热套管装置的制作方法

1.本发明涉及一种反应堆堆内构件，尤其涉及一种热套管装置。


背景技术：

2.热套管位于压力容器顶盖控制棒驱动机构(crdm)的管座内，处在控制棒驱动杆和crdm管座之间。热套管法兰凭自重坐在crdm管座上，下端安装喇叭罩以确保压力容器顶盖吊装时控制棒驱动杆能顺利进入热套管。
3.热套管属于控制棒驱动线的一部分，其主要功能为：当控制棒驱动杆无动作时，限制反应堆顶盖腔室的热流体进入crdm，保护crdm线圈；当控制棒驱动杆提棒时，crdm中的冷流体沿热套管和控制棒驱动杆之间向下流动，阻止流体从热套管和crdm之间向下流动，保护crdm管座与压力容器顶盖的焊缝，避免热疲劳；当控制棒驱动杆落棒时，热套管在压差作用下上抬，允许流体从热套管和crdm管座之间向上流动，降低控制棒驱动杆流体阻力，减少落棒时间。
4.热套管长期运行后，热套管法兰和crdm管座之间会发生磨损。磨损严重情况下将导致热套管法兰完全磨穿，热套管法兰在管座内形成异物影响控制棒驱动杆运动，导致控制棒驱动杆运动卡涩。
5.针对上述问题，现有的一种解决方案是采用可动式热套管，热套管靠重力坐在crdm管座上，热套管允许上下移动、左右摆动和轴向转动。热套管和crdm管座之间会发生磨损，机组运行阶段对热套管磨损量进行检查，达到磨损准则后对热套管进行维修或更换。该种方案存在以下缺陷：热套管完全磨损后可能造成控制棒落棒卡棒，影响机组运行安全；需定期检查热套管磨损情况，根据检查情况评估是否可继续运行，检查占用大修关键路径，运行维护成本高；热套管维修更换困难，且维修更换成本高。
6.现有的另一种解决方案同样采用可动式热套管，热套管法兰采用两个半环和一个支承环构成，该结构设计便于热套管更换，当热套管磨损需要更换时，将热套管上抬，即可依次取出两个半环和支承环。该种方案存在以下缺陷：需定期检查热套管磨损情况，根据检查情况评估是否可继续运行，检查占用大修关键路径，运行维护成本高；热套管寿命短，更换频率高。


技术实现要素：

7.本发明要解决的技术问题在于，提供一种减少热套管与crdm管座之间产生磨损问题的热套管装置。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种热套管装置，包括热套管、单向流水单元以及固定单元；
9.所述热套管具有相接的第一端和第二端，所述热管套的第一端用于穿设在crdm管座中；所述单向流水单元设置在所述热套管的第一端外周和crdm管座的内壁之间；
10.所述固定单元固定在所述热套管的第二端上并支撑在所述crdm管座的下方，使所
述热套管和crdm管座相对固定。
11.优选地，所述热套管包括管体、法兰以及喇叭罩；所述管体具有相接的第一端和第二端，所述法兰设置在所述管体的第一端端部外周上，所述喇叭罩套接在所述管体的第二端端部；
12.所述单向流水单元套设在所述管体的第一端上，由所述法兰压紧在所述管体第一端外周和crdm管座的内壁之间；
13.所述固定单元固定在所述管体的第二端上。
14.优选地，所述单向流水单元包括环状体、沿着所述环状体的周向间隔设置其上的若干组单向流道。
15.优选地，所述环状体具有相对的第一表面和第二表面，所述第二表面朝向所述热套管的第二端；
16.所述单向流道包括贯穿所述环状体相对的第一表面和第二表面的第一流水孔、与所述第一流水孔相连通并贯穿所述环状体的第一表面的第二流水孔、可活动设置在所述第一流水孔内的球体；
17.所述第二流水孔位于所述第一流水孔远离所述环状体的中心轴线的一侧。
18.优选地，所述第一流水孔靠近所述第二表面的端部内径小于所述球体的直径；所述第二流水孔与所述第一流水孔的连接处位于所述第一流水孔靠近所述第二表面的端部的上方。
19.优选地，所述环状体具有相对的第一表面和第二表面，所述第二表面朝向所述热套管的第二端；
20.所述单向流道包括贯穿所述环状体相对的第一表面和第二表面的流水孔、设置在所述流水孔的单向阀片。
21.优选地，所述固定单元包括卡合在所述crdm管座的端部上的第一卡环、套设并固定在所述热套管的第二端外周上的第二卡环、若干连接柱；
22.若干所述连接柱沿着所述第一卡环和第二卡环的周向间隔分布，连接在所述第一卡环和第二卡环之间。
23.优选地，所述第一卡环的直径大于所述第二卡环的直径；
24.每一所述连接柱包括连接所述第一卡环的内圈并沿着所述第一卡环的径向延伸的第一连接段、连接在所述第二卡环朝向所述第一卡环的端面上的第二连接段；所述第二连接段与所述第一连接段直角相接。
25.优选地，所述第一连接段贴合在所述crdm管座端部的端面上；所述第二连接段的内侧面贴合在所述热套管第二端的外周面上。
26.优选地，所述第二连接段的外侧面与所述第二卡环的外周面平齐。
27.优选地，所述第二卡环通过焊接、螺纹和定位销中至少一种固定在所述热套管的第二端外周上。
28.本发明的有益效果：通过固定单元使热套管和crdm管座相对固定，避免热套管与crdm管座之间因转动、移动等存在磨损，同时在热套管和crdm管座之间设置单向流水单元，满足热套管功能要求。
附图说明
29.下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
30.图1是本发明一实施例的热套管装置配合控制棒驱动杆落棒时的剖面结构示意图；
31.图2是图1中a部分的放大结构示意图；
32.图3是本发明一实施例的热套管装置配合控制棒驱动杆提棒时的剖面结构示意图；
33.图4是图3中b部分的放大结构示意图。
34.图5是本发明一实施例的热套管装置中单向流水单元在一方向上的结构示意图；
35.图6是本发明一实施例的热套管装置中单向流水单元在另一方向上的结构示意图；
36.图7是本发明一实施例的热套管装置中固定单元的结构示意图。
具体实施方式
37.为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
38.如图1、3所示，本发明第一实施例的热套管装置，包括热套管10、单向流水单元20以及固定单元30。
39.沿着热套管10的轴向，热套管10具有相接的第一端和第二端，热管套10的第一端用于穿设在crdm管座40中。单向流水单元20设置在热套管10的第一端外周和crdm管座40的内壁之间，起到限制流体流向的作用。固定单元30固定在热套管10的第二端上并支撑在crdm管座40的下方，使热套管10和crdm管座40相对固定，从而热套管10与crdm管座40不再存在因转动或移动等活动带来的磨损。
40.热套管10安装使用时，沿着crdm管座40的轴向穿设在其中，并且热套管10的第一端位于crdm管座40内，第二端位于crdm管座40的下方。
41.热套管10进一步可包括管体11、法兰12以及喇叭罩13。管体11具有相接的第一端111和第二端112，同时也形成热套管10的第一端和第二端。法兰12设置在管体11的第一端111端部外周上，具体可一体形成在该第一端111的端部上。喇叭罩13套接在管体11的第二端112端部，喇叭罩13的开口朝下，以确保压力容器顶盖吊装时控制棒驱动杆能顺利从下方进入热套管10。
42.单向流水单元20套设在管体11的第一端111上，由法兰12压紧在管体11第一端111外周和crdm管座40的内壁之间。单向流水单元20的外周面与crdm管座40的内壁贴合，确保两者之间没有缝隙或者缝隙尽可能小。
43.由于热套管10通过固定单元30与crdm管座40形成相对固定，为了确保在控制棒驱动杆50在落棒和提棒时流体的正常流通，通过在热套管10和crdm管座40之间设置单向流水单元20，实现流体的流向控制。其中：
44.如图1、2所示，当控制棒驱动杆50落棒时，由于压差作用，单向流水单元20打开，流体从热套管10和crdm管座40之间缝隙向上流动，流体流动方向如图1、2中箭头所示。
45.如图3、4所示，当控制棒驱动杆50提棒时，单向流水单元20关闭，流体从热套管10
和控制棒驱动杆50之间间隔向下流动，流体流动方向如图3、4中箭头所示。
46.结合图1、图2、图5及图6，在实施例中，单向流水单元20包括环状体21、沿着环状体21的周向间隔设置其上的若干组单向流道22。环状体21具有相对的第一表面和第二表面，第二表面朝向热套管10的第二端。单向流道22用于实现流体的单向流动。
47.在实施例中，单向流道22进一步包括第一流水孔221、第二流水孔222和球体223。第一流水孔221贯穿环状体21相对的第一表面和第二表面；第二流水孔222与第一流水孔221相连通并贯穿环状体21的第一表面，即第二流水孔222的一端在环状体21内连接第一流水孔221，另一端贯穿环状体21的第一表面。第二流水孔222位于第一流水孔221远离环状体21的中心轴线的一侧，也就是说第二流水孔222位于第一流水孔221的外侧。
48.球体223可活动设置在第一流水孔221内，通过在不同位置控制第一流水孔221的通断，进而控制单向流道22启闭。球体223可优选不锈钢圆球。
49.当控制棒驱动杆50落棒时，由于压差作用，球体223向上移动，封堵在第一流水孔221靠近第一表面的端部内，此时第一流水孔221和第二流水孔22相连通，并且第二流水孔222通过第一流水孔221位于第二表面上的开口与热套管10和crdm管座40之间的缝隙相连通，即单向流水单元20的单向流道22打开，流体从热套管10和crdm管座40之间缝隙向上流动。
50.当控制棒驱动杆50提棒时，球体223在重力作用下向下移动，封堵在第一流水孔221靠近第二表面的端部内，将单向流水单元20的单向流道22关闭，流体从热套管10和控制棒驱动杆50之间间隔向下流动。
51.可以理解地，为了实现球体223在第一流水孔221内的活动，第一流水孔221的内径稍大于球体223的直径设置。由于单向流水单元20的上方(背向热套管10第二端的一侧)由法兰12压紧，环状体21的第一表面与法兰12抵接，进而第一流水孔221的位于第一表面上的开口抵接在法兰12的下方(被法兰12覆盖)，第二流水孔222的位于第一表面上的开口处于法兰12外侧(不被法兰12覆盖)，当球体223向上移动至第一流水孔221靠近第一表面的端部内时，球体223同时受法兰12限制，不会脱出第一流水孔221。第一流水孔221的位于第二表面上的开口由于直接连通热套管10和crdm管座40之间的缝隙，为了避免球体223在重力作用下向下移动、封堵在第一流水孔221靠近第二表面的端部内时不会脱出第一流水孔221，第一流水孔221靠近第二表面的端部内径小于球体223的直径，以将球体223限制在该端部内。
52.第二流水孔222与第一流水孔221的连接处可位于第一流水孔221靠近第二表面的端部的上方。
53.进一步地，在本实施例中，如图2及图5所示，第二流水孔222通过横向设置的孔与第一流水孔221相连通。在加工制造过程中，根据环状体21为一体结构方式，为方便在环状体21内设置第一流水孔221、以及与第一流水孔221相连通的第二流水孔222，横向设置的孔不可避免的会贯穿环状体21的外周表面，在该外周表面上形成开口。在热套管10和crdm管座40之间，环状体21的外周表面与crdm管座40贴合，两者之间缝隙很小或者没有缝隙，因此在外周表面形成的开口不影响流体的流向。
54.当然，环状体21也可以是分体结构组合形成，即可通过上下配合的两个环状单元形成。在该种分体结构的方式下，更方便将第一流水孔221、以及与第一流水孔221相连通的
第二流水孔222设置其中，连通第一流水孔221和第二流水孔222的横向孔能够不贯穿环状体21的外周表面。
55.在其他实施例中，单向流道22还可根据单向阀原理设置，即其可包括贯穿环状体21相对的第一表面和第二表面的流水孔、设置在流水孔的单向阀片。当控制棒驱动杆50落棒时，由于压差作用，单向阀片打开，从而打开单向流道22，流体从热套管10和crdm管座40之间缝隙向上流动。当控制棒驱动杆50提棒时，单向阀片关闭，从而关闭单向流道22，流体从热套管10和控制棒驱动杆50之间间隔向下流动。
56.根据热套管10的结构组成，固定单元30固定在热套管10的管体11的第二端112上。
57.如图3及图7所示，固定单元30可包括卡合在crdm管座40的端部上的第一卡环31、套设并固定在热套管10的第二端外周上的第二卡环32、若干连接柱33。若干连接柱33沿着第一卡环31和第二卡环32的周向间隔分布，连接在第一卡环31和第二卡环32之间，使三者形成一体。
58.对应crdm管座40套设在热套管10的外侧，第一卡环31的直径大于第二卡环32的直径。
59.对应第一卡环31和第二卡环32不同直径的设置，每一连接柱33进一步可包括连接第一卡环31的第一连接段331和连接第二卡环32的第二连接段332。
60.具体地，第一连接段331连接第一卡环31的内圈，并沿着第一卡环31的径向向第一卡环31的中线方向延伸。第二连接段332连接在第二卡环32朝向第一卡环31的端面上，并且与第一连接段331直角相接。第一连接段331和第二连接段332连接形成的连接柱33呈l形结构。
61.第一连接段331贴合在crdm管座40端部的端面上；第二连接段332的内侧面贴合在热套管10第二端的外周面上。第二连接段332的外侧面与第二卡环32的外周面平齐，提高外表整体性。
62.固定单元30中，通过若干连接柱33间隔分布，不仅将第一卡环31和第二卡环32连接为一体，还使得两者之间具有镂空结构，这样不影响流体进热套管10和crdm管座40之间，特别在控制棒驱动杆50落棒时。
63.进一步地，固定单元30将热套管10和crdm管座40相对固定，其中第一卡环31以卡合的方式与crdm管座40的端部配合，可将其进行定位，限制crdm管座40的横向位移。第二卡环32套设在热套管10的第二端外周上，并且固定在该第二端上，从而通过第二卡环32与热套管10的固定即可实现热套管10和crdm管座40相对固定。
64.作为选择，第二卡环32可通过焊接、螺纹和定位销中至少一种固定在热套管10的第二端外周上。
65.参考图1-4，本发明的热套管装置安装使用时，由于crdm管座40一体形成在压力容器的顶盖上，先将单向流水单元20放入crdm管座40的上端内部，再将热套管10(不带喇叭罩13)插入crdm管座40内，最后通过固定单元30将热套管10与crdm管座40固定组装在一起，将喇叭罩13套接在热套管10的第二端端部。crdm(压力容器顶盖控制棒驱动机构)配合在crdm管座40上。
66.将热套管装置连同crdm管座40吊装至反应堆压力容器上方。通过热套管10第二端上的喇叭罩13对准并引导控制棒驱动杆进入热套管10，穿过热套管10顶部进入crdm。
67.当控制棒驱动杆50落棒时，热套管10在压差作用下上抬，单向流水单元20打开，允许流体从热套管10和crdm管座40之间缝隙向上流动，降低控制棒驱动杆50流体阻力，减少落棒时间。
68.当控制棒驱动杆50提棒时，crdm中的冷流体沿热套管10和控制棒驱动杆50之间间隔向下流动；单向流水单元20关闭，阻止流体从热套管10和crdm40之间缝隙向下流动，保护crdm管座40与压力容器顶盖的焊缝，避免热疲劳。
69.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。