反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置

摘要

本发明公开了反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，包括滑动组件，所述滑动组件包括上部滑动支撑连接板和下部滑动支撑连接板，上部滑动支撑连接板通过滑动机构与下部滑动支撑连接板连接，上部滑动支撑连接板的上顶面安装有限位体，限位体设有用于插入驱动机构端部的限位孔，上部滑动支撑连接板的一侧面还连接有作动器，上部滑动支撑连接板位于下部滑动支撑连接板上方，上部滑动支撑连接板与下部滑动支撑连接板的连接方向为Y轴方向，作动器位于上部滑动支撑连接板的侧方，作动器与上部滑动支撑连接板的连接方向为X轴方向，作动器的驱动方向为X轴方向，驱动机构端部的插入方向与X轴方向垂直。

权利要求

1.反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：包括滑动组件（4），所述滑动组件包括上部滑动支撑连接板（41）和下部滑动支撑连接板（44），上部滑动支撑连接板（41）通过滑动机构与下部滑动支撑连接板（44）连接，上部滑动支撑连接板（41）的上顶面安装有限位体（1），限位体（1）设有用于插入驱动机构端部的限位孔（11），上部滑动支撑连接板（41）的一侧面还连接有作动器（5），上部滑动支撑连接板（41）位于下部滑动支撑连接板（44）上方，上部滑动支撑连接板（41）与下部滑动支撑连接板（44）的连接方向为Y轴方向，作动器（5）位于上部滑动支撑连接板（41）的侧方，作动器（5）与上部滑动支撑连接板（41）的连接方向为X轴方向，作动器（5）的驱动方向为X轴方向，驱动机构端部的插入方向与X轴方向垂直。

2.根据权利要求1所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述驱动机构端部的限位方向为X轴方向。

3.根据权利要求1所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述驱动机构端部的插入方向为Y轴方向。

4.根据权利要求1所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述驱动机构端部的插入方向为同时垂线于X轴方向和Y轴方向的Z轴方向。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述滑动机构包括滑动支撑轴（42）、滑动座，滑动座安装在下部滑动支撑连接板（44）上，滑动座开有通孔，滑动支撑轴（42）贯穿通孔，滑动支撑轴（42）的两端与上部滑动支撑连接板（41）连接，滑动支撑轴（42）的轴线平行于X轴方向。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述滑动机构包括滑动支撑轴（42）、直线轴承座（43），直线轴承座（43）上设置有直线轴承，直线轴承套设在滑动支撑轴（42）外，滑动支撑轴（42）的两端与上部滑动支撑连接板（41）连接，滑动支撑轴（42）的轴线平行于X轴方向。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：还包括底部支撑系统，下部滑动支撑连接板（44）的底面安装底部支撑系统上。

8.根据权利要求7所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述底部支撑系统包括安装在竖井（9）侧壁上的限位装置支撑梁底座（8）和安装在限位装置支撑梁底座（8）上的限位装置支撑梁（7），下部滑动支撑连接板（44）安装在限位装置支撑梁（7）上。

9.根据权利要求8所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述限位装置支撑梁（7）存在用于通过驱动机构端部的孔。

10.根据权利要求9所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：所述限位装置支撑梁（7）的数量为至少2个，相邻2个限位装置支撑梁（7）之间存在通过驱动机构端部的间隙。

11.根据权利要求1至4中任意一项所述的反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，其特征在于：还包括侧部支撑系统，侧部支撑系统包括竖井（9）侧壁和安装在竖井（9）侧壁的作动器底座（6），作动器（5）安装在作动器底座（6）上。

说明书

反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置

技术领域

[0001] 本发明涉及反应堆控制棒驱动线抗震试验限位装置，具体涉及反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置。

背景技术

[0002] 核电站反应堆控制棒驱动线包括驱动机构、上部导向筒、下部导向筒和燃料组件、控制棒组件等。在核电设计中，控制棒驱动线所含的关键部件均为抗震I类设备，需要在基准运行地震期间正常运行，在安全停堆地震期间能够停堆，因此控制棒驱动线的抗震性能极其重要。

[0003] 由于控制棒驱动线与反应堆压力容器有多点关联，因此在地震来临时，驱动线在各个关联点均有地震输入，而且每个关联点的地震载荷不同。为了能够模拟反应堆驱动线在实堆中的地震激励，反应堆控制棒驱动线抗震试验采用多点激励方法。在新型反应堆设计中，驱动机构端部处于自由状态，通过与抗震支撑结构的间隙进行限位，因而不会产生过大的位移。在抗震试验中，如果不考虑限位，则驱动机构端部会产生很大的超实堆安装状态的水平位移，导致驱动机构与压力容器连接处应力过大，很容易造成驱动机构的损坏。因此，为了能够更加真实地模拟驱动线在实堆中地震工况下的变形情况，需要对驱动机构端部进行限位。

[0004] 目前抗震试验中驱动机构端部限位一般采用固定限位系统，固定限位系统一般设置有固定不动的限位装置，与驱动机构端部保持固定间隙，当驱动机构端部位移超过该固定值时，才对其进行限制，固定限位只对驱动机构端部峰值位移进行限制，无法满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。

发明内容

[0005] 本发明所的目的在于提供反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，以满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。

[0006] 本发明的通过下述技术方案实现：

[0007] 反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，包括滑动组件，所述滑动组件包括上部滑动支撑连接板和下部滑动支撑连接板，上部滑动支撑连接板通过滑动机构与下部滑动支撑连接板连接，上部滑动支撑连接板的上顶面安装有限位体，限位体设有用于插入驱动机构端部的限位孔，上部滑动支撑连接板的一侧面还连接有作动器，上部滑动支撑连接板位于下部滑动支撑连接板上方，上部滑动支撑连接板与下部滑动支撑连接板的连接方向为Y轴方向，作动器位于上部滑动支撑连接板的侧方，作动器与上部滑动支撑连接板的连接方向为X轴方向，作动器的驱动方向为X轴方向，驱动机构端部的插入方向与X轴方向垂直。

[0008] 本发明包括限位体、滑动组件、作动器。限位体用于动态限制插入的驱动机构端部，滑动组件在作动器的驱动下进行动态滑动。

[0009] 限位体设置有限位孔，限位孔是反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验动态限位装置的关键组成部件，主要模拟反应堆中抗震支撑结构对驱动机构端部的限位，通过限位孔横向尺寸（X轴方向的尺寸）的变更，可以模拟不同堆芯的抗震支撑结构，通过限位孔竖向尺寸（Y轴方向的尺寸）的变更，可以设置需要限位结构（驱动机构）在Y轴方向地震激励下的运动高度。滑动组件是反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验动态限位装置的重要组成部分，主要实现动态限位体在地震试验中随着地震载荷作用的动态运动。滑动组件包括上部滑动支撑连接板、滑动机构、下部滑动支撑连接板，不仅能够在激励方向（作动器的驱动方向）按要求进行运动，而且对除沿激振方向外的运动进行约束。滑动组件的一侧面和外部的作动器连接（以便在试验中控制其运动），外部的作动器选择电动和液压驱动两种形式皆可。

[0010] 在上述结构的基础上，当驱动机构端部插入限位孔后，在多点激励抗震试验下，驱动机构端部进行抖动，同时，在作动器的驱动下，滑动组件的上部滑动支撑连接板、限位体的限位孔均沿X轴方向进行横向的运动，形成动态限位作用，利用这样的动态限位作用，可以满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。

[0011] 因此，本发明能够用于反应控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态水平限位装置，以满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。本限位装置不仅是针对反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验而设计，而且可以用于其它细长结构的动力学试验。其不仅能够对控制棒驱动机构端部位移进行限位，而且能够保证相应部位在抗震试验中的位移不小于其在实堆中的最大位移。动态限位是模拟抗震支撑结构处的实际地震时程，使限位装置与驱动机构端部处于动态运动状态，精确模拟实堆在地震作用下的工作状态，相比固定限位而言，动态限位具有更好的防止位移超标效果。

[0012] 优选的，所述驱动机构端部的插入方向为Y轴方向，也即：当限位孔为从限位体的上顶面开始向下开设的开孔，则驱动机构端部的插入方向是从上部滑动支撑连接板指向下部滑动支撑连接板方向，即Y轴方向。

[0013] 优选的，所述驱动机构端部的插入方向为同时垂线于Y轴方向和X轴方向的Z轴方向，也即：当限位孔从限位体的前侧面向后侧门方向开始开设的开孔或后侧面向前侧面方向开始开设的开孔，同时作动器位于上部滑动支撑连接板的左侧或右侧，则驱动机构端部的插入方向同时垂线于Y轴方向和X轴方向。

[0014] 优选的，所述驱动机构端部的限位方向为X轴方向。

[0015] 优选的，所述滑动机构包括滑动支撑轴、滑动座，滑动座安装在下部滑动支撑连接板上，滑动座开有通孔，滑动支撑轴贯穿通孔，滑动支撑轴的两端与上部滑动支撑连接板连接，滑动支撑轴的轴线平行于X轴方向。滑动支撑轴可以在滑动座的通孔内沿X轴方向自由滑动。

[0016] 所述滑动机构包括滑动支撑轴、直线轴承座，直线轴承座上设置有直线轴承，直线轴承套设在滑动支撑轴外，滑动支撑轴的两端与上部滑动支撑连接板连接，滑动支撑轴的轴线平行于X轴方向。滑动支撑轴可以在直线轴承内沿X轴方向自由滑动。

[0017] 优选的，还包括底部支撑系统，下部滑动支撑连接板的底面安装底部支撑系统上。

[0018] 所述底部支撑系统包括安装在竖井侧壁上的限位装置支撑梁底座和安装在限位装置支撑梁底座上的限位装置支撑梁，下部滑动支撑连接板安装在限位装置支撑梁上。

[0019] 所述限位装置支撑梁存在用于通过驱动机构端部的孔。用于通过驱动机构端部的孔可以保证试验件（驱动机构端部）能够贯穿限位装置支撑梁、且保证试验件在激励方向的运动不受支撑梁的影响。

[0020] 所述限位装置支撑梁的数量为至少2个，相邻2个限位装置支撑梁之间存在通过驱动机构端部的间隙。通过驱动机构端部的间隙可以保证试验件（驱动机构端部）能够贯穿限位装置支撑梁、且保证试验件在激励方向的运动不受支撑梁的影响。

[0021] 一般的，限位装置支撑梁的数量为4个，限位装置支撑梁的形式为工字钢，而在其它细长结构动力学试验中，限位装置支撑梁的数量可以根据限位组件的重量等进行调整，限位装置支撑梁的结构形式也可以是方钢或者槽钢，但是中间2个限位装置支撑梁之间必须具有足够通过驱动机构端部的间隙。

[0022] 优选的，还包括侧部支撑系统，侧部支撑系统包括竖井侧壁和安装在竖井侧壁的作动器底座，作动器安装在作动器底座上。

[0023] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：a. 设计了一种反应堆控制棒驱动线多点激励试验动态限位装置；b. 实现了控制棒驱动机构端部在激励方向的动态限位；c. 采用直线轴承，不仅实现了滑动组件在激励方向的运动，而且对除沿激振方向外的运动进行约束；d. 采用作动器能够实现随时间变化的动态限位的施加，而且可以实时监测动态限位的运动位移；e. 采用分体式支撑梁，不仅对整个动态限位装置提供垂向支撑，实现了试验件对支撑梁的贯穿，而且保证试验件在激励方向的运动不受支撑梁的影响。

附图说明

[0024] 附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。

[0025] 图1为动态限位和固定限位状态下的限位极限区别示意图。

[0026] 图2为动态限位装置沿X轴方向剖面的侧剖示意图。

[0027] 图3为动态限位装置沿Y轴方向的俯视示意图。

[0028] 图中的附图标记分别表示为：1、限位体；2、螺栓；4、滑动组件；5、作动器；6、作动器底座；7、限位装置支撑梁；8、限位装置支撑梁底座；9、竖井；11、限位孔；41、上部滑动支撑连接板；42、滑动支撑轴；43、直线轴承座；44、下部滑动支撑连接板。

具体实施方式

[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

[0030] 实施例1：

[0031] 如图1和图2和图3所示。

[0032] 反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态限位装置，包括滑动组件4，所述滑动组件包括上部滑动支撑连接板41和下部滑动支撑连接板44，上部滑动支撑连接板41通过滑动机构与下部滑动支撑连接板44连接，上部滑动支撑连接板41的上顶面安装有限位体1，限位体1设有用于插入驱动机构端部的限位孔11，上部滑动支撑连接板41的一侧面还连接有作动器5，上部滑动支撑连接板41位于下部滑动支撑连接板44上方，上部滑动支撑连接板41与下部滑动支撑连接板44的连接方向为Y轴方向，作动器5位于上部滑动支撑连接板41的侧方，作动器5与上部滑动支撑连接板41的连接方向为X轴方向，作动器5的驱动方向为X轴方向，驱动机构端部的插入方向与X轴方向垂直。

[0033] 本发明包括限位体、滑动组件、作动器。限位体用于动态限制插入的驱动机构端部，滑动组件在作动器的驱动下进行动态滑动。

[0034] 限位体设置有限位孔11，限位孔11是反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验动态限位装置的关键组成部件，主要模拟反应堆中抗震支撑结构对驱动机构端部的限位，通过限位孔11横向尺寸（X轴方向的尺寸）的变更，可以模拟不同堆芯的抗震支撑结构，通过限位孔11竖向尺寸（Y轴方向的尺寸）的变更，可以设置需要限位结构（驱动机构）长度。滑动组件是反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验动态限位装置的重要组成部分，主要实现动态限位体在地震试验中随着地震载荷作用的动态运动。滑动组件包括上部滑动支撑连接板、滑动机构、下部滑动支撑连接板，不仅能够在激励方向（作动器的驱动方向）按要求进行运动，而且对除沿激振方向外的运动进行约束。滑动组件的一侧面和外部的作动器连接（以便在试验中控制其运动），外部的作动器选择电动和液压驱动两种形式皆可。

[0035] 如图1和图2和图3，在上述结构的基础上，当驱动机构端部插入限位孔后，在多点激励抗震试验下，驱动机构端部进行抖动，同时，在作动器的驱动下，滑动组件的上部滑动支撑连接板、限位体的限位孔均沿X轴方向进行横向的运动，形成动态限位作用，利用这样的动态限位作用，可以满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。

[0036] 如图1所示，动态限位具有更好的防止位移超标效果。因此，本发明能够用于反应控制棒驱动线多点激励抗震试验的动态水平限位装置，以满足反应堆控制棒驱动线抗震试验中对驱动机构端部过大位移进行限位的要求。本限位装置不仅是针对反应堆控制棒驱动线多点激励抗震试验而设计，而且可以用于其它细长结构的动力学试验。其不仅能够对控制棒驱动机构端部位移进行限位，而且能够保证相应部位在抗震试验中的位移不小于其在实堆中的最大位移。动态限位是模拟抗震支撑结构处的实际地震时程，使限位装置与驱动机构端部处于动态运动状态，精确模拟实堆在地震作用下的工作状态，相比固定限位而言，动态限位具有更好的防止位移超标效果。

[0037] 优选的，所述驱动机构端部的插入方向为Y轴方向，也即：当限位孔11为从限位体1的上顶面开始向下开设的开孔，则驱动机构端部的插入方向是从上部滑动支撑连接板41指向下部滑动支撑连接板44方向，即Y轴方向。

[0038] 优选的，所述驱动机构端部的插入方向为同时垂线于Y轴方向和X轴方向的Z轴方向，也即：当限位孔11从限位体1的前侧面向后侧门方向开始开设的开孔或后侧面向前侧面方向开始开设的开孔，同时作动器5位于上部滑动支撑连接板41的左侧或右侧，则驱动机构端部的插入方向同时垂线于Y轴方向和X轴方向。

[0039] 优选的，所述滑动机构包括滑动支撑轴42、滑动座，滑动座安装在下部滑动支撑连接板44上，滑动座开有通孔，滑动支撑轴42贯穿通孔，滑动支撑轴42的两端与上部滑动支撑连接板41连接，滑动支撑轴42的轴线平行于X轴方向。滑动支撑轴42可以在滑动座的通孔内沿X轴方向自由滑动。

[0040] 所述滑动机构包括滑动支撑轴42、直线轴承座43，直线轴承座43上设置有直线轴承，直线轴承套设在滑动支撑轴42外，滑动支撑轴42的两端与上部滑动支撑连接板41连接，滑动支撑轴42的轴线平行于X轴方向。滑动支撑轴42可以在直线轴承内沿X轴方向自由滑动。

[0041] 优选的，还包括底部支撑系统，下部滑动支撑连接板44的底面安装底部支撑系统上。

[0042] 所述底部支撑系统包括安装在竖井9侧壁上的限位装置支撑梁底座8和安装在限位装置支撑梁底座8上的限位装置支撑梁7，下部滑动支撑连接板44安装在限位装置支撑梁7上。

[0043] 所述限位装置支撑梁7存在用于通过驱动机构端部的孔。用于通过驱动机构端部的孔可以保证试验件（驱动机构端部）能够贯穿支撑梁、且保证试验件在激励方向的运动不受支撑梁的影响。

[0044] 所述限位装置支撑梁7的数量为至少2个，相邻2个限位装置支撑梁7之间存在通过驱动机构端部的间隙。通过驱动机构端部的间隙可以保证试验件（驱动机构端部）能够贯穿支撑梁、且保证试验件在激励方向的运动不受支撑梁的影响。

[0045] 一般的，限位装置支撑梁7的数量为4个，限位装置支撑梁的形式为工字钢，而在其它细长结构动力学试验中，限位装置支撑梁的数量可以根据限位组件的重量等进行调整，限位装置支撑梁7的结构形式也可以是方钢或者槽钢，但是中间2个限位装置支撑梁7之间必须具有足够通过驱动机构端部的间隙。

[0046] 优选的，还包括侧部支撑系统，侧部支撑系统包括竖井9侧壁和安装在竖井9侧壁的作动器底座6，作动器5安装在作动器底座6上。

[0047] 如图2和图3所示，驱动机构端部的插入方向为Y轴方向，限位孔11为从限位体1的上顶面开始向下开设的开孔。限位体通过螺栓2、垫片安装在上部滑动支撑连接板上。

[0048] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。