一种控制棒释放机构的制作方法

本实用新型涉及核电技术领域，特别是涉及一种控制棒释放机构。

背景技术：

安全棒驱动机构(控制棒驱动机构)是反应堆中的重要部件或设备，其下端连接安全棒(控制棒)，如用于在紧急工况下，释放安全棒以实现反应堆紧急停堆。反应堆正常运行时安全棒长期保持在最高处，一旦发生事故，安全棒驱动机构对其的约束变化，安全棒快速插入堆芯，使反应堆实现紧急停堆，从而保证反应堆的安全。

在控制棒驱动机构中，主轴传动链一般通过齿轮驱动具有齿条的主轴上提或下插，为实现紧急工况下反应堆紧急停堆，现有技术中出现了在主轴传动链上串联电磁离合器的实现方式。

进一步优化控制棒驱动机构的结构设计，以使得其具有更长的使用寿命和更好的性能可靠性，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述提出的进一步优化控制棒驱动机构的结构设计，以使得其具有更长的使用寿命和更好的性能可靠性，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题，本实用新型提供了一种控制棒释放机构，本控制棒释放机构用于串联在控制棒驱动机构的主轴传动链中，以实现紧急工况下释放控制棒，同时，本控制棒释放机构的结构设计可使得其具有使用寿命长的特点。

本实用新型提供的一种控制棒释放机构通过以下技术要点来解决问题：一种控制棒释放机构，包括电磁离合器，所述电磁离合器包括电磁线圈、外筒体及内筒体，所述外筒体套设在内筒体的外侧，且内筒体外壁各点与外筒体内壁各点之间均具有间隙；

所述电磁线圈位于外筒体的外侧或位于内筒体的内侧；

还包括设置于内筒体与外筒体之间的具有单向逆止功能的超越离合器，所述超越离合器使得外筒体与内筒体两者中，其中一者可独立于另一者单向转动。

本方案中，所述电磁离合器用于串联在控制棒驱动机构的主轴传动链中，在电磁离合器结合时，电磁离合器作为主轴传动链上的一部分，用于传递扭矩，使得主轴驱动控制棒完成上拔、下插动作。在反应堆事故情况下，如电磁离合器断电，电磁离合器处于脱开状态，此时，主轴传动链失去对控制棒的约束能力，控制棒随主轴在重力等因素下下落，起到事故状态下保护反应堆的目的。

本方案中，通过设置为电磁离合器包括内筒体、外筒体和电磁线圈，同时设置为内筒体外壁各点与外筒体内壁各点之间均具有间隙，即内筒体与外筒体间隔排列，内筒体与外筒体无直接接触，电磁离合器的结合状态即为：电磁线圈通电，内筒体与外筒体之间的磁力使得在内筒体与外筒体两之间可传递转矩，以在需要进行控制棒上提或下插时，通过相应驱动机构向主轴施力：其中的一者在两者磁力的作用下随另一者在转动。在电磁线圈如在事故状态下失电时，内筒体与外筒体之间的磁力消失或弱化，此状态下相当于主轴传动链断开，控制棒可下落至保护反应堆的位置。由于内筒体与外筒体两者之间无直接连接和接触，故相较于现有的电磁离合器，由于电磁离合器工作时依靠磁力传递转矩，故所述两者在传动链正常工作时两者是无摩擦的，故本控制棒释放机构具有性能更为可靠、使用寿命更长的特点。

以上超越离合器用于避免主轴下坠与动导管相作用时出现控制棒反弹情况，采用本方案，在电磁离合器结合时，由于内筒体与外筒体同步转动，故此时超越离合器上部件并不具有相对运动，而在电磁离合器脱开时，所述的其中一者可独立于另一者单向转动，即超越离合器允许与主轴直接相连的一者转动以允许主轴下坠；主轴下坠到位因为碰撞而反弹时，由于超越离合器阻碍与主轴直接相连的一者反转，故可达到避免主轴反弹的目的。

具体的，电磁离合器中，设置为：电磁线圈，包括线圈本体，所述线圈本体包括线圈骨架及线圈绕组，所述线圈骨架包括呈筒状的内骨架和外骨架，还包括端板，所述内骨架、外骨架、端板围成环形空间，所述线圈绕组安装于所述环形空间内，所述外骨架及端板的材质均为导磁性材料，所述内骨架整体材质为非导磁性材料或局部材质为非导磁性材料；当内骨架局部材质为非导磁性材料时，为非导磁性材料的部分为筒段，且所述筒段串联在内骨架的两端之间；同时，电磁离合器包括的外筒体、内筒体电磁线圈具体方案为：所述外筒体安装在内骨架的内侧，且外筒体与内骨架之间具有间隙；所述内筒体安装在外筒体的内侧，内筒体的外侧上还设置有多条第二轴向棱条，所述第二轴向棱条环形均布于内筒体上，外筒体的外侧上还设置有多条第一轴向棱条，所述第一轴向棱条环形均布于外筒体上，第一轴向棱条的延伸方向沿着外筒体的轴向方向，第二轴向棱条的延伸方向沿着内筒体的轴向方向，且第二轴向棱条与第一轴向棱条之间还具有间隙，以上间隙用于避免内筒体与外筒体在发生相对转动过程中触碰；所述内筒体及第二轴向棱条的材质均为导磁性材料；所述外筒体由三段筒段串联而成，组成外筒体的筒段包括处于两端的端部筒段及处于中间的中部筒段，所述端部筒段的材质为导磁性材料，所述中部筒段的材质为非导磁形材料；在所述内骨架整体为非导磁性材料材料时，所述端板朝向外筒体的投影落在端部筒段上，且端板与外部筒段一一对应；在所述述内骨架局部为非导磁性材料材料时，为非导磁性材料的筒段两侧的其他筒段朝向外筒体的投影落在端部筒段上，且所述其他筒段与外部筒段一一对应。

具体的，如在外筒体上连接驱动装置，外筒体和内筒体两者中，外筒体为主动筒体：在线圈绕组通电时，以上电即为励磁电流，此时，线圈绕组产生磁场，设置为以上所述外骨架及端板的材质均为导磁性材料，所述内骨架整体材质为非导磁性材料或局部材质为非导磁性材料；当内骨架局部材质为非导磁性材料时，为非导磁性材料的部分为筒段，且所述筒段串联在内骨架的两端之间，通过对外筒体和内筒体全部或局部的材料选择，这样既可保证，以上电磁离合器在通电时，以上导磁性材料部分作为磁场传递的媒介引导磁通的磁路，同时以上非导磁性材料可限定为相应磁路或磁力线呈环状：主要的磁路或磁力线呈环状，且路径覆盖外骨架、两侧的端板，同时经过外筒体和内筒体，这样，由于包括所述轴向棱条，在外筒体受到驱动装置施加的转矩转动时，外筒体和内筒体各自轴向棱条之间的磁力线扭曲，利用磁力线总是企图收缩，以使得使其经过的路径上磁阻最小的特点让作为主动转子的外筒体和作为从动转子的内筒体凸极中心相对，这时，即可获得一个切向分力作用于从动转子即为从动转子产生转矩，使从动转子跟随主动转子旋转，此情况下电磁离合器处于传递转矩的连接状态。当线圈绕组失电时，以上磁力线消失或磁通变小，此情况下，电磁离合器成为断开状态或逐渐回归至断开状态。

更进一步的技术方案为：

如上所述，由于内筒体和外筒体在工作过程中均存在旋转工况，为方便传递力及适应现有控制棒驱动机构的结构设计，设置为：所述外筒体及内筒体上均通过连接键连接有齿盘，外筒体上的齿盘与外筒体同轴，内筒体上的齿盘与内筒体同轴。采用本方案，电磁离合器在主轴传动链上的串联通过在相应传动轴上设置于所述齿盘齿啮合的齿盘即可。

所述电磁线圈、外筒体、内筒体三者同轴，电磁线圈呈筒状，电磁线圈套设在外筒体的外侧；

所述电磁线圈与外筒体相互独立。本方案中，电磁线圈与外筒体、外筒体与内筒体均无直接接触，这样，电磁离合器在工作时电磁线圈不会随外筒体发生转动，故在具体使用时，将电磁线圈固定安装在控制棒驱动机构的套管内即可，这样，不仅可简化电磁线圈的接线，同时由于电磁离合器的受电部分相对于套管固定，故本方案还利于电磁离合器性能的可靠性。本方案在具体运用时，可采用外筒体通过轴承与套管连接、内筒体通过轴承与外筒体连接的形式。

作为方便装配和可缩小控制棒驱动机构直径的技术方案，设置为：还包括用于驱动主轴做直线运动的齿轮、用于驱动齿轮转动的传动轴，所述内筒体通过传动轴与齿轮相连。现有技术中，由于主轴一般与控制棒驱动机构同轴，采用本方案，即外筒体通过传动轴与相应驱动装置相连，所述驱动装置通过传动轴驱动外筒体转动而使得控制棒完成上提和下插动作，同时，可设置为：主轴、外筒体、内筒体、电磁线圈四者同轴，这样，内筒体和主轴本身位于外筒体的内侧，故采用以上设计，可有效利用套管内空间，使得电磁离合器的安装或主轴传动链的设置尽可能不扩大套管的内径。

作为一种具体的内筒体装配形式，设置为：还包括轴承，所述内筒体通过轴承安装在外筒体的内侧。

为使得在电磁离合器失电后控制棒具有更小的下降阻力，以使得控制棒能够发挥更好的控制棒保护效果，设置为：所述外筒体及内筒体导磁部分的材质均为软磁体材料。本方案中，所述导磁部分即为所述导磁性材料部分。

本实用新型具有以下有益效果：

本方案中，所述电磁离合器用于串联在控制棒驱动机构的主轴传动链中，在电磁离合器结合时，电磁离合器作为主轴传动链上的一部分，用于传递扭矩，使得主轴驱动控制棒完成上拔、下插动作。在反应堆事故情况下，如电磁离合器断电，电磁离合器处于脱开状态，此时，主轴传动链失去对控制棒的约束能力，控制棒随主轴在重力等因素下下落，起到事故状态下保护反应堆的目的。

本方案中，通过设置为电磁离合器包括内筒体、外筒体和电磁线圈，同时设置为内筒体外壁各点与外筒体内壁各点之间均具有间隙，即内筒体与外筒体间隔排列，内筒体与外筒体无直接接触，电磁离合器的结合状态即为：电磁线圈通电，内筒体与外筒体之间的磁力使得在内筒体与外筒体两之间可传递转矩，以在需要进行控制棒上提或下插时，通过相应驱动机构向主轴施力：其中的一者在两者磁力的作用下随另一者在转动。在电磁线圈如在事故状态下失电时，内筒体与外筒体之间的磁力消失或弱化，此状态下相当于主轴传动链断开，控制棒可下落至保护反应堆的位置。由于内筒体与外筒体两者之间无直接连接和接触，故相较于现有的电磁离合器，由于电磁离合器工作时依靠磁力传递转矩，故所述两者在传动链正常工作时两者是无摩擦的，故本控制棒释放机构具有性能更为可靠、使用寿命更长的特点。

以上超越离合器用于避免主轴下坠与动导管相作用时出现控制棒反弹情况，采用本方案，在电磁离合器结合时，由于内筒体与外筒体同步转动，故此时超越离合器上部件并不具有相对运动，而在电磁离合器脱开时，所述的其中一者可独立于另一者单向转动，即超越离合器允许与主轴直接相连的一者转动以允许主轴下坠；主轴下坠到位因为碰撞而反弹时，由于超越离合器阻碍与主轴直接相连的一者反转，故可达到避免主轴反弹的目的。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种控制棒释放机构一个具体实施例一种具体运用的传动原理图；

图2是本实用新型所述的一种控制棒释放机构一个具体实施例的结构剖视图。

图中的附图标记依次为：1、电磁线圈，2、外筒体，3、连接键，4、传动轴，5、内筒体，6、轴承，7、齿轮，8、齿条，9、主轴，10、超越离合器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型的结构不仅限于以下实施例。

实施例1：

如图1和图2所示，一种控制棒释放机构，包括电磁离合器，所述电磁离合器包括电磁线圈1、外筒体2及内筒体5，所述外筒体2套设在内筒体5的外侧，且内筒体5外壁各点与外筒体2内壁各点之间均具有间隙；

所述电磁线圈1位于外筒体2的外侧或位于内筒体5的内侧；

还包括设置于内筒体5与外筒体2之间的具有单向逆止功能的超越离合器10，所述超越离合器10使得外筒体2与内筒体5两者中，其中一者可独立于另一者单向转动。

本方案中，所述电磁离合器用于串联在控制棒驱动机构的主轴9传动链中，在电磁离合器结合时，电磁离合器作为主轴9传动链上的一部分，用于传递扭矩，使得主轴9驱动控制棒完成上拔、下插动作。在反应堆事故情况下，如电磁离合器断电，电磁离合器处于脱开状态，此时，主轴9传动链失去对控制棒的约束能力，控制棒随主轴9在重力等因素下下落，起到事故状态下保护反应堆的目的。

本方案中，通过设置为电磁离合器包括内筒体5、外筒体2和电磁线圈1，同时设置为内筒体5外壁各点与外筒体2内壁各点之间均具有间隙，即内筒体5与外筒体2间隔排列，内筒体5与外筒体2无直接接触，电磁离合器的结合状态即为：电磁线圈1通电，内筒体5与外筒体2之间的磁力使得在内筒体5与外筒体2两之间可传递转矩，以在需要进行控制棒上提或下插时，通过相应驱动机构向主轴9施力：其中的一者在两者磁力的作用下随另一者在转动。在电磁线圈1如在事故状态下失电时，内筒体5与外筒体2之间的磁力消失或弱化，此状态下相当于主轴9传动链断开，控制棒可下落至保护反应堆的位置。由于内筒体5与外筒体2两者之间无直接连接和接触，故相较于现有的电磁离合器，由于电磁离合器工作时依靠磁力传递转矩，故所述两者在传动链正常工作时两者是无摩擦的，故本控制棒释放机构具有性能更为可靠、使用寿命更长的特点。

以上超越离合器10用于避免主轴9下坠与动导管相作用时出现控制棒反弹情况，采用本方案，在电磁离合器结合时，由于内筒体5与外筒体2同步转动，故此时超越离合器10上部件并不具有相对运动，而在电磁离合器脱开时，所述的其中一者可独立于另一者单向转动，即超越离合器10允许与主轴9直接相连的一者转动以允许主轴9下坠；主轴9下坠到位因为碰撞而反弹时，由于超越离合器10阻碍与主轴9直接相连的一者反转，故可达到避免主轴9反弹的目的。

实施例2：

如图1和图2所示，本实施例在实施例1的基础上作进一步限定：更进一步的技术方案为：

如上所述，由于内筒体5和外筒体2在工作过程中均存在旋转工况，为方便传递力及适应现有控制棒驱动机构的结构设计，设置为：所述外筒体2及内筒体5上均通过连接键3连接有齿盘，外筒体2上的齿盘与外筒体2同轴，内筒体5上的齿盘与内筒体5同轴。采用本方案，电磁离合器在主轴9传动链上的串联通过在相应传动轴4上设置于所述齿盘齿啮合的齿盘即可。

所述电磁线圈1、外筒体2、内筒体5三者同轴，电磁线圈1呈筒状，电磁线圈1套设在外筒体2的外侧；

所述电磁线圈1与外筒体2相互独立。本方案中，电磁线圈1与外筒体2、外筒体2与内筒体5均无直接接触，这样，电磁离合器在工作时电磁线圈1不会随外筒体2发生转动，故在具体使用时，将电磁线圈1固定安装在控制棒驱动机构的套管内即可，这样，不仅可简化电磁线圈1的接线，同时由于电磁离合器的受电部分相对于套管固定，故本方案还利于电磁离合器性能的可靠性。本方案在具体运用时，可采用外筒体2通过轴承6与套管连接、内筒体5通过轴承6与外筒体2连接的形式。

作为方便装配和可缩小控制棒驱动机构直径的技术方案，设置为：还包括用于驱动主轴9做直线运动的齿轮7、用于驱动齿轮7转动的传动轴4，所述内筒体5通过传动轴4与齿轮7相连。现有技术中，由于主轴9一般与控制棒驱动机构同轴，传动轴4在驱动齿轮7旋转时，齿轮7与主轴9上的齿条8相啮合，达到驱动控制棒以改变控制棒高度的目的。采用本方案，即外筒体2通过传动轴4与相应驱动装置相连，所述驱动装置通过传动轴4驱动外筒体2转动而使得控制棒完成上提和下插动作，同时，可设置为：主轴9、外筒体2、内筒体5、电磁线圈1四者同轴，这样，内筒体5和主轴9本身位于外筒体2的内侧，故采用以上设计，可有效利用套管内空间，使得电磁离合器的安装或主轴9传动链的设置尽可能不扩大套管的内径。

作为一种具体的内筒体5装配形式，设置为：还包括轴承6，所述内筒体5通过轴承6安装在外筒体2的内侧。

为使得在电磁离合器失电后控制棒具有更小的下降阻力，以使得控制棒能够发挥更好的控制棒保护效果，设置为：所述外筒体2及内筒体5导磁部分的材质均为软磁体材料。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。