《一種具有過濾異物功能的下管座》是中國核動力研究設計院於2013年6月18日申請的專利，該專利的公布號為CN103337262A，授權公布日為2013年10月2日，發明人是粟敏、馮琳娜、陳杰、茹俊、雷濤、青濤、雍涇、肖忠。
《一種具有過濾異物功能的下管座》公開了一種具有過濾異物功能的下管座，包括若干軸線互相平行的葉片和若干軸線互相平行的筋條組件，所述筋條組件的軸線與葉片的軸線互相垂直；筋條組件由兩根對稱的筋條構成，兩筋條相對的面各自開有與葉片數量對應的卡槽，所述葉片卡裝在卡槽內；所述葉片包括若干凸起方向一致的凸起件，相鄰兩凸起件之間由直段連線，直段上端面和下端面均開有凹槽，所述凹槽的開口方向與凸起件的凸起方向互相垂直，且筋條組件卡裝在凹槽內。該下管座在結構強度、過濾能力、冷卻劑壓降三方面均具有優良的性能。
2020年7月14日，《一種具有過濾異物功能的下管座》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種具有過濾異物功能的下管座》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種具有過濾異物功能的下管座
- 申請人：中國核動力研究設計院
- 申請日：2013年6月18日
- 申請號：2013102393640
- 公布號：CN103337262A
- 公布日：2013年10月2日
- 發明人：粟敏、馮琳娜、陳杰、茹俊、雷濤、青濤、雍涇、肖忠
- 地址：四川省成都市一環路南三段28號
- Int. Cl.：G21C3/33(2006.01)I、G21C3/322(2006.01)I
- 代理機構：成都行之專利代理事務所
- 代理人：譚新民
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
下管座是反應堆燃料組件的下部結構件，為燃料組件提供支承、定位和分配冷卻劑流量的功能，此外，由於反應堆運行時，冷卻劑以很快的速度流經燃料組件，冷卻劑中可能含有的異物會對燃料棒造成損傷，導致燃料棒發生破損的風險，為了限制這一風險，下管座需要具有過濾異物的功能，以避免異物流入燃料組件中。
2013年之前的下管座，其過濾部分結構的剛度和強度有限，對下管座的結構強度和剛度帶來負面影響，在嚴格的載荷條件下，容易導致下管座變形過大，甚至產生坍塌。
發明內容
專利目的
《一種具有過濾異物功能的下管座》的目的是提供一種適合於反應堆燃料組件的下管座，使該下管座在結構強度、過濾能力、冷卻劑壓降三方面的性能可以做到良好的平衡並且在結構強度和冷卻劑壓降方面的性能可以進一步提升，從而提高燃料組件的整體性能，即提供一種具有過濾異物功能的下管座。
技術方案
《一種具有過濾異物功能的下管座》的實現方案如下：一種具有過濾異物功能的下管座，包括若干葉片，所述葉片包括若干凸起方向一致的凸起件，相鄰兩凸起件之間由直段連線。凸起件包括平面件和設定在平面件一面的凸起。凸起一般優先使用凸起面為流線型的凸起，例如球面形的凸起。凸起件之間的直線段可以保證其受力方向能平行的經過該直線段，以減少其過濾結構中葉片的受力，同時採用流線型的凸起，也可進一步的分散其來自上方垂直方向的或下方垂直方向的受力。
還包括若干與葉片卡接的筋條組件，所述筋條組件與葉片縱橫交錯設定構成格線結構。筋條組件用於固定葉片，採用卡接方式，可輔助葉片並固定葉片，使其不進行變形和偏移。
筋條組件由兩根對稱的上筋條和下筋條構成，上筋條和下筋條相對的面各自開有與葉片數量對應的卡槽；直段上端面和下端面均開有凹槽，所述凹槽的開口方向與凸起件的凸起方向互相垂直；上筋條位於葉片上方，其上筋條的卡槽和直段上端面的凹槽卡接在一起，下筋條位於葉片下方，其下筋條的卡槽和直段下端面的凹槽卡接在一起。該發明將上筋條和下筋條延伸至葉片之間的區域，並形成貫通上下的結構，進一步的保證其強度，同時還能與葉片形成過濾異物的流道。
所述上筋條的端面寬度沿卡槽的開口方向由小到大再到小。所述凸起件的橫切面呈弧面形。直段與凸起件之間採用平滑過渡進行連線。還包括框體，筋條組件的兩端和葉片的兩端均鑲嵌在框體上。所述框體還連線有支腿。還包括支承座，所述支承座設定在框體內，且支承座的軸線與框體上表面垂直。還包括支承座，所述支承座鑲嵌在兩相鄰葉片之間或\和相鄰兩筋條組件之間，且支承座的軸線與框體上表面垂直。
還包括支承座，所述支承座鑲嵌在筋條組件上，且支承座的軸線與框體上表面垂直。支承座的位置設定，是以儀表管和導向管作為參考標準，從理論上來說，支承座是可以設定在框體內的任意位置。從結構強度上來說優先考慮安裝在筋條組件上，因此要求支承座優先鑲嵌在筋條組件上。
所述筋條組件的軸線與葉片的軸線互相垂直構成格線，上筋條和下筋條分別從葉片的上方和下方夾持住葉片，為了節約空間，其中葉片的直段上端面和下端面均開有凹槽，這樣上筋條的卡槽和下筋條的卡槽可以分別從兩個方向咬合凹槽，使得上筋條和下筋條鑲嵌在葉片中，節約空間，同時採用上述咬合鑲嵌的方式可使得葉片在縱向和橫向方向相對於上筋條和下筋條不得移動，以形成十字形的扣件，增強了固定功能。
基於上述結構，《一種具有過濾異物功能的下管座》針對2013年之前的技術在結構強度、過濾能力、冷卻劑壓降三方面存在的問題，提供了一種性能更好的下管座，其採用由多個弧面凸起件組成的葉片，將葉片以一定間距整齊和對稱的排列在一起，兩個相鄰葉片上的兩個平行的凸起件之間形成可以過濾異物的流道；而使用兩根結構相同對稱設定的上筋條和下筋條分別從葉片的上下兩個方向、並在葉片相鄰凸起件間的空隙處夾持住葉片，將兩個相鄰葉片間的流道進一步分割為單個完全封閉的流道，可增強過濾功能並能降低冷卻劑壓降；為了增加結構強度，支承座嵌入在由葉片和筋條組件組成的組合體中，為燃料組件的導向管與儀表管提供安裝結構；上述組合體由框體固定，即筋條組件的兩端和葉片的兩端均鑲嵌在框體上，上述整個結構由支腿支撐；將以上整個結構完全結合為一個整體，即成為下管座。
改善效果
《一種具有過濾異物功能的下管座》中，葉片是由多個弧面凸起件組成，剛度與強度較好，筋條貫通了整個葉片，進一步提高了下管座的結構強度，並且單個封閉的流道相對於開放的流道來說提高了下管座的過濾能力，降低了冷卻劑壓降，葉片與筋條的幾何形狀也採用有利於降低冷卻劑壓降的形式，綜合以上因素，該下管座在結構強度、過濾能力、冷卻劑壓降三方面均具有優良的性能。
附圖說明
圖1為反應堆燃料組件的結構示意圖。
圖2為下管座軸側圖。
圖3葉片與筋條組件的組合示意圖。
圖4為葉片的結構示意圖。
圖5為葉片的截面示意圖。
圖6為上筋條的結構示意圖。
圖7為上筋條的端面示意圖。
圖8為下管座的剖視圖。
圖9為葉片的結構和受力示意圖。
圖10為2013年之前的技術的葉片結構和受力示意圖。
圖11為筋條組件的截面示意圖。
圖12為2013年之前的技術的筋條組件的截面示意圖
圖13為2013年之前的技術中筋條組件和葉片的位置關係示意圖。
圖中的標號分別表示為： 1、反應堆燃料組件；2、包括上管座；3、格架；4、燃料棒；5、儀表管；6、導向管；7、下管座；8、葉片；9、筋條組件；91、上筋條；92、下筋條；10、框體；11、支腿；12、支承座；13、流道；14、凸起件；15、凹槽；16、直段；17、平滑過渡； 20卡槽。
圖1中的↑表示冷卻劑的流向方向。圖9和圖10中的↓表示葉片的受力方向。
技術領域
《一種具有過濾異物功能的下管座》屬於反應堆燃料組件下管座的一種，具體是指一種具有過濾異物功能的下管座。
權利要求
1.一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：包括若干葉片（8），所述葉片（8）包括若干凸起方向一致的凸起件（14），相鄰兩凸起件（14）之間由直段（16）連線。
2.根據權利要求1所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：還包括若干與葉片（8）卡接的筋條組件（9），所述筋條組件（9）與葉片（8）縱橫交錯設定構成格線結構。
3.根據權利要求2所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：筋條組件（9）由兩根對稱的上筋條（91）和下筋條（92）構成，上筋條（91）和下筋條（92）相對的面各自開有與葉片（8）數量對應的卡槽（20）；直段（16）上端面和下端面均開有凹槽（15），所述凹槽（15）的開口方向與凸起件（14）的凸起方向互相垂直；上筋條（91）位於葉片（8）上方，其上筋條（91）的卡槽和直段（16）上端面的凹槽卡接在一起，下筋條（92）位於葉片（8）下方，其下筋條（92）的卡槽和直段（16）下端面的凹槽卡接在一起。
4.根據權利要求3所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：所述上筋條（91）的端面寬度沿卡槽（20）的開口方向由小到大再到小。
5.根據權利要求3所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：所述凸起件（14）的橫切面呈弧面形。
6.根據權利要求3所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：直段（16）與凸起件（14）之間採用平滑過渡（17）進行連線。
7.根據權利要求3所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：還包括框體（10），筋條組件（9）的兩端和葉片的兩端均鑲嵌在框體（10）上；所述框體（10）還連線有支腿（11）。
8.根據權利要求7所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：還包括支承座（12），所述支承座（12）設定在框體（10）內，且支承座（12）的軸線與框體（10）上表面垂直。
9.根據權利要求7所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：還包括支承座（12），所述支承座（12）鑲嵌在兩相鄰葉片之間或\和相鄰兩筋條組件之間，且支承座（12）的軸線與框體（10）上表面垂直。
10.根據權利要求7所述的一種具有過濾異物功能的下管座，其特徵在於：還包括支承座（12），所述支承座（12）鑲嵌在筋條組件（9）上，且支承座（12）的軸線與框體（10）上表面垂直。
實施方式
實施例一
如圖1-8所示。一種具有過濾異物功能的下管座，包括若干軸線互相平行的葉片8和若干軸線互相平行的筋條組件9，所述筋條組件9的軸線與葉片8的軸線互相垂直；筋條組件9由兩根對稱的上筋條91和下筋條92構成，上筋條91和下筋條92相對的面各自開有與葉片8數量對應的卡槽20；所述葉片8包括若干凸起方向一致的凸起件14，相鄰兩凸起件14之間由直段16連線，直段16上端面和下端面均開有凹槽15，所述凹槽15的開口方向與凸起件14的凸起方向互相垂直；上筋條91位於葉片8上方，其上筋條91的卡槽和葉片8上端面的凹槽採用口對口咬合方式卡接在一起，下筋條92位於葉片8下方，其下筋條92的卡槽和葉片8下端面的凹槽採用口對口咬合方式卡接在一起。
所述上筋條91的端面寬度沿卡槽20的開口方向由小到大再到小。所述凸起件的橫切面呈弧面形。凸起件14包括平面件和設定在平面件一面的凸起。凸起一般優先使用球面形的凸起。直段16與凸起件14之間採用平滑過渡17進行連線。還包括框體10，筋條組件的兩端和葉片的兩端均鑲嵌在框體10上。所述框體10還連線有支腿11。還包括支承座12，所述支承座12設定在框體內，且支承座12的軸線與框體10上表面垂直。還包括支承座12，所述支承座12設定在鑲嵌在兩相鄰葉片之間或\和相鄰兩筋條組件之間，且支承座12的軸線與框體10上表面垂直。還包括支承座12，所述支承座12鑲嵌在筋條組件上，且支承座12的軸線與框體10上表面垂直。支承座12的位置設定，是以儀表管5和導向管作為參考標準，從理論上來說，支承座是可以設定在框體內的任意位置。從結構強度上來說優先考慮安裝在筋條組件上，因此要求支承座12優先鑲嵌在筋條組件上。
如附圖1所示的反應堆燃料組件1，包括依次由上而下設定的上管座2、格架3、下管座7，反應堆運行時冷卻劑由下管座7流入，由上管座2流出。燃料棒4、儀表管5、導向管6均設定在格架3內。
如附圖2、附圖3所示的下管座7包括由葉片8和筋條組件9構成的組合體，組合體鑲嵌在框體10上、支腿11用於支撐整個下管座結構，支承座12鑲嵌在組合體中用以連線儀表管5和導向管。葉片8以一定間距整齊並較為密集的排列在一起，葉片8左右兩邊對稱排列；上筋條91和下筋條92以均勻的間距分別從葉片的上下兩個方向夾持住葉片8，筋條組件9的排列位置對應導向管6的位置，筋條組件9位於導向管6的下方；葉片8與筋條組件9排列好以後，在對應儀表管5和導向管6的位置切孔，在孔內並安裝支承座12，即將支承座12鑲嵌在組合體內，將葉片8與筋條組件9嵌入框體10中，框體10由支腿11支撐，框體10與支腿11可以是組合，也可以本身就是一體；將以上整個結構完全結合為一個整體，即成為下管座7。
具體的來說，如附圖4-8所示，葉片8由16個凸起件14組成，凸起件14的凸起高度足以封閉流道13，兩個凸起件14之間由直段16連線，直段16在上下兩邊分別開有一個凹槽15用於筋條組件9的裝卡，直段16與凸起件14之間用平滑過渡17連線；上筋條91和下筋條92各自包含與葉片8數量對應的卡槽20，裝卡以後，上筋條91和下筋條92的高度足以封閉流道13，上筋條91和下筋條92各處均採用圓弧光滑過渡。
該實施例中，葉片是由多個弧面凸起件組成，剛度與強度較好，筋條組件貫通了整個葉片，進一步提高了下管座的結構強度，並且單個封閉的流道相對於開放的流道來說提高了下管座的過濾能力，降低了冷卻劑壓降，葉片與上筋條的幾何形狀也採用有利於降低冷卻劑壓降的形式，綜合以上因素，該下管座在結構強度、過濾能力、冷卻劑壓降三方面均具有優良的性能。
具體的說明以下結構的功能作用為：凸起件之間平滑過渡，有利於降低冷卻劑壓降。上筋條91和下筋條92的幾何形狀，有利於降低冷卻劑壓降。葉片8與筋條組件9構成封閉的流道13，有利於降低冷卻劑壓降和提高過濾能力。筋條組件9貫通葉片8，有利於提高結構的強度。
《一種具有過濾異物功能的下管座》中葉片是由多個弧面突起單元組成（見附圖9），背景技術中葉片的弧面橫向貫穿整條葉片（見附圖10），如圖9和圖10所示，圖中↓表示圖中葉片的受力方向，在圖示壓力方向下，由於該發明中的葉片8在兩個弧面突起之間是與壓力方向一致的平面連線，而背景技術中葉片22在所示壓力方向下更類似一種彈簧，因此在下管座受力時，該發明的葉片8具有比背景技術的葉片22強數倍的剛度與強度。此外，該發明中，上筋條91和下筋條92上下貫通，如圖11和圖12所示，其上筋條的抗彎（剪）截面A911面積是背景技術中上筋條的筋條抗彎（剪）截面C291和下筋條的筋條抗彎（剪）截面D191面積的3倍，該發明中的下筋條92的抗彎（剪）截面B921和上筋條的抗彎（剪）截面A911的面積相等，見附圖11和12。經過計算，該發明的上筋條的抗彎（剪）截面A911的抗彎截面係數（抗彎曲能力）和抗剪截面係數（抗剪下能力）分別是背景技術中上筋條的筋條抗彎（剪）截面C291的1.2倍和3倍。因此，綜合葉片和筋條的機械性能，在同樣整體尺寸下，該發明的機械性能將優於背景技術20% 以上，而以此為基礎，該發明將有足夠機械性能上的餘量調整葉片與筋條的尺寸與形狀，增加流通面積，增加異物通過難度，實現下管座在結構強度、冷卻劑壓降、過濾能力三方面性能上的良好平衡。
圖13所示，在背景技術中，採用如圖10所示的葉片22，該葉片22的弧面橫向貫穿整條葉片。然後採用兩個截面形狀為圓形的柱體，分別壓制住葉片22的上下兩端。因此這種方法和結構其穩定性差，相比於該發明，可明顯判定出該發明具有顯著的進步和突出的區別技術特徵。
實施例2
該實施例與實施例1的區別在於：凸起件14包括平面件和設定在平面件一面的凸起。凸起一般優先使用凸起面為流線型的凸起。
實施例3
該實施例與實施例1的區別在於：凸起件14包括平面件和設定在平面件一面的凸起。凸起一般優先使用凸起面為m形的凸起。
實施例4
該實施例與實施例1的區別在於：凸起件14包括平面件和設定在平面件一面的凸起。凸起一般優先使用凸起面為C形的凸起。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種具有過濾異物功能的下管座》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
