УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ РЕГУЛИРУЮЩЕГО СТЕРЖНЯ Российский патент 2000 года по МПК G21C7/14 

Изобретение относится к атомному машиностроению и может использоваться для перемещения регулирующих стержней ядерных реакторов.

В настоящее время в связи с разработкой газоохлаждаемых реакторов, имеющих большие габариты активной зоны по высоте, а, следовательно, и большие ходы регулирующих стержней возникает проблема с разработкой и размещением приводов для перемещения регулирующих стержней на крышке ядерного реактора.

Известно устройство для перемещения регулирующего стержня ядерного реактора, имеющее канатный привод (см., например, патент Японии N 57-3034, опубл. 1982 г. , кл. G 21 C 7/14), содержащий трос и барабан для его намотки, вращение которого осуществляется от двигателя. Данное устройство имеет небольшие габариты по высоте, но обладает существенным недостатком, влияющим на безопасную работу реактора. Устройство имеет нежесткую связь между регулирующим стержнем и приводом, что может привести к самопроизвольному перемещению стержня из активной зоны при внешних воздействиях (например, при сейсмическом воздействии, ударной нагрузке).

Известны устройства для перемещения регулирующих стержней с электромеханическими приводами, имеющими жесткую связь между стержнем и приводом, например приводы с реечной и винтовой передачами. Однако из-за больших ходов регулирующих стержней, используемые в приводах рейки или винты должны иметь большие размеры по длине, что приводит к увеличению габаритов приводов, а, следовательно, увеличивает и без того большие размеры реактора по высоте (см. , например, И.Я.Емельянов, В.В.Воскобойников, Б.Ф.Масленок "Основы проектирования механизмов управления ядерных реакторов", Москва, Атомиздат, 1978 г. , стр. 32-81, а также Ф.М.Митенков, И.И.Жучков, Б.И.Зайцев, И.Д. Подтележников "Исполнительные механизмы органов управления и защиты для натриевых реакторов на быстрых нейтронах", Москва, Атомиздат, 1980 г., стр. 27-81).

Известно устройство для перемещения регулирующего стержня (см., например, патент США N 3405032, приоритет от 26.06.67, опубл. 08.10.68, кл. 176-36), содержащее корпус, две неподвижные рейки, закрепленные в корпусе, четыре подвижные входные рейки, смонтированные попарно в виде скоб, центральную подвижную выходную рейку, соединенную с регулирующим стержнем, и четыре плавающие шестерни с 3-мя венцами зубьев. Данное устройство позволяет при малом ходе входных реек получить большой ход выходной рейки с регулирующим стержнем за счет разницы в диаметрах зубчатых венцов плавающих шестерен. Однако устройство имеет сложную конструкцию из-за большого числа реек и шестерен, что снижает его надежность. Кроме того, увеличение хода выходной рейки возрастает с увеличением разницы в диаметрах зубчатых венцов плавающих шестерен, что приводит к увеличению габаритов устройства в диаметре, а это затрудняет и затесняет их размещение на крышке реактора.

По наибольшему числу общих признаков и решаемой задаче устройство по патенту США N 3405032 выбрано за прототип.

Решаемая задача - уменьшение габаритов привода и повышение надежности.

Задача решается за счет того, что в устройстве для перемещения регулирующего стержня ядерного реактора, содержащем корпус, закрепленную в нем неподвижную рейку и две подвижные рейки с шестерней, по меньшей мере две подвижные зубчатые рейки расположены соосно одна внутри другой с возможностью взаимного перемещения, а по меньшей мере одна шестерня установлена в нижней части полой рейки и кинематически связана одновременно с неподвижной рейкой и по меньшей мере одной подвижной рейкой.

Таким образом, внутренняя зубчатая рейка перемещается вместе с наружной полой рейкой и одновременно перемещается относительно наружной, что приводит к увеличению хода внутренней рейки с регулирующим стержнем.

Выполнение устройства для перемещения регулирующего стержня предложенным образом позволяет уменьшить габариты привода по высоте и повысить надежность его работы. Размещение второй зубчатой рейки внутри полой наружной рейки позволяет исключить ряд плавающих зубчатых шестерен, что уменьшает габариты привода по диаметру и повышает жесткость и надежность конструкции.

Суть предложенного изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство;
на фиг. 2 изображен разрез А-А фиг. 1;
на фиг. 3 изображен вариант предлагаемого устройства.

Устройство содержит корпус 1 с размещенным в нем приводом 2, реечная шестерня 3 которого находится в зацеплении с наружной рейкой 4. Наружная полая рейка 4, в нижней части которой закреплена втулка 5 с шестерней 6, расположена внутри корпуса 1. Внутри наружной рейки 4 установлена внутренняя рейка 7, соединенная с регулирующим стержнем 8. К внутренней стенке корпуса 1 прикреплена неподвижная рейка 9. Шестерня 6 находится в постоянном зацеплении с неподвижной рейкой 9 и внутренней подвижной рейкой 7.

В варианте, изображенном на фиг. 3, устройство имеет три подвижные рейки 4, 10 и 7. Из них средняя полая рейка 10, расположенная внутри наружной полой рейки 4, находится в постоянном зацеплении с шестерней 6 и имеет в нижней части втулку 11 с шестерней 12. Шестерня 12 находится в постоянном зацеплении с неподвижной рейкой 9 и внутренней подвижной рейкой 7, расположенной внутри средней полой рейки 10.

Устройство работает следующим образом.

При работе привода 2 реечная шестерня 3 сообщает поступательное перемещение наружной полой рейке 4 со втулкой 5 и шестерней 6. Поскольку шестерня 6 находится в постоянном зацеплении с неподвижной рейкой 9 и с внутренней подвижной рейкой 7, то при перемещении шестерни 6 вместе с наружной полой рейкой 4 шестерня 6 будет катиться по неподвижной рейке 9 и сообщать поступательное движение внутренней подвижной рейке 7.

Таким образом, внутренняя подвижная рейка 7 перемещается вместе с наружной рейкой 4, так как находится в зацеплении с шестерней 6, и одновременно перемещается относительно наружной рейки 4, благодаря вращению шестерни 6. При этом ход внутренней рейки 7 с регулирующим стержнем 8 составляет удвоенный ход наружной рейки 4. Благодаря этому, при сохранении величины хода регулирующего стержня 8 величина хода наружной рейки 4 может быть сокращена, и следовательно, уменьшены габариты привода по высоте.

Работа устройства, изображенного на фиг. 3, аналогична работе устройства, изображенного на фиг. 1. Так, при перемещении наружной полой рейки 4, шестерня 6 сообщает поступательное движение средней полой рейке 10, а шестерня 12, катясь по неподвижной рейке 9, сообщает поступательное движение внутренней рейке 7. Таким образом, средняя полая рейка 10 перемещается вместе с наружной полой рейкой 4 и одновременно перемещается относительно нее, а внутренняя рейка 7 перемещается вместе со средней полой рейкой 10 и одновременно относительно нее. При этом ход внутренней рейки 7 с регулирующим стержнем 8 составляет увеличенный в четыре раза ход наружной рейки 4.

Использование: для перемещения регулирующих стержней ядерных реакторов для уменьшения габаритов привода и повышения его надежности. Сущность изобретения: устройство состоит из корпуса 1, привода 2, реечной шестерни 3, находящейся в зацеплении с наружной рейкой 4, в нижней части которой закреплена втулка 5 с шестерней 6. Внутри наружной рейки 4 установлена внутренняя рейка 7, соединенная с регулирующим стержнем 8. К внутренней стенке корпуса 1 прикреплена неподвижная рейка 9. Шестерня 6 находится в постоянном зацеплении с неподвижной рейкой 9 и внутренней подвижной рейкой 7. 3 ил.

Устройство для перемещения регулирующего стержня ядерного реактора, содержащее корпус, закрепленную в нем неподвижную рейку и подвижные рейки с шестерней, отличающееся тем, что, по меньшей мере, две подвижные рейки расположены соосно одна внутри другой с возможностью взаимного перемещения, а, по меньшей мере, одна шестерня установлена в нижней части наружной рейки и кинематически связана одновременно с неподвижной рейкой и, по меньшей мере, одной подвижной рейкой.