控制棒驱动机构用拖链的制作方法

1.本实用新型涉及控制棒驱动机构技术领域，具体涉及一种控制棒驱动机构用拖链。


背景技术：

2.控制棒驱动机构是反应堆本体设备中唯一的能动设备，用于驱动控制棒组件在堆芯内上、下运动，从而实现反应堆的启动、功率调节和安全停堆等重要功能。
3.现有技术中，反应堆控制棒驱动机构驱动控制棒的方式一般包括：钩爪驱动式、拖链(链条)驱动式以及钢丝绳驱动式。拖链驱动方案中，一般包括链轮及与链轮配合的链条(拖链)，链条的一端与控制棒组件的上端相连，所述链轮上还连接有用于驱动链轮正、反转的驱动装置。
4.在核裂变反应堆中特别是气冷堆、熔盐堆等堆型中，拖链驱动形式的控制棒驱动机构上拖链作为驱动机构与控制棒组件之间的唯一连接部件，故拖链的加工质量以及性能在整个控制棒系统起着至关重要的作用。


技术实现要素：

5.针对以上提出的关于拖链加工质量以及性能的问题，本实用新型提供了一种控制棒驱动机构用拖链，采用本方案提供的技术方案，可有效帮助拖链松弛段上链环之间的正常扣合，降低拖链在工作过程中的故障率。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：控制棒驱动机构用拖链，包括链环，所述链环上设置有镀层，所述镀层作为链环的表层且作为链环表面的减摩层。
7.本方案中，所述链环即为拖链上的单链或环扣，所述拖链即为由链环依次串联而成的链条，本方案所定义的技术术语减摩层也通常被叫做如减磨层。
8.本方案考虑到控制棒驱动机构上拖链在工作过程中的形态特点：局部链段与链轮上的链齿啮合，工作过程中较为常规的形态为控制棒组件悬吊于拖链的一端且位于链轮的下方，链轮与控制棒组件之间的链段为绷紧状态；相对于控制棒组件所在端，另一端的链段在自身重力下有包括悬垂段及支撑于如支撑面上的松散段，随着链轮的旋转，处于绷紧状态、在自身重力下处于悬垂状态、被支撑于支撑面上呈松散状态的链段长度均会发生变化，而在自身重力下处于悬垂状态、被支撑于支撑面上呈松散状态的链段在运动过程中，相互扣合的两个链环扣合位置可能出现并非位于各自端部的情况，此种情况下，将导致相应链环不能与链轮良好啮合，最终出现链轮转动出现卡塞、控制棒组件不能按照设定被释放或提升，出现控制棒驱动机构运行故障甚至反应堆运行安全事故。
9.本方案考虑到控制棒驱动机构的具体运用工况和环境要求，在该领域不适合采用如高温润滑脂的情况下，提出了一种在链环的表面设置镀层、该镀层作为链环的最外层且为减摩层的技术方案。作为本领域技术人员，所述减摩层即用于减小链环表面的摩擦系数，由于现有控制棒驱动机构上拖链在工作时链环表面相对运动均为干摩擦，故对减摩层的定
义应该理解为：相较于未设置减摩层，镀层能够减小相连两链环相对滑动过程中的摩擦力，即达到了减磨效果，该镀层即为本方案中所定义的减摩层。
10.具体的：本方案中采用镀层作为所述减摩层，首先，可利用现有表层镀膜工艺，较为简单的获得能够覆盖链环整个表面、各位置厚度均匀、表层光滑的镀层；其次，可利用现有表层镀膜工艺，在耗时合理的基础上，获得致密的减摩层以强化减摩层的附着力、使得镀层本身具有理想耐磨性能的技术方案；最后，区别于完全替换链环的材料，本方案考虑到现有常见的、能够运用于辐照和高温环境的减摩材料的力学性能，提出了一种可以现有拖链材料制备链环的主体部分作为基体材料，再通过镀膜的方式获得所述镀层作为减摩层，最终获得一种抗拉能力强、抗变形能力强、能够承受拖链工作过程中可能出现的冲击载荷的技术方案。
11.综上，采用本方案提供的技术方案，所述镀层的减摩性能可有效帮助拖链松弛段上链环之间的正常扣合，降低拖链在工作过程中的故障率。
12.作为所述的控制棒驱动机构用拖链进一步的技术方案：
13.如上所述，现有技术中，考虑到工作环境对拖链的要求，其上链环在工作时一般为干摩擦，即组成链环的材料在工作过程中会持续接触。由于拖链工作在温度较高的环境中(一般处于300至400℃的区间内)，常规的形成链环的材料在具体接触位置会产生自粘连情形(自焊情形)，即相接触的两链环在接触位置会产生粘接情况，该情况不利于链环被拖起后迅速变换为端部相扣合的情况。考虑到以上问题，由于本方案中采用镀层作为所述链环的最外层，为避免相扣合的两链环上镀层出现相互粘连情况，设置为：所述镀层为镀镍层或镀铬层。本方案中，首先，镍材质和铬材质为常见的能够稳定运用于高温、辐照环境的材料；其次，镀铬层出现以上提出的自粘连情形所需稳定一般接近600℃，而镀镍层出现以上提出的自粘连情形所需要的温度更高；最后，相较于现有材料和加工工艺所形成的链环表面，为所述镀镍层或镀铬层的镀层均能够有效降低链环表面的干摩擦系数。
14.考虑到镀层在常见链环材料(本方案中链环的集体材料)上的附着能力，设置为：所述链环的材质为弹簧钢或奥氏体不锈钢，所述镀层为镀铬层。本方案中，所述弹簧钢或奥氏体不锈钢为性能可靠的链环材料，采用所述镀铬层作为所述镀层，首先：在现有镀膜工艺上，所获得的镀铬层相较于镀镍层更容易具有更小的摩擦系数；其次，在本方案提出的链环基体材料的基础上，镀铬层具有明显优于镀镍层的附着能力，以在出现镀层受到冲击载荷时，能够更好的保持链环表面完整性。
15.本方案还公开了一种控制棒驱动机构用拖链制备方法，包括表面成型步骤；
16.所述表面成型步骤为：在链环上获得镀层，所述镀层作为链环的表层且作为链环表面的减摩层。本方案为获得以上所述的拖链的具体加工方法。
17.作为所述的控制棒驱动机构用拖链制备方法更进一步的技术方案：
18.包括用于实现链环成型的成型步骤，所述成型步骤位于表面成型步骤之前；
19.所述成型步骤为：通过切割方式完成链环的成型加工。本方案中，将所述成型步骤设置在表面成型步骤之前，旨在避免成型步骤导致镀层受损；对所述成型步骤的具体设定，旨在避免链环成型过程中因为如冷弯加工成型导致链环上存在残余应力致使链环在后期出现变形、避免因为如冷弯加工成型导致链环出现如裂纹等缺陷。
20.所述镀层为链环上的镀镍层或镀铬层。本方案为与以上对应的，针对所述自连接
情形所提出的加工方法。
21.所述链环的材质为弹簧钢或奥氏体不锈钢，所述镀层为镀铬层。本方案为与以上对应的，针对所述附着能力以及表面摩擦系数所提出的加工方法。
22.所述表面成型步骤采用分步式操作；
23.所述分步式操作为：获得所述镀层采用至少两个阶段完成；
24.在完成上一阶段后，改变工装在链环上的夹持位置，而后进行下一阶段。本方案考虑到在形成所述镀层的过程中，如链环的基体部分在形成所述镀层的氛围内需要被固定，所述基体部分上的具体被约束位置即为镀层形成过程中死角。本方案考虑到形成所述镀层本身较慢，提出了一种通过分阶段形成所述镀层，且在整个阶段中改变固定位置(不同阶段夹持位置不同)，以获得链环全表面形成镀层且形成厚度相对均匀的镀层的技术方案。
25.为避免焊接热损坏甚至烧毁所述镀层，设置为：所述表面成型步骤位于编链步骤之后；
26.所述编链步骤为：完成链环之间的串接、对各链环进行封闭焊接。
27.为减小焊接过程对链环的热输入、便于实施焊接以及获得周向方向上各位置焊接质量均匀、焊缝与两端链环端面连接质量相近，以避免因为局部薄弱区域导致链环在使用过程中被拉开的技术方案，设置为：所述焊接为在链环端部对中后，在加工于链环端部的坡口上进行焊接；
28.所述焊接位置位于链环的直线段上；
29.链环的各端均设置有坡口，各端的坡口均为加工于链环端部的圆锥面，所述圆锥面使得链环的端部为尖端，所述尖端的顶尖位于端部中心，链环两端的坡口形式一致；
30.所述对中为两顶尖对中。本方案中，即为完成所述对中后，在具体焊接位置获得绕所述直线段周向方向延伸的环形坡口，在任意周向位置，所述环形坡口均为：外侧宽度大于内侧宽度，且由内至外，所述坡口的宽度连续变大。采用所述焊接，相应焊缝成型于所述坡口内即可，在焊缝表面与链环表面齐平的情况下，即可获得所需的链环封闭和防拉开能力。
31.本实用新型具有如下的优点和有益效果：
32.本方案考虑到控制棒驱动机构的具体运用工况和环境要求，在该领域不适合采用如高温润滑脂的情况下，提出了一种在链环的表面设置镀层、该镀层作为链环的最外层且为减摩层的技术方案。作为本领域技术人员，所述减摩层即用于减小链环表面的摩擦系数，由于现有控制棒驱动机构上拖链在工作时链环表面相对运动均为干摩擦，故对减摩层的定义应该理解为：相较于未设置减摩层，镀层能够减小相连两链环相对滑动过程中的摩擦力，即达到了减磨效果，该镀层即为本方案中所定义的减摩层。
33.具体的：本方案中采用镀层作为所述减摩层，首先，可利用现有表层镀膜工艺，较为简单的获得能够覆盖链环整个表面、各位置厚度均匀、表层光滑的镀层；其次，可利用现有表层镀膜工艺，在耗时合理的基础上，获得致密的减摩层以强化减摩层的附着力、使得镀层本身具有理想耐磨性能的技术方案；最后，区别于完全替换链环的材料，本方案考虑到现有常见的、能够运用于辐照和高温环境的减摩材料的力学性能，提出了一种可以现有拖链材料制备链环的主体部分作为基体材料，再通过镀膜的方式获得所述镀层作为减摩层，最终获得一种抗拉能力强、抗变形能力强、能够承受拖链工作过程中可能出现的冲击载荷的技术方案。
34.综上，采用本方案提供的技术方案，所述镀层的减摩性能可有效帮助拖链松弛段上链环之间的正常扣合，降低拖链在工作过程中的故障率。
附图说明
35.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
36.图1为本实用新型的提供的控制棒驱动机构用拖链一个具体实施例的结构示意图，该示意图为拖链的主视图，用于反映拖链上链环的配合状态；
37.图2为本实用新型的提供的控制棒驱动机构用拖链一个具体实施例中链环的剖视图，该链环的状态为完成本方案所示的对中时的状态。
38.附图中的附图标记分别为：1、链环，2、镀层，3、坡口。
具体实施方式
39.在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所实用新型的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
40.在本实用新型的各种实施例中，表述“或”或“a或/和b中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一个”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。
41.在本实用新型的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本实用新型的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
42.应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。
43.在本实用新型的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本实用新型的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。
44.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
45.实施例1：
46.本实施例提出了一种控制棒驱动机构用拖链。
47.如图1和图2所示，本实施例提供的拖链包括链环，所述链环1上设置有镀层2，所述镀层2作为链环1的表层且作为链环1表面的减摩层。
48.本方案中，所述链环1即为拖链上的单链或环扣，所述拖链即为由链环1依次串联而成的链条，本方案所定义的技术术语减摩层也通常被叫做如减磨层。
49.本方案考虑到控制棒驱动机构上拖链在工作过程中的形态特点：局部链段与链轮上的链齿啮合，工作过程中较为常规的形态为控制棒组件悬吊于拖链的一端且位于链轮的下方，链轮与控制棒组件之间的链段为绷紧状态；相对于控制棒组件所在端，另一端的链段在自身重力下有包括悬垂段及支撑于如支撑面上的松散段，随着链轮的旋转，处于绷紧状态、在自身重力下处于悬垂状态、被支撑于支撑面上呈松散状态的链段长度均会发生变化，而在自身重力下处于悬垂状态、被支撑于支撑面上呈松散状态的链段在运动过程中，相互扣合的两个链环1扣合位置可能出现并非位于各自端部的情况，此种情况下，将导致相应链环1不能与链轮良好啮合，最终出现链轮转动出现卡塞、控制棒组件不能按照设定被释放或提升，出现控制棒驱动机构运行故障甚至反应堆运行安全事故。
50.本方案考虑到控制棒驱动机构的具体运用工况和环境要求，在该领域不适合采用如高温润滑脂的情况下，提出了一种在链环1的表面设置镀层2、该镀层2作为链环1的最外层且为减摩层的技术方案。作为本领域技术人员，所述减摩层即用于减小链环1表面的摩擦系数，由于现有控制棒驱动机构上拖链在工作时链环1表面相对运动均为干摩擦，故对减摩层的定义应该理解为：相较于未设置减摩层，镀层2能够减小相连两链环1相对滑动过程中的摩擦力，即达到了减磨效果，该镀层2即为本方案中所定义的减摩层。
51.具体的：本方案中采用镀层2作为所述减摩层，首先，可利用现有表层镀膜工艺，较为简单的获得能够覆盖链环1整个表面、各位置厚度均匀、表层光滑的镀层2；其次，可利用现有表层镀膜工艺，在耗时合理的基础上，获得致密的减摩层以强化减摩层的附着力、使得镀层2本身具有理想耐磨性能的技术方案；最后，区别于完全替换链环1的材料，本方案考虑到现有常见的、能够运用于辐照和高温环境的减摩材料的力学性能，提出了一种可以现有拖链材料制备链环1的主体部分作为基体材料，再通过镀膜的方式获得所述镀层2作为减摩层，最终获得一种抗拉能力强、抗变形能力强、能够承受拖链工作过程中可能出现的冲击载荷的技术方案。
52.综上，采用本方案提供的技术方案，所述镀层2的减摩性能可有效帮助拖链松弛段上链环1之间的正常扣合，降低拖链在工作过程中的故障率。
53.实施例2：
54.本实施例在实施例1的基础上做进一步细化：
55.如上所述，现有技术中，考虑到工作环境对拖链的要求，其上链环1在工作时一般为干摩擦，即组成链环1的材料在工作过程中会持续接触。由于拖链工作在温度较高的环境中(一般处于300至400℃的区间内)，常规的形成链环1的材料在具体接触位置会产生自粘
连情形(自焊情形)，即相接触的两链环1在接触位置会产生粘接情况，该情况不利于链环1被拖起后迅速变换为端部相扣合的情况。考虑到以上问题，由于本方案中采用镀层2作为所述链环1的最外层，为避免相扣合的两链环1上镀层2出现相互粘连情况，设置为：所述镀层2为镀镍层或镀铬层。本方案中，首先，镍材质和铬材质为常见的能够稳定运用于高温、辐照环境的材料；其次，镀铬层出现以上提出的自粘连情形所需稳定一般接近600℃，而镀镍层出现以上提出的自粘连情形所需要的温度更高；最后，相较于现有材料和加工工艺所形成的链环1表面，为所述镀镍层或镀铬层的镀层2均能够有效降低链环1表面的干摩擦系数。
56.实施例3：
57.本实施例在实施例1的基础上做进一步细化：
58.考虑到镀层2在常见链环1材料(本方案中链环1的集体材料)上的附着能力，设置为：所述链环1的材质为弹簧钢或奥氏体不锈钢，所述镀层2为镀铬层。本方案中，所述弹簧钢或奥氏体不锈钢为性能可靠的链环1材料，采用所述镀铬层作为所述镀层2，首先：在现有镀膜工艺上，所获得的镀铬层相较于镀镍层更容易具有更小的摩擦系数；其次，在本方案提出的链环1基体材料的基础上，镀铬层具有明显优于镀镍层的附着能力，以在出现镀层2受到冲击载荷时，能够更好的保持链环1表面完整性。
59.实施例4：
60.本实施例提出了一种控制棒驱动机构用拖链制备方法，包括表面成型步骤；
61.所述表面成型步骤为：在链环1上获得镀层2，所述镀层2作为链环1的表层且作为链环1表面的减摩层。本方案为获得以上实施例1所述的拖链的具体加工方法。
62.实施例5：
63.本实施例在实施例4的基础上做进一步细化：
64.包括用于实现链环1成型的成型步骤，所述成型步骤位于表面成型步骤之前；
65.所述成型步骤为：通过切割方式完成链环1的成型加工。本方案中，将所述成型步骤设置在表面成型步骤之前，旨在避免成型步骤导致镀层2受损；对所述成型步骤的具体设定，旨在避免链环1成型过程中因为如冷弯加工成型导致链环1上存在残余应力致使链环1在后期出现变形、避免因为如冷弯加工成型导致链环1出现如裂纹等缺陷。
66.实施例6：
67.本实施例在实施例4的基础上做进一步细化：
68.所述镀层2为链环1上的镀镍层或镀铬层。本方案为与以上实施例2对应的，针对所述自连接情形所提出的加工方法。
69.实施例7：
70.本实施例在实施例4的基础上做进一步细化：
71.所述链环1的材质为弹簧钢或奥氏体不锈钢，所述镀层2为镀铬层。本方案为与实施例3对应的，针对所述附着能力以及表面摩擦系数所提出的加工方法。
72.实施例8：
73.本实施例在实施例4的基础上做进一步细化：
74.所述表面成型步骤采用分步式操作；
75.所述分步式操作为：获得所述镀层2采用至少两个阶段完成；
76.在完成上一阶段后，改变工装在链环1上的夹持位置，而后进行下一阶段。本方案
考虑到在形成所述镀层2的过程中，如链环1的基体部分在形成所述镀层2的氛围内需要被固定，所述基体部分上的具体被约束位置即为镀层2形成过程中死角。本方案考虑到形成所述镀层2本身较慢，提出了一种通过分阶段形成所述镀层2，且在整个阶段中改变固定位置(不同阶段夹持位置不同)，以获得链环1全表面形成镀层2且形成厚度相对均匀的镀层2的技术方案。
77.实施例9：
78.本实施例在实施例4的基础上做进一步细化：
79.为避免焊接热损坏甚至烧毁所述镀层2，设置为：所述表面成型步骤位于编链步骤之后；所述编链步骤为：完成链环1之间的串接、对各链环1进行封闭焊接。
80.实施例10：
81.本实施例在实施例9的基础上做进一步细化：
82.为减小焊接过程对链环1的热输入、便于实施焊接以及获得周向方向上各位置焊接质量均匀、焊缝与两端链环1端面连接质量相近，以避免因为局部薄弱区域导致链环1在使用过程中被拉开的技术方案，设置为：所述焊接为在链环1端部对中后，在加工于链环1端部的坡口3上进行焊接；
83.所述焊接位置位于链环1的直线段上；
84.链环1的各端均设置有坡口3，各端的坡口3均为加工于链环1端部的圆锥面，所述圆锥面使得链环1的端部为尖端，所述尖端的顶尖位于端部中心，链环1两端的坡口3形式一致；
85.所述对中为两顶尖对中。本方案中，即为完成所述对中后，在具体焊接位置获得绕所述直线段周向方向延伸的环形坡口3，在任意周向位置，所述环形坡口3均为：外侧宽度大于内侧宽度，且由内至外，所述坡口3的宽度连续变大。采用所述焊接，相应焊缝成型于所述坡口3内即可，在焊缝表面与链环1表面齐平的情况下，即可获得所需的链环1封闭和防拉开能力。
86.以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。