CH622455A5 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweissen des Rahmens eines Haltegitters für Kernbrennelemente nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntermassen besteht ein Haltegitter für Brennelemente aus zahlreichen ineinandergesteckten Metallstreifen in eierkistenförmiger Anordnung, die zwischen sich Zellen bilden, die zur Aufnahme von Brennstäben und Steuerstabführungshülsen eines Brennelements dienen. Diese Haltegitter, die mit gegenseitigen Abständen über die Länge eines Brennelements verteilt angeordnet sind, werden mit engen Toleranzen genau hergestellt, um einen gleichmässigen Wärmeübergang von allen Brennstäben auf das nach oben durch das Brennelement hindurchzirkulierte Kühlmittel zu begünstigen und die Energieerzeugung entsprechend der jeweils eingestellten Betriebsart sicherzustellen.

Ein bei der Herstellung dieser Haltegitter auftretendes besonderes Problem besteht darin, dass zum Erhalt genauer Abmessungen aller Gitterzellen vier gesonderte, als Rahmen -streifen oder Rahmenplatten ausgebildete Rahmenteile, nämlich pro Gitterseite ein Rahmenteil, um den Gitterumfang herumgelegt und an den Gitterecken mit ihren einander überlappenden Enden miteinander verschweisst werden. Während des Schweissvorgangs findet oftmals ein so starker Verzug der Rahmenteile statt, dass sich die Brennstäbe nicht mehr einsetzen lassen. Infolgedessen ist eine Nacharbeitung des Gitters notwendig, um es auf die richtigen Abmessungen zu bringen, und wenn dies nicht möglich ist, so muss das Gitter zum Aus-schuss geworfen werden.

Es sind schon verschiedene Arten von Vorrichtungen verwendet worden, um dieses Problem zu verringern, jedoch findet in den Eckzellen immer noch eine Grössenänderung statt, was hauptsächlich auf der Zusammenziehung der ge-schweissten Bauteile, die der Schweisswärme ausgesetzt sind, beruht. Diese Grössenänderung kann die zulässigen Toleranzen überschreiten, was dann ein Wiederauftrennen der Schweissung, eine Nacharbeitung des Gitters oder ein Verschrotten des ganzen Rahmens erfordert, nur weil die Eckzellen nicht die zulässige Grösse haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schweissung der Rahmenteile eines Gitters so zu gestalten, dass kein wesentlicher Verzug der geschweissten Teile auftritt und infolgedessen die Abmessungen der Eckzellen nicht beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensmassnahmen gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Haltegitter für Kernbrennelemente, wobei diese Darstellung die Anordnung der Teile unmittelbar vor dem Schweissen der überlappenden Rahmenteilenden zeigt,

Fig. 2 perspektivisch ein Haltegitter und eine Vorrichtung, in welche das Haltegitter zur Erleichterung der Schweissung der überlappenden Rahmenteilenden einsetzbar ist,

Fig. 3 eine isometrische Darstellung einer Hilfsvorrichtung, die den Verzug des Gitters während des Schweissvorgangs verhindert, und

Fig. 4 ein Schweissgerät und ein in eine Halterung eingesetztes Haltegitter während des Schweissvorgangs.

In allen Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines herkömmlichen Gitters 10, wie es zur Halterung von Brennstäben und Steuerstabführungshülsen in vorbestimmter Anordnung in einem Kernbrennelement Anwendung findet. Das Gitter besteht aus einer Vielzahl von ineinandergesteckten Streifen bzw. Platten 12,14 und äusseren Rahmenteilen 16, welche das Gitter an seinem Umfang umschliessen. Die ineinandergesteckten Streifen und die Rahmenteile bilden zusammen eine Vielzahl von Zellen 18, die jeweils mit nach innen vorspringenden Noppen 20 und Federn 22 versehen sind, die einen Brennstab oder eine Steuerstabführungshülse während des Reaktorbetriebs fest in der vorgesehenen Stellung halten.

Wie bereits oben erwähnt, besteht der Rahmen 16 aus vier ursprünglich einzelnen Streifen mit überlappenden Enden 24 und 26, die im Verlaufe des Zusammenbaus des Gitters miteinander verschweisst werden. Zur Schweissung dieser überlappenden Rahmenteilenden wird das Gitter mit den äusseren Rahmenteilen 16 in eine Haltevorrichtung 28 eingesetzt, die einfach aus einem Sockel aus miteinander verschweissten Winkeleisen 30 und ebenen Seitenwandplatten 32 besteht, welch letztere zwecks Bildung einer kastenartigen Anordnung an die Winkeleisen angeschweisst sind. Die Winkeleisen weisen einen flachen Schenkel 34 auf, auf welchem die Streifenkanten eines eingesetzten Gitters aufliegen. An allen vier Ecken der Haltevorrichtung ist jeweils ein Zwischenraum 36 zwischen den Kanten der benachbarten Seitenwandplatten 32 vorgesehen, durch welche in der nachstehend noch beschriebenen Weise Schweisselektroden Zugang erhalten.

Zur Zeit des Einsetzens des Gitters 10 in die Haltevorrichtung 28 sind die einander durchdringenden Gitterstreifen 12 und 14 bereits vollständig zusammengesetzt. Der letzte noch verbleibende Schritt ist das Schweissen der überlappenden Enden der Rahmenteile, um das Haltegitter vor dem Löten zu vervollständigen. Zur Ausführung dieses Verfahrensschrittes wird in jede der vier Eckzellen des Gitters eine Hilfsvorrichtung 38 der in Fig. 3 gezeigten Art eingesetzt, um einen Ver5

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zug der Rahmenteile während des Schweissvorgangs auf ein Minimum zu verringern.

Die Hilfsvorrichtung 38 weist einen im wesentlichen quadratischen Basisteil 40 auf, dessen Abmessungen gleich der gewünschten Abmessungen der Eckzellen sind. Der Basisteil 5 40 weist Ausschnitte 42 auf, deren Breite und Tiefe so gewählt sind, dass sie jeweils einen Noppen 20 teilweise umschliessen und einen Punkt festlegen, an welchem die überlappenden Rahmenteilenden geschweisst werden. Der Mittelteil 44 der Hilfsvorrichtung 38 weist eine gebohrte oder auf andere Weise 10 hergestellte Öffnung 46 auf, die in eine im Basisteil 40 gebildete Aussparung 48 übergeht. Die Öffnung 46 und die Aussparung 48 sind im Hinblick auf die Grösse der Schweissspitze eines Schweisswerkzeugs bemessen, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Zur Erleichterung der Handha- 15 bung des Sockelteils 40 sind zwei damit einstückig ausgebildete Verlängerungsschenkel 50 vorgesehen, die das Einsetzen und Positionieren der Hilfsvorrichtung 38 in einer Eckzelle gestatten.

Da die Gitteraussenabmessungen eng den Innenabmessun- 20 gen der Haltevorrichtung entsprechen, sitzt das Gitter in der für das Schweissen vorgesehenen Stellung mit Passsitz in der Haltevorrichtung. Die überlappenden Rahmenteilenden sind im richtigen Winkel abgebogen und berühren einander über ihre gesamte Länge. In jede Eckzelle wird eine Hilfsvorrich- 25 tung 38 eingesetzt, bis die Basiskante der Ausschnitte 42 die Unterkante von Noppen 20 benachbarter Gitterstreifen berühren. Die Noppen dienen demzufolge als Anschläge, die ein weiteres Einschieben der Hilfsvorrichtungen in die betreffende Zelle verhindern. In dieser Position weist die Aussparung 48 30 der Hilfsvorrichtung zu den freiliegenden, einander überlappenden Rahmenteilenden hin und ermöglicht so den Zugang für Schweissspitzen.

Wie Fig. 4 zeigt, weist das Schweissgerät einen geeigneten Sockel 52 auf, der ein feststehendes Gehäuse 54 mit einem 35 Ansatz 56 trägt, welch letzterer eine Schweissspitze 58 hält.

Ein oberer, mittels eines Drehzapfens 62 schwenkbar auf dem unteren Gehäuseteil montierter Gehäuseteil 60 trägt eine bewegliche Schweissspitze 64, die gegenüber und mit Bezug auf die Schweissspitze 58 ausgerichtet angeordnet ist. Elektrische Zuleitungen 66 dienen der Zufuhr der elektrischen Energie zum Schweissgerät.

Bei der Montage werden die Streifen 12 und 14 zur Bildung eines Gitters zusammengesetzt und die äusseren Rahmenteile 16 werden mit ihren Enden 24, 26 einander an den Eckzellen überlappend um das Gitter herumgelegt. Sodann wird in jede Eckzelle des Gitters eine Hilfevorrichtung 38 eingeschoben, bis die Ausschnitte 42 jeweils am unteren Rand eines Gitternoppens 20 anliegen. Dabei wird die Hilfsvorrichtung in der betreffenden Eckzelle so orientiert, dass die Aussparung 48 mit der betreffenden Aussparung 36 zwischen zwei Seitenwandplatten 32 der Haltewandvorrichtung 28 fluchtet. Befinden sich die einzelnen Teile in dieser Position, so wird die Haltevorrichtung mit dem darin eingesetzten Gitter und den Hilfsvorrichtungen auf das in Fig. 4 gezeigte Schweissgerät gebracht. Wenn die Haltevorrichtung mit dem eingesetzten Gitter über die untere Schweisselektrode geschoben worden ist, wird die Spitze dieser unteren Schweisselektrode durch die Aussparung 48 in der Hilfsvorrichtung 38 positioniert und in Berührung mit den einander überlappenden Rahmenteilenden 24, 26 gebracht. Dadurch wird die Stelle einer Punktschweis-sung der überlappenden Rahmenteilenden genau festgelegt, und die Punktschweissung erfolgt sodann durch Niederdrücken der oberen Schweisselektrode 64 in die Schweissstellung. Nachdem diese Punktschweissung und entsprechende Punkt-schweissungen in den anderen Eckzellen vorgenommen worden sind, werden die Hilfsvorrichtungen 38 wieder herausgenommen und jeweils von der anderen Gitterseite her wieder in die Eckzellen eingesetzt, bis die Ausschnitte 42 wieder an den Gitternoppen anstossen. Sodann wird in jeder Eckzelle eine weitere Punktschweissung ausgeführt, wonach der Schweissvorgang beendet ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Verfahren zum Schweissen des Rahmens eines Haltegitters für Kernbrennelemente, das aus mit Noppen und Federn versehenen, gitterförmig zusammengesetzten Streifen und aus das so gebildete Streifengitter an seinem Umfang umschlies-senden Rahmenteilen besteht, wobei die Rahmenteile mit einander überlappenden Enden um das Streifengitter herumgelegt und mit diesem zusammen in eine Haltevorrichtung (28) mit offenen Eckbereichen (36) eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden der offenen Eckbereiche (36) der Haltevorrichtung (28) eine Hilfsvorrichtung (38), die eine Aussparung (48) aufweist, eingeschoben wird, dass weiter die Haltevorrichtung (28) mit dem darin eingesetzten Haltegitter (12, 14) und den Hilfsvorrichtungen (38) so über eine Schweisselektrode geschoben wird, dass die eine Elektrodenspitze (58) in die Aussparung einer HilfsVorrichtung (38) greift und mit den sich überlappenden Rahmenteilenden (16) in Berührung kommt, und dass sodann eine zweite Elektrode (64) entgegengesetzter Polarität gegenüber der ersteren Elektrode mit den überlappenden Rahmenteilenden in Berührung gebracht und die überlappenden Rahmenteilenden innerhalb der Haltevorrichtung punktgeschweisst werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsvorrichtung (38) anschliessend wieder entfernt und vom axial entgegengesetzten Ende des Haltegitters her erneut eingeschoben und sodann eine weitere Punktschweis-sung der überlappenden Rahmenteilenden vorgenommen wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsetzen der Hilfsvorrichtung (38) in den offenen Eckbereich (36) der Hai te Vorrichtung (28) durch einen auf einem Gitterstreifen gebildeten Noppen (20) begrenzt und dadurch die Punktschweissstelle genau festgelegt wird.