专利名称:燃料组件的连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料组件的连接结构。
技术背景
如图11所示，加压水核反应堆的燃料组件由燃料棒100、上喷嘴101、下喷嘴102、 引导管103、上支撑格构(lattice) 104、中间支撑格构105、下支撑格构106以及杂质过滤器构造而成。上支撑格构104和中间支撑格构105机械地连接至引导管103，下支撑格构106 和下喷嘴102机械地连接至引导管103的下端。上支撑格构104、中间支撑格构105和下支撑格构106保持燃料棒100。如图12所示，通过焊接将上喷嘴101连接至被连接至上支撑格构104的套管107的上端部分108上。然而，套管107和引导管103分别彼此机械地连接。
在这样的燃料组件中，存在这样的情形，其中燃料组件的上喷嘴101被要求能够在发电厂被拆卸，例如，用于更换在操作期间已经损坏的燃料棒100。因此，燃料组件必须被设计，使得上喷嘴101是可拆卸的。然而，如上所述传统地上喷嘴101通过焊接连接至套管 107，因此其在发电厂不能被轻易地拆卸和连接。
在这个方面，使用螺母111的燃料组件的连接结构被认为是能够连接和拆卸上喷嘴101的上喷嘴连接/拆卸结构。在这个结构中，如图13所示，外螺纹109形成在引导管 103的上端部分上。通过设置在上喷嘴101中的锁定杯(cup)以夹持的方式将引导件103 紧固和安装到具有形成在其内表面上的内螺纹112的螺母111上(参见下文提及的专利文件1)。
另外，使用锁定环的燃料组件的连接结构被称作上喷嘴连接/拆卸结构。在这种结构中，突出部设置在引导管103上。锁定环(被从附图中省略)连接至上喷嘴101，并且与被插入到锁定环的开口部中的突出部一起被旋转。从而，引导管103的突出部与锁定环的接收部交叠，因此引导管103和上喷嘴101彼此连接(参见，下文提及的专利文件2)。
专利文件1 日本专利申请公开No. Sho. 59-12383
专利文件2 美国专利No. 5844958的说明书
发明内容
本发明要解决的技术问题
然而，在上述的使用螺母111的燃料组件的传统连接结构中，在工作期间拆卸的螺母111可能掉落下来并混入到燃料中，这可能是杂质损坏的一个原因。
同时，在上述的使用锁定环的燃料组件的传统连接结构中，在引导管103和锁定环中的每一个的制造容差内，在引导管103的突出部的底表面和锁定环的接收部之间形成间隙。因此，垂直的游隙产生在引导管103的突出部和锁定环之间的装配部上，也就是，上喷嘴的连接/拆卸部。
鉴于这样的问题，本发明的一个目的是提供一种燃料组件的连接结构，其通过消除在连接和拆卸上喷嘴时拆卸部件的需要，消除了导致将已拆卸的部件混入到燃料组件中的因素，并且，其中，没有在上喷嘴的连接/拆卸部上产生垂直游隙。
解决上述的技术问题的手段
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种燃料组件的连接结构，包括闩套管，其具有形成在其上端部上的突出部；上喷嘴，在其中形成了闩套管安装孔，闩套管的上端部插入到所述闩套管安装孔中；和锁定开关，其安装到闩套管安装孔的内部，并具有形成在其底表面上的开口部，开口部的形状对应于突出部。在所述闩套管的上端部插入到所述锁定开关中时，通过旋转所述锁定开关，使所述闩套管和所述锁定开关相互连接。所述燃料组件的连接结构的特征在于，包括将所述锁定开关螺纹地连接至所述上喷嘴侧的螺纹连接装置，其中，在所述锁定开关的侧表面上形成外螺纹。
为了解决上述问题，本发明的第二方面提供了一种根据本发明的第一方面的燃料组件的连接结构，其特点在于，所述螺纹连接装置螺纹连接所述锁定开关和所述闩套管安装孔，其中在所述闩套管安装孔的内表面上形成内螺纹。
为了解决上述问题，本发明的第三方面提供了一种根据本发明的第一方面的燃料组件的连接结构，其特点在于，所述螺纹连接装置包括安装在所述闩套管安装孔中的圆柱形厚壁管，所述厚壁管具有形成在其内表面上的内螺纹，和所述螺纹连接装置通过将所述锁定开关安装在所述厚壁管中螺纹地连接所述锁定开关和所述厚壁管。
本发明的技术效果
根据本发明，获得了一种燃料组件的连接结构，其消除了导致已拆卸的部件混入燃料组件中的因素，因为不需要在连接和拆卸上喷嘴时拆卸部件，并且，在上喷嘴的连接/ 拆卸部上没有产生垂直游隙。
图1是显示根据本发明的第一实施例的燃料组件的连接结构的视图。
图2是显示根据本发明的第二实施例的燃料组件的连接结构的视图。
图3是显示根据本发明的第三实施例的燃料组件的连接结构中的锁定开关(key) 的旋转阻止结构的视图。
图4是显示根据本发明的燃料组件的连接结构中的闩套管的结构的例子的视图。
图5是显示根据本发明的燃料组件的连接结构中的锁定开关的结构的例子的视图。
图6是显示根据本发明的燃料组件的连接结构中闩套管和锁定开关是怎样彼此连接的视图。
图7是显示根据本发明的燃料组件的连接结构中的闩套管和上喷嘴的连接状态的视图。
图8是显示在根据本发明的燃料组件的连接结构中闩套管的突出部分是花形的例子的视图。
图9是显示根据本发明的燃料组件的连接结构中的顶针(thimble)塞组件的视图。
图10是显示怎样将顶针塞插入根据本发明的燃料组件的连接结构中的视图。[0028]图11是显示传统的加压水核反应堆的燃料组件的结构的视图。
图12是显示上喷嘴和闩套管在传统的加压水核反应堆的燃料组件中彼此连接的结构的视图。
图13是显示使用传统的螺母的燃料组件的连接结构的视图。
具体实施方式
在下文将参考附图对根据本发明的燃料组件的连接结构的实施例进行描述。
首先，所描述的是根据本发明的燃料组件的连接结构的闩套管的结构的例子。
图4中，图4中的部分(a)和(c)是闩套管的侧视图，图4中的部分(b)是闩套管的俯视图；以及图4中的部分(d)是沿图4中的部分(b)中显示的横截面A-A切割的闩套管的横截面视图。
如图4所示，闩套管10是圆柱形的，包括形成在闩套管10的上端部上的突出部 11，当从顶部观看时突出部11是正方形形状，且其角部圆化。凸缘部12形成在闩套管突出部11的下方的部分上。凸缘部12竖直地将闩套管10和之后描述的上喷嘴30 (参见图6) 或厚壁管40装配在一起，所述厚壁管40被插入到上喷嘴30中并通过焊接连接至其上。
间隙部13形成在闩套管突出部11和凸缘部12之间。
其次，所要描述的是根据本发明的燃料组件的连接结构的锁定开关的结构的例子。
在图5中，图5的部分(a)是锁定开关的仰视图，图5的部分(b)是锁定开关的侧视图，图5的部分(c)是锁定开关的俯视图，图5的部分(d)是沿图5的部分(a)中显示的横截面B-B切割的横截面视图；图5的部分(e)是沿图5的部分(a)中显示的横截面C-C 切割的横截面视图。
如图5所示，锁定开关20是圆柱形的，包括形成在其底表面上的锁定开关开口部 21，锁定开关开口部21是方形形状，其角部圆化，使得闩套管突出部11 (参见图4)可装配到其中。锁定开关开口部21的四个侧面中每一个的厚壁处是接收部22。外螺纹23形成在锁定开关20的侧表面上。
如图7所示，锁定开关20可旋转地连接至上喷嘴30的闩套管安装孔31上。将在随后描述的第一和第二实施例中对闩套管安装孔31的内表面的结构进行详细地描述。
再次，所描述的是根据本发明的燃料组件的连接结构的闩套管和锁定开关彼此是怎样连接的。
在图6中，图6中的部分(a)是显示锁定开关将被插入到闩套管上的状态的视图； 图6中的部分(b)是显示锁定开关刚刚插入到闩套管上的状态的视图；图6中的部分(c) 是显示在锁定开关插入到R套管上之后通过旋转锁定开关将R套管和锁定开关彼此连接的状态的视图。
如图6所示，将闩套管10沿由箭头I显示的方向插入到连接至上喷嘴30的锁定开关开口部21中，直到闩套管10的上凸缘部12接触上喷嘴30的底表面为止。之后，锁定开关20沿箭头T显示的方向旋转45度，锁定开关20的接收部22进入到闩套管10的间隙部13中。在此处，当闩套管10的突出部11交叠在锁定开关20的接收部22上时实现了装配，从而闩套管10不会从锁定开关20上落下。因此，闩套管10和上喷嘴30彼此连接。[0043]另外，通过旋转锁定开关20(在这个情形中是45度)直到闩套管10的突出部11 和锁定开关20的接收部22之间没有交叠，可以从闩套管10拉出锁定开关20，从而拆卸上喷嘴30。
注意，闩套管10的突出部11可以是三角形或多边形，而不是图4-6所显示的方形。另外，形成在闩套管10的上端部上的突出部11可以是如图8显示的花形或相类似的形状。根据突出部11的形状，可根据需要来确定锁定开关20的接收部22叠盖闩套管10 的突出部11所需要的锁定开关20的旋转角度。在图8中，图8中的部分(a)是具有花形的突出部的闩套管的侧视图，图8中的部分(b)是具有花形突出部的闩套管的俯视图。
实施例1
接下来，所描述的是根据本发明的第一实施例的燃料组件的连接结构。
如图1所示，外螺纹23形成在锁定开关20的侧表面上。内螺纹32形成在上喷嘴 30的闩套管安装孔31的内表面上。锁定开关20安装在闩套管安装孔31的内部，锁定开关 20和闩套管安装孔31彼此螺纹连接。
根据上述的本实施例，可以释放锁定开关20和闩套管10 (参见图6)的连接，由此可以拆卸上喷嘴30，而不需要完全地从闩套管安装孔31上拆卸锁定开关20。因此，不需要在连接和拆卸上喷嘴30时拆卸部件。因此，消除了导致将已拆卸的部件混入燃料组件中的因素。
另外，通过沿形成在闩套管安装孔31的内表面上的内螺纹32旋转锁定开关20， 垂直地上下移动锁定开关20。这种移动允许锁定开关20的接收部22 (参见图6)和闩套管10的突出部11(参见图6)的底表面之间不产生间隙。因此，在连接时没有垂直的游隙在锁定开关20和闩套管10之间的装配部上产生，并且，在解除连接时，可在锁定开关20和闩套管10之间的装配部上形成间隙。
实施例2
接下来，所描述的是根据本发明的第二实施例的燃料组件的连接结构。
首先，将对本实施例的背景进行描述。在根据第一实施例的燃料组件的上述的连接结构中，在被连接至闩套管10或从闩套管10释放时，通过沿形成在闩套管安装孔31的内表面上的内螺纹32旋转，垂直地上下移动锁定开关20。
因此，为了在连接锁定开关20和闩套管10时不产生垂直的游隙，需要至少调整形成在上喷嘴30的闩套管安装孔31的内表面上的内螺纹32的加工(processing)开始位置。
另外，在燃料组件在连接时不允许产生游隙时连接上喷嘴30时，需要相对于将要被安装在上喷嘴30中的所有锁定开关20，对上喷嘴30的闩套管安装孔31的内表面上形成的内螺纹32的加工开始位置进行调整。
为了解决这种问题，在本实施例中，之后描述的圆柱形的厚壁管40(参见图2)被提供，用于容易的调整上喷嘴30上的内螺纹的加工开始位置。本实施例具有厚壁管40安装在锁定开关20内部的结构。
如图2所示，厚壁管40是圆柱形的，内螺纹41形成在厚壁管40的内表面上。注意，本实施例不同于第一实施例之处在于，闩套管安装孔31的内表面和厚壁管40的外表面是平滑的表面，厚壁管40可旋转地安装在上喷嘴30的闩套管安装孔31中。
对于安装在上喷嘴30的对应的闩套管安装孔31中的每个厚壁管40，通过调整安
6装角度来对形成在厚壁管40的内表面上的内螺纹的加工开始位置进行调整，使得在连接锁定开关20和闩套管10时不产生垂直的游隙。在调整它们的安装角度之后通过焊接或相类似的方法将这些厚壁管40连接至上喷嘴30。在此之后，锁定开关20安装在被连接至上喷嘴30的厚壁管40的内部。
根据上述的本实施例，除了第一实施例的效果之外，还可获得下述效果。在本实施例中，当在上喷嘴30的闩套管安装孔31上形成螺纹时不需要考虑加工开始位置。具体地， 可以仅通过单独调整厚壁管40，来对形成在厚壁管40上的内螺纹41的加工开始位置进行优化，使得在通过厚壁管40连接时可以不产生垂直的游隙，之后分别通过焊接或相类似的方式连接厚壁管40和上喷嘴30的上端部108。因此，不会在设置在上喷嘴30中的每个连接位置处产生垂直的游隙。
实施例3
接下来，所描述的是根据本发明的第三实施例的燃料组件的连接结构。
根据上述的第一和第二实施例的锁定开关20具有下述问题。在由于一些原因锁定开关20旋转和变松时，锁定开关20和闩套管10之间的装配部可能被释放或可能产生垂直的游隙。为了解决这个问题，需要提供用于锁定开关20的旋转阻止结构，以防止锁定开关20旋转和松动。
例如填隙(caulking)、销连接和焊接的传统的工业方法可以用作旋转阻止结构。 然而，在使用这些方法时，可能不能在发电厂或相类似的场所进行快速的连接(防止锁定开关20变松)和拆卸上喷嘴30。为了解决这种问题，在本实施例中，之后描述的卷轴孔 60(参见图幻形成在锁定开关20的上端部，卷轴孔60具有不是圆形的横截面。另外，突出部61 (参见图幻设置在之后描述的顶针塞51 (参见图10)的轴向上的位置上。在顶针塞 51被插入时，突出部61装配到卷轴孔60中。
现在，所描述的是根据本发明的第三实施例的燃料组件的连接结构的顶针塞。在加压水核反应堆中，如图9中显示的连接至顶针塞组件50上的顶针塞51分别插入到上喷嘴30的闩套管10和引导管52中，引导管52被机械地连接至如图10所示的闩套管10的内部，从而在冷却剂在引导管52中流动时控制反应堆旁路流的出现。
在图3中，图3中的部分(a)是显示顶针塞被插入到锁定开关和闩套管中的状态的视图；图3中的部分(b)是沿图3的部分(a)中显示的横截面D-D切割的顶针塞突出部的横截面视图；图3中的部分(c)是在从图3中的部分(a)中显示的方向E-E观看时锁定开关的俯视图；图3中的部分(d)是显示顶针塞已经插入到锁定开关和闩套管中的状态的视图。
如图3所示，六角形的卷轴孔60形成在锁定开关20的上部中。如果六角形突出部61形成在顶针塞51的轴向方向上的位置上，在插入顶针塞51时突出部61装配到六角形卷轴孔60中，顶针塞51的六角形顶针塞突出部61通过将顶针塞51插入到卷轴孔60中而装配到六角形卷轴孔60中。从而，可以防止锁定开关20旋转。
如上所述，燃料组件的连接结构的特点如下。所述结构包括分别插入到锁定开关 20和闩套管10中的顶针塞51。另外，形状不是圆形的卷轴孔60形成在每个锁定开关20 的上部上，其形状适合装配到卷轴孔60中的突出部61形成在每个顶针塞51上，作为顶针塞突出部61。通过将顶针塞突出部61装配到卷轴孔60中，来防止每个锁定开关20旋转。[0067]注意，虽然在作为一个例子的本实施例中卷轴孔60是六角形的，但是也可以采用其它的构造。例如，卷轴孔60可以具有不是圆形的另一形状，例如多边形，或在表面上具有键的结构。顶针塞突出部61的形状可以根据所确定的卷轴孔60的形状来确定，使得顶针塞突出部61可以装配到卷轴孔60中。
如上所述，根据本发明的实施例，因为设置在顶针塞51上的突出部61装配到锁定开关20的卷轴孔60中，可以仅通过将顶针塞51插入到锁定开关20和闩套管10中来防止锁定开关20旋转。
工业适用性
例如，本发明可应用于在加压水核反应堆中所使用的燃料组件的引导管的上端和上喷嘴之间的连接结构。
权利要求
1.一种燃料组件的连接结构，包括闩套管，其具有形成在其上端部上的突出部；上喷嘴，在其中形成了闩套管安装孔，所述闩套管的所述上端部插入到所述闩套管安装孔中；和锁定开关，其安装到所述闩套管安装孔的内部，具有形成在其底表面中的开口部，所述开口部的形状对应于所述突出部，其中，在所述闩套管的上端部插入到所述锁定开关中时， 通过旋转所述锁定开关，使所述闩套管和所述锁定开关相互连接，所述燃料组件的连接结构的特征在于，包括将所述锁定开关螺纹地连接至所述上喷嘴侧的螺纹连接装置，其中，在所述锁定开关的侧表面上形成外螺纹。
2.根据权利要求
1所述的燃料组件的连接结构，其特征在于，所述螺纹连接装置螺纹连接所述锁定开关和所述闩套管安装孔，其中，在所述闩套管安装孔的内表面上形成内螺纹。
3.根据权利要求
1所述的燃料组件的连接结构，其特征在于，所述螺纹连接装置包括安装在所述闩套管安装孔中的圆柱形厚壁管，所述厚壁管具有形成在其内表面上的内螺纹，和所述螺纹连接装置通过将所述锁定开关安装在所述厚壁管中螺纹地连接所述锁定开关和所述厚壁管。
专利摘要
一种燃料组件的连接结构包括螺纹连接装置，以提供能够防止杂质混入燃料中的燃料组件的连接结构，其中，在闩套管(10)和锁定开关(20)之间的装配部上没有产生垂直的游隙。燃料组件的连接结构包括闩套管(10)，其具有形成在其上端部上的突出部(11)；上喷嘴(30)，在其中形成了闩套管安装孔(31)，所述闩套管(10)的上端部插入到闩套管安装孔(31)中；和锁定开关(20)，其安装到闩套管安装孔(31)的内部，和其具有形成在其底表面上的开口部(21)，开口部(21)的形状对应于突出部(11)。螺纹连接装置将锁定开关(20)螺纹地连接至上喷嘴口(30)，外螺纹(23)形成在锁定开关(20)的侧表面上。
文档编号G21C3/33GKCN101681684SQ200880017064
公开日2012年6月27日 申请日期2008年12月11日
发明者原田英典, 山田昌彦 申请人:三菱重工业株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (1), 非专利引用 (5),