專利名稱:用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及反應堆核電領域，更具體地說，涉及一種用于反應堆卸料突發狀 況的應急脫扣工具。
背景技術：
反應堆的啟動、功率調節、停堆等需要依靠多根控制棒組件在堆內上、下運動來實 現。如圖1所示，每個控制棒組件2的上端與一驅動桿組件連接，驅動桿組件裝在堆內上部 構件3上。其中，驅動桿組件包括與控制棒組件2中心連接的驅動桿4和罩在所述驅動桿 4上的驅動桿套，驅動桿4與控制棒組件2之間通過扣緊機構連接，此扣緊機構使得當驅動 桿4相對于驅動桿套向上拉出時，驅動桿4與控制棒組件2脫扣，控制棒組件2離開堆內上 部構件3而落下。
在工作狀態下，控制棒組件2與驅動桿4通過扣緊機構連接，驅動桿組件在外部的 驅動機構控制下上下運動，并帶動控制棒組件2同步運動。在核電廠卸料時，堆內上部構件 3吊起而離開堆芯1，需要先將驅動桿4與控制棒組件2之間的扣緊機構脫扣，使控制棒組 件2留在堆芯1內。
由于堆內上部構件3上安裝有脫扣工具，因此在正常的卸料過程中，此脫扣工具 固定驅動桿套的同時向上提拉驅動桿4，使驅動桿4與控制棒組件2內部的扣緊機構松開， 控制棒組件2脫落并留在堆芯1內的燃料組件上，驅動桿組件隨堆內上部構件3起吊而離 開堆芯1。
但是，當出現脫扣工具損壞、失效的情況，使得一根或多根控制棒組件2沒有脫 扣，而是仍與驅動桿4扣緊，隨堆內上部構件3 —起吊離堆芯1。此時必須將拔出的控制棒 組件2與驅動桿4再次進行脫扣操作，否則繼續吊離或者回裝堆內上部構件3，都會對堆內 上部構件3底部的堆芯上板和控制棒組件造成損壞。
由于被吊離堆芯的堆內上部構件3此時的高度離地面有十余米高，工作人員不可 能攀爬到堆內上部構件3上去維護脫扣工具使其恢復正常工作，即提拉驅動桿4進而迫使 控制棒組件2脫離，因此，需要另行設計一套應急脫扣工具，用于在反應堆卸料時遇到這種 突發狀況時，將此應急脫扣工具吊裝到驅動桿組件正上方，實現提拉驅動桿4，以迫使驅動 桿4與控制棒組件3之間的扣緊機構松開從而使控制棒組件3脫落。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述當堆內上部構件上的脫 扣工具失效、控制棒組件未能脫扣而被意外拔出堆芯時無法維護脫扣工具而實現正常脫扣 的缺陷，提供一種用于反應堆卸料時遇到上述突發狀況時被吊裝到驅動桿組件上實現脫扣 的應急脫扣工具。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種用于反應堆卸料突發 狀況的應急脫扣工具，用于相對于驅動桿套向上提拉驅動桿頭部以將驅動桿與控制棒組件
3脫扣分離，其中驅動桿位于所述驅動桿套內部且頭部設有內凹的溝槽，所述應急脫扣工具 包括內氣缸、上鉤爪、上套筒和提拉桿，所述內氣缸位于正中間，其下方連接有被內氣缸驅 動而上下移動的提拉桿，所述提拉桿兩側分別設有所述上鉤爪；所述上鉤爪中間通過轉軸 連接到上套筒上且隨上套筒上下移動，所述上鉤爪在靠近所述提拉桿末端的同一側上部、 中間和下部分別有上凸起、中凸起和下凸起，且所述提拉桿末端位于可撥動中凸起和上凸 起的位置，所述下凸起與所述驅動桿上端的溝槽對應以嵌入驅動桿內。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，所述內氣缸固定在支架上，在支架的底板 與所述上套筒之間裝有彈簧，所述彈簧推動提拉桿按在所述中凸起上。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，還包括外氣缸、外卡套、下卡塊和下套筒。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，所述外卡套為圓筒形，其外表面與可上下 移動的所述外氣缸固定連接在一起。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，所述外卡套里固定有下套筒，所述下卡塊 上端通過鉸軸與所述下套筒連接且下端可繞所述鉸軸擺動。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，所述下卡塊上端有向外伸出的外斜面，下 卡塊下端的靠近外套筒的內側有向內伸入的內凸起，且內凸起的形狀與設置在所述驅動桿 套中部的凹槽形狀相同。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，還包括接收與所述驅動桿脫扣的控制棒組 件的接收桶，所述接收桶的口徑大于控制棒組件的直徑。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，還包括固定所述接收桶防止其翻倒的接收 桶支架、起吊所述接收桶的長桿吊具。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，所述應急脫扣工具還包括輔助吊車、豎直 掛在所述輔助吊車上的操作桿，所述操作桿末端鉤掛在所述上套筒上使其落在所述驅動桿 上方。
在本實用新型所述的應急脫扣工具中，還包括控制所述內氣缸和所述外氣缸動作 的氣動操作系統。
實施本實用新型的用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具，具有以下有益效 果在控制棒組件被意外拔出，連同驅動桿一起被吊離堆芯時，采用本實用新型的應急脫扣 工具利用氣缸的動作來提拉驅動桿頭部，從而迫使驅動桿與控制棒組件之間的扣緊機構松 開，實現控制棒組件與驅動桿的脫扣操作。由于該應急脫扣工具通過氣缸來實現操作，無需 人員去維護堆內上部構件上失效的脫扣工具，也無需人員進行現場操作，因此在實現脫扣 操作的前提下充分保護人員安全；同時，本應急脫扣工具還可增設一些輔助部件如接收桶、 長桿吊具等來保證控制棒組件被及時接收和運送，使卸料過程有序進行。


下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中
圖1是本實用新型的反應堆卸料時控制棒組件被意外拔出的示意圖；
圖2是本實用新型優選實施例的用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具；
圖3是圖2所示應急脫扣工具的外卡套下移、使下卡塊抱緊驅動桿套時的結構示 意圖；[0023]圖4是圖3所示的動作完成后提拉桿上移、使上鉤爪抓緊驅動桿時的結構示意 圖；
圖5是圖4所示動作完成后提拉桿上移直至上套筒上移的結構示意圖。
附圖中各標號對應名稱為
1堆芯，2控制棒組件，3堆內上部構件，4驅動桿，10吊環，20內氣缸，30支架，31 底板，32上板，33定位板，34支撐柱，41驅動桿套，50外氣缸，60下卡塊，62外卡套，63下套 筒，70上鉤爪，71提拉桿，72內卡套，73上套筒，80間隔套筒，90彈簧。
具體實施方式
如圖2所示，在本實用新型優選實施例的用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工 具包括吊環10、支架30、內氣缸20、內卡套72、上套筒73、上鉤爪70、提拉桿71、彈簧90、外 氣缸50、外卡套62、下套筒63、下卡塊60、間隔套筒80。
由圖1可知，由于當控制棒組件2與驅動桿4沒有正常脫扣而導致被意外拔出時， 此時的控制棒組件2連同堆內上部構件3已被吊離堆芯1，停在高出水平面十余米的高處， 人工不方便直接操作脫扣；此時，可先將應急脫扣工具借助輔助吊車將其運送到沒有被脫 扣的驅動桿4頭部正上方。輔助吊車通過一操作桿(未示出)與圖2所示的吊環10連接。
吊環10下方安裝的是支架30，其包括與吊環10連接的上板32、一頭與上板螺紋 連接的多根支撐柱34、與多根支撐柱34另一頭螺紋連接的底板31，以及上板32與底板31 之間的定位板33。所述定位板33上裝有內氣缸20，內氣缸20底部的輸出端通過一定的零 件結構與提拉桿71上端螺紋連接，以帶動提拉桿71上/下移動。
提拉桿71末端為一錘形，其兩側各有一個上鉤爪70。上鉤爪70裝在一個上套筒 73內，且中間位置鉸接到上套筒73上，使得上鉤爪70可繞此鉸接點轉動，則兩個上鉤爪70 的上部和下部可轉動靠攏/分開。
如圖2所示，在每個上鉤爪70的靠近提拉桿71末端的同一側，其上部、中間和下 部各有一個突起，分別為上凸起、中凸起和下凸起。所述兩個上凸起之間的最大距離與錘形 提拉桿71末端的寬度相同，兩個中凸起之間的最大距離則小于錘形提拉桿71末端的寬度， 使得提拉桿71末端只能在上凸起和中凸起之間上下移動。
當提拉桿71的錘形末端位于兩個上凸起之間時，如圖4所示，兩上凸起被撥開至 最大距離，兩下凸起靠攏；當錘形末端位于兩個中凸起之間并往下繼續按壓時，兩上凸起靠 攏，兩下凸起被撥開，如圖3所示。在脫扣時，驅動桿4的上端頭部位于上套筒73內提拉桿 71的正下方，且驅動桿4的頭部沿圓周側面開有溝槽。為了保護驅動桿4的頭部，在兩中凸 起與下凸起之間的空間上裝有內卡套72，且內卡套72的與驅動桿4溝槽對應的位置開有 孔。
當提拉桿71上移，錘形末端位于兩上凸起之間，則兩下凸起靠攏，且兩下凸起靠 攏后穿過內卡套72的孔而卡入驅動桿4頭部的溝槽內，從而將驅動桿4夾緊；當提拉桿71 下移，按下兩中凸起，使得兩中凸起被撥開，則兩下凸起分開，不再夾緊驅動桿4頭部。
裝有上鉤爪70的上套筒73的上端面與支架30的底板31之間裝有彈簧90，彈簧 90套在提拉桿71上。當內氣缸20不帶動提拉桿71運動，則彈簧90處于自然狀態，如圖2 所示；當內氣缸20帶動提拉桿71上移，提拉桿71移動至兩上凸起之間后，繼續帶動上套筒73向上移動，從而使上套筒73進一步向支架30的底板靠近，其間的彈簧90被壓縮，如圖5 所示，二者之間距離減小。只要驅動桿4被向上提拉到一定距離，則其與控制棒組件2之間 的扣接機構就會自動脫開，從而與控制棒組件2之間脫扣分離，其下方所連接的控制棒組 件2就會脫落。
兩上鉤爪70外側裝有一個間隔套筒80，其外套有外卡套62，外卡套62的上端外 表面與外氣缸50固定連接，使得外氣缸50的輸出端上下移動時，外卡套62隨外氣缸50 — 起上下移動，如圖2、圖3所示。
間隔套筒80的正下方裝有下套筒63，下套筒63的兩側對稱裝有兩個下卡塊60。 下卡塊60的上端通過鉸軸可轉動地連接到下套筒63上，使得下端可繞鉸軸在一定角度范 圍內轉動。如圖2所示，兩下卡塊60是用于夾緊驅動桿套41的，夾緊結構包括其上端向外 側伸出的外斜面和下端向內伸入的內凸塊，而上端外斜面對應的里側有與外斜面平行的里 斜面。其中，內凸塊的形狀與驅動桿套41中部的相應位置開設的凹槽形狀相同以進行配 合。當下端的內凸塊卡入驅動桿套41的凹槽內，其外側面與外卡套62的內側面平齊，如圖 3所示；當上端的里斜面與驅動桿4的外表面平行時，外斜面與外卡套62的內側面平齊，如 圖2所示。所述外卡套62的側面開有孔。
當外氣缸50帶動外卡套62向下移動時，如圖3所示，外卡套62的內側面下移與下 卡塊60的下端外側面接觸，則內凸塊卡入驅動桿套41的凹槽內從而將驅動桿套41抱緊， 下卡塊60的上端則卡入外卡套62的孔內；外卡套62上移，其內側面與下卡塊60的上端外 斜面接觸，則外斜面逐漸滑入外卡套62時，帶動下端向外轉動，使內凸塊離開驅動桿套41 的凹槽從而放開驅動桿套41。
根據以上所述，結合圖2至圖5可知，本實用新型優選實施例的用于反應堆卸料突 發狀況的應急脫扣工具對驅動桿4與控制棒組件2進行脫扣操作的步驟如下
1)將所述應急脫扣工具運送至驅動桿4正上方，使驅動桿套41插入下套筒63內；
2)啟動外氣缸50，推動外卡套62下移，如圖3所示；
3)外卡套62帶動下卡塊60卡入驅動桿套41內將其抱緊；
4)啟動內氣缸20，帶動提拉桿71上移，如圖4所示；
5)提拉桿71上移撥開上鉤爪70上部，使上鉤爪70下部合攏夾緊驅動桿4 ；
6)繼續上移提拉桿71并帶動驅動桿4、上套筒73及上鉤爪70向上運動，如圖5 所示，壓縮彈簧90，向上提拉驅動桿4到達一定距離，此時驅動桿4與控制棒組件2之間的 扣緊機構松開，控制棒組件2脫扣而落下；
7)減小內氣缸20上移拉力，使彈簧90復位，從而推動上套筒73及上鉤爪70、驅 動桿4下移；
8)提拉桿71下移，下按上鉤爪70使其下部分開，不再夾緊驅動桿4 ；
9)外氣缸50帶動外卡套62上移，撥動下卡塊60松開，不再抱緊驅動桿4 ；
10)將所述應急脫扣工具向上吊起離開驅動桿4，完成脫扣。
考慮到脫扣后的控制棒組件2將從堆內上部構件3上掉下來，因此，本實施例的應 急脫扣工具還設計了接收桶、接收桶支架、接收桶長桿吊具。其中接收桶用于接收控制棒組 件2，其口徑稍大于控制棒組件2的外徑，但不得過大，以保證控制棒組件2在其中為垂直直 立狀態；接收桶支架則設置在接收桶底部以保證接收桶的垂直；接收桶長桿吊具是為了便于起吊接收桶而設計的。
另外，本實施例的應急脫扣工具還包括與驅動桿4頭部吊裝的操作桿、將操作桿 豎直吊起的輔助吊車、保證輔助吊車移動的滑輪架，還包括驅動控制所述外氣缸50、內氣缸 20等氣缸組件動作的氣動操作系統。
本實用新型的用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具，是為了解決控制棒組件 2與驅動桿4在非正常情況下沒有進行正常脫扣而專門設計的。采用這套工具，可以順利地 將控制棒組件2和驅動桿4脫開，并通過一定的輔助部件，可將被意外拔出的控制棒組件2 安全地運輸到燃料廠房存放。
本脫扣工具使用氣缸的氣動工具來操作驅動桿4，完成抓緊、提拉的動作，符合控 制棒組件2與驅動桿4之間扣緊結構的脫扣動作特點。同時，本脫扣工具尺寸短小，不會因 重量過大而壓迫驅動桿4頭部，避免造成驅動桿4彎曲變形或驅動桿4導向管內壁損壞。另 外，還可附加一些輔助部件，及時將脫扣后的控制棒組件2放入接收桶等容器內，方便后續 的工作進行，減少受到意外照射的可能。
上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上 述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通 技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求
所保護的范圍情況 下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
權利要求
1.一種用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具，用于相對于驅動桿套向上提 拉驅動桿(4)頭部以將所述驅動桿(4)與控制棒組件脫扣分離，所述驅動桿(4)位于所述 驅動桿套Gl)內部，且頭部設有內凹的溝槽，其特征在于，所述應急脫扣工具包括內氣缸 (20)、上鉤爪(70)、上套筒(73)和提拉桿(71)，所述內氣缸00)位于正中間，其下方連接有被內氣缸00)驅動而上下移動的提拉桿 (71)，所述提拉桿(71)兩側分別設有所述上鉤爪(70)；所述上鉤爪(70)中部通過轉軸連接到所述上套筒(7 上，且隨上套筒(7 上下運 動；所述上鉤爪(70)在靠近所述提拉桿(71)末端的同一側上部、中間和下部分別有上凸 起、中凸起和下凸起，且所述提拉桿(71)末端位于可撥動中凸起和上凸起的位置，所述下 凸起與所述驅動桿(4)頭部的溝槽對應以嵌入所述驅動桿內。
2.根據權利要求
1所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述內氣缸00)固定在支架 (30)上，在支架(30)的底板與所述上套筒(7 之間裝有彈簧(90)，所述彈簧(90)推動提 拉桿(71)按在所述中凸起上。
3.根據權利要求
1所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述應急脫扣工具還包括外氣 缸(50)、外卡套(62)、下卡塊(60)和下套筒(63)。
4.根據權利要求
3所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述外卡套(6 為圓筒形，其外 表面與可上下移動的所述外氣缸(50)固定連接在一起。
5.根據權利要求
4所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述外卡套(6 里固定有下套 筒(63)，所述下卡塊(60)上端通過鉸軸與所述下套筒(6 連接且其下端可繞所述鉸軸擺 動。
6.根據權利要求
5所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述下卡塊(60)上端有向外伸 出的外斜面，下卡塊(60)下端的靠近外套筒(62)的內側有向內伸入的內凸起，且內凸起的 形狀與設置在所述驅動桿套Gl)中部的凹槽形狀相同。
7.根據權利要求
1所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述應急脫扣工具還包括接收 與所述驅動桿(4)脫扣的控制棒組件( 的接收桶，所述接收桶的口徑大于控制棒組件(2) 的直徑。
8.根據權利要求
7所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述應急脫扣工具還包括固定 所述接收桶防止其翻倒的接收桶支架、起吊所述接收桶的長桿吊具。
9.根據權利要求
8所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述應急脫扣工具還包括輔助 吊車、豎直掛在所述輔助吊車上的操作桿，所述操作桿末端鉤掛在所述上套筒(7 上使其 落在所述驅動桿(4)上方。
10.根據權利要求
3所述的應急脫扣工具，其特征在于，所述應急脫扣工具還包括控制 所述內氣缸00)和所述外氣缸(50)動作的氣動操作系統。
專利摘要
本實用新型涉及一種用于反應堆卸料突發狀況的應急脫扣工具，用于向上提拉驅動桿頭部以將驅動桿與控制棒組件脫扣分離，驅動桿頭部設有內凹的溝槽，所述應急脫扣工具包括內氣缸、上鉤爪、上套筒和提拉桿，內氣缸位于正中間，其下方連接有被內氣缸驅動而上下移動的提拉桿，提拉桿兩側分別設有上鉤爪；上鉤爪中部通過轉軸連接到上套筒上，且隨上套筒上下運動；上鉤爪在靠近提拉桿末端的同一側上部、中間和下部分別有上凸起、中凸起和下凸起，且提拉桿末端位于可撥動中凸起和上凸起的位置，下凸起與驅動桿頭部的溝槽對應以嵌入驅動桿內。在控制棒組件意外拔出時，采用此應急脫扣工具利用提拉桿夾緊驅動桿并提拉，來完成控制棒組件與驅動桿的脫扣操作。
文檔編號G21C19/12GKCN201868115SQ201020631434
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日
發明者岳永生, 李樹波, 譚毅 申請人:中國廣東核電集團有限公司, 大亞灣核電運營管理有限責任公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan