[發明專利]一種變剛度板彈簧壓緊系統

在審

• 申請號: 201711296399.2
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108053891A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 黃春蘭;茹俊;黃良山;陳平;雷濤;肖忠;焦擁軍;辛勇;呂亮亮;曾孝敏
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G21C3/33
• 分類號: G21C3/33
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 高俊

本發明公開了一種變剛度板彈簧壓緊系統，包括板彈簧組，所述板彈簧組包括由上至下依次重疊的A彈簧、B1彈簧及B2彈簧，所述A彈簧上設置有A彈簧豎直臂，所述B1彈簧包括B1彈簧傾斜臂，B1彈簧傾斜臂上設置有B1彈簧方形窗口，所述B2彈簧包括B2彈簧傾斜臂，B2彈簧傾斜臂上設置有B2彈簧方形窗口，所述A彈簧豎直臂依次穿過B1彈簧方形窗口和B2彈簧方形窗口，所述B1彈簧方形窗口為四周封閉的孔，所述B2彈簧方形窗口為設置于B2彈簧端部上的缺口，且B2彈簧方形窗口的開口端位于B2彈簧的端部；所述B1彈簧傾斜臂與B2彈簧傾斜臂之間具有間隙。該彈簧壓緊系統可改變板彈簧壓緊系統的力學特性，緩解對燃料組件長期過度壓緊狀態。

技術領域

本發明涉及燃料組件技術領域，特別是涉及一種變剛度板彈簧壓緊系統。

背景技術

現有壓水堆核電站常用的燃料組件由若干燃料棒、導向管、定位格架、下管座以及包含壓緊系統的上管座部件等組成(見圖1)。壓緊系統設置在燃料組件頂部，與上管座一起構成上管座部件。壓緊系統的功能是實現對燃料組件的壓緊，保持燃料組件與下堆芯板接觸，并補償燃料組件輻照伸長和燃料組件相對于堆芯板的熱膨脹差。燃料組件壓緊系統通常有螺旋彈簧結構和片狀板彈簧結構兩種，壓水堆核電燃料組件采用板彈簧壓緊系統的更多。

板彈簧壓緊系統對燃料組件的結構穩定性至關重要，如何進一步優化板彈簧壓緊系統的結構，以使得其工作時具有更好的穩定性，是現有技術中燃料組件壓緊系統的重要研究方向。

發明內容

本發明提供了一種變剛度板彈簧壓緊系統，該彈簧壓緊系統可改變板彈簧壓緊系統的力學特性，緩解對燃料組件長期過度壓緊狀態。

為解決上述問題，本發明提供的一種變剛度板彈簧壓緊系統通過以下技術要點來解決問題：一種變剛度板彈簧壓緊系統，包括板彈簧組，所述板彈簧組包括由上至下依次重疊的A彈簧、B1彈簧及B2彈簧，所述A彈簧上設置有A彈簧豎直臂，所述B1彈簧包括B1彈簧傾斜臂，B1彈簧傾斜臂上設置有B1彈簧方形窗口，所述B2彈簧包括B2彈簧傾斜臂，B2彈簧傾斜臂上設置有B2彈簧方形窗口，所述A彈簧豎直臂依次穿過B1彈簧方形窗口和B2彈簧方形窗口，所述B1彈簧方形窗口為四周封閉的孔，所述B2彈簧方形窗口為設置于B2彈簧端部上的缺口，且B2彈簧方形窗口的開口端位于B2彈簧的端部；

所述B1彈簧傾斜臂與B2彈簧傾斜臂之間具有間隙。

常規技術的燃料組件板彈簧壓緊系統見圖2至圖4。壓緊系統由四組對稱安裝在上管座頂部的板彈簧組構成。每一組板彈簧組包含若干片彈簧片以及固定彈簧片的固定件。其中最上面的彈簧片由水平段、傾斜臂和帶單側勾爪的豎直臂三部分組成，水平段設有定位孔；位于下部的幾片彈簧片由水平段和傾斜臂兩部分組成，在傾斜臂的末端設有全封閉的方形窗口，水平段同樣設有定位孔。所有彈簧片由上至下疊放后，頂部彈簧片的豎直臂依次穿過下部彈簧片傾斜臂上的方形窗口，并插入上管座開槽內配合固定，彈簧片水平段的定位孔重疊并通過壓緊螺釘或銷釘固定在上管座上。安裝后，相鄰彈簧片的水平段相互接觸并壓緊，相鄰彈簧片的傾斜臂末端相互接觸并有一定接觸力，所有彈簧片均有一定壓縮量，即存在預緊力。

圖5給出了常規技術的板彈簧壓緊系統的特性曲線。為了保證安全而出于保守設計考慮，該板彈簧壓緊系統具有較大的壓緊力余量，在整個運行區間內，板彈簧提供的實際壓緊力大于燃料組件所需的壓緊力，使得燃料組件在壽期內長期承受過度的壓緊力，對保持燃料組件結構穩定性是不利的，實踐也表明這種過度壓緊引起了燃料組件輻照彎曲變形并進一步影響到控制棒落棒。另一方面，常規技術的板彈簧壓緊系統在制造安裝狀態下和運行使用中，所有彈簧片均一直處于壓縮狀態，并在反應堆首次安裝后即出現屈服，彈簧片內部存在較大應力，應力大其輻照松弛量因而也比較大，輻照松弛后彈簧壓緊力降低，特別是燃料組件壽期的中后期的熱態下存在壓緊力不足的風險。