[发明专利]带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构

权利要求书

1. 一种带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，包括主要由核反应堆的压力室封头（116）、固定于压力室封头（116）外表面的行程壳体（114）和行程顶盖（112）组成的行程室，在行程室内设有一端伸入核反应堆内部的安全棒（115），所述的安全棒（115）的另一端连接有传动轴（111），其特征在于：所述的传动轴（111）的顶端设有旋转机构，在传动轴（111）的中部设有升降控制机构，在安全棒（115）与核反应堆内的压力壳封头（116）连接处设有密封结构；

所述的旋转机构包括步进电机（101）、主动电磁轮（102）、被动磁性轮（103）以及电机支撑架（113），所述的步进电机（101）通过步进电机支撑架（113）固接于行程顶盖（112）上，步进电机（101）的输出轴上设有主动电磁轮（102），所述的被动磁性轮（103）套设于传动轴（111）上，主动电磁轮（102）和被动磁性轮（103）之间电磁驱动。

2.根据权利要求1所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于：所述被动磁性轮（103）为永磁铁，被动磁性轮（103）至少由二对N-S-N-S磁体组成，所述的主动电磁轮（102）为电磁感应磁性轮，主动电磁轮（102）至少由于二对S-N-S-N磁体组成，主动电磁轮（102）和被动磁性轮（103）的直径比约为1：3～8。

3.根据权利要求1所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于：所述的密封结构为三级密封，分别为上密封（105）、中密封（109）和下密封（110），三个密封均通过密封压盖进行压紧限位，其中上密封（105）为低压密封，工作压力为0.01～0.15Mpa，其结构为齿形对剖式的两部分组合而成梯形圆环，其外圆锥角指向反应堆外部；所述的中密封（109）分为上下两层，上层为六瓣密封密封组成的圆环，其中每瓣夹角为60°，下层为三瓣密封密封组成的圆环，其中每瓣夹角为120°，上下两层叠加后接缝错开30°，在中密封（109）的外侧围绕有中密封弹簧（1091），中密封（109）工作压力为0.16～6.0Mpa；所述的下密封（110）为整体是环形密封圈，其工作压力为6～11Mpa。

4.根据权利要求3所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于：所述的上密封（105）外侧的上密封压盖（41）是内凹的锥台式腔，与上密封（105）外表面配合，在上密封压盖（41）的下方是调整上密封（105）和上密封压盖（41）之间间隙的上密封软钢垫（61），其厚度为0.25～0.35mm；在中密封（109）的外侧中密封压盖（71）下表面设有调整中密封（109）和中密封压盖（71）之间间隙的中密封调整软钢垫（92）。

5.根据权利要求3所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于所述的中密封（109）的上、下二层的材质为碳化硅密封圈，下密封（110）的材质为镍铬基碳化钨硬合金。

6.根据权利要求3所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于所述的上密封（105）和中密封（109）之间设有支撑安全棒（115）的中轴承（107），在下密封（110）的下部设有支撑安全棒（115）的下轴承（108），在安全棒（115）与传动轴（111）连接的部位设有上轴承（106）；所述的中轴承（107）和下轴承（108）为深沟球轴承，并且滚球进行二硫化钼高温扩散处理，上轴承（106）为螺旋式轴承，轨道借用了传动轴的螺旋，轴承球直径为传动轴螺距的0.8倍，球体直径约为12.5mm，螺旋轴承用普通二硫化钼润滑脂润滑。

7.根据权利要求1所述的带旋转机构的核反应堆安全棒及其密封结构，其特征在于：所述的升降控制机构包括升降电磁感应线圈（11）、传递电磁感应线圈（22）和保持电磁感应线圈（33），三者从上至下依次叠加，升降电磁感应线圈（11）、传递电磁感应线圈（22）和保持电磁感应线圈（33）与传动轴（111）接触的内圈均通过爪齿和柱销一起与传动轴（111）定位连接，其中升降控制机构的升降、传递和保持爪齿均设计为重力释放型，在PLC 指令下，工作时三个电磁感应线圈被分别通电，电磁铁按指令吸上，相应爪齿按指令工作；当电磁感应线圈被分别断电时，电磁铁按指令进行重力释放，相应爪齿按指令解除工作。