CH696733A5

CH696733A5 - Ruckprallelastizitot von Federringen.

Info

Publication number: CH696733A5
Application number: CH00688/03A
Authority: CH
Inventors: Bettadapur Narayanarao Sridhar; John Joseph Lynch; Maharaj Krishen Kaul
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2002-05-14
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2007-10-31
Also published as: ES2249084B1; MXPA03004212A; US20030216872A1; ES2249084A1; TWI268515B; TW200403691A; JP2004069678A; US6671632B2

Description

Hintergrund der Erfindung

[0001] Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Federringe und besonders auf Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen.
Konische Federringe werden oft in Befestigungssystemen oder Stützsystemen verwendet, um sicherzustellen, dass eine Druckkraft auf die festgeklemmten Anlagenteile während eines beabsichtigten Servicezyklus beibehalten wird. Sobald der konische Federring einmal zusammengedrückt ist, übt er kontinuierlich eine Kraft auf seine unmittelbar benachbarten Anlagenteile aus (eine trennende Kraft). Wenn ein konischer Federring zwischen einem Schraubenbolzenkopf oder -mutter, die ein festgeklemmtes Anlagenteil sichert, und dem eingespannten Anlagenteil zusammengedrückt wird, hilft die trennende Kraft des Federrings das eingespannte Anlagenteil festzuklemmen.

Die effektive Arbeitsbewegung des Federrings erzeugt eine Kraft auf die eingespannten Anlagenteile und behält sie bei, wenn es eine unterschiedliche Bewegung (Verformung) zwischen und unter den eingespannten Anlagenteilen und dem festgeklemmten Anlagenteil, z.B. einem Bolzen, gibt.

[0002] Federringe werden ebenfalls in Vorrichtungen verwendet, um die Einschränkung des Bewegungsaufkommens einer Komponente zu erleichtern, wenn die Komponente einen Defekt erfährt oder zumindest die Gefahr eines Defekts besteht. Zum Beispiel sind im Innern eines Reaktor-Druckgefässes (RDG) eines Siedewasser-Reaktors (SWR) die Gehäusestützen unter dem RDG von Regelstab-Gehäuseträgern umgeben, die mit dem RDG verbunden sind, wozu eine Mehrzahl von Federringen und eine Mutter verwendet wird.

Im Besonderen sind die Federringe am oberen Ende der Aufhänger-Stützstangen angebracht, um die Einschränkung des Aufkommens der Abwärtsbewegungen der Gehäusestützstangen im Falle eines Defekts des Regelstabantrieb-Gehäuses zu erleichtern.

[0003] In solchen Vorrichtungen werden typischerweise Federringe verwendet, weil die konische, ringförmige Dichtungsscheibe Biegungseigenschaften unter Last aufweist, die man mit konventionelleren Federformen nicht ohne Weiteres erhalten würde. Dementsprechend werden solche Dichtungen aufgrund von Anzahl, Anordnung und Merkmalen der in solchen Vorrichtungen verwendeten Federringe und zur Vereinfachung der Optimierung jeder Feder in der Vorrichtung unterschiedlich ausgewählt, wobei zumindest einige bekannte Entwurfsvorschriften zur Bestimmung geeigneter Eigenschaften der Federgeometrie berücksichtigt werden.

Bekannte Vorschriften sehen jedoch nur eine beschränkte Genauigkeit der Eigenschaften vor, weil mit bekannten Vorschriften nur die Eigenschaften eines Federrings zu einem bestimmten Zeitpunkt festgestellt werden können. Somit müssen zur Bestimmung der Eigenschaften einer Reihe von Federringen, die in Serie und/oder parallel angeordnet sind, zahlreiche Approximativen gemacht werden. Demzufolge können Federeigenschaften, die auf solchen Approximativen beruhen, ungenau ausfallen und zu Defekten in den betreffenden Komponenten führen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0004] Gemäss einer ersten Ausführungsform ist ein Verfahren zur Bestimmung der Rückprallelastizität einer Mehrzahl von in serieller Anordnung übereinandergeschichteten Federringen vorgesehen.

Das Verfahren umfasst die Bestimmung der potentiellen Energie für eine serielle Anordnung durch Integration des Produkts aus der an die serielle Anordnung gelegten axialen Belastung und der Zahl der in dieser seriellen Anordnung übereinandergeschichteten Federringe und die Lösung von mindestens zwei nichtlinearen Gleichungen zur Bestimmung der Rückprallelastizität der in der seriellen Anordnung geschichteten Federringe.

[0005] Gemäss einer anderen Ausführungsform ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Rückprallelastizität einer Mehrzahl von Federringen in serieller Anordnung vorgesehen.

Die Vorrichtung umfasst einen Prozessor, der programmiert ist, das Produkt aus der an die serielle Anordnung gelegten axialen Belastung, der Auslenkung der seriellen Anordnung und der Zahl der in dieser seriellen Anordnung aufgeschichteten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie für die serielle Anordnung zu integrieren und mindestens zwei nichtlineare Gleichungen zur Bestimmung der Rückprallelastizität der in der seriellen Anordnung geschichteten Federringe zu lösen.

[0006] Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein System zur Bestimmung der Rückprallelastizität einer Mehrzahl von in einer seriellen Anordnung geschichteten Federringen vorgesehen.

Das System umfasst ein Kundensystem, das einen Browser, ein Datenspeichergerät zur Speicherung für eine Vielzahl von Benutzern relevanter Informationen und ein Serversystem, das zur Verbindung mit dem Kundensystem und dem Datenspeichergerät konfiguriert ist. Das Serversystem ist ferner zum Integrieren des Produkts aus der auf die serielle Anordnung angelegten axialen Belastung, der Auslenkung der seriellen Anordnung und der Zahl der in dieser seriellen Anordnung aufgeschichteten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie für die serielle Anordnung und zur Lösung von mindestens zwei nichtlinearen Gleichungen zur Bestimmung der Rückprallelastizität der in einer seriellen Anordnung geschichteten Federringe konfiguriert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0007]
<tb>Fig.

1<sep>ist eine Schnittansicht eines Siedewasserkernreaktor-Druckgefässes, bei der Teile weggeschnitten wurden;

<tb>Fig. 2<sep>ist eine vergrösserte Teilansicht eines unter dem Gefäss befindlichen Teils des RDG, welches in Fig. 1 dargestellt ist;

<tb>Fig. 3<sep>ist eine vergrösserte schematische Sicht einer Aufhängerstange, wie sie im in Fig. 2 dargestellten RDG Verwendung findet;

<tb>Fig. 4<sep>ist ein Schema eines Teils des mit der in Fig. 3 dargestellten Aufhängerstange verwendeten Dichtungsstapels;

<tb>Fig. 5<sep>ist ein Blockdiagramm eines Systems zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen; und

<tb>Fig. 6<sep>ist ein Blockdiagramm einer erweiterten Fassung einer exemplarischen Ausführungsform einer Serverarchitektur eines Systems zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0008] Im Folgenden sind Systeme und Verfahren zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen beschrieben. Die Systeme und Verfahren sind nicht beschränkt auf die hier beschriebenen speziellen Ausführungsformen. Vielmehr und darüber hinaus können Komponenten eines jeden Systems und jedes Verfahrens unabhängig und getrennt von anderen Komponenten und Verfahren, die hier beschrieben sind, durchgeführt werden.

Jede Komponente und jedes Verfahren können zusammen mit anderen Komponenten und anderen Verfahren verwendet werden.

[0009] Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Siedewasserkernreaktor-Druckgefässes (RDG) 10, bei der Teile weggeschnitten wurden. Fig. 2 ist eine vergrösserte Teilansicht eines unter dem Kessel befindlichen Teils des RDG 10, welches in Fig. 1 dargestellt ist. RDG 10 ist im Allgemeinen von zylindrischer Form und ist an einem Ende von einer Bodenwölbung 12 und an seinem anderen Ende durch eine abnehmbare Haube 14 abgeschlossen. Eine Seitenwand 16 erstreckt sich von der Bodenwölbung 12 bis zur Haube 14. Die Seitenwand 16 enthält einen Haubenflansch 18. Die Haube 14 ist am Haubenflansch 18 befestigt. Ein zylindrisch geformter Schutzmantel 20 umgibt den Reaktorkern 22.

Der Schutzmantel 20 wird an einem Ende von einer Mantelstützkonstruktion 24 getragen und umfasst einen abnehmbaren Mantelkopf 26 am anderen Ende. Ein ringförmiger Abstand 28 hat sich zwischen dem Schutzmantel 20 und der Seitenwand 16 ausgebildet. Ein ringförmiges Pumpdeck 30 erstreckt sich zwischen Mantelstützkonstruktion 24 und RDG-Seitenwand 16. Das Pumpdeck 30 enthält eine Vielzahl kreisförmiger Öffnungen 32 und an jedem Öffnungsgehäuse eine Strahlpumpe 34. Die Strahlpumpen sind im Kreis um den Schutzmantel 20 herum verteilt. Ein Einlasssteigrohr 36 ist mit zwei Strahlpumpen 34 über ein Übergangsaggregat 38 verbunden. Jede Strahlpumpe 34 enthält eine Einlassmischvorrichtung 40 und einen Diffuser 42.

Das Einlasssteigrohr 36 und zwei verbundene Strahlpumpen 34 bilden ein Strahlpumpenaggregat 44.

[0010] In Innern des Kerns 22 wird Wärme erzeugt, welche die Brennstoffbündel 46 aus spaltbarem Material erfasst. Wasser, das durch den Kernbereich 22 hinaufgestiegen ist, wird zumindest teilweise zu Dampf konvertiert. Dampfabscheider 48 trennen Dampf vom Wasser, welches wieder dem Kreislauf zugeführt wird. Das Restwasser wird aus dem Dampf durch Dampftrockner 50 entfernt. Der Dampf verlässt das RDG 10 durch einen Dampfauslass 52 bei der Gefässhaube 14.

[0011] Die Menge der im Kernbereich 22 erzeugten Wärme wird durch Einsetzen und Zurücknehmen von Regelstäben 54 aus Neutronen absorbierendem Material, wie z.B. Hafnium, reguliert.

In dem Umfang, in dem der Regelstab 54 in das Brennstoffbündel 46 eingesetzt wird, absorbiert er Neutronen, die sonst verfügbar wären, um die Kettenreaktion in Gang zu setzen, die zu Wärmeentwicklung im Kernbereich 22 führen würde.

[0012] Jeder Regelstab 54 ist mit einem Regelstab-Antriebsmechanismus (RSAM) 58 verbunden und bildet mit diesem die Regelstab-Vorrichtung 60. Der RSAM 58 bewegt den Regelstab 54 bezüglich der Kernbereichsträgerplatte 64 und der benachbarten Brennstoffbündel 46. Der RSAM 58 erstreckt sich durch die Bodenwölbung 12 und ist vom Gehäuse 66 des Regelstab-Antriebsmechanismus umschlossen. Eine Regelstab-Führungsröhre 56 erstreckt sich vertikal vom Gehäuse 66 des Regelstab-Antriebsmechanismus zur Kernbereichsträgerplatte 64.

Die Regelstab-Führungsröhren 56 beschränken nicht-vertikale Bewegungen der Regelstäbe 54 während deren Einsetzens und Zurücknahme. Die Regelstab-Führungsröhren 56 können beliebige Formen annehmen, zum Beispiel eine Kreuzform, eine zylindrische Form, eine rechteckige Form, eine Y-Form und jegliche andere geeignete polygonale Form.

[0013] In Fig. 2 sind horizontale Balken 68 unmittelbar unter der Bodenwölbung 12 des RDG zwischen Reihen von Gehäusen 66 der RSA angebracht. Eine Mehrzahl von Aufhängerstangen 70 ist mit den Balken 68 verbunden. In einer Ausführungsform enthält das Gefäss 10 vier Aufhängerstangen 70. Insbesondere wird ein erstes Ende jeder Aufhängerstange 70 vom Balken 68 durch eine Mehrzahl von Scheibenfedern 74 getragen. Ein zweites Ende 80 jeder Aufhängerstange 70 ist mit einem Gehäuseträger 82 für den Regelstabantrieb verbunden.

Der Gehäuseträger 82 enthält eine Vielzahl von im Wesentlichen parallelen Stützsträngen 84, die miteinander durch eine Mehrzahl von Gitterplatten 86 und Gitterklemmen 88 verbunden sind.

[0014] Insbesondere erstrecken sich die Stränge 84 zwischen benachbarten RSA-Gehäusen 66 und sind so positioniert, dass eine Lücke 89 zwischen Gehäuseträger 82 und RSA-Gehäuse 66 entsteht. Die Lücke 89 erleichtert vertikalen Kontaktspannungen vorzubeugen, die von der thermischen Ausdehnung zwischen Gehäuseträger 82 und RSA-Gehäusen 66 während des Betriebs der Anlage verursacht werden.

[0015] Wenn die Betriebstemperatur steigt, verkleinert sich die Lücke 89, unter normalen Betriebsbedingungen bleibt jedoch die Lücke 89 zwischen Gehäuseträger 82 und den Gehäusen 66 bestehen.

Das zweite Ende 80 jeder Aufhängerstange ist mit einem entsprechenden Stützstrang 84 durch eine Mutter 90, eine Klemmmutter 92 und sich dazwischen erstreckender Mehrzahl von Dichtungen 94 verbunden. Bei einem vorausgesetzten Defekt des RSA-Gehäuses 66 wird der Träger 82 des RSA-Gehäuses, sobald das RSA-Gehäuse 66 den Gehäuseträger 82 berührt, als belastet angesehen. Die resultierende Last wird dann von den Gitterplatten 86, Stützsträngen 84, Aufhängerstangen 70, Scheibenfedern 74 und den benachbarten Balken 68 getragen. Als Ergebnis davon erleichtern die Scheibenfedern 74 und Dichtungen 94 im Falle eines Defekts der RDA-Gehäuse 66 ein Aufkommen von Abwärtsbewegungen der Träger 82 der RDA-Gehäuse zu beschränken.

[0016] Fig. 3 ist eine vergrösserte schematische Sicht des ersten Endes 72 einer Aufhängerstange.

Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm der Dichtungen 74, die beim ersten Ende 72 der Aufhängerstange verwendet werden. Die Dichtungen 74 sind Federringe, auch bekannt als konische Scheibenfedern, und werden zur Aufrechterhaltung einer konstanten Kraft ungeachtet der abnutzungsbedingten Dimensionsveränderungen verwendet. In einer Ausführungsform handelt es sich bei den Dichtungen um Belleville-Dichtungen. Eine Mehrzahl von Dichtungen wird typischerweise zwischen einer Klemmmutter 95 und einer Mutter 96 zur Bildung eines Stapels 100 übereinander aufgereiht. Wegen der konischen Form der Dichtungen 74 können diese in einem parallelen Stapel 102 oder in einem seriellen Stapel 104 aufgeschichtet werden.

In einem parallelen Stapel 102 sind alle Dichtungen 74 in der gleichen Richtung paarweise aufgeschichtet, und im Gegensatz dazu sind die Dichtungen 74 in einem seriellen Stapel 104 abwechslungsweise einzeln geschichtet, sodass eine konvexe Oberfläche jeder Dichtung der konkaven Oberfläche der benachbarten Dichtung zugewandt ist.

[0017] Jede Aufhängerstange 70 enthält einen parallelen Stapel 102 und einen seriellen Stapel 104 (eine Anordnung, die als Kombinationsstapel bekannt ist). Jeder der Stapel 102 und 104 enthält mindestens zwei Dichtungen 74, und die Stapel 102 und 104 sind so angeordnet, dass der Stapel 102 sich über dem Stapel 104 befindet. In einer exemplarischen Ausführungsform enthält der serielle Stapel 104 zehn Dichtungen 74, und der parallele Stapel 102 enthält vierzehn Paare von Dichtungen 74.

Im Besonderen sind die Zahlen ns der Dichtungen 74 in einem seriellen Stapel 104 und Np der Dichtungen 74 in parallelen Sätzen 102 variabel gewählt.

[0018] Wird zwecks Kontaktierung des Gehäuseträgers 82 (gezeigt in Fig. 2) eine Last P angelegt, verbiegt sich jede Dichtung 74 in einem seriellen Stapel 104 um Xs, und jede Dichtung innerhalb eines parallelen Stapels 102 verbiegt sich um Xp, was eine gesamte Durchbiegung Xtot des Stapels ergibt. Hinzu kommt, dass wenn Last P angelegt wird, die Aufhängerstange 70 und der entsprechende Balken 68 sich wie lineare Federn verhalten, wie sie auch als solche in Fig. 4 bildlich dargestellt sind.

[0019] Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines Systems 120 zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen. Das System 120 enthält einen Server 122 und eine Mehrzahl von an den Server 122 angeschlossenen Geräten 124.

In einer Ausführungsform sind die Geräte 124 Computer, die einen Webbrowser umfassen, und von denen aus über das Internet auf den Server 122 zugegriffen werden kann. In einer alternativen Ausführungsform sind die Geräte 124 Server für ein Netzwerk von Kundengeräten. Das System 120 ist gekoppelt an einen Massenspeicher (nicht gezeigt). In der exemplarischen Ausführungsform umfasst der Server 122 einen mit einer zentralen Datenbank 128 verbundenen Datenbankserver 126.

[0020] Die Geräte 124 sind mit dem Internet über viele Schnittstellen verbunden, die ein Netzwerk, wie ein Local Area Network (LAN) oder ein Wide Area Network (WAN), Einwahlverbindungen, Kabelmodems und spezielle Hochgeschwindigkeits-ISDN-Linien umfassen.

Die Geräte 124 könnten alternativ irgendwelche Geräte sein, die mit dem Internet verbunden werden können und ein Web-basiertes Telefon oder eine andere Web-basierte, zur Verbindungsaufnahme fähige Einrichtung umfassen. Eine Datenbank mit Informationen, die sich auf eine Vielzahl von Anlagen beziehen, ist auf dem Server 122 gespeichert, auf den viele Benutzer an den Geräten 124 durch Einloggen auf den Server 122 über eines der Geräte 124 zugreifen können.

[0021] Das System 124 ist zur Bereitstellung verschiedener Benutzerschnittstellen konfiguriert, wobei die Benutzer Daten von Federringen eingeben können. Der Server 122 greift auf gespeicherte Information zu und lädt die erforderlichen Betriebsdaten auf mindestens eines der Kundensysteme 124, sobald das Ersuchen um Download vom Kundensystem 124 empfangen wurde.

Die Benutzer greifen unter Verwendung des mit einem Standardwebbrowser konfigurierten Kundensystems 124 auf die Datenbanken zu.

[0022] Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer erweiterten exemplarischen Ausführungsform der Serverarchitektur eines Systems 132 zur Bestimmung der Rückprallelastizität von Federringen. Komponenten des Systems 132, die identisch mit Komponenten von System 120 (siehe Fig. 1) sind, werden in Fig. 6 durch Verwendung der gleichen Überweisungszeichen wie in Fig. 5 identifiziert. Das System 132 enthält ein Serversubsystem 122 und Benutzergeräte 124. Das Serversubsystem 122 enthält einen Datenbankserver 126, einen Applikationsserver 134, einen Webserver 136, einen Faxserver 138, einen Directoryserver 140 und einen Mailserver 142. Eine Plattenspeichereinheit 144 ist gekoppelt an den Datenbankserver 126 und den Directoryserver 140.

Die Server 126, 134, 136, 138, 140, und 142 sind verbunden in einem Local Area Network (LAN) 146. Daneben sind eine System-Administrator-Workstation 148, eine Benutzer-Workstation 150 und eine Überwachungs-Workstation 152 mit dem LAN 146 verbunden. Alternativ können die Workstations 148, 150, und 152 über einen Internet-Link an das LAN 146 gekoppelt sein oder sind verbunden durch ein Intranet.

[0023] Jede der Workstations 148, 150 und 152 ist ein Personal Computer mit einem Webbrowser. Obwohl die an den Workstations typischerweise ausgeführten Arbeitsschritte als an den entsprechenden Workstations 148, 150 und 152 ausgeführt dargestellt wurden, können diese Tätigkeiten an irgendeinem mit dem LAN 146 verbundenen Personal Computer ausgeführt werden.

Die Workstations 148, 150 und 152 wurden als mit separaten Funktionen ausgerüstet dargestellt, nur um das Verständnis der verschiedenen Typen von Funktionen, die von Einzelnen mit Zugang zum LAN 146 ausgeführt werden können, zu erleichtern.

[0024] In einer anderen Ausführungsform ist das Serversubsystem 122 konfiguriert, um kommunikativ mit verschiedenen Einzelpersonen oder Angestellten 154 und Benutzern 156 über eine ISP Internetverbindung 158 verbunden zu sein. Die Kommunikation in der exemplarischen Ausführungsform ist als über das Internet ausgeführt dargestellt, jedoch kann jede andere Kommunikationsart vom Wide Area Network (WAN)-Typ in anderen Ausführungsformen verwendet werden, d.h. dass die Systeme und Prozesse nicht auf die Durchführung über das Internet beschränkt sind.

Daneben, und eher als ein WAN 160, könnte ein Local Area Network 146 anstelle von WAN 160 verwendet werden.

[0025] In einer exemplarischen Ausführungsform kann jede autorisierte Einzelperson oder ein Angestellter der Geschäftseinheit mit einer Workstation 162 Zugang zum Serversubsystem 122 haben. Eines der Benutzergeräte 124 enthält die Workstation 164 des Geschäftsführers, die sich an einem entfernten Ort befindet. Die Workstations 162 und 164 sind Personal Computer mit einem Webbrowser. Sie sind beide auch zur Kommunikation mit dem Serversubsystem 122 konfiguriert. Ferner kommuniziert der Faxserver 138 mit Angestellten ausserhalb des Geschäftsbereichs und mit entfernten Benutzersystemen, einschliesslich eines Benutzersystems 166 über einen Telefonlink.

Der Faxserver 138 ist ebenfalls zur Kommunikation mit anderen Workstations 148, 150 sowie 152 konfiguriert.

[0026] Wenn eine Last P angelegt wird, um den Gehäuseträger 82 (in Fig. 2 dargestellt) zu kontaktieren, verbiegt sich jede Dichtung 74 (siehe Fig. 1, 2, 3 und 4) im seriellen Stapel 104 (in Fig. 4 dargestellt) um Xs und jede Dichtung im parallelen Stapel 102 (in Fig. 4 dargestellt) verbiegt sich um Xp, was eine gesamte Stapeldurchbiegung Xtot ergibt. Die Dichtungen 74 weisen eine Vielzahl inhärenter Daten auf, die zur Bestimmung der Rückprallelastizität verwendet werden, einschliesslich einer Tellerhöhe h, einer Dicke t, eines äusseren Durchmessers do, eines Innendurchmessers di, und eines Elastizitätsmoduls Ew von 20 X 10<3> N/mm<2>.

In einer Ausführungsform ist t ungefähr 7,4 mm, do ist ungefähr 12,5 cm, di ist ungefähr 7,09 cm, h ist ungefähr 2,4 mm, und das Poisson-Verhältnis Micro beträgt 0,3. In einer exemplarischen Ausführungsform ist ferner die Zahl der seriell angeordneten Federn ns zehn, die Zahl der parallel angeordneten Federn Np ist zwei, und die Zahl der seriell angeordneten parallelen Sätze ns2 ist vierzehn.

[0027] Es ist bekannt, die Last P, die an einen einzigen Federring gelegt werden kann, mittels der folgenden Gleichung zu berechnen:
<EMI ID=2.0>
wo y die Durchbiegung einer einzelnen Dichtung bezeichnet.

Allerdings ist Gleichung (1) nur auf eine einzelne Dichtung anwendbar und als solche nicht für die Rückprallelastizität eines Stapels von Dichtungen ohne den Einbezug einer Mehrzahl von Annahmen und nicht-empirischen Daten vorgesehen.

[0028] Die Systeme 132 und 120 bestimmen die Rückprallelastizität von Federringen ausgehend von einem energetischen Modell, sodass die gesamte potentielle Energie PE_total gleich ist wie die Summe der einzelnen potentiellen Energien des seriellen Stapels 104, des parallelen Stapels 102, der Aufhängerstange 70 und des Balkens 68.

Mathematisch wird die Gesamtenergie PE_total ausgedrückt durch:
PE_total = PE_seriell + PE_parallel + PE_Stange + PE_Balken (2)
wobei PE_seriell für die Arbeit der Federn in serieller Anordnung steht, PE_parallel die Arbeit der Federn in paralleler Anordnung bezeichnet, PE_Stange für die Arbeit der Aufhängerstange steht und PE_Balken die vom Balken geleistete Arbeit bezeichnet. Hinzu kommt die insgesamt angelegte Kraft, die ausgedrückt wird durch:
<EMI ID=3.0>
worin F für die total angelegte Kraft steht, DW das Gewicht des Fallhammers bezeichnet d_Gehäuse den äusseren Durchmesser des Gehäuses angibt und p den Reaktordruck bezeichnet. Weil die Lücke 89 besteht, wird die Gleichung (3) modifiziert.

Um die Lücke 89 zu berücksichtigen, wird die Arbeit des Fallhammers ausgedrückt durch:
F (Xtot + d1) (4)
worin Xtot die Gesamtdurchbiegung des seriellen Federnstapels einschliesslich der Aufhängerstange und des Balkens bezeichnet und d1 für die Breite der Lücke 89 steht.

[0029] Bei Verwendung der Gleichung (2) wird die durch die Vielzahl der Federringe in serieller Anordnung geleistete Arbeit durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

<EMI ID=4.0>
die das Integral des Produkts aus der Last und der Strecke des seriellen Stapels darstellt. Um die Gleichung zu lösen, soll der erste Bruch in der Gleichung (1) mit C bezeichnet werden, d.h.

C = Ew / [(1-Micro<2>) M (do/2)<2>], und nach der Substitution von P_seriell und anschliessender Integration erhält man:
<EMI ID=5.0>

[0030] Durch Verwendung von Gleichung (2) lässt sich die von der Mehrzahl der Federringe in paralleler Anordnung durch die folgende Gleichung ausdrücken:
<EMI ID=6.0>
die das Integral des Produkts aus der Last und der Strecke des parallelen Stapels bezüglich des seriellen Stapels darstellt.

Die Lösung in einer ähnlichen Weise wie oben für den seriellen Stapel ergibt:
<EMI ID=7.0>

[0031] Somit erhält man: Xtot = nsXs + ns2Xp (9)

[0032] Gleichsetzung der potentiellen Energien ergibt eine erste nicht-lineare Gleichung:
<EMI ID=8.0>

[0033] Gleichung (10) kann mittels Gleichung (8) gelöst werden, um zu erhalten:
<EMI ID=9.0>
Xs und Xp können nun durch die folgende Gleichung in Beziehung gebracht werden:
P_seriell = Np P_parallel (11)

[0034] Die Lösung der Gleichung (11) liefert eine zweite nicht-lineare Gleichung:
<EMI ID=10.0>

[0035] Dementsprechend ergibt die Verwendung der Gleichungen (5) und (7) in Verbindung mit Gleichung (2) zwei Unbekannte, d.h. Xs und Xp, und zwei nicht-lineare Gleichungen, d.h. die Gleichungen (10) und (12).

Die einzige Nebenbedingung ist, dass die Auslenkung die Höhe h der Dichtung nicht übersteigen darf, was für die exemplarische Ausführungsform bedeutet, dass Xs und Xp zwischen 0,0 und 0,094 sein müssen. In einer Ausführungsform wurden Xs und Xp mittels eines Fortran-Programms bestimmt. In einer alternativen Ausführungsform wurden Xs und Xp durch Verwendung eines MathCad-Programms bestimmt. Die Kraft beim Aufprall der Dichtungen kann einfach durch Verwendung der Lösungen für Xs und Xp und der folgenden Gleichungen bestimmt werden:
Stosskraft =KStapel Xtot, worin KStapel die Steifheit des Dichtungsstapels bezeichnet. Das oben beschriebene System und Verfahren ermöglicht eine Stosskraft oder Rückprallelastizität eines Federring-Stossdämpfer-Systems.

Insbesondere erlauben System und Verfahren eine generische Analyse eines komplexen Federringsystems durch Verwendung von aus empirischen Daten abgeleiteten nicht-linearen Gleichungen. Ein Ergebnis stellt ein analytisches Verfahren dar, das die Bestimmung der Stosskraft eines Federring-Stossdämpfer-Systems auf eine genauere und zeitgemässere Art vorsieht, als dies bei Rückgriff auf bekannte Verfahren und Systeme möglich wäre.

[0036] Obwohl die Erfindung mit den Begriffen der verschiedenen Ausführungsformen beschrieben wurde, werden Fachpersonen auf diesem Gebiet erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen im Rahmen der Ansprüche durchgeführt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Rückprallelastizität (R) einer Mehrzahl von in einer seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen (74), welches umfasst: - Bestimmung der potentiellen Energie (PE_seriell) für die serielle Anordnung durch Integration des Produkts aus einer an die serielle Anordnung gelegten axialen Last (P_seriell), der Auslenkung der seriellen Anordnung (Xs) und der Zahl (Ns) der in der seriellen Anordnung aufgeschichteten Federringe; und - Lösung von mindestens zwei Gleichungen zur Bestimmung der Rückprallelastizität der in der seriellen Anordnung aufgeschichteten Federringe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lösung der mindestens zwei nichtlinearen Gleichungen ferner die Bestimmung der Steifheit (KStapel) der seriellen Anordnung (104) bei einer bestimmten Last umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringe zusammen mit einer Mehrzahl von Federringen (74) in einer parallelen Anordnung (102) gestapelt ist, und die Lösung der mindestens zwei nicht-linearen Gleichungen ferner die Bestimmung der potentiellen Energie (PE_parallel) der in der parallelen Anordnung gestapelten Federringe umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Bestimmung der potentiellen Energie (PE_parallel) der in der parallelen Anordnung (102) aufgeschichteten Federringe (74) ferner die Integration des Produktes aus einer an die parallele Anordnung gelegten axialen Last (P_parallel), der Auslenkung (Xp) der parallelen Anordnung, der Anzahl (Np) der in der parallelen Anordnung gestapelten Federringe und der Anzahl (Ns) der in der seriellen Anordnung gestapelten Federringe umfasst.

5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl der in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringe (74) zusammen mit mindestens einer linearen Feder geschichtet ist, und die Lösung der mindestens zwei nicht-linearen Gleichungen ferner die Bestimmung der potentiellen Energie (PE_Feder) der linearen Feder umfasst.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringe (74) zusammen mit mindestens einer linearen Feder geschichtet ist und die Lösung der mindestens zwei nichtlinearen Gleichungen ferner die Bestimmung der potentiellen Energie (PE_Feder) der linearen Feder umfasst.

7. Vorrichtung (120) zur Bestimmung der Rückprallelastizität einer Mehrzahl von in einer seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen (74), welche einen Prozessor (120) enthält, der programmiert ist für: - Integration des Produktes aus einer an die serielle Anordnung gelegten axialen Last (P_seriell), der Auslenkung (Xs) der seriellen Anordnung, und der Anzahl (Ns) der in der seriellen Anordnung geschichteten Federringe, um die potentielle Energie (PE_seriell) für die serielle Anordnung zu bestimmen; und - Lösung von mindestens zwei nicht-linearen Gleichungen, um die Rückprallelastizität (R) der in der seriellen Anordnung geschichteten Federringe zu bestimmen.

8. Vorrichtung (120) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (122) ferner programmiert ist, um die Steifheit (KStapel) des seriellen Stapels für eine bestimmte Last (P_seriell) zu bestimmen.

9. Vorrichtung (120) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (122) ferner programmiert ist, um die potentielle Energie (PE_Feder) mindestens einer linearen Feder zu bestimmen, die zusammen mit der Mehrzahl (Ns) von in der seriellen Anordnung (104) geschichteten Federringen gestapelt ist.

10. Vorrichtung (120) nach Anspruch 7, wobei der Prozessor (122) ferner programmiert ist, um die potentielle Energie (PE) von mindestens zwei Federringen (74) zu bestimmen, die zusammen mit der Mehrzahl (Ns) von in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen gestapelt sind.

11. Vorrichtung (120) nach Anspruch 10, wobei der Prozessor (122) ferner programmiert ist, um das Produkt einer an eine parallele Anordnung (102) gelegten Last (P_parallel), der Auslenkung (Xp) der parallelen Anordnung, die Anzahl (Np) der in der parallelen Anordnung gestapelten Federringe und der Anzahl (Ns) der in der seriellen Anordnung (104) geschichteten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie (PE_parallel) von mindestens zwei Federringen (74) zu integrieren.

12. Vorrichtung (120) nach Anspruch 10, wobei der Prozessor (122) programmiert ist, um die potentielle Energie (PE_Feder) mindestens einer linearen Feder zu bestimmen, die zusammen mit der Mehrzahl (Ns) von in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen und mindestens zwei (Np) in der parallelen Anordnung (102) gestapelten Federringen aufgeschichtet ist.

13. Vorrichtung (120) nach Anspruch 12, wobei die in der seriellen Anordnung (104) geschichteten Federringe (74) und die mindestens zwei (Np) in der parallelen Anordnung (102) gestapelten Federringe Regelstabantrieb-Gehäuseträgerdichtungen umfassen und der Prozessor (122) ferner konfiguriert ist, um die potentielle Energie (PETräger) des Regelstab-Gehäuseträgers (82) zu bestimmen, der mindestens eine mit den Federringen beiderlei Anordnungen (102, 104) verbundene Aufhängerstange (70) einschliesst.

14. System (120) zur Bestimmung der Rückprallelastizität (R) von in einer seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen, welches umfasst: - ein Kundensystem (132) mit einem Browser; - eine Datenspeichereinrichtung (144) zur Speicherung von für eine Vielzahl von Kunden (156) relevanten Informationen;

und - ein Serversystem (122), das konfiguriert wurde, um mit dem Kundensystem und der Datenspeichereinrichtung verbunden zu werden, wobei das Serversystem ferner konfiguriert ist, um das Produkt einer an die serielle Anordnung (104) gelegten Last (P_seriell), der Auslenkung (Xs) der seriellen Anordnung und der Anzahl (Ns) der in der seriellen Anordnung geschichteten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie (PE_seriell) für die serielle Anordnung zu integrieren und um mindestens zwei nicht-lineare Gleichungen zur Bestimmung der in der seriellen Anordnung übereinandergeschichteten Federringe zu lösen.

15. System (120) nach Anspruch 14, wobei das Serversystem (122) ferner konfiguriert ist, um die potentielle Energie (PE_Feder) von mindestens einer zusammen mit der Mehrzahl (Ns) von in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen aufgestapelten linearen Feder zu bestimmen.

16. System (120) nach Anspruch 15, wobei das Serversystem (122) ferner konfiguriert ist, um die potentielle Energie (PE_parallel) von mindestens zwei Federringen (74), die zusammen mit der Mehrzahl (Ns) von in der seriellen Anordnung (104) übereinandergeschichteten Federringen gestapelt sind, durch Integration des Produkts aus einer an eine parallele Anordnung (102) gelegten Last (P_parallel), der Auslenkung (Xp) der parallelen Anordnung, der Anzahl (Np) von in der parallelen Anordnung geschichteten Federringen und der Zahl der in der seriellen Anordnung gestapelten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie der mindestens zwei Federringe zu bestimmen.

17. System (120) nach Anspruch 14, wobei das Serversystem (122) ferner konfiguriert ist, um die potentielle Energie (PE_parallel) von mindestens zwei Federringen (74), die zusammen mit der Mehrzahl (Ns) der in der seriellen Anordnung (104) übereinander geschichteten Federringe gestapelt sind, durch Integration des Produkts aus der an eine parallele Anordnung (102) gelegten Last (P_parallel), der Auslenkung (Xp) der parallelen Anordnung, der Anzahl (Np) von in der parallelen Anordnung geschichteten Federringen und der Zahl der in der seriellen Anordnung gestapelten Federringe zur Bestimmung der potentiellen Energie der mindestens zwei Federringe zu bestimmen.