一种核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法，所述核反应堆控制棒驱动机构包括旋转编码器、制动器、磁阻马达、两个轴承、轴承座、弹簧上固定座、弹簧外导向套、行星滚柱丝杠副、弹簧、弹簧内导向套、弹簧下支撑座、连接套、中空导向杆、上部支撑板和导向筒，所述行星滚柱丝杠副包括行星滚柱丝杠副丝杆和行星滚柱丝杠副螺母。本发明专利技术提供的技术方案克服了现有技术的结构缺陷，可十多倍提高控制棒驱动机构的寿命、可靠性高，而且紧急落棒之后能够保持原有精度和结构不变，可以迅速以原精度进行恢复工作。另外，本发明专利技术提供的丝杆无需穿出核反应堆的顶盖，降低反应堆的总高度约20％，反应堆的体积小，占用船舶平台的空间小。

A nuclear reactor control rod drive mechanism and its driving method

The invention discloses a nuclear reactor control rod drive mechanism and method, the nuclear reactor control rod drive mechanism comprises a rotary encoder, reluctance motor, brake, two bearings, bearing seat, a spring fixing seat, spring outer guide sleeve, the planetary roller screw, spring, spring, spring guide sleeve a supporting seat, a connecting sleeve, a hollow guide rod, upper support plate and the guide tube, the planetary roller screw nut comprises a planetary roller screw screw rod and a planetary roller screw. The technical proposal provided by the invention overcomes the structural defects of the existing technology, and can improve the life and reliability of the control rod drive mechanism more than 10 times, and it can keep the original accuracy and structure unchanged after the emergency drop rod, and can quickly restore work with the original accuracy. Besides, the rod provided by the invention does not need to piercing the top cover of the nuclear reactor, which reduces the total height of the reactor by about 20%, and the volume of the reactor is small, so that the space occupied by the ship platform is small.

【技术实现步骤摘要】
一种核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法
本专利技术涉及核反应堆控制
，尤其涉及一种闭合转子螺母升降磁阻马达式核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法。
技术介绍
控制棒驱动机构是核反应堆中的关键设备，能够按照反应堆控制和保护系统的指令，完成反应堆的启动、功率调节、保持功率、正常停堆和事故停堆等功能。目前，国际上压水型反应堆中普遍采用的是磁力提升型和开裂转子磁阻马达型等原理的控制棒驱动机构。开裂转子磁阻马达型控制棒驱动机构多用于船舶平台，现存在寿命短、可靠性低、转子开裂紧急停堆落棒后不能正常原精度闭合、二次启动强制闭合时会造成丝杆啮合面的磕碰损伤。目前，磁力提升型和开裂转子磁阻马达型控制棒驱动机构均是丝杆升降，丝杆提升时，丝杆需穿出反应堆顶盖，穿出高度约占反应堆总高度的20％，从而使得反应堆更高更大，占用船舶平台的更多空间。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种闭合转子螺母升降磁阻马达式核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法，至少部分解决上述技术问题。为此，本专利技术提供一种核反应堆控制棒驱动机构，包括旋转编码器1、制动器2、磁阻马达3、两个轴承6、轴承座7、弹簧上固定座8、弹簧外导向套9、行星滚柱丝杠副、弹簧11、弹簧内导向套12、弹簧下支撑座13、连接套15、中空导向杆16、上部支撑板17和导向筒18，所述行星滚柱丝杠副包括行星滚柱丝杠副丝杆10和行星滚柱丝杠副螺母14；所述旋转编码器1和所述制动器2设置在所述磁阻马达3上，所述旋转编码器1设置在所述制动器2的上方，所述行星滚柱丝杠副丝杆10与所述磁阻马达3连接，两个所述轴承6轴向固定在所述行星滚柱丝杠副丝杆10上，两个所述轴承6固定设置在所述轴承座7内；所述弹簧11套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆10的外圈，所述弹簧11的上端螺旋固定在所述弹簧上固定座8上，所述弹簧11设置在所述弹簧下支撑座13的上方，所述弹簧上固定座8固定连接在所述轴承座7上，所述弹簧外导向套9套装在所述弹簧11的外圈，所述弹簧外导向套9固定设置在所述弹簧上固定座8上，所述弹簧内导向套12设置在所述弹簧11的内圈；所述弹簧内导向套12与所述弹簧下支撑座13固定连接，所述弹簧下支撑座13与所述行星滚柱丝杠副螺母14固定连接，所述行星滚柱丝杠副螺母14套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆10上，所述行星滚柱丝杠副螺母14通过所述连接套15与所述中空导向杆16固定连接，所述中空导向杆16设置在所述导向筒18内，所述导向筒18固定设置在所述上部支撑板17上，所述中空导向杆16与载荷连接。可选的，还包括法兰座4，所述磁阻马达3与所述轴承座7通过所述法兰座4固定连接。可选的，还包括联接器5，所述行星滚柱丝杠副丝杆10与所述磁阻马达3的转子通过所述联接器5连接。可选的，所述联接器5为摩擦盘式电磁离合器、牙嵌式电磁离合器或者刚性联轴器。可选的，所述行星滚柱丝杠副包括通用型行星滚柱丝杠副、反转型行星滚柱丝杠副、PWG环齿型行星滚柱丝杠副或者定轴型行星滚柱丝杠副。可选的，所述制动器2用于当通电时对所述磁阻马达3进行制动，当断电时停止对所述磁阻马达3进行制动。本专利技术还提供一种根据任一所述的核反应堆控制棒驱动机构的驱动方法，包括：当核反应堆启动时，所述旋转编码器1反馈位置，所述磁阻马达3通电，所述磁阻马达3的转子旋转，所述行星滚柱丝杠副丝杆10在所述轴承座7之内作旋转运动，所述行星滚柱丝杠副丝杆10的旋转运动带动所述行星滚柱丝杠副螺母14作直线运动，所述行星滚柱丝杠副螺母14的直线运动带动所述中空导向杆16在所述导向筒18之内滑动作上升直线运动，所述弹簧11随着所述行星滚柱丝杠副螺母14在有效行程之内运动储能，所述中空导向杆16带动所述载荷上升；当核反应堆处于功率调节状态时，所述旋转编码器1反馈位置，所述磁阻马达3通电，所述磁阻马达3的转子旋转，所述行星滚柱丝杠副丝杆10在所述轴承座7之内作旋转运动，所述行星滚柱丝杠副丝杆10的旋转运动带动所述行星滚柱丝杠副螺母14作直线运动，所述行星滚柱丝杠副螺母14的直线运动带动所述中空导向杆16在所述导向筒18之内滑动作上升或者下降的直线运动，以带动所述载荷上升或者下降到指定位置，所述弹簧11随着所述行星滚柱丝杠副螺母14在有效行程之内运动储能；当核反应堆处于保持功率状态时，所述旋转编码器1反馈位置，所述磁阻马达3通电，所述磁阻马达3的转子旋转，所述行星滚柱丝杠副丝杆10在所述轴承座7之内作旋转运动，所述行星滚柱丝杠副丝杆10的旋转运动带动所述行星滚柱丝杠副螺母14作直线运动，所述行星滚柱丝杠副螺母14的直线运动带动所述中空导向杆16在所述导向筒18之内滑动作上升或者下降的直线运动，以带动所述载荷上升或者下降到指定位置；当所述中空导向杆16带动所述载荷移动至所述指定位置时，所述制动器2通电制动，所述磁阻马达3断电暂停工作，所述磁阻马达3的转子与所述行星滚柱丝杠副丝杆10停止旋转，所述中空导向杆16带动所述载荷在所述制动器2的制动作用之下保持在所述指定位置，所述弹簧11在所述指定位置进行运动储能；当核反应堆正常停堆时，所述旋转编码器1反馈位置，所述磁阻马达3通电，所述磁阻马达3的转子旋转，所述行星滚柱丝杠副丝杆10在所述轴承座7之内作旋转运动，所述行星滚柱丝杠副丝杆10的旋转运动带动所述行星滚柱丝杠副螺母14作直线运动，所述行星滚柱丝杠副螺母14的直线运动带动所述中空导向杆16在所述导向筒18之内滑动作下降直线运动，所述弹簧11随着所述行星滚柱丝杠副螺母14在有效行程之内伸张，所述中空导向杆16带动所述载荷下降到正常停堆位置；当核反应堆紧急停堆时，所述旋转编码器1反馈位置，所述磁阻马达3断电，制动器2断电，所述弹簧11压缩产生的张力作用在所述行星滚柱丝杠副螺母14上，所述行星滚柱丝杠副螺母14将张力传递到所述行星滚柱丝杠副丝杆10上，以驱动所述行星滚柱丝杠副丝杆10旋转，所述行星滚柱丝杠副螺母14、所述中空导向杆16以及所述载荷在所述行星滚柱丝杠副丝杆10的旋转驱动之下作直线运动，以实现快速落棒。本专利技术具有下述有益效果：本专利技术提供的核反应堆控制棒驱动机构及其驱动方法之中，所述核反应堆控制棒驱动机构包括旋转编码器、制动器、磁阻马达、两个轴承、轴承座、弹簧上固定座、弹簧外导向套、行星滚柱丝杠副、弹簧、弹簧内导向套、弹簧下支撑座、连接套、中空导向杆、上部支撑板和导向筒，所述行星滚柱丝杠副包括行星滚柱丝杠副丝杆和行星滚柱丝杠副螺母。本专利技术提供的技术方案克服了现有技术的结构缺陷，可十多倍提高控制棒驱动机构的寿命、可靠性高，而且紧急落棒之后能够保持原有精度和结构不变，可以迅速以原精度进行恢复工作。本专利技术提供的丝杆无需穿出核反应堆的顶盖，降低反应堆的总高度约20％，反应堆的体积小，占用船舶平台的空间小。本专利技术提供的技术方案采用行星滚柱丝杠副丝杆在固定位置旋转，行星滚柱丝杠副螺母与中空导向杆共同升降，利用了中空导向杆的轴向空间以及上部支撑板到核反应堆顶盖之间的空间，从而实现了降低核反应堆高度以及减小核反应堆体积的目的。附图说明图1为本专利技术实施例一提供的核反应堆控制棒驱动机构的结构示意图；其中，附图标记为：1-旋转编码器；2-制动器；3-磁阻马达；4-法兰座；5-联接器；6-轴承；7-轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，包括旋转编码器(1)、制动器(2)、磁阻马达(3)、两个轴承(6)、轴承座(7)、弹簧上固定座(8)、弹簧外导向套(9)、行星滚柱丝杠副、弹簧(11)、弹簧内导向套(12)、弹簧下支撑座(13)、连接套(15)、中空导向杆(16)、上部支撑板(17)和导向筒(18)，所述行星滚柱丝杠副包括行星滚柱丝杠副丝杆(10)和行星滚柱丝杠副螺母(14)；所述旋转编码器(1)和所述制动器(2)设置在所述磁阻马达(3)上，所述旋转编码器(1)设置在所述制动器(2)的上方，所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)与所述磁阻马达(3)连接，两个所述轴承(6)轴向固定在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)上，两个所述轴承(6)固定设置在所述轴承座(7)内；所述弹簧(11)套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)的外圈，所述弹簧(11)的上端螺旋固定在所述弹簧上固定座(8)上，所述弹簧(11)设置在所述弹簧下支撑座(13)的上方，所述弹簧上固定座(8)固定连接在所述轴承座(7)上，所述弹簧外导向套(9)套装在所述弹簧(11)的外圈，所述弹簧外导向套(9)固定设置在所述弹簧上固定座(8)上，所述弹簧内导向套(12)设置在所述弹簧(11)的内圈；所述弹簧内导向套(12)与所述弹簧下支撑座(13)固定连接，所述弹簧下支撑座(13)与所述行星滚柱丝杠副螺母(14)固定连接，所述行星滚柱丝杠副螺母(14)套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)上，所述行星滚柱丝杠副螺母(14)通过所述连接套(15)与所述中空导向杆(16)固定连接，所述中空导向杆(16)设置在所述导向筒(18)内，所述导向筒(18)固定设置在所述上部支撑板(17)上，所述中空导向杆(16)与载荷连接。...

【技术特征摘要】
1.一种核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，包括旋转编码器(1)、制动器(2)、磁阻马达(3)、两个轴承(6)、轴承座(7)、弹簧上固定座(8)、弹簧外导向套(9)、行星滚柱丝杠副、弹簧(11)、弹簧内导向套(12)、弹簧下支撑座(13)、连接套(15)、中空导向杆(16)、上部支撑板(17)和导向筒(18)，所述行星滚柱丝杠副包括行星滚柱丝杠副丝杆(10)和行星滚柱丝杠副螺母(14)；所述旋转编码器(1)和所述制动器(2)设置在所述磁阻马达(3)上，所述旋转编码器(1)设置在所述制动器(2)的上方，所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)与所述磁阻马达(3)连接，两个所述轴承(6)轴向固定在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)上，两个所述轴承(6)固定设置在所述轴承座(7)内；所述弹簧(11)套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)的外圈，所述弹簧(11)的上端螺旋固定在所述弹簧上固定座(8)上，所述弹簧(11)设置在所述弹簧下支撑座(13)的上方，所述弹簧上固定座(8)固定连接在所述轴承座(7)上，所述弹簧外导向套(9)套装在所述弹簧(11)的外圈，所述弹簧外导向套(9)固定设置在所述弹簧上固定座(8)上，所述弹簧内导向套(12)设置在所述弹簧(11)的内圈；所述弹簧内导向套(12)与所述弹簧下支撑座(13)固定连接，所述弹簧下支撑座(13)与所述行星滚柱丝杠副螺母(14)固定连接，所述行星滚柱丝杠副螺母(14)套装在所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)上，所述行星滚柱丝杠副螺母(14)通过所述连接套(15)与所述中空导向杆(16)固定连接，所述中空导向杆(16)设置在所述导向筒(18)内，所述导向筒(18)固定设置在所述上部支撑板(17)上，所述中空导向杆(16)与载荷连接。2.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，还包括法兰座(4)，所述磁阻马达(3)与所述轴承座(7)通过所述法兰座(4)固定连接。3.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，还包括联接器(5)，所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)与所述磁阻马达(3)的转子通过所述联接器(5)连接。4.根据权利要求3所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，所述联接器(5)为摩擦盘式电磁离合器、牙嵌式电磁离合器或者刚性联轴器。5.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，所述行星滚柱丝杠副包括通用型行星滚柱丝杠副、反转型行星滚柱丝杠副、PWG环齿型行星滚柱丝杠副或者定轴型行星滚柱丝杠副。6.根据权利要求1所述的核反应堆控制棒驱动机构，其特征在于，所述制动器(2)用于当通电时对所述磁阻马达(3)进行制动，当断电时停止对所述磁阻马达(3)进行制动。7.一种根据权利要求1-6任一所述的核反应堆控制棒驱动机构的驱动方法，其特征在于，包括：当核反应堆启动时，所述旋转编码器(1)反馈位置，所述磁阻马达(3)通电，所述磁阻马达(3)的转子旋转，所述行星滚柱丝杠副丝杆(10)在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建波，王建武，王小波，
申请(专利权)人：扬州众孚传动科技有限公司，仲孚装备科技北京有限公司，王建波，
类型：发明
国别省市：江苏,32