一种反应堆用电磁线圈骨架及其上的内骨架体和外壳体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及反应堆控制棒驱动机构零部件设备领域，特别是涉及一种反应堆用电磁线圈骨架及其上的内骨架和外壳体。
【背景技术】
[0002]反应堆是核电站的核心部分，而反应堆的控制棒驱动机构(CRDM)可以提升、下插或保持控制棒在堆芯中的位置，用以控制反应堆的裂变速率，实现启动、停止反应堆及堆功率的调节；在事故工况下CRDM还可快速下插控制棒(快速落棒)，使反应堆在短时间内紧急停堆，以保证安全。实现这些功能离不开CRDM电磁线圈组件，由于其特殊的工作环境和功能的至关重要，所以要求CRDM电磁线圈必须具有耐温等级高、绝缘性能好、耐辐照、耐潮湿、抗震等特点。
[0003]长期以来，核电站CRDM电磁线圈组件的耐温等级最高只能达到250°C左右，而反应堆冷却剂的温度为300°C以上，所以在实际应用中只能强制通风对电磁线圈组件进行冷却才能保证CRDM的可靠运行，这就使得反应堆顶盖上部结构复杂化。
[0004]现有技术中为了使核电站CRDM电磁线圈组件对高温具有更好的耐受能力，本领域技术人员做了诸多努力，如申请号为:CN201410500311.4，名称为:电磁线圈绝缘结构及电磁线圈外壳体及电磁线圈内骨架的发明专利申请提供的技术方案，可提升核电站CRDM电磁线圈组件的高温耐受力，但还存在其他不足。针对耐高温CRDM电磁线圈组件作进一步研究，以优化CRDM的动作特性并适应超高寿命CRDM的新要求，是现有反应堆控制棒驱动机构改进的重要方向。
【发明内容】
[0005]针对上述对耐高温CRDM电磁线圈组件作进一步研究，以优化CRDM的动作特性并适应超高寿命CRDM的新要求，本发明提供了一种反应堆用电磁线圈骨架及其上的内骨架和外壳体。
[0006]针对上述问题，本发明提供的一种反应堆用电磁线圈骨架及其上的内骨架和外壳体通过以下技术要点来达到目的:一种反应堆用电磁线圈骨架，包括均呈筒状结构的内骨架和外壳体，所述外壳体与内骨架之间形成用于容置线圈绕组的环状空腔，且内骨架位于外壳体的内孔内；
所述内骨架和外壳体均包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，内骨架上的断流槽贯穿内骨架的内、外壁面及前、后端面，外壳体上的断流槽贯穿外壳体的内、外壁面及前、后端面，内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条，且内骨架上的断流槽均匀分布于内骨架上，外壳体上的断流槽均匀分布于外壳体上，所述断流槽中均设置有绝缘连接条。
[0007]本方案中，内骨架和外壳体为金属的主体部分和开设在主体部分上的断流槽组成内骨架和外壳体的筒形结构，内骨架与外壳体之间的间隙用于安装线圈绕组，在线圈绕组工作时，内骨架和外壳体上的断流槽用于在内骨架和外壳体上将内骨架和外壳体切断，即断流槽即为开设于内骨架或外壳体上、用于将内骨架或外壳体截断的槽，以避免其上产生感应涡流。即内骨架和外壳体上的断流槽贯穿内骨架或外壳体的内、外壁面及前、后端面，内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条的技术方案旨在实现:内骨架和外壳体各自上的断流槽有几条，则将内骨架和外壳体的主体部分分割为几条弧形金属板，弧形金属板之间通过绝缘连接条连接，使得内骨架和外壳体整体为筒状结构，这样以上内骨架和外壳体的结构，在不能形成感应涡流回路的同时，还便于各自的形状保持。
[0008]现有核电站CRDM中的电磁线圈，其骨架都为高分子非金属材料压注成形的封闭环型圈。但由于高分子材料的耐高温性能不佳，使得整个线圈的耐温等级通常只能达到250°C左右。为了克服这一弱点，已有采用金属骨架的高温线圈可提升高温耐受能力，但其只设置一条断流槽的方法对CRDM的动作特性具有一定负面影响:以此类骨架绕制成的线圈生产的磁场存在一定的不对称性，导致磁场容易产生不对称的电磁分力，使得CRDM内部运动零件在轴向运动的同时产生径向旋转的趋势，增大了与防转挡块之间的阻力，长期运动后容易出现偏磨、局部过度磨损等现象，从而使得CRDM的运动性能变差。
[0009]本方案中，采用内骨架和外壳体上的断流槽均至少为两条，且内骨架和外壳体上的断流槽均均匀分布于内骨架或外壳体上的技术方案，可使得电磁线圈工作时产生的磁场由内骨架或外壳体穿出后完全均匀，达到削弱或消除CRDM内部运动零件在轴向运动时产生旋转的趋势，从而达到减轻或避免偏磨、减轻或避免局部过度磨损等技术效果，达到提高CRDM运动性能的目的。
[0010]更进一步的技术方案为:
由于内骨架作为电磁线圈绕组的固定基体，其在安装和使用时均只需要作为一个筒体状的整体结构，作为一种具体的便于内骨架制造的内骨架技术方案，所述内骨架上的绝缘连接条为灌封或镶嵌于内骨架上断流槽内的绝缘条。
[0011]由于外壳体作为电磁线圈绕组的保护部件，其应该在安装线圈绕组后，再装配于电磁线圈绕组的外侧，作为一种便于外壳体安装的外壳体技术方案，所述外壳体上各条断流槽两侧的外壳体上均设置有卡槽或卡凸，所述卡槽或卡凸的长度方向均平行于外壳体的轴向方向，卡槽或卡凸均起始于外壳体的端部，所述外壳体上的绝缘连接条为连接外壳体上同一条断流槽两侧外壳体上的卡槽或卡凸的绝缘卡条。以上结构中，通过绝缘卡条对对应卡槽或卡凸的约束，完成外壳体各部分的组合，而移除上述约束后，外壳体各部分相分离。
[0012]为使得线圈绕组工作时，完全消除磁场在径向产生不对称的电磁分力，所述内骨架上的断流槽的数量与外壳体上的断流槽的数量成倍数关系，所述倍数的数值为正整数。通过以上对内骨架和外壳体上断流槽的数量限定，在电磁线圈绕组各径向方向，不均匀的电磁分力相互抵消，可达到完全消除因为电磁线圈产生磁场不对称引入的偏磨、局部过度磨损、防转挡块上产生应力的情况发生。
[0013]作为电磁线圈产生完全均匀磁场的技术方案，所述内骨架上的断流槽的数量与外壳体上的断流槽的数量相等，内骨架和外壳体上的断流槽位置一一对应，所述一一对应为该内骨架上的断流槽和外壳体上的断流槽位于电磁线圈骨架结构的同一径向方向上。
[0014]作为内骨架与外壳体的具体连接形式，所述内骨架的两端均设置有呈环状的外缘，所述外缘的轴线与主体部的轴线共线，外缘的内孔与内骨架端部相连，内骨架上的断流槽延伸至外缘的端部，所述外壳体的外径不大于外缘的外径，外壳体卡设于两个外缘之间，且各外缘与对应外壳体的端部之间均设置有绝缘层。以上连接形式中，内骨架和外壳体的相对位置可很好的固定，利于电磁线圈长久保持良好的工作性能。
[0015]为尽可能的保护电磁线圈绕组，所述环状空腔为封闭结构。
[0016]为便于加工和制造，所述内骨架和外壳体上的断流槽的长度方向平行于内骨架或外壳体的轴向方向。以上结构可通过采用内径不同的金属筒作为内骨架和外壳体的毛坯，通过轴向的准确切割均匀分成几等分，切割过程中磨损掉的部分通过绝缘连接条填充，得到本方案所需要的内骨架和外壳体。
[0017]本发明还提供了一种电磁线圈骨架的内骨架，所述内骨架包括材质为金属的主体部分和设置于主体部分上的断流槽，所述断流槽的长度方向平行于内骨架的轴向方向，内骨架上的断流槽贯穿内骨架的内、外壁面及前、后端面，且内骨架上的断流槽至少为两条，内骨架上的断流槽均匀分布于内骨架上，所述断流槽中均设置有绝缘连接条。
[0018]本发明还提供了一种电磁线圈骨架的外壳体，