CN119092161A - 一种控制棒驱动线缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制棒驱动线缓冲装置，包括沿控制棒落棒方向依次设置的水力缓冲结构和机械缓冲结构，所述水力缓冲结构位于控制棒导管内，所述机械缓冲结构位于控制棒导管下方的缓冲板上，在控制棒落棒过程中，所述水力缓冲结构和机械缓冲结构依次对CRDM连接杆组件实现两级缓冲作用。本发明通过采用水力缓冲和机械缓冲相结合的方案，能够有效减小驱动线运动部件的末速度，解决了因控制棒导管被控制棒组件贯穿，无法形成有效缓冲腔，冲击力过大的问题，充分降低了控制棒驱动线承受的冲击力，确保控制棒落棒过程中不因遭受过大冲击而造成控制棒驱动线的损伤，保护驱动线结构的完整性。

Description

一种控制棒驱动线缓冲装置

技术领域

本发明涉及反应堆结构设计技术领域，具体涉及一种控制棒驱动线缓冲装置。

背景技术

反应堆控制棒驱动线是反应堆控制及核安全保护系统的执行机构，也是反应堆内唯一具有相对运动的设备单元，在反应堆系统中至关重要，其结构可靠性关系到反应堆的启动、功率调节、反应性补偿及事故工况下的安全停堆等。它通常由控制棒驱动机构(CRDM)、CRDM管座、可拆接头组件、控制棒组件、控制棒导向组件等构成。对于事故工况或紧急停堆时的快速落棒过程，为降低驱动线运动部件快速落棒时的末速度，防止对控制棒驱动线的各组成部分造成损伤，控制棒驱动线设置有缓冲结构，以提供有效的缓冲。

考虑到辐照考验操作需求，将控制棒驱动线中CRDM设置于整个驱动线的最下端，通过倒置的CRDM驱动控制棒上下运动，从而实现控制棒组件的提升及下插。该设计中控制棒导管被控制棒贯穿，使得控制棒下落时无法通过与控制棒导管的配合形成有效的水力缓冲腔，采用将控制棒导管下部设置一缩径段的传统缓冲形式，其下落过程中的水力缓冲作用将极其微小。为确保控制棒落棒过程中不因遭受过大冲击而造成控制棒驱动线的损伤，有必要设计一种控制棒驱动线缓冲结构，以有效减小驱动线运动部件的末速度，充分降低控制棒驱动线承受的冲击力，保护驱动线结构的完整性。

发明内容

本发明目的在于：针对控制棒快速落棒过程中末速度过大、冲击力过大的问题，提供一种控制棒驱动线缓冲装置，能够有效减小驱动线运动部件的末速度，充分降低控制棒驱动线承受的冲击力，保护驱动线结构的完整性。

本发明通过下述技术方案实现：

本发明提供了一种控制棒驱动线缓冲装置，包括沿控制棒落棒方向依次设置的水力缓冲结构和机械缓冲结构，所述水力缓冲结构位于控制棒导管内，所述机械缓冲结构位于控制棒导管下方的缓冲板上，在控制棒落棒过程中，所述水力缓冲结构和机械缓冲结构依次对CRDM连接杆组件实现两级缓冲作用。

上述技术方案中，水力缓冲作为主要的缓冲单元，吸收大部分的冲击能量，待驱动线运动部件末速度减小到一定数值后的剩余冲击能量由机械缓冲吸收。采用水力缓冲和机械缓冲相结合的方案，有效减小驱动线运动部件的末速度，解决了因控制棒导管被控制棒组件贯穿，无法形成有效缓冲腔，冲击力过大的问题。

作为本发明的优选方案，所述水力缓冲结构包括活塞外筒和活塞内筒，所述活塞内筒套设于CRDM连接杆组件上，所述活塞外筒套设于所述活塞内筒外侧，所述活塞外筒上端与控制棒下端的控制棒可拆接头相连，所述活塞外筒与所述活塞内筒之间形成有缓冲腔，所述活塞外筒上设置有流体通道，所述流体通道用于使从所述活塞外筒的外侧向所述缓冲腔内形成单向流道。

上述技术方案中，在控制棒落棒时，水力缓冲结构跟随控制棒组件一起快速掉落，待活塞内筒受到约束无法继续向下运动时，活塞外筒则继续下落与活塞内筒产生相对运动，缓冲腔内的流体受到压缩从而压强升高，驱动线运动部件受到缓冲腔内流体压力的作用而减速。通过在活塞外筒上设置有单向的流体通道，使得提棒时活塞外筒外侧流体可以流入缓冲腔内，从而避免活塞外筒与活塞内筒不易分离。

作为本发明的优选方案，所述活塞外筒内壁沿周向设置有环形凸起，CRDM连接杆组件上端穿过所述环形凸起后与所述控制棒可拆接头相连，所述缓冲腔位于所述环形凸起的下方。

作为本发明的优选方案，所述流体通道包括设置于所述环形凸起上侧的凹槽，以及开设于所述凹槽两端的侧向开孔和底部开孔，所述底部开孔与所述缓冲腔连通，所述侧向开孔与所述活塞外筒外侧连通，所述侧向开孔内设置有钢球，所述钢球用于控制所述凹槽与所述活塞外筒外侧的流体通断。

上述技术方案中，当控制棒落棒时，活塞外筒内部压强大，此时钢球封堵了由凹槽向活塞外筒连通的侧向开孔，不影响缓冲腔内流体的压强。当控制棒提棒时，活塞外筒外侧压强大，钢球将被顶起，此时活塞外筒外侧的流体可通过侧向开孔、凹槽、底部开孔流入活塞外筒内，从而可以快速充满缓冲腔。

作为本发明的优选方案，所述活塞内筒中设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设于CRDM连接杆组件上，所述螺旋弹簧的下端抵接在所述活塞内筒中的台阶面上，所述螺旋弹簧的上端抵接在所述环形凸起的下侧。

上述技术方案中，当控制棒提棒时，螺旋弹簧压紧力反作用于活塞外筒和活塞内筒，有效克服摩擦力并缓解上述活塞外筒与活塞内筒无法尽快达到初始分离状态的问题；当控制棒落棒时，在水力缓冲发生作用时，螺旋弹簧可提供一小部分机械缓冲。

作为本发明的优选方案，所述活塞内筒与CRDM连接杆组件之间、以及所述活塞内筒与所述活塞外筒之间均具有环形间隙，所述环形间隙用于在所述缓冲腔内流体受压时形成泄压通道。

作为本发明的优选方案，所述环形间隙的大小取值范围为0-1mm。由于缓冲效果与环形间隙大小有关，间隙过大则无法形成有效的水力缓冲效果，因而需对间隙大小进行控制，根据流体介质和对缓冲需求的不同，环形间隙可在0-1mm之间进行适应性调整。

作为本发明的优选方案，所述机械缓冲结构包括套设于CRDM连接杆组件外的衬套、压紧螺母、压紧环和蝶形弹簧，所述衬套设置于所述缓冲板上，所述压紧螺母、压紧环和蝶形弹簧从上至下依次设置于所述衬套内，所述活塞内筒下端与所述压紧环上端相抵接，在控制棒提棒过程中，CRDM连接杆组件上的台阶面与所述活塞内筒下端接触并带动活塞内筒上行。

作为本发明的优选方案，所述活塞内筒下端的外径大于所述压紧环的内径，所述活塞内筒下端的内径小于CRDM连接杆组件上的台阶面下端的外径。

作为本发明的优选方案，所述压紧螺母与所述衬套通过螺纹连接，用于压紧所述压紧环，所述压紧螺母与所述压紧环配合实现对所述碟形弹簧预紧力的调整。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明通过采用水力缓冲和机械缓冲相结合的方案，能够有效减小驱动线运动部件的末速度，解决了因控制棒导管被控制棒组件贯穿，无法形成有效缓冲腔，冲击力过大的问题，充分降低了控制棒驱动线承受的冲击力，确保控制棒落棒过程中不因遭受过大冲击而造成控制棒驱动线的损伤，保护驱动线结构的完整性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明中的控制棒驱动线缓冲装置剖切示意图；

图2为本发明中的控制棒驱动线缓冲装置立体图；

图3为本发明中的活塞外筒示意图；

图4为本发明中的活塞内筒示意图；

图5为本发明中的压紧螺母示意图；

图6为本发明中的衬套示意图；

图7为本发明中的压紧环示意图；

图8为本发明中的钢球和活塞外筒的关系示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-控制棒可拆接头；2-控制棒导管；3-钢球；4-活塞外筒；41-环形凸起；42-凹槽；43-侧向开孔；44-底部开孔；5-活塞内筒；6-螺旋弹簧；7-压紧螺母；8-衬套；9-缓冲板；10-压紧环；11-蝶形弹簧；12-CRDM连接杆组件。

具体实施方式

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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：存在A，同时存在A和B，存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

考虑到辐照考验操作需求，将控制棒驱动线中CRDM设置于整个驱动线的最下端，通过倒置的CRDM驱动控制棒上下运动，从而实现控制棒组件的提升及下插。由于该设计中控制棒导管被控制棒贯穿，使得控制棒下落时无法通过与控制棒导管的配合形成有效的水力缓冲腔，传统缓冲形式是在控制棒导管下部设置一缩径段，控制棒下落过程中的水力缓冲作用将极其微小。基于此，为确保控制棒落棒过程中不因遭受过大冲击而造成控制棒驱动线的损伤，申请人经过深入研究设计了一种控制棒驱动线缓冲装置，有效减小驱动线运动部件的末速度，充分降低控制棒驱动线承受的冲击力，保护驱动线结构的完整性。

请参照图1至图8，本申请实施例中提供的一种控制棒驱动线缓冲装置，包括沿控制棒落棒方向依次设置的水力缓冲结构和机械缓冲结构，所述水力缓冲结构位于控制棒导管2内，所述机械缓冲结构位于控制棒导管2下方的缓冲板9上，在控制棒落棒过程中，所述水力缓冲结构和机械缓冲结构依次对CRDM连接杆组件12实现两级缓冲作用。

控制棒导管2通过导管支架与反应堆本体连接，缓冲板9为反应堆二次支承组件中的构件，且缓冲板9位于控制棒导管2下方，CRDM连接杆组件12穿过缓冲板9后伸入控制棒导管2内。CRDM连接杆组件12是CRDM的运动部件，通过它带动控制棒提棒或落棒。CRDM连接杆组件12与上端的控制棒通过控制棒可拆接头1相连接，具体是在控制棒的下端设置有控制棒可拆接头1，CRDM连接杆组件12的上端与控制棒可拆接头1通过螺纹连接。在CRDM连接杆组件12上设计了一段阶梯轴，用于安装上述水力缓冲结构和机械缓冲结构。

本申请中水力缓冲作为主要的缓冲单元，吸收大部分的冲击能量，待驱动线运动部件末速度减小到一定数值后的剩余冲击能量由机械缓冲吸收。采用水力缓冲和机械缓冲相结合的方案，有效减小驱动线运动部件的末速度，解决了因控制棒导管被控制棒组件贯穿，无法形成有效缓冲腔，冲击力过大的问题。充分降低控制棒驱动线承受的冲击力，确保控制棒落棒过程中不因遭受过大冲击而造成控制棒驱动线的损伤，保护驱动线结构的完整性。

通过计算分析及试验结果均表明，在控制棒驱动线运动部件水力缓冲末端运动部件的剩余动能小于机械缓冲组件缓冲吸能设计值，控制棒驱动线运动部件承受的最大冲击力小于设计要求，满足驱动线落棒缓冲的需求。此外，该控制棒驱动线水力及机械缓冲器的设计方案也可应用于其他反应堆，以在控制棒落棒时对整个驱动线提供有效的缓冲。

根据本申请的一些实施例，所述水力缓冲结构包括活塞外筒4和活塞内筒5，所述活塞内筒5套设于CRDM连接杆组件12上，所述活塞外筒4套设于所述活塞内筒5外侧，所述活塞外筒4上端与控制棒下端的控制棒可拆接头1相连，所述活塞外筒4与所述活塞内筒5之间形成有缓冲腔，所述活塞外筒4上设置有流体通道，所述流体通道用于使从所述活塞外筒4的外侧向所述缓冲腔内形成单向流道。

该水力缓冲结构中，CRDM连接杆组件12、活塞内筒5、活塞外筒4和控制棒导管2由内至外依次套设在一起。水力缓冲结构布置于控制棒组件下端，形成一个水力缓冲缸，上述缓冲腔即活塞外筒4内部空间。在控制棒落棒时，水力缓冲结构跟随控制棒组件一起快速掉落，待活塞内筒5受到约束无法继续向下运动时，活塞外筒4则继续下落与活塞内筒5产生相对运动，缓冲腔内的流体受到压缩从而压强升高，驱动线运动部件(即CRDM连接杆组件12)受到缓冲腔内流体压力的作用而减速。

当控制棒提棒时，若提棒速度过快，缓冲腔外的流体无法尽快进入缓冲腔内，将形成局部负压，导致缓冲腔内压强小于活塞外筒4外压，活塞外筒4与活塞内筒5不易快速达到初始分离状态，可能影响下次落棒的水力缓冲。通过在活塞外筒4上设置有单向的流体通道，使得提棒时活塞外筒4外侧流体可以流入缓冲腔内，从而效缓解这个问题。

根据本申请的一些实施例，所述活塞外筒4内壁沿周向设置有环形凸起41，CRDM连接杆组件12上端穿过所述环形凸起41后与所述控制棒可拆接头1相连，所述缓冲腔位于所述环形凸起41的下方。具体地，环形凸起41靠近活塞外筒4上端且与活塞外筒4内壁为一体结构，环形凸起41将活塞外筒4内分隔为上下两部分，其中上部分内壁与控制棒可拆接头1螺纹连接。在环形凸起41的中心设置有贯穿孔，该贯穿孔与CRDM连接杆组件12相适配，CRDM连接杆组件12穿过贯穿孔后与控制棒可拆接头1螺纹连接。

由于活塞外筒4、CRDM连接杆组件12的上端均与控制棒可拆接头1为固定连接，在控制棒提棒或落棒时，活塞外筒4随着CRDM连接杆组件12同步上下运动。

根据本申请的一些实施例，所述流体通道包括设置于所述环形凸起41上侧的凹槽42，以及开设于所述凹槽42两端的侧向开孔43和底部开孔44，所述底部开孔44与所述缓冲腔连通，所述侧向开孔43与所述活塞外筒4外侧连通，所述侧向开孔43内设置有钢球3，所述钢球3用于控制所述凹槽42与所述活塞外筒4外侧的流体通断。

本申请中环形凸起41上侧均匀设置有两个凹槽42，每个凹槽42均开设有侧向开孔43和底部开孔44。底部开孔44为沿轴向的开孔，与缓冲腔内部连通；侧向开孔43为L型开孔，连通活塞外筒4外侧与凹槽42，两个钢球分别置于凹槽42的侧向开孔43内。当控制棒落棒时，缓冲腔内流体被压缩，活塞外筒4的筒外压强小于筒内压强，钢球3在压差的作用下封堵了由凹槽42向活塞外筒4连通的侧向开孔43，不影响缓冲腔内流体的压强。当控制棒提棒时，活塞内筒5在重力的作用下和活塞外筒4逐渐脱离，缓冲腔形成局部负压，活塞外筒4的筒外压强大于筒内压强，钢球3将被顶起，此时活塞外筒4外侧的流体可通过侧向开孔43、凹槽42、底部开孔44流入活塞外筒4内，从而可以快速充满缓冲腔。

在控制棒落棒时，当缓冲腔内水的压强大于活塞外筒4外侧压强时，钢球3在压差的作用下会封堵由凹槽42向活塞外筒4外侧连通的侧向开孔43流道，起到密封作用，不影响缓冲腔内介质的压强。当控制棒提棒时，若提棒速度过快，缓冲腔外的水无法尽快进入缓冲腔内，将形成局部负压，导致缓冲腔内压强小于活塞外筒4外侧压强，活塞外筒4与活塞内筒5不易快速达到初始分离状态，可能影响下次落棒的水力缓冲。而钢球3的存在可以有效缓解这个问题，当控制棒提棒时，缓冲腔内压强小于活塞外筒4外侧压强，钢球3将被顶起，此时活塞外筒4外侧的流体即可通过凹槽42的侧向开孔43流入、进而通过凹槽42的底部开孔44流入缓冲腔内，加快缓冲腔内外压的平衡，促使活塞外筒4与活塞内筒5尽快达到初始分离状态。

根据本申请的一些实施例，所述活塞内筒5中设置有螺旋弹簧6，所述螺旋弹簧6套设于CRDM连接杆组件12上，所述螺旋弹簧6的下端抵接在所述活塞内筒5中的台阶面上，所述螺旋弹簧6的上端抵接在所述环形凸起41的下侧，以实现活塞内筒5的快速及可靠地复位。

在活塞外筒4和活塞内筒5之间安装有螺旋弹簧6，其作用在于：一方面，当控制棒提棒时，其压紧力反作用于活塞外筒4和活塞内筒5，有效克服摩擦力并缓解上述活塞外筒4与活塞内筒5无法尽快达到初始分离状态的问题；另一方面，当控制棒落棒时，在水力缓冲发生作用时，提供一小部分机械缓冲，但这种机械缓冲相比于水力缓冲是微小的。

根据本申请的一些实施例，所述活塞内筒5与CRDM连接杆组件12之间、以及所述活塞内筒5与所述活塞外筒4之间均具有环形间隙，所述环形间隙用于在所述缓冲腔内流体受压时形成泄压通道。

在控制棒落棒过程中，当活塞内筒5下端受到约束无法继续向下运动时，活塞外筒4会继续下降，此时活塞外筒4与活塞内筒5之间产生相对运动，并挤压缓冲腔内的流体使其增压。缓冲腔内的流体在压差的作用下会通过活塞内筒5与CRDM连接杆组件12阶梯轴之间的环形间隙、活塞内筒5与活塞外筒4之间的环形间隙以及活塞外筒4的侧向开孔43流出，而控制棒则在缓冲腔水压力的作用下逐步减速。

需要说明的是，当缓冲腔内的流体压力增大到一定程度时，钢球3在压差的作用下会封堵由凹槽42向活塞外筒4连通的侧向开孔43，此时缓冲腔内流体通过活塞内筒5与CRDM连接杆组件12阶梯轴之间的环形间隙、活塞内筒5与活塞外筒4之间的环形间隙缓慢流出。

根据本申请的一些实施例，所述环形间隙的大小取值范围为0-1mm。通过合理的设置活塞内筒5与CRDM连接杆组件12阶梯轴及活塞外筒4之间的环形间隙，可通过良好的水力缓冲作用实现控制棒驱动线运动部件的有效缓冲。由于缓冲效果与环形间隙大小有关，间隙过大则无法形成有效的水力缓冲效果，因而需对间隙大小进行控制，根据流体介质和对缓冲需求的不同，环形间隙可在0-1mm之间进行适应性调整。

根据本申请的一些实施例，所述机械缓冲结构包括套设于CRDM连接杆组件外的衬套8、压紧螺母7、压紧环10和蝶形弹簧11，所述衬套8安装于所述缓冲板9上，所述压紧螺母7、压紧环10和蝶形弹簧11从上至下依次设置于所述衬套8内，所述活塞内筒5下端与所述压紧环10上端相抵接，在控制棒提棒过程中，CRDM连接杆组件12上的台阶面与所述活塞内筒5下端接触并带动活塞内筒5上行。

碟形弹簧11的外径大于衬套8底部开孔44内径，小于压紧环10下端外径，受二者的约束。通过蝶形弹簧11的变形吸收控制棒驱动线运动部件经水力缓冲器缓冲末期的剩余冲击能量。该机械缓冲结构以组件的形式放置于二次支承组件的缓冲板9上，用于吸收活塞内筒5以及控制棒驱动线运动部件经水力缓冲器缓冲末期的剩余冲击能量。

根据本申请的一些实施例，所述活塞内筒5下端的外径大于所述压紧环10的内径，所述活塞内筒5下端的内径小于CRDM连接杆组件12上的台阶面下端的外径。上述设置，可以对活塞内筒5下行进行限位，以及通过CRDM连接杆组件12带动其上行。

活塞内筒5相对于驱动线其他部件可以上下运动，活塞内筒5底部外径大于压紧环10内径，因此活塞内筒5向下运动时会受到压紧环10的约束。活塞内筒5底部内径小于CRDM连接杆组件12阶梯轴下端外径，因此当控制棒提棒，即CRDM连接杆组件12向上运动至CRDM连接杆组件12阶梯端面与活塞内筒5下端重合时，活塞内筒5也将被阶梯端面带动从而向上运动。

控制棒落棒时，在自重的作用下，通过控制棒导管的导向自上而下运动。当活塞内筒5下端与压紧环10接触后，受机械缓冲的约束无法继续向下运动，当控制棒驱动线其他部件继续下降时，活塞内筒5与活塞外筒4之间产生相对运动，并挤压缓冲腔内的水使其增压，缓冲腔内的水在压差的作用下会通过活塞内筒5与CRDM连接杆组件12阶梯轴之间的环形间隙、活塞内筒5与活塞外筒4之间的环形间隙以及活塞外筒4的侧向开孔43流出，而控制棒则在缓冲缸水压力的作用下逐步减速，降低了控制棒驱动线承受的冲击力。

根据本申请的一些实施例，所述压紧螺母7与所述衬套8通过螺纹连接，所述压紧螺母7用于压紧所述压紧环10，所述压紧环10与所述压紧螺母7配合实现对所述碟形弹簧11预紧力的调整，并用于提供所述活塞内筒5下行时的限位和约束。

本申请实施例中的水力缓冲结构由控制棒导管2、活塞外筒4、活塞内筒5、钢球3、螺旋弹簧6等组成，布置于控制棒下端，形成一个水力缓冲缸，并通过控制棒可拆接头1与控制棒组件相连，具体结构形式及作用机理如下：

活塞外筒4与控制棒可拆接头1通过螺纹连接；活塞外筒4侧壁上开有侧向开孔43，可供流体出入活塞外筒4内外。

控制棒落棒时，在自重的作用下，通过控制棒导管2的导向自上而下运动，当活塞内筒5与压紧环10接触后，受机械缓冲的约束无法继续向下运动，当控制棒驱动线其他部件继续下降时，活塞内筒5与活塞外筒4产生相对运动，并挤压缓冲腔内的水使其增压，当水的压强大于活塞外筒4外压时，钢球3在压差的作用下封堵了由凹槽42向活塞外筒4连通的侧向开孔43流道，起到密封作用，不影响活塞缸内介质的压强。此时缓冲腔内的水会通过活塞内筒5与CRDM连接杆组件12之间的环形间隙、以及活塞内筒5与活塞外筒4之间的环形间隙流出，而控制棒则在缓冲腔水压力的作用下逐步减速。由于缓冲效果与环形间隙大小有关，间隙过大则无法形成有效的水力缓冲效果，因而需对间隙大小进行控制，根据介质和对缓冲需求的不同，环形间隙可在0-1mm之间进行适应性调整。

控制棒提棒时，即CRDM连接杆组件12向上运动至CRDM连接杆组件12阶梯端面与活塞内筒5下端重合时，活塞内筒5也将被阶梯端面带动从而向上运动。当控制棒提棒，缓冲腔内压小于外压，钢球3将被顶起，此时活塞外筒4外的流体即可通过凹槽42的侧向开孔43流入、进而通过凹槽42的底部开孔44流入缓冲腔内，加快缓冲腔内外压的平衡，促使活塞外筒4与活塞内筒5尽快达到初始分离状态。

在活塞外筒4和活塞内筒5之间安装有螺旋弹簧6，当控制棒提棒时，其压紧力反作用于活塞外筒4和活塞内筒5，有效克服摩擦力并缓解上述活塞外筒4与活塞内筒5无法尽快达到初始分离状态的问题；当控制棒落棒时，在水力缓冲发生作用时，提供一小部分机械缓冲，但这种机械缓冲相比于水力缓冲是微小的。

本申请实施例中的机械缓冲结构由压紧螺母7、衬套8、压紧环10、碟形弹簧11组成，并以组件的形式放置于二次支承组件的缓冲板9上，具体结构形式及作用机理如下：

衬套8安装于缓冲板9上，碟形弹簧11、压紧环10、压紧螺母7依次自下而上置于衬套8内。

碟形弹簧11外径大于衬套8底部开孔44内径，小于压紧环10外径，受二者的约束，通过蝶形弹簧11的变形吸收控制棒驱动线运动部件经水力缓冲器缓冲末期的剩余冲击能量。

压紧螺母7与衬套8通过螺纹连接，用于压紧压紧环10。压紧环10与压紧螺母7配合实现对碟形弹簧11预紧力调整，并用于提供活塞内筒5掉落时的限位和约束。

当控制棒落棒，经过水力缓冲后，驱动线运动部件末速度已减小到一定数值，剩余冲击能量通过压紧螺母7传递给压紧环10，压紧环10将能量传递给碟形弹簧11最终通过碟形弹簧11的变形而将剩余冲击能量吸收。

当控制棒提棒，碟形弹簧11复位，机械缓冲结构恢复至初始状态。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，包括沿控制棒落棒方向依次设置的水力缓冲结构和机械缓冲结构，所述水力缓冲结构位于控制棒导管内，所述机械缓冲结构位于控制棒导管下方的缓冲板上，在控制棒落棒过程中，所述水力缓冲结构和机械缓冲结构依次对CRDM连接杆组件实现两级缓冲作用。

2.根据权利要求1所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述水力缓冲结构包括活塞外筒和活塞内筒，所述活塞内筒套设于CRDM连接杆组件上，所述活塞外筒套设于所述活塞内筒外侧，所述活塞外筒上端与控制棒下端的控制棒可拆接头相连，所述活塞外筒与所述活塞内筒之间形成有缓冲腔，所述活塞外筒上设置有流体通道，所述流体通道用于使从所述活塞外筒的外侧向所述缓冲腔内形成单向流道。

3.根据权利要求2所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述活塞外筒内壁沿周向设置有环形凸起，CRDM连接杆组件上端穿过所述环形凸起后与所述控制棒可拆接头相连，所述缓冲腔位于所述环形凸起的下方。

4.根据权利要求3所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述流体通道包括设置于所述环形凸起上侧的凹槽，以及开设于所述凹槽两端的侧向开孔和底部开孔，所述底部开孔与所述缓冲腔连通，所述侧向开孔与所述活塞外筒外侧连通，所述侧向开孔内设置有钢球，所述钢球用于控制所述凹槽与所述活塞外筒外侧的流体通断。

5.根据权利要求3所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述活塞内筒中设置有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧套设于CRDM连接杆组件上，所述螺旋弹簧的下端抵接在所述活塞内筒中的台阶面上，所述螺旋弹簧的上端抵接在所述环形凸起的下侧。

6.根据权利要求2-5任一项所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述活塞内筒与CRDM连接杆组件之间、以及所述活塞内筒与所述活塞外筒之间均具有环形间隙，所述环形间隙用于在所述缓冲腔内流体受压时形成泄压通道。

7.根据权利要求6所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述环形间隙的大小取值范围为0-1mm。

8.根据权利要求2-5任一项所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述机械缓冲结构包括套设于CRDM连接杆组件外的衬套、压紧螺母、压紧环和蝶形弹簧，所述衬套设置于所述缓冲板上，所述压紧螺母、压紧环和蝶形弹簧从上至下依次设置于所述衬套内，所述活塞内筒下端与所述压紧环上端相抵接，在控制棒提棒过程中，CRDM连接杆组件上的台阶面与所述活塞内筒下端接触并带动活塞内筒上行。

9.根据权利要求8所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述活塞内筒下端的外径大于所述压紧环的内径，所述活塞内筒下端的内径小于CRDM连接杆组件上的台阶面下端的外径。

10.根据权利要求8所述的控制棒驱动线缓冲装置，其特征在于，所述压紧螺母与所述衬套通过螺纹连接，用于压紧所述压紧环，所述压紧螺母与所述压紧环配合实现对所述碟形弹簧预紧力的调整。