一种控制转子旋转角度的装置及转子控制模拟结构的制作方法

1.本发明涉及核反应堆的旋转机械装置及试验研究领域，尤其适用于对倾斜工况敏感的特殊结构的功能和性能研究，具体的涉及一种控制转子旋转角度的装置及转子控制模拟结构。


背景技术：

2.在反应堆的转子中，驱动机构转子部件与丝杠配合，通过电源控制系统与驱动机构其他零部件，控制转子的旋转，从而实现丝杠及控制棒的提升、下插和棒位保持。
3.在特殊环境(如倾斜、翻转)下，为了防止因控制棒脱离底部位置或控制棒无法下插到底等原因造成系统失控引发安全事故，驱动机构转子在设计时考虑了特殊的自锁解锁结构。为了验证自锁解锁结构在断电情况下的有效性，获得转子在不同旋转角度下发生自锁解锁的情况，在研制初期需通过试验装置对转子工作环境进行模拟，并实现对转子的旋转位置进行识别、调试和控制。
4.以往试验的环境工况仅为空气，手动旋转轴承变换转子的周向旋转角度，通过观察自锁装置是否触发来判断自锁是否发生，但是这样就不能模拟试验工况下转子所在的真实环境工况，也无法精确控制转子的周向旋转角度，获得的试验结果较为粗糙。实际情况是转子封闭在反应堆内，其周围充满了水介质，环境介质物性的差异会影响转子自锁装置的阻力、浮力等的受力状况，这就意味着环境介质为空气时不能真实的获得自锁解锁发生时转子的旋转和翻转角度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种控制转子旋转角度的装置及转子控制模拟结构，本装置通过设置特定结构的旋转套筒与转子连接，并结合与旋转套筒动密封连接、将转子收纳在内使其与外部隔离的筒体，转子在充满的液体介质或气体介质条件下可进行可靠的旋转角度调节和控制，以保障获得更为可靠的试验结果。
6.本发明的第一方面，提供了一种控制转子旋转角度的装置，该装置用于对带有自锁装置转子进行旋转控制，以控制与该转子传动连接的丝杠或控制棒，所述装置为使所述转子在密封空间内进行转动的装置；所述装置包括：
7.筒体，所述筒体两端贯通；
8.旋转套筒，所述旋转套筒的一端通过动密封件连接于所述筒体的一端，旋转套筒另一端伸出于筒体外；
9.丝杆，所述丝杆依次贯穿的设置于旋转套筒和筒体内，且该丝杆与筒体的另一端通过动密封件连接，使筒体的内腔形成容纳转子的密封腔。
10.采用本装置可在液体介质进行转正旋转模拟控制试验，使得到的实验结果更为可靠。在本转子控制模拟结构，向筒体内注入流体介质如介质水后，可将转子置于介质水中开展相关的试验，为验证设计效果提供真实的模拟环境，在进行试验时只需转子，不需要驱动
机构或其他零部件，简化试验装置结构。
11.在一些可行的实施例中，所述旋转套筒的一端伸入于所述筒体内，该伸入的部分上设置有向旋转套筒轴向方向凹陷、用于转子伸入的凹槽；所述凹槽内侧设置有用于与转子周面上缺口对接的传动件；通过采用上述的方案，利用转子上端的周向缺口作为旋转受力点，设计一个旋转套筒，同时引入连接件将旋转套筒与转子连接，用于固定旋转套筒与转子压紧螺母之间的相对位置。所述筒体内设置有转子套筒，该转子套筒与筒体固定连接；所述转子套筒通过轴承套装于转子外，用于使转子相对于转子套筒可沿转子轴线自转。
12.设置上述轴承时，上述的转子套筒上下两端可各设置止口，上端止口用于转子上轴承的轴向和径向限位，下端止口用于下轴承的轴向限位，采用上述的转子套筒保证了进行试验时，在特殊环境(如倾斜、翻转)试验过程中转子在筒体内部安装的稳定性和运行的可靠性。
13.在一些可行的实施例中，所述筒体包括至少两节沿轴向方向依次密封连接的筒体单元段。将筒体设置为多段，提高筒体适用的灵活性。上述的转子套筒用于提供转子在筒体内部的安装空间和固定作用，优选的，在一节筒体单元中设置转子套筒即可。
14.在一些可行的实施例中，在所述筒体中，至少有一节筒体单元内设置有所述转子套筒。
15.这样设置至少两节沿轴向方向依次密封连接的筒体单元，将筒体模块化，不仅可以减少转子套筒的制作长度，即将转子套筒上下端固定在其中一个筒体单元内，也方便筒体长度可根据实际需要设计长度或其他功能结构。
16.在一些可行的实施例中，所述筒体单元包括筒身和筒段法兰盘；
17.所述单元法兰盘布置于筒身的两端；所述筒段法兰盘用于与相邻的筒体单元的筒段法兰盘密封连接，或者，所述筒段法兰盘用于与位于筒体两端的法兰盖密封连接，通过法兰进行连接，方便组装与拆卸，使筒体单元的对接、密封较为方便。
18.在一些可行的实施例中，所述筒体单元上布置有透明的筒体观察窗；所述转子套筒上布置有与所述筒体观察窗对应的、透明的转子套筒观察窗。设置上述的筒体观察窗和转子套筒观察窗，方便观察到筒体内部转子的位置和状态。
19.在一些可行的实施例中，所述筒体的上端设置有刻度盘；所述刻度盘上的刻度线环绕旋转套筒布置；所述旋转套筒上设置有与刻度线对应的指针，旋转套筒时，通过初始位置的标记和旋转套筒的指针以及刻度盘，可以较为准确的识别转子的旋转位置，并通过筒体观察窗可对关键位置进行校验，解决了在传统结构中因封闭不可视无法判断转子位置和旋转角度的问题。
20.在一些可行的实施例中，在所述筒体设置有旋转套筒的一端，设置有沿旋转套筒径向方向布置穿孔；所述穿孔内螺纹连接有端头用于顶紧旋转套筒的锁紧螺母。旋紧上述锁紧螺母可将旋转套筒与筒体之间的周向相对位置进行固定。
21.在一些可行的实施例中，所述旋转套筒位于筒体外部分的周向面上设置有连接手柄，设置该连接手柄，通过在外部旋转连接手柄可带动筒体内的转子旋转。通过在容器外部旋转连接手柄即可实现转子的旋转控制，无需为转子配置专用电源控制系统，节约试验成本。
22.本发明的第二方面还提供了一种转子控制模拟结构，包括如上述第一方面及其改
进方案的一种控制转子旋转角度的装置；所述转子控制模拟结构还包括转子；
23.所述转子上设置有压紧螺母，该压紧螺母的周向缺口采用键槽配合结构，同时引入螺栓结构将旋转套筒与压紧螺母缺口串联，用于固定旋转套筒与转子压紧螺母之间的相对位置。
24.通过采用本转子控制模拟结构，可在液体介质进行转正旋转模拟控制试验，使得到的实验结果更为可靠。在本转子控制模拟结构，可将转子置于介质水中开展相关的试验。为验证设计效果提供真实的模拟环境，在进行试验时只需转子，不需要驱动机构或其他零部件，简化试验装置结构。
25.上述活动连接并与筒体外环境相邻的部分均采用动密封，如旋转套筒与筒体、丝杠采用动密封可保证装置在任意倾斜角度下的转子在本体内部充满介质水不泄漏。
附图说明
26.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
27.图1为用于说明本实施例2的转子控制模拟整体结构外观示意图；
28.图2为用于说明本实施例2的转子控制模拟结构上部局部结构示意图；
29.图3为用于说明本本实施例2的转子控制模拟结构俯视示意图；
30.图4为用于说明本本实施例2的转子控制模拟结构的上部局部剖视示意图；
31.图5为用于说明本实施例3的控制转子旋转角度的装置和本实施例2的模拟倾斜翻转条件下驱动机构运行的装置装上转子未套丝杆时的剖面示意图；
32.图6为用于说明本实施例3的模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置结构示意图；
33.图7为用于说明本实施例3的模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置结构示意图；
34.图8为用于说明本实施例3的模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置结构示意图；
35.图9为用于说明本实施例4的试验本体内的剖面结构示意图；
36.图10为用于说明书实施例4的试验本体内未装导向限位筒时的示意图；
37.附图标记及对应的零部件名称：
38.1-旋转套筒，2-上筒体，3-下筒体，4-筒体观察窗，5-连接手柄，6-第一角度刻度盘，7-丝杠导向杆，8-紧固螺栓，9-法兰盖，10-穿孔，11-锁紧螺母，12-转子，13-压紧螺栓，141-上轴承，142-下轴承，15-固定螺栓，16-转子套筒观察窗，17-转子套筒，18-筒段法兰盘，19-支架，20-试验本体，21-牵引组件，22-丝杆，23-筒体，24-牵引架，25-立柱，27-第一滑轮，28-第三滑轮，29-第四滑轮，30-第二角度刻度盘，31-牵引绳，32-盘线轴承，33-螺杆吊耳，34-丝杠本体，35-配重件，36-导向限位筒，37-配重导向杆，38-导轨，39-铰接轴，40-穿绳孔。
具体实施方式
39.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。
40.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
41.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。
43.实施例1
44.如图1至5所示，一种控制转子旋转角度的装置，该装置用于对带有自锁装置的转子12进行旋转控制，以控制与该转子12传动连接的丝杠或控制棒，所述装置为使所述转子12在密封空间内进行转动的装置；所述装置包括：
45.筒体，所述筒体两端贯通；
46.旋转套筒1，所述旋转套筒1的一端通过动密封件连接于所述筒体的一端；
47.丝杆，所述丝杆依次贯穿的设置于旋转套筒1和筒体内；
48.其中，所述旋转套筒1的一端伸入于所述筒体内，该伸入的部分上设置有向旋转套筒1轴向方向凹陷、用于转子12伸入的凹槽；
49.其下端内表面与压紧螺母的周向缺口采用键槽配合结构，同时引入螺栓结构将旋转套筒1与压紧螺母缺口串联，用于固定旋转套筒1与转子12压紧螺母之间的相对位置。
50.通过采用上述的方案，利用转子12上端压紧螺母的周向缺口作为旋转受力点，设计一个旋转套筒1，其下端内表面与压紧螺母的周向缺口采用键槽配合结构，同时引入螺栓结构将旋转套筒1与压紧螺母缺口串联，用于固定旋转套筒1与转子12压紧螺母之间的相对位置。
51.所述筒体内设置有转子套筒17，该转子套筒17与筒体固定连接；所述转子套筒17通过轴承套装于转子12外，用于使转子12相对于转子套筒17可沿转子12轴线自转。
52.设置上述轴承时，上述的转子套筒17上下两端可各设置止口，上端止口用于转子12的上轴承141的轴向和径向限位，下端止口用于下轴承142的轴向限位，采用上述的转子套筒17保证了进行试验时，在特殊环境(如倾斜、翻转)试验过程中转子12在筒体内部安装的稳定性和运行的可靠性。
53.上述设置的轴承所采用的型号规格，根据实际所需进行调整，只要能保障对转子12进行径向限位，且保障转子12能相对于筒体、转子套筒17能进行顺畅的自转即可。
54.所述的筒体两端贯通，旋转套筒1和丝杆穿过筒体时，也被筒体两端的孔或孔内其他组件(例如滚动轴承、滑动轴承或滑动摩擦片)所径向限位。筒体一般设置圆柱型即可。本筒体的两端可以采用法兰的形式与旋转套筒1、丝杆连接，且将筒体内腔封闭，在密封上可采用在法兰盘的内侧设置密封圈的方式密封，例如在法兰盘内侧设置环向槽，将密封圈布置于该环向槽内，并与旋转套筒1抵接，以进行密封。
55.上述的丝杆包含上部的丝杠导向杆7和与该丝杠导向杆7螺纹连接的位于下部的丝杠。
56.上述的旋转套筒1伸入于筒体内的部分端头可向外延展，形成凸沿，该凸沿的上侧面抵接在筒体的上端内侧面上(端面法兰或法兰盖9的内侧面上)，具体设置，还例如通过在旋转套筒1内壁面设计的o环槽中装配橡胶o环来保证丝杠导向杆7和旋转套筒1的轴向动密封。
57.上述的实施例还可以进一步优化，所述筒体包括至少两节沿轴向方向依次密封连接的筒体单元。将筒体设置为多段，提高筒体适用的灵活性。
58.这里的筒体单元在本实施例中，可设置两段，分别为上筒体2和下筒体3，相邻的筒体单元之间通过法兰进行连接。在制备筒体单元时，可根据所需要试验的转子12尺寸对其中至少一个筒体单元进行制造，保障转子12能被固定在其中一个筒体单元内。
59.旋转套筒下端上表面通过容器法兰盖9和螺栓轴向固定在容器筒体上，旋转套筒下端上表面与容器法兰盖9之间可发生周向运动，通过螺栓13的传动带动本体内部转子12的旋转；通过设计楔形块，将楔形块装配在转子12中，模拟转子12在通电情况下转子12开合螺母的咬合动作，丝杠螺纹与转子12的开合螺母进行咬合；丝杠导向杆77与丝杠的上端通过螺纹进行连接，转子12旋转来提升和下插丝杠同时带动丝杠导向杆77运动，丝杠导向杆77在旋转套筒11内壁面做轴向运动
60.根据上述的方案，还可以进一步优化，在所述筒体中，至少有一节筒体单元内设置有所述转子套筒17。这样设置至少两节沿轴向方向依次密封连接的筒体单元，将筒体模块化，不仅可以减少转子套筒17的制作长度，即将转子套筒17上下端固定在其中一个筒体单元内，也方便筒体长度可根据实际需要设计长度或其他功能结构。
61.具体设置时，转子套筒17通过固定螺栓15固定在上筒体2上，转子套筒17上下两端各设计有止口，上端止口用于转子12的上轴承141的轴向和径向限位，下端止口用于转子12下轴承142的轴向限位，同时通过上筒体2的下法兰和转子套筒17的下端止口配合，对转子12的下轴承142进行了轴向和径向的固定，保证了整个装置在特殊环境(如倾斜、翻转)试验过程中转子12在装置内部安装的稳定性和运行的可靠性。
62.具体的，所述筒体单元包括筒身和筒段法兰盘18；所述单元法兰盘布置于筒身的两端；所述筒段法兰盘18用于与相邻的筒体单元的筒段法兰盘18密封连接，或者，所述筒段法兰盘18用于与位于筒体两端的法兰盖9密封连接，通过法兰进行连接，方便组装与拆卸，使筒体单元的对接、密封较为方便。
63.在上述的方案的基础上，还可进一步优化，所述筒体单元上布置有透明的筒体观察窗4；所述转子套筒17上布置有与所述筒体观察窗4对应的、透明的转子套筒观察窗16。设置上述的筒体观察窗4和转子套筒观察窗16，方便观察到筒体内部转子12的位置和状态。解决了在封闭不可视条件下判断转子12位置和旋转角度的问题。上述的筒体观察窗4，布置个
数、设置的位置高度、尺寸等根据实际情况需要进行设置即可。
64.在上述的方案的基础上，还可进一步优化，所述筒体的上端设置有第一角度刻度盘6；所述第一角度刻度盘6上的刻度线环绕旋转套筒1布置；所述旋转套筒1上设置有与刻度线对应的指针，旋转套筒1时，通过指针与第一角度刻度盘6可得到旋转角度，方便识别。第一角度刻度盘6通过旋转套筒1装配在法兰盖9上端面，通过腰型孔和紧固螺栓8进行调零和固定。
65.在上述的方案的基础上，还可进一步优化，在所述筒体设置有旋转套筒1的一端，设置有沿旋转套筒1径向方向布置穿孔10；所述穿孔10内螺纹连接有端头用于顶紧旋转套筒1的锁紧螺母11。旋紧上述锁紧螺母11可将旋转套筒1与筒体之间的周向相对位置进行固定。
66.在上述的方案的基础上，还可进一步优化，所述旋转套筒1位于筒体外部分的周向面上设置有连接手柄5，设置该连接手柄5，通过在外部旋转连接手柄5可带动筒体内的转子12旋转。
67.实施例2
68.一种转子控制模拟结构，包括如上述实施1及其改进方案的一种控制转子旋转角度的装置；所述转子控制模拟结构还包括转子12；
69.所述转子12上设置有压紧螺母，该压紧螺母的周向缺口采用键槽配合结构，同时引入螺栓结构将旋转套筒1与压紧螺母缺口串联，用于固定旋转套筒1与转子12压紧螺母之间的相对位置。
70.通过采用本转子控制模拟结构，可在液体介质进行转正旋转模拟控制试验，使得到的实验结果更为可靠。
71.实施例3
72.控制棒驱动机构(简称驱动机构)是反应堆控制系统和保护系统的执行机构。它是反应堆中的关键部件，通过它带动控制棒组件在堆芯内上下移动，实现对反应堆反应性的控制，从而完成反应堆的启动、功率调节、功率维持、正常停堆和安全停堆。为了保证反应堆在特殊环境(如外场断电、倾斜、翻转)中控制棒能顺利下插并在周围环境未恢复至正常情况前始终处于下插到底状态，驱动机构设置了具有自锁功能的结构。
73.在原型结构中，丝杠带动反应堆的控制棒组件，控制棒组件在底部仍然可以小范围的移动，在其他位置需要实现下插动作，丝杠与控制棒组件的相对运动对自锁装置存在反向挤压和影响，所以为了验证驱动机构结构设计的效果、验证特殊条件下驱动机构能否运行，需要通过开展不同倾斜角度工况下的试验研究。
74.以往仅仅针对转子部件开展相关试验，并未考虑丝杠及控制棒组件等负载对自锁功能的影响。由于安装、加工误差的存在，且自锁装置的冗余设计，这意味着实际上自锁装置触发后，控制棒在底部仍然可以小范围的移动，在其他位置需要实现能够下插，这种相对运动对自锁装置的反向挤压和影响是客观存在的。然而采用原型结构(反应堆设备)，无法实现任意角度的倾斜翻转，也不能直观的判断自锁解锁和下插功能，这大大的影响了模拟试验的可靠性。
75.正常的反应堆控制棒驱动机构有丝杠及控制棒组件，这些组件的重量的因素会影响转子的自锁效果，本实施例对这些组件的重力进行了模拟。
76.参照图6至图10，本实施例提供了模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置，模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置，包括支架19、试验本体20和牵引组件21；
77.上述的试验本体20中段铰接于支架19上，用于使试验本体20绕该铰接处可做旋转运动；
78.上述的牵引组件21可活动的布置于支架19上，所述试验本体20的丝杆22与牵引组件21连接，用于使活动所述牵引组件21时带动试验本体20的丝杆22沿该丝杆22轴线方向运动。
79.这里的支架19只要能起到支撑固定即可，可以是在试验本体20两侧设置支撑柱，试验本体20两侧(或间接通过牵引组件21)通过铰接轴39铰接在支撑柱上，对试验本体20进行绕铰接点进行旋转，模拟试验本体20工况下的倾斜环境，也可以是在一固定支撑面上设置拱形的支撑臂，试验本体20两侧铰接于拱形的支撑臂的内侧，当然，还可以采用悬吊的方式，将试验本体20进行吊装，只要能将试验本体20固定，且绕支架19与该试验本体20的连接处进行旋转即可。
80.上述的牵引组件21可以是采用在试验本体20上设置一支撑平台，通过在支撑平台上的传动机构连接丝杆22，驱动传动机构带动丝杆22移动，传动机构可以是齿轮机构或齿轮齿条，或采用卷扬器、牵动牵引绳31的转盘或轴承等等。
81.通过采用上述的模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置，将试验本体20倾斜及倾斜后试验本体20内的对其轴心运动控制的牵引组件21集成为可看做的一体化装置，即试验本体20和牵引组件21做同步转动，这里将两者串联在一起的铰接轴39采用与试验本体20和牵引组件21做同步转动，铰接轴39两端通过轴承连接在试验本体20两侧的支撑柱上，通过带动试验本体20及牵引组件21实现0
°
～360
°
范围内任意倾斜角度的调节和控制，设置牵引组件21以保障倾斜角度下丝杆22的运行轨迹与试验本体20轴心基本一致。采用本装置，可较为真实的模拟原型结构及相互作用关系，无需采用原型尺寸的丝杠、控制棒组件等，相较于传统的模拟装置，本模拟装置安装空间大幅缩减。
82.上述试验本体20包括：
83.筒体23，所述筒体23的中段铰接于支架19上；
84.配重件35，所述配重件35设置于筒体23内，配重件35与筒体23通过滑动连接结构连接，用于使该配重件35可在筒体23内滑动；所述配重件35与丝杆22连接，用于使丝杆22可带动配重件35在筒体23内移动。上述的滑动连接结构可以是导轨、滑轨等等结构。
85.上述的筒体23可设置为密封结构，贯穿筒体23的丝杆22或配合的其他部件，可采用密封或动密封的方式将整个筒体23内腔封闭，转子12内置于该筒体23内腔中。
86.通过配重滑槽与下筒体3内壁导轨38以及导向限位筒36的设计，保证倾斜工况下轴芯部件沿直线运行的轨迹。
87.上述的筒体23内配重件35在筒体23内的配合可以设置导轨38，在试验本体20做倾斜动作时，配重件35沿该导轨38与丝杆22一起运动。丝杆22与配重件35的连接优选的采用可拆卸式的连接方式，如螺纹配合或卡接配合。
88.在上述的方案基础上，本实施例可进一步优化，即上述的牵引组件21包括牵引架24，所述筒体23与牵引架24固定连接形成摆动组件；所述支架19包括立柱25，所述摆动组件可转动的连接在立柱25上。上述的摆动组件，即筒体23与牵引架24连接后形成一整体，筒体
23与牵引架24相对固定，该一整体在立柱25上可做旋转运动。
89.这样将牵引架24和筒体23整体连接成一整体，在牵引架24上便可以以牵引架24作为支点设置牵引部件，对筒体23上的丝杆22进行牵引运用，同时保障筒体23与牵引架24保持相对固定状态。
90.上述立柱25分别设置于摆动组件的两侧；所述牵引架24一侧与一个立柱25铰接，另一侧与筒体23固定连接；所述筒体23的一侧与另一个立柱25铰接，使所述摆动组件架于两立柱25之间；所述筒体23与立柱25的铰接处设置有第二角度刻度盘30，用于标示试验本体20的旋转角度。
91.在设置第二角度刻度盘30后，还可以配置指针，即在立柱25或铰接连接用的轴承外圆上设置指针，方便操作者明了倾斜后的转动角度。
92.所述牵引架24上布置有转向滑轮(如图中的第一滑轮27、第二滑轮、牵引架第三滑轮28、第四滑轮29)；所述牵引组件21还包括牵引绳31，该牵引绳31一端连接在丝杆22的一端，该牵引绳31另一端绕过所述转向滑轮连接在丝杆22的另一端；其中，在所述牵引架24上，设置有盘线轴承32，所述牵引绳31一部分缠绕于该盘线轴承32上，用于转动该盘线轴承32时带动牵引绳31沿牵引方向运动。设置上述盘线轴承32后，方便对牵引绳31进行运动，操作时，只需要转动该盘线轴承32，通过摩擦的方式带动牵引绳31运用，在该盘线轴承32上，为了方便操作，还可以设置把柄、旋柄等部件。在设置盘线轴承32时，因为牵引架24与铰接轴39(两者可以采用卡接、螺接等方式固定)处于同步转动状态，可以在铰接轴39上设置穿绳孔40，方便牵引绳31穿过。
93.优选的，上述的盘线轴承32在牵引架24上的设置位置与筒体23、牵引架24、立柱25的铰接位置处于一条直线上，可设置为该直线延伸方向与丝杆22的运动方向垂直，筒体23、牵引架24、盘线轴承32三者的连线穿过该三者的中心位置。
94.上述的丝杆22包括丝杠导向杆7和丝杠本体34。
95.丝杠导向杆7一端伸入于筒体23内，另一端与牵引组件21的一端连接；
96.丝杠本体34一端与丝杠导向杆7可拆卸式连接，另一端与配重件35可拆卸式连接。
97.所述筒体23的一端的通孔内设置有套装于所述丝杠导向杆7、用于对丝杆22径向限位的套筒；
98.所述筒体23的另一端的通孔内设置有配重导向杆37，该配重导向杆37位于筒体23内的一端连接配重件35，另一端连接牵引组件21的另一端。
99.将与筒体23配合的整个丝杆22设置为至少3的部分，即丝杆导向杆7、丝杠本体34和配重导向杆37，这样设置不仅可以使装配、安装方便，避免了丝杠本体34直接暴露在筒体23外，更是为了作为实验模拟装置，为保证与原型控制棒组件总重量一致的前提下，如果单纯用整体的丝杠22全部模拟整个控制棒组件的重量，这样使得整个模拟装置的长度过长，所有本装置采用了配重导向杆37与配重件35组合，采用该设置方式，致使整个丝杆22在筒体23的连动部分(丝杆导向杆7、丝杠本体34、配重件35、配重导向杆37)分开设计并进行连接。
100.换句话说，在反应堆的原型结构中，丝杠很长，但是该长度不会影响自锁装置的功能和性能，但是反应堆的控制棒组件总的重量会影响自锁装置的功能和性能。本实施例的模拟装置在保证自锁功能正常运行的情况下，保证与原型控制棒组件的重量保持一致，丝
杠进行了很大程度上的长度优化，相较于传统的模拟装置，本模拟装置安装空间大幅缩减。其中丝杆导向杆7、配重导向杆37可采用光滑杆件，筒体的顶部和底部的动密封，保证整个连动装置在运行的过程中筒体23是密封的，容器中充满了水或其他液态介质，充入液体介质时，可以是在未封盖时，先充入液体介质，然后进行封盖工作。
101.在上述的实施例的基础上，还可以进一步优化，即筒体23内设置导向限位筒36；所述导向限位筒36设置于配重件35朝向转子12设置位置的一侧；所述导向限位筒36朝向转子12的一侧设置有用于容纳转子12的收纳槽。设置上述的导向限位筒36，以使配重件35在试验本体20倾斜工况下的行程限制。
102.上述的导向限位筒36的固定可以采用将导向限位筒36的外圆与筒体23的内壁固定连接，导向限位筒36的收纳槽中部位置设置丝杆22穿过的穿孔，该穿孔与丝杆22之间留有间隙。
103.实施例4
104.一种反应堆转子模拟设备，包括如实施例1及其改进方案的模拟倾斜翻转条件下转子驱动机构运行的装置，还包括套装于所述装置内丝杆22上的转子12；所述装置带动丝杆22沿轴向方向运动时，带动所述转子12随丝杆22沿丝杆22的轴线方向运动。
105.通过采用本反应堆转子模拟设备，可较为真实的模拟原型结构及相互作用关系，相较于传统的模拟装置，本模拟装置安装空间大幅缩减，使模拟试验得出的结果更为可靠。
106.在一些可行的实施例中，所述装置的试验本体20包括筒体23，所述筒体23的中段铰接于支架19上；所述筒体23包含轴向对接固定的上筒体2和下筒体3，所述试验本体20的丝杆22包含轴向对接固定的丝杠导向杆7和丝杠本体34；所述丝杠导向杆7上端伸出上筒体2，所述丝杠本体34两端分别伸入在上筒体2和下筒体3内；所述丝杠导向杆7和丝杠本体34的对接处位于转子12内侧，且上筒体2和下筒体3对接处处于转子12的外侧。
107.在设置上筒体和下筒体后，优选的，将上述的导向限位筒36可以选择将其上端面与下筒体的顶端固定连接，尽量减少导向限位筒36外圆与筒体的接触。
108.采用上述的将丝杠导向杆7和丝杠本体34的对接处位于转子12内侧，将上筒体2和下筒体3对接处处于转子12的外侧，让转子12、筒体23和丝杆22能有较高的衔接度，在丝杆22被牵引运动时，使转子12、筒体23和丝杆22能保持较好的同轴度，使试验结果更为可靠。
109.具体设置时，试验本体20下筒体3的一侧通过翻转支撑块与涡轮减速机引出的旋转轴4连接，试验本体20的下筒体3另一侧的翻转支撑块与牵引架24通过螺栓进行连接，牵引架24通过旋转轴连接在立柱25的轴承上，牵引架24的长度覆盖了试验本体20内活动部件(丝杆22、转子12、配重件35和配重导向杆37)的轴向运行行程。丝杠导向杆7上的螺杆吊耳33引出的牵引绳31(钢丝绳)通过连接到牵引架24的第一滑轮27、第二滑轮、牵引架24背后的盘线轴承32再通过第三滑轮28、第四滑轮29最终连到配重导向杆37上的螺杆吊耳14，第一滑轮27和第四滑轮29与本体为同心设计(同心设计即滑轮的定位，与本体在空间径向上是同心的，这样保证钢丝绳牵引的连接杆的运动在容器中运行时没有偏离容器中心的轴向运动)，盘线轴承32或盘线轴承32上的摇柄可以对牵引绳31进行顺时针、逆时针的牵引。涡轮减速机和轴承通过螺栓装配在两个立柱25上，两个立柱25通过螺栓装配在底板上，保证驱动机构翻转试验装置翻转过程中的可靠性和稳定性。第二角度刻度盘30设置在涡轮减速机上。上述的盘线轴承32可以是在牵引架24背离筒体23的一侧设置偏离铰接轴39的一安装
架，安装架上设置绞线盘，牵引绳31绕过绞线盘闯过穿绳孔40。
110.附图2中，丝杠本体34底部与配重件35进行连接，采用配重件35模拟原型结构中控制棒组件与除丝杠本体34外其他丝杠部分的总重，通过丝杠本体34与配重件35模拟原型结构中驱动机构的真实负载。配重件35下端与配重导向杆37进行连接。优选的，配重件35采用铅块，通过在外部封装不锈钢，避免对介质的污染。配重件35外部设有滑槽20，筒体23内设有导向限位筒36，导向限位筒36安装在试验本体20的下筒体3中，同时试验本体20下筒体3内壁设有导轨38，滑槽20与导轨38配合加上限位导向筒21，实现配重件35在倾斜工况下的运行导向和行程限制，且导向限位筒36可以防止配重件35提升过程中对试验件转子12的碰撞。
111.如附图3所示，安装与转子12配套的丝杠本体34，丝杠本体34的关键部分，即安装在转子12内的丝杠部分，其结构及其在驱动机构的中的相对位置与原型结构一致。不在转子12当中的丝杠本体34下半部分为截短部分丝杠。丝杠本体34上端与丝杠导向杆7连接，下端与配重件35连接。丝杠导向杆7与上筒体2内壁面连接处设计有橡胶o环，配重导向杆37与下筒体3内壁面连接处设计有橡胶o环，o环的设计保证试验本体20的上下的动密封，为试验提供密封的充满水的试验环境。丝杠导向杆7、配重导向杆37与牵引架24上的牵引绳31串联，一方面保证本体的密封，同时通过摇柄即可带动本体轴心即丝杠导向杆7、配重导向杆37、丝杠本体34及配重件35向上、向下直线运行。
112.通过配重导轨38和滑槽20来保证配重件35和丝杠本体34在移动过程中始终保持与试验本体20的同轴度，并在任意角度下对试验本体20轴心(丝杆22+配重件35)的直线运行进行调节和控制等功能。这里说的丝杆22即丝杠本体34以及丝杠导向杆7和配重导向杆37。
113.试验过程中，通过涡轮减速机对试验本体20进行倾斜翻转来模拟驱动机构的浮动条件下的运行工况，在任意的翻转角度对丝杠本体34和配重件35进行提升、下插和位置的锁定；对试验本体20进行若干试验工况的倾斜角度的翻转，若试验本体20在某一倾斜角度下无法提升丝杠本体34，则可以初步判断为自锁发生，通过第二角度刻度盘30记录自锁发生的试验本体20倾斜角度。
114.操作时，保持试验本体20为0
°
的翻转角度，对丝杆22整体进行提升，在上述试验转子1224的旋转角度下，把试验本体20翻转到上述试验的倾斜角度，此时自锁装置触发，盘线轴承32牵引丝杠本体34下插，验证在自锁装置触发后是否影响控制棒的下插功能，若下插成功说明在自锁装置触发后不影响驱动机构的下插功能从而对核反应进行控制。
115.以上上述的具体实施方式，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，以上上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。

技术特征：
1.一种控制转子旋转角度的装置，该装置用于对带有自锁装置的反应堆转子进行旋转操作，以控制与该转子传动连接的丝杠或控制棒，其特征在于，所述装置包括：筒体，所述筒体两端贯通；旋转套筒，所述旋转套筒的一端通过动密封件连接于所述筒体的一端，旋转套筒另一端伸出于筒体外；丝杆，所述丝杆依次贯穿的设置于旋转套筒和筒体内，且该丝杆与筒体的另一端通过动密封件连接，使筒体的内腔形成容纳转子的密封腔。2.根据权利要求1所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述旋转套筒的一端伸入于所述筒体内，该伸入的部分上设置有向旋转套筒轴向方向凹陷、用于转子伸入的凹槽；所述凹槽内侧设置有用于与转子周面上缺口对接的传动件；所述筒体内设置有转子套筒，该转子套筒与筒体固定连接；所述转子套筒通过轴承套装于转子外，用于使转子相对于转子套筒可沿转子轴线自转。3.根据权利要求2所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述筒体包括至少两节沿轴向方向依次密封连接的筒体单元。4.根据权利要求3所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，在所述筒体中，至少有一节筒体单元内设置有所述转子套筒。5.根据权利要求3所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述筒体单元包括筒身和筒段法兰盘；所述单元法兰盘布置于筒身的两端；所述筒段法兰盘用于与相邻的筒体单元的筒段法兰盘密封连接，或者，所述筒段法兰盘用于与位于筒体两端的法兰盖密封连接。6.根据权利要求3所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述筒体单元上布置有透明的筒体观察窗；所述转子套筒上布置有与所述筒体观察窗对应的、透明的转子套筒观察窗。7.根据权利要求1所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述筒体的上端设置有刻度盘；所述刻度盘上的刻度线环绕旋转套筒布置；所述旋转套筒上设置有与刻度线对应的指针。8.根据权利要求1所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，在所述筒体设置有旋转套筒的一端，设置有沿旋转套筒径向方向布置穿孔；所述穿孔内螺纹连接有端头用于顶紧旋转套筒的锁紧螺母。9.根据权利要求1所述的一种控制转子旋转角度的装置，其特征在于，所述旋转套筒位于筒体外部分的周向面上设置有连接手柄。10.转子控制模拟结构，其特征在于，包括如权利要求1～7任意一项所述的一种控制转子旋转角度的装置；所述转子控制模拟结构还包括转子和压紧螺栓；所述转子上设置有缺口；所述压紧螺栓一端连接于所述缺口内，该压紧螺栓另一端连接于旋转套筒用于转子伸入的凹槽内壁。

技术总结
本发明涉及一种控制转子旋转角度的装置及转子控制模拟结构，一种控制转子旋转角度的装置，该装置用于对带有自锁装置转子进行旋转控制，以控制与该转子传动连接的丝杠或控制棒，所述装置为使所述转子在密封空间内进行转动的装置；所述装置包括：筒体，所述筒体两端贯通；旋转套筒，所述旋转套筒的一端通过动密封件连接于所述筒体的一端；丝杆，所述丝杆依次贯穿的设置于旋转套筒和筒体内；其中，所述旋转套筒的一端伸入于所述筒体内，该伸入的部分上设置有向旋转套筒轴向方向凹陷、用于转子伸入的凹槽；所述凹槽内侧设置有用于与转子周面上缺口对接的传动件。上缺口对接的传动件。上缺口对接的传动件。


技术研发人员：马楠 聂常华 田雪莲 唐月明 卓文彬 蒋宇
受保护的技术使用者：中国核动力研究设计院
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/7/18