CH450080A - Torusmetalldichtung, insbesondere für temperaturwechselbeanspruchte Verbindungen an Kernreaktoren, und Verwendung dieser Dichtung - Google Patents

Description

      Torusmetalldichtung,        insbesondere    für     temperaturwechselbeanspruchte        Verbindungen    an  Kernreaktoren, und Verwendung dieser Dichtung         i     Die Erfindung     betrifft    eine     Torusmetalldichtung,    ins  besondere für     temperaturwechselbeanspruchte    Verbin  dungen an     Kernreaktoren.    Beispielsweise an     Druckwas-          serreaktoren    und Versuchseinbauten sowie auch bei  Wärmetauschern besteht an einigen Stellen das Pro  blem, die Temperaturwechsel auftretende grössere ra  diale und axiale Spalte,

   deren Grösse bis zu einigen  Millimetern betragen kann, mittels einer metallischen  Dichtung     zu    dichten.  



  Bekannte Metalldichtungen, vor allem aber auch  geschlossene     Torusdichtungen,    können im allgemeinen  nur     kleinste    Verschiebungen gestatten, wenn sie nicht  ihre Funktion durch     überbeanspruchung    über ihr ela  stisches     Verformungsvermögen    hinaus einbüssen sollen.  Man vermeidet deshalb bei allen bekannten     Torusdich-          tungen    die     überschreitung    der Streckengrenze des Dich  tungswerkstoffes. Dadurch wird aber wiederum der An  wendungsbereich dieser an sich sonst sehr vorteilhaften  Dichtungsform sehr eingeschränkt.  



  Beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung gilt  diese Einschränkung nicht mehr. Erfindungsgemäss ist  bei dem Dichtungswerkstoff während der maximalen  betrieblichen Verschiebung der abzudichtenden Bau  teile eine über die     Elastizitätsgrenze    hinausgehende Ver  formung zugelassen und zur Wiederherstellung der ur  sprünglichen Form der Dichtung sind federnde Rück  stellglieder am     Torusring    vorgesehen.  



  Diese     Rückstellglieder    können z. B. aus gleichmässig  über den     ganzen    Toras verteilten     Tellerfedersäulen     bestehen. Die bisher übliche Eigenfederung des     Toras     wird also durch eine entsprechend     anpassbare     Fremd  federung  ergänzt, wobei dem eigentlichen Toras haupt  sächlich nur die Funktion der Abdichtung bleibt. Dem  entsprechend kann natürlich auch die Materialwahl für  den eigentlichen     Toras    getroffen werden. Geeignet ist  z. B. auch     austenitischer    Stahl, der dafür bekannt ist,.

    dass er für     Lastwechselzahlen    bis in die     Grössenord-          nung    von 103 besonders grosse plastische Wechseldeh  nungen     zulässt.    Es sind jedoch auch andere Werkstoffe    wie z. B. Nickellegierungen für diesen Zweck verwend  bar.  



  Zur näheren Veranschaulichung der Erfindung sei  auf die     Fig.    1 bis 3 verwiesen.     Fig.    1 zeigt in schemati  scher Darstellung ein     Reaktordruckgefäss,    bei dem am       Kühlmittelaustrittsstutzen    die erfindungsgemässe Dich  tung angewendet ist.     Fig.    2 zeigt einen Querschnitt  durch die     Torusdichtung    an der Stelle eines federnden  Rückstellgliedes,     Fig.    3 zeigt in einer schematischen  Darstellung die Verteilung dieser Rückstellglieder über  den Umfang der     Torusdichtung.     



  Der Reaktorkessel 2, der den     Reaktorkern    24 ent  hält, ist mit     Kühlmittelzuführungsstutzen    21 und Kühl  mittelabführungsstutzen 22 versehen. Nach dem Ein  tritt des Kühlmittels gelangt dieses zunächst in einen  Ringspalt 23, strömt in demselben nach unten und  dringt von unten her durch den Reaktorkern nach oben.  Anschliessend verlässt es den     Reaktordruckkessel    durch  den Stutzen 22. Zur Führung des Kühlmittels ist  dabei auch der den Reaktorkern 24 tragende Zylinder  3 vorgesehen. Dieser ist zur Abführung des Kühlmittels  durchbrochen und an dieser Stelle mit Hilfe der     Torus-          dichtung    5 gegenüber der Kesselwandung 2 abgedichtet.

    Die Dichtung 5 ist durch einen Stützring 4 gehaltert,  der am Zylinder 3 lösbar befestigt ist. Damit ist es  z. B. auch möglich, die Dichtung 5 nach Ausbau des  Reaktorkernes mit Hilfe eines     fernbedienbaren        Werk-          zeuges    auszuwechseln.  



  Infolge des Druckverlustes beim Durchströmen des  Kühlmittels durch den Reaktorkern wird im Ringraum  23 ein höherer Druck herrschen als im Austrittsstutzen  22. Die     Torusdichtung    5 ist daher so angeordnet, dass  ihre offene Seite dem höheren Druck zugewendet ist  und dieser damit im Sinne einer Verbesserung der Ab  dichtung auf die eigentliche     Torusdichtung    einwirkt.

    Da bei der Grösse des Behälters, der einen Durch  messer in der Grössenordnung von etwa 4 m haben kann,  an der Abdichtungsstelle bei wechselnden Temperatu  ren mit einer     Änderung    der Spaltbreite bis zu einigen      Millimetern gerechnet werden muss, ist eine einfache       Torusdichtung    nicht mehr geeignet, vielmehr muss, wie  bereits erwähnt, die Eigenfederkraft des     Torus    durch  eine Anzahl radial angeordneter     Stützfedersysteme    er  gänzt werden, so dass dem     Torusmaterial    selbst nur die  Aufgabe der Abdichtung gegenüber den     Anlagenflächen     zukommt. Diese  Fremdfederung> ist in     Fig.    2 näher  dargestellt.

   Sie besteht nach diesem Beispiel im wesent  lichen aus hintereinander angeordneten Tellerfedern 7,  die auf einem     Bolzen    8 aufgereiht sind. Dieser ist an  beiden Enden geführt in Kopfstücken 9 und 10, die den  Aussenflächen der     Toruswölbung    angepasst sind. Damit  ein sicherer Sitz dieser     Federrückstellglieder    gesichert  ist, sind die Endstücke 9 und 10 an Stellen 59 und 51  mit dem     Torus    5 punktförmig verschweisst. Selbstver  ständlich kann auch eine andere Befestigungsart, die  eine Veränderung der Sollage des Federsatzes verhin  dert, gewählt werden.  



  Derartige Stützglieder sind gemäss     Fig.    3 regelmässig  am Umfang des     Torusringes    5 angeordnet, die Abstände  richten sich dabei nach der Dicke des     Torusmaterials,     nach dem Durchmesser des     Torusringes    und nach den  zu     erwartenden    bzw. benötigten     Rückstellkräften.     



  Aus diesen Darstellungen ist zu ersehen, dass der  eigentliche     Torus    oder eine an dem     Torus    angebrachte  Gleitfläche gleitend auf den abzudichtenden Flächen  anliegt. Der Stützring 4 ist dabei vorgesehen, um ein       Ausknicken    des     Torusringes    mit Sicherheit zu vermei  den. Da diese Dichtung     aufgrund    der verhältnismässig  geringen Flächenpressung an den Dichtungsflächen kei  ne     100o;\oige    Abdichtung ermöglicht, ist ihr Einsatz  vorzugsweise dort angezeigt, wo das gleiche Medium  auf beiden Seiten der     Dichtungsfläche    ansteht.

   Wie im  Falle des gewählten Beispieles ist dies auch insbesondere  bei speziellen Bauformen von Wärmetauschern der  Fall. Die an den Dichtungsstellen auftretenden     Leckra-          ten    sind dabei so gering, dass sie für die Funktion des    betreffenden Reaktors oder Wärmetauschers ohne jeden  Belang sind. Weitere Anwendungsmöglichkeiten dieser  speziellen     Torusdichtung    dürften vor allem auch bei der  chemischen Industrie gegeben sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCHI Torusmetalldichtung, insbesondere für temperatur- wechselbeanspruchte Verbindungen an Kernreaktoren, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Dichtungswerk stoff während der maximalen betrieblichen Verschie bung der abzudichtenden Bauteile eine über die Elastizi- tätsgrenze hinausgehende Verformung zugelassen ist und zur Wiederherstellung der ursprünglichen Form der Dichtung federnde Rückstellglieder am Torusring vor gesehen sind.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Torusdichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellglieder gleichmässig auf dem ganzen Torus verteilt sind und aus Tellerfeder säulen mit der Rundung des Torus angepassten End stücken, die mit denselben fest verbunden, z. B. ver- schweisst sein können, bestehen. 2. Torusdichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Torus einen halbringförmigen radialen Querschnitt hat.

   3. Torusdichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Seite des Torus nach der Säule des höheren Druckes der Verbindung zeigt. PATENTANSPRUCH II Verwendung derTorusdichtung nach Patentanspruch (, für die gegenseitige Abdichtung verschiedener vom gleichen Medium, jedoch unterschiedlichen Druckes er füllter Räume von Wärmetauschern.