[发明专利]用于将部件固定在核反应堆内的锁定紧固件

说明书

本申请要求2012年4月18日提交的美国临时申请第61/635,054号的权益。2012年4月18日提交的美国临时申请第61/635,054号的全部内容以参见的方式纳入本文。

技术背景

以下涉及紧固件技术、核反应堆技术、核发电技术、核燃料技术以及相关技术。

在诸如核反应堆、超高真空（UHV）处理系统等环境中，无法容易地触及安装好的部件。在这种环境中，由于暴露于长期振动、热循环或其它环境因素而随时间自行变松的螺纹紧固件具有严重困难。已知用于防止螺纹紧固件自行松开的许多紧固件锁定方案。一些紧固件锁定方案包括诸如锁定垫圈、开口销、联销铁丝、锁定杯或锁定板的附加锁定硬件来固定紧固件。其它紧固件锁定方案需要专门修改由紧固件固定的凸缘或其它部件的表面。例如，一些锁定方案依赖于用于锁定动作的匹配表面的摩擦或变形，而其它方案需要改型的开口（例如，埋头孔），紧固件头部压接到该开口内以锁定紧固件。当锁定垫圈、销、城堡状螺母和联销铁丝长期暴露于（例如，以几十年的量级）流动引发的振动、地震载荷等时，这些部件对于将部件固定到核反应堆内部是有问题的。在运行的核反应堆中单个紧固件的松开或失效会需要将反应堆停堆和计划外的维护。

类似地，在UHV系统中，将运行压力抽真空到约10-9托或更低通常以规定的次序在几天或几周时间段内采用一系列不同的泵（例如，机械、冷冻、扩散、离子泵）。单个紧固件失效会需要打开UHV系统和由此用于抽真空的几周量级上的计划外的停堆时间。

下文公开了改进的锁定的紧固件结构和紧固方法。

发明内容

在一个实施例中，设备包括：螺纹紧固件包括头部、螺纹杆部和环形凸缘，该头部成形为与驱动工具配合，螺纹杆部从头部的底面沿紧固件的纵向轴线延伸，而环形凸缘横向于紧固件的纵向轴线定向，并围绕头部的底面；以及近侧表面，该近侧表面具有接纳孔，螺纹紧固件的杆部设置在接纳孔内，而头部的底面与近侧表面接触，近侧表面还具有与接纳孔间隔开的压接凹陷部，环形凸缘的与压接凹陷部交叠的一部分变形到压接凹陷部内。在一些实施例中，设备还包括近侧构件，该近侧构件限定近侧表面，接纳孔是穿过近侧构件的通孔，螺纹紧固件的杆部穿过接纳孔；以及远侧构件，该远侧构件具有孔，螺纹紧固件的杆部也至少部分地穿过该孔。在一些这种实施例中，远侧构件内的孔是螺纹孔，且螺纹紧固件是螺纹杆部与螺纹孔的螺纹配合的螺钉。在一些这种实施例中，远侧构件内的孔是通孔，螺纹紧固件是螺栓，且设备还包括螺母，该螺母与螺栓的螺纹杆部的从远侧构件内的通孔突出的端部配合，螺母包括环形凸缘，该环形凸缘横向于所述螺栓的纵向轴线定向，并变形到远侧构件的与螺母接触的表面上的压接凹陷部内。

根据另一方面，方法包括将螺纹紧固件的螺纹杆部安装到在近侧表面内形成的接纳孔内，以及通过使螺纹紧固件的凸缘的与在近侧表面上形成的压接凹陷部交叠的一部分变形到压接凹陷部内来锁定安装的螺纹紧固件。在一些这种实施例中，螺纹紧固件的凸缘是环形凸缘，对于安装好的螺纹紧固件的任何角度位置，环形凸缘的一部分与压接凹陷部交叠。

根据又一方面，设备包括：螺栓，该螺栓包括螺栓头部和螺纹杆部，螺纹杆部从螺栓头部的底面沿螺栓的纵向轴线延伸；第一构件和第二构件，该第一构件和第二构件分别具有通孔，螺栓的螺纹杆部穿过通孔，螺栓头部与第一构件接触，而螺纹杆部的远侧端部从第二构件的所述通孔突出；以及螺母，该螺母螺纹连接到螺纹杆部的从第二构件的通孔突出的远侧端部，因而，螺栓和螺母形成将第一和第二构件固定在一起的螺栓和螺母式紧固件组合；其中，螺栓锁定到第一构件，而螺母锁定到第二构件。在一些这种实施例中，螺栓和螺母分别具有环形凸缘，螺栓的环形凸缘变形到在第一构件内形成的压接凹陷部内，而螺母的环形凸缘变形到在第二构件内形成的压接凹陷部内。

附图说明

本发明可采用各种部件和部件的组合，以及各种工艺操作和工艺操作的组合。附图仅是为了示出较佳实施例的目的，而不应解释为限制本发明。

图1和2分别示意性地示出具有内部蒸汽发生器的压水反应堆（PWR）（一体式PWR）的示例性核反应堆的立体图和局部立体剖视图。

图3是适用于图1和2的反应堆内的控制棒驱动机构（CRDM）支座和支承板的立体图。

图4是安装在图3的支座和支承板上的CRDM的一部分的立体图。

图5是适用于图4的CRDM/支座联接的凸缘连接件的立体图。

图6是图5的带凸缘连接件的紧固件之一的剖切图。

图7是省去了紧固件的图5的压接孔和接纳孔的视图。