Устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора

Полезная модель относится к устройствам для удержания и извлечения рабочего органа в активной зоне ядерного реактора.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора, содержащее тягу, на одном конце которой расположен механизм сцепления тяги с рабочим органом, а на другом - привод тяги, при этом что привод содержит корпус, на внешней поверхности которого размещен электромагнит, а внутри - закрепленная на внутренней поверхности корпуса обойма с прорезями, а также разрезная втулка, лепестки которой расположены в прорезях обоймы и подпружинены, кроме того на внутренней стороне корпуса выполнен кольцевой выступ, а тяга снабжена гайкой и пружиной, при этом гайка на тяге расположена ниже втулки с возможностью контакта с нижними торцами лепестков втулки, а пружина тяги закреплена на гайке с упором в выступ корпуса (RU 176089, G21C 9/00, 28.12.2017).
Недостатком известного устройства является малая сила притяжения лепестков разрезной втулки к стенке корпуса, создаваемой электромагнитом, которой недостаточно для преодоления повышенной силы трения между торцами разрезной втулки и гайкой тяги в случае перекосов тяги при сборке ядерного реактора.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства фиксации, способного работать надежно и эффективно, в том числе при перекосах тяги при сборке ядерного реактора.
Техническим результатом полезной модели является повышение плотности электромагнитного поля для увеличения силы притяжения лепестков разрезной втулки.
Более высокая плотность магнитного поля постоянных магнитов, при сохранении габаритов электромагнита, создает значительно большую силу воздействия на лепестки разрезной втулки, плотно притягивая их к поверхности корпуса, тем самым позволяя тяге свободно совершать осевые перемещения, в том числе в случае первоначального перекоса.
Технический результат достигается тем, что устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора, содержащее тягу, на одном конце которой расположен механизм сцепления тяги с рабочим органом, а на другом - привод тяги, снабженный корпусом, на внутренней поверхности которого выполнен кольцевой выступ и закреплена обойма с прорезями, а также -разрезная втулка, лепестки которой расположены в прорезях обоймы и подпружинены, тяга снабжена гайкой и пружиной, при этом гайка на тяге расположена ниже втулки с возможностью контакта с нижними торцами лепестков втулки, а пружина тяги закреплена на гайке с упором в кольцевой выступ корпуса, при этом на внешней поверхности корпуса установлен магнитный двигатель, в чехле которого, оппозитно друг другу, установлены постоянные магниты, с возможностью поворота относительно корпуса.
Кроме того, магнитный двигатель снабжен электродвигателем с редуктором.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено устройство для фиксации рабочего органа ядерного реактора (продольный разрез), а на фиг. 2 и фиг. 3 показаны поперечные сечения привода в разных положениях постоянных магнитов относительно лепестков разрезной втулки.
Устройство для фиксации рабочего органа содержит тягу 1, на одном конце которой расположен известный из уровня техники привод 2, а на другом - также известный из уровня техники механизм сцепления 3 с рабочим органом, срабатывающий от осевого перемещения тяги 1. Привод 2 содержит корпус 4, на внутренней поверхности которого располагаются элементы, ограничивающие осевое перемещение тяги 1 - лепестки разрезной втулки 5, в торец которых упирается гайка 6. Гайка 6 жестко связана с тягой 1. Для первоначального прижатия лепестков разрезной втулки 5 к гайке 6 и блокирования тяги 1 от осевого перемещения в конструкции устройства имеются поперечные тяге 1 пружины 7. На гайке 6 закреплена пружина 8. Пружина 8 одним концом упирается во фланец гайки 7, а другой конец пружины 8 упирается в выступ 9 корпуса 4.
На внешней поверхности привода 2 закреплен магнитный двигатель 10. Магнитный двигатель 10 содержит корпус 11, к нижней части которого посредством резьбы закреплено основание 12. В корпусе 11 установлен подвижный чехол 13 с посадочными местами для мощных постоянных магнитов 14, например, из неодимового сплава или сплава самарий-кобальт, расположенных оппозитно друг другу и зафиксированных крышками 15, например, сваркой. В верхней части подвижного чехла 13 закреплено зубчатое колесо 16 или, например, зубчатый венец. Проточки 17 и 18 выполнены в корпусе 11 и основании 12 соответственно. При помощи винта 19 или, например, сварки, корпус 11 жестко закреплен к поверхности корпуса 4. Корпус 20, внутри которого установлен электродвигатель и редуктор 21, на котором закреплена шестерня 22, жестко крепится к внешней поверхности корпуса 11, например, резьбой или сваркой.
Посадочные места в чехле 13 обеспечивают максимально близкое расположение постоянных магнитов 14 к корпусу 4, но без соприкосновения с ним. Размеры и конструкция постоянных магнитов 14 одинаковы, а также равны по модулю и одинаковы по направлению их результирующие вектора индукции при размещении в чехле 13, который центрируется с гарантированными зазорами в проточках 17 и 18. Результирующие вектора индукции при этом направлены перпендикулярно цилиндрической поверхности корпуса 4.
При этом крышки 15 могут быть заменены на одну цилиндрическую обечайку при использовании магнитов сложной конфигурации, при которой поверхности рабочих торцов магнитов повторяют формы цилиндрических поверхностей обечайки и корпуса 4. При таком исполнении можно уменьшить размеры и, соответственно, массу магнитного двигателя 10.
Устройство работает следующим образом.
В случае необходимости фиксации рабочего органа в активной зоне его подсоединяют к механизму сцепления 3. При этом фиксируют тягу 1 в осевом направлении, сжимая пружину 8, одновременно прижав с помощью пружин 7 лепестки разрезной втулки 5 к тяге 1. Постоянные магниты 14 в магнитном двигателе 10 при этом размещаются таким образом, чтобы их результирующий вектор магнитной индукции был перпендикулярен плоскости поворота лепестков разрезной втулки 5 - плоскости 23 (положение «закрыт» на фиг. 2). В данном случае лепестки разрезной втулки 6 не испытывают на себе магнитных сил в плоскости 23 и остаются в зацеплении с тягой 1.
В случае необходимости освободить рабочий орган из зафиксированного положения на электродвигатель с редуктором 21 подают ток, в результате чего начинается вращаться вал с шестерней 22, поворачивая при этом чехол 13 с постоянными магнитами 14 вокруг оси корпуса 4. Передача крутящего момента от электродвигателя с редуктором 21 к чехлу 13 может также осуществляться при помощи, например, ременной передачи. В момент, когда результирующий вектор магнитной индукции постоянных магнитов 14 попадет в плоскость 23, на лепестки разрезной втулки 5 будут действовать максимальные магнитные силы в данной плоскости (положение «открыт» на фиг. 3). В результате лепестки разрезной втулки 5 притянутся к стенке корпуса 4, сжав пружины 7, освободив тем самым пружину 8. Пружина 8, разжавшись, толкнет тягу 1 вверх. Механизм сцепления 3 освободит рабочий орган.