一种水下回转型位置反馈单元驱动结构的制作方法

本发明属于核电领域，具体涉及一种核电厂反应堆控制棒束组件超声检验的水下回转型位置反馈单元的驱动结构。

背景技术：

压水堆核电厂控制棒束组件(以下简称rcca)用于调节反应堆功率和紧急时停堆，在整个核电站安全运行中肩负重要作用。反应堆运行期间，rcca受水流冲击、控制棒步进运动以及高辐射环境下的材料蠕变，会产生磨损、肿胀、裂纹等缺陷。为保障核电厂安全运行，需定期对rcca实施超声检验。

在实施rcca检验时，rcca单棒升降的同时驱动水浸聚焦超声探头绕rcca单棒快速旋转实施超声检验，实现对rcca单棒的螺旋扫查。为避免漏检和减少复检率，每次螺旋扫查的螺距应一致，需得到rcca单棒升降、超声探头转动的速度的准确反馈。超声探头转速可通过电机尾部自带位置反馈单元获得，而rcca单棒升降由核电厂燃料厂房换料机驱动，需通过专用rcca单棒轴向位置反馈部件获得准确位置和速度。

rcca单棒为薄壁细径长棒，表面光滑，且与配插的燃料组件导向管之间间隙较小，轴向位置反馈部件在获得rcca单棒轴向位置时应避免对单棒表面造成损坏。同时，各rcca单棒之间空隙较小，轴向位置反馈部件应结构紧凑，并满足水下工作需求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种水下回转型位置反馈单元驱动结构，其能够在rcca单棒随换料机升降时获得单棒的位置和速度。

本发明的技术方案如下：

一种水下回转型位置反馈单元驱动结构，包括底部的安装座、设于与安装座销轴连接的摆动杆、与摆动杆连接的密封腔体组件，以及通过密封腔体组件内安装的随动轮组件、从动轮组件、位置反馈单元，所述的摆动杆能够绕其与安装座的连接点摆动；所述的密封腔体组件包括密封腔体，其一端设有芯轴，所述的芯轴在该端面的内外均延伸一段，芯轴的外部段上设有随动轮组件，芯轴的内部段上设有从动轮组件；所述的位置反馈单元设于密封腔体组件的密封腔体内，且密封腔体组件、随动轮组件、从动轮组件同轴；所述的随动轮组件和从动轮组件分别设有极性相反的钕磁铁。

所述的密封腔体包括密封罩和密封腔体座，所述的密封罩为圆筒形结构，其一端设有安装孔，另一端密封连接密封腔体座，所述的密封腔体座主体同样为圆筒形，其一端加工有法兰，另一端中心加工有芯轴，芯轴在该端面的内外均延伸一段，芯轴的外部段上设有随动轮组件，芯轴的内部段上设有从动轮组件，所述的密封腔体座与密封罩同轴安装。

所述的密封腔体座采用非铁磁性材料。

密封罩和密封腔体座通过密封圈实现轴向密封连接。

所述的随动轮组件包括随动轮盘、第一钕磁铁、第一深沟球轴承，从动轮组件包括第二钕磁铁、第二深沟球轴承和从动轮盘；所述的随动轮盘为圆盘形，其中心孔通过第一深沟球轴承与密封腔体组件中的芯轴连接，中心孔周边圆周分布若干孔，孔内设有第一钕磁铁；所述的从动轮盘的中心孔通过第二深沟球轴承与密封腔体组件中的芯轴连接，中心孔周边圆周分布若干孔，孔内设有第二钕磁铁，且第一钕磁铁和第二钕磁铁极性相反。

所述的摆动杆则通过中心孔与芯轴配合安装，并通过螺钉固定。

所述的密封腔体组件的密封腔体内设有位置反馈单元安装套筒，位置反馈单元通过止口定位的方式同轴设于位置反馈单元安装套筒内。

所述的位置反馈单元安装套筒内设有弹性挡圈。

本发明的显著效果如下：一种水下回转型位置反馈单元驱动结构安装在rcca检查设备上，当rcca单棒随换料机升降时，通过驱动结构驱动位置反馈单元从而获得单棒的位置和速度。

其中设计的密封腔体组件及其上组件通过摆动杆与安装座连接，在其自重作用下相对于安装座摆动，使随动轮组件与rcca单棒接触，并保持一定正压力，从而实现rcca单棒升降摩擦力带动随动轮转动。

密封腔体座外部、内部的随动轮组件和从动轮组件通过磁耦合实现力的传递，相对于水下密封常用的转动轴+动密封的机械结构，具有转动阻力小、水密封效果好等特点，同时能够实现密封腔体内从动轮组件与随动轮组件的同步转动，进而带动位置反馈单元的轴向位置反馈，该驱动结构摩擦力小，且水下密封效果好；

通过摆动杆的偏心结构可实现水下位置反馈单元始终对rcca单棒保持一定压力，并在rcca单棒升降时在压力作用下带到随动轮盘同步转动。

附图说明

图1为一种水下回转型位置反馈单元驱动结构总体示意图；

图2为随动轮组件和从动轮组件连接示意图；

图3为密封腔体组件结构示意图；

图4为水下回转型位置反馈单元获得rcca单棒位置和速度示意图；

图中：1.随动轮组件；2.从动轮组件；3.密封腔体组件；4.位置反馈单元；5.摆动杆；6.安装座；7.随动轮盘；8.第一钕磁铁；9.第一深沟球轴承；10.从动轮盘；11.密封腔体座；12.密封罩；13.位置反馈单元安装套筒；14.弹性挡圈；15.rcca单棒；16.第二钕磁铁；17.第二深沟球轴承；18.芯轴。

具体实施方式

下面通过附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，水下回转型位置反馈驱动结构单元由随动轮组件1、从动轮组件2、密封腔体组件3、位置反馈单元4、摆动杆5、安装座6五个部分组成。

安装座6位于底部，摆动杆5安装在安装座6上，密封腔体组件3通过摆动杆5安装。随动轮组件1、从动轮组件2、位置反馈单元4、摆动杆5均安装在密封腔体组件3上，其中随动轮组件1、摆动杆5安装在密封腔体组件3外部，从动轮组件2、位置反馈单元4安装在密封腔体3内部。

密封腔体组件3及其上组件通过摆动杆5与安装座6连接，在其自重作用下相对于安装座6摆动，使随动轮组件1与rcca单棒接触，并保持一定正压力，从而实现rcca单棒升降摩擦力带动随动轮转动。

如图2所示的随动轮组件1和从动轮组件2连接示意图。

随动轮组件包括随动轮盘7、第一钕磁铁8、第一深沟球轴承9，从动轮组件2包括第二钕磁铁16、第二深沟球轴承17和从动轮盘10。

随动轮盘7为圆盘形，中心孔通过第一深沟球轴承9与密封腔体组件3中的芯轴18连接，中心孔周边圆周分布若干孔用于第一钕磁铁8的安装。从动轮盘10的中心孔通过第二深沟球轴承17与密封腔体组件中3的芯轴18连接，中心孔周边圆周分布若干孔用于第二钕磁铁16的安装。

随动轮组件1在rcca单棒升降时随动轮外表面贴住单棒，由与单棒之间摩擦力带动随动轮组件转动，从动轮组件通过磁耦合与随动轮啮合，并与随动轮同步转动，从而驱动位置反馈单元转动。

随动轮组件与从动轮组件安装的钕磁铁磁性极性相反互相吸引，通过成对布置的钕磁铁相互吸引实现磁力耦合。

进一步的，随动轮组件1布置在密封腔体外部，从动轮组件2布置在密封腔体内部，中间由密封腔体组件3的密封腔体座11隔开。密封腔体座11采用非铁磁性材料，从而避免对随动轮组件1、从动轮组件2的磁铁的磁通量分布造成影响。

如图3所示，所述的密封腔体组件3包括密封罩12和密封腔体座11，所述的密封罩12为圆筒形结构，其一端设有安装孔，另一端密封连接密封腔体座11。所述的密封腔体座11主体同样为圆筒形，其一端加工有法兰，另一端中心加工有芯轴18，芯轴18在该端面的内外均延伸一段，芯轴18的外部段上安装上述的随动轮盘7，芯轴18的内部段上安装上述的从动轮盘10。所述的密封腔体座11与密封罩12同轴安装。

上述的摆动杆3则通过中心孔与密封腔体座上的芯轴18配合安装，并通过螺钉固定。

密封腔体组件实现对从动轮组件、位置反馈单元的水下密封，密封罩12将位置反馈单元4与水隔开，密封罩12与密封腔体座11通过止口定位、螺钉连接，并通过o型圈轴向压紧方式实现水下防护功能。

位置反馈单元安装套筒13安装在密封罩12内，位置反馈单元4则利用止口定位保持与位置反馈单元安装套筒13的同轴，进而实现与密封罩12、密封腔体座11、从动轮组件2的同轴。位置反馈单元安装套筒13内安装弹性挡圈14，用于对位置反馈单元4定位。

密封腔体座11外部、内部的随动轮组件1和从动轮组件2通过磁耦合实现力的传递，相对于水下密封常用的转动轴+动密封的机械结构，具有转动阻力小、水密封效果好等特点。

位置反馈单元4用于反馈rcca单棒的轴向位置和轴向升降速度，采用回转型位置检测元件。

如图4所示，摆动杆5一端通过销轴连接安装座6，另一端通过中心孔与密封腔体座11的芯轴18配合并用螺钉固定。摆动杆5采用偏心结构，实现密封腔体组件3及其上随动轮组件1、从动轮组件2、位置反馈单元4在自重作用下相对于安装座6销轴的摆动，从而使随动轮盘始终对rcca单棒15保持一定正压力，并随着rcca单棒15的升降而转动。

通过摆动杆5的偏心结构实现随动轮盘始终对rcca单棒15保持一定压力，该结构紧凑，且压力已知而恒定，不会对薄壁、细径且较长的rcca单棒造成损坏。安装座6将水下回转型位置反馈单元4安装、固定在rcca检验设备上，并通过与摆动杆5的销轴连接实现水下回转型位置反馈单元4相对于安装座6销轴的摆动。