置在所述驱动杆套(41)中部的凹槽形状相同。

6.根据权利要求3所述的反应堆控制棒组件的应急脱扣装置，其特征在于，所述应急脱扣装置还包括控制所述内气缸(20)和所述外气缸(50)动作的气动操作系统。