DE1150463B

DE1150463B - Vorrichtung zum Warmpressen, insbesondere zur Bildung einer Halterungssicke

Info

Publication number: DE1150463B
Application number: DEC27120A
Authority: DE
Inventors: Jean Kaufmann Gif-Sur-Yvette; Paul Thome
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1961-05-31
Filing date: 1962-05-29
Publication date: 1963-06-20
Also published as: BE618017A; FR1298452A; GB1000658A; LU41745A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Warmpressen, insbesondere zur Bildung einer Halterungssicke zwecks Befestigung eines Verschlußpfropfens in der Umhüllung eines Brennstoffelementes eines Kernreaktors, wobei die Wärme durch Hochfrequenzinduktion erzeugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser Art besonders einfach auszubilden und sie im übrigen so auszugestalten, daß das Preßverfahren wesentlich wirtschaftlicher als bisher durchgeführt und auch für eine Serienfertigung verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß ein zugleich als Träger für weitere Bauteile dienender Induktionsspulenleiter vorgesehen ist, auf dem in radialer Richtung auf den zu pressenden Teil zu verschiebbar Backen angeordnet sind, und daß die ganze Anordnung eine Presse bildet, die vorteilhaft mit Mitteln versehen ist, um die Backen nach der Durchführung des Preßvorganges, insbesondere unter Federkraftwirkung, rasch in ihre Ausgangslage zurückzuführen.

Es ist zwar auch bekannt, Hochfrequenzstrom durch Preßmatrizen zu leiten, um ein zu pressendes Blech induktiv vorzuwärmen. Dabei wird die Induktionsleitermatrize jedoch selbst in einer Preßvorrichtung getragen, und diese hat nur eine einzige Preßrichtung.

Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispieles hervor.

Die Fig. 1 bis 4 der Zeichnung zeigen jeweils im Querschnitt, im Teilschnitt längs der Linien II-II der Fig. 1 und in Schnitten längs der Linien III-III und IV-IV der Fig. 1 eine Zange zum Hochfrequenzinduktionspressen, die dazu dient, um auf der Umhüllung 1 eines in einem Kernreaktor vorgesehenen Brennstoffelementes einen Verschlußpfropfen 2 zu befestigen.

Zunächst sei daran erinnert, daß die in der Kerntechnik verwendeten neuen Materialien für die einzelnen Teile des Reaktors, insbesondere für die genannten Brennstoffumhüllungen, besondere Vorkehrungen bei der Verbindung derartiger Teile erfordern.

Bei Aluminium und gebranntem Magnesium, ebenso bei Beryllium, das Unreinheiten wie BeO und C aufweist, oder bei anderen derartigen Materialien, die im Hinblick auf ihre befriedigenden nuklearen Eigenschaften oder mit Rücksicht auf ihre Korrosions- und Kriechfestigkeit gewählt werden, wird im allgemeinen die Struktur durch einen Schmelzprozeß zerstört; die Möglichkeit eines Schmelzschweißens scheidet daher aus.

insbesondere zur Bildung

einer Halterungssicke

Anmelder:
Commissariat ä l'ßnergie Atomique, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. R. Beete

und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte,

München 22, Steinsdorfstr. 10

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 31. Mai 1961 (Nr. 863 466)

Jean Kaufmann Gif-sur-Yvette, Seine-et-Oise,
und Paul Thome, Saint-Cloud, Seine-et-Oise
(Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

Aus diesem Grund müssen regelmäßig andere Befestigungsmethoden, insbesondere Pressen, Schmieden und Bördeln, gewählt werden.

Die Befestigung eines Verschlußpfropfens 2 am Ende der Umhüllung 1 eines Brennstoffelementes läßt sich beispielsweise durch Eindrücken einer Sicke 3 durchführen (vgl. Fig. 1).

Es ist bekannt, eine derartige Sicke nach einem Verfahren herzustellen, ähnlich dem, wie es in der Pulvermetallurgie als Heißpreßverfahren Verwendung findet. In diesem Falle wird die Patrone in eine Form gesetzt und die ganze Anordnung auf die erforderliche Temperatur gebracht. Mit Hilfe eines feuerfesten Kolbens wird ein metallurgischer Ring auf dem gewünschten Niveau der Sicke plastisch gedrückt. Infolge der wesentlichen Nachteile eines derartigen Verfahrens — Verwendung und Abnützung einer Form, sehr lang dauernde Wärmebehandlungszyklen — kommt jedoch eine industrielle Anwendung in größerem Maße praktisch nicht in Betracht.

Mit der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung, bei der die Wärmewirkung nur lokal auf den zu pressenden Teil ausgeübt wird, und zwar mittels Hochfrequenzinduktion, die unmittelbar durch die Presse erzeugt wird, kann der Preßvorgang durchgeführt werden, sobald die notwendige lokale Temperatur erreicht ist, ohne daß zu diesem Zweck der zu pressende rohrförmige Bauteil 1 verschoben werden muß;

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dieser Bauteil wird schon vorher in der Mitte der Presse festgelegt.

Auf diese Weise läßt sich die Temperatur sehr genau einstellen, was zusammen mit der leichten und raschen Montage eine einfache Serienproduktion ermöglicht.

Die zangenförmige Preßvorrichtung enthält einen ringförmigen Träger 4, der einen radialen Schutz 5 aufweist (vgl. Fig. 4). Dieser Träger besteht aus einem gut leitenden Metall, insbesondere aus Kupfer, und bildet die Induktionsspule zur Wärmeerzeugung in den zu pressenden Teilen.

Auf diesem Träger 4 sind mehrere Segmente 6 in radialer Richtung verschiebbar angebracht. Diese Segmente 6 bestehen gleichfalls aus Metall, beispielsweise aus Kupfer; sie weisen an ihrer Innenseite Preßbacken? auf, die zur Ausformung der Sicke 3 dienen. Die Backen 7 (ebenso unter Umständen die Segmente 6) können isoliert sein, beispielsweise durch eine Aluminiumschicht von etwa ²I₁₀ mm Stärke oder auf andere Weise; die Backen 7 können ferner als gesonderte Bauteile gegenüber den Segmenten 6 ausgebildet sein.

Um die Verschiebung der Segmente 6 in radialer Richtung zu erleichtern, sind radiale Führungen 8 vorgesehen, die mittels Schrauben 9 an der Presse befestigt sind und die in eine schwalbenschwanzförmig oder ähnlich ausgebildete Nut 10 der Segmente 6 eingreifen.

Um den Preßvorgang durchzuführen, sobald die gewünschte Temperatur erreicht ist, bedient man sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eines Isolierringes 11, der zwischen einem mit der Presse verbundenen äußeren Ring 12 und der Außenfläche 13 der Segmented angeordnet ist. Der mechanische Kontakt wird durch konische Flächen hergestellt, derart, daß sich die Backen 7 bei einer Bewegung des Ringes 11 in Richtung auf den Boden der Presse nach innen verschieben. Zu diesem Zweck wird der Ring 11, insbesondere mit Hilfe eines Hebels 14, wenn die Betätigung von Hand erfolgt, gedreht, wobei er sich in das Gewinde 15 des Ringes 12 einschraubt.

In der Induktionspresse ist darüber hinaus eine Kühleinrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Rohr 16, das von einem Kühlmittel durchströmt wird.

Weiterhin ist eine ringförmige Druckfeder 17 vorgesehen, um die Backen 7 wieder in ihre Ausgangslage zurückzuführen, sobald sie durch den Ring 11 freigegeben werden.

Die ganze Anordnung ist über einen Sockel 18 und Isolierstoffteile 19 auf einem Futter 20 angeordnet, das mit Hilfe des Ansatzes 21 die miteinander zu verbindenden Teile 1 und 2 aufnimmt und zentriert.

Die dargestellte Presse kann kontinuierlich betrieben werden.

Sobald sich nämlich ein Rohr 1 und sein Verschlußpfropfen 2 in der richtigen Lage zwischen den Backen 7 befinden und sobald die erforderliche Temperatur mittels Induktionserwärmung durch die an den Klemmend, B mit HF-Strom gespeiste Induktionsspule erreicht ist, genügt es, den Hebel 14 zu betätigen, damit die Backen 7 an das Rohr 1 angedrückt werden und die Sicke 3 ausformen. Ist dieser Preßvorgang durchgeführt, so wird der Arm 14 im entgegengesetzten Sinne bewegt, so daß die Bakken7 unter der Wirkung der gespannten Feder 17 selbsttätig nach außen zurückkehren. Nunmehr kann man das Rohrl entfernen und ein weiteres Rohr zur Durchführung eines neuen Preßvorganges einschieben.

Die Kühlung durch das Rohr 16 kann entweder kontinuierlich zur Regelung der Temperatur erfolgen oder jeweils nur im gewünschten Einzelfall eingeschaltet werden.

Es sei bemerkt, daß der Strom während des Preßvorganges ohne weiteres eingeschaltet bleiben kann, wenn die Backen 7 isoliert sind oder wenn sie aus einem nichtleitenden, feuerfesten Material bestehen. Sind sie anderseits leitend, so muß vermieden werden, daß sich im Augenblick des Preßvorganges, d. h. dann, wenn die Backen 7 mit dem Rohr 1 in Berührung kommen, Lichtbogen ausbilden. Wenn die Backen 7 leitend sind, werden daher Mittel vorgesehen, um den Strom während des Preßvorganges auszuschalten. Zu diesem Zweck wird beispielsweise der Hebel 14 pneumatisch gesteuert und mit einer Unterbrechervorrichtung verbunden, die den Speisestrom der Presse dann unterbricht, wenn der Hebel zur Durchführung eines Preßvorganges betätigt wird.

Es sei weiterhin hervorgehoben, daß man sich an Stelle der Verwendung von Backen, die beweglich auf einem die Induktionsspule bildenden Träger 4 angeordnet sind, auch damit begnügen könnte, lediglich diesen Träger zu benutzen und ihn elastisch verformbar auszubilden, um mit den Innenflächen des Trägers unmittelbar den Preßvorgang auszuführen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Warmpressen, insbesondere zur Bildung einer Halterungssicke zwecks Befestigung eines Verschlußpfropfens in der Umhüllung eines Brennstoffelementes eines Kernreaktors, wobei die Wärme durch Hochfrequenzinduktion erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein zugleich als Träger für weitere Bauteile dienender Induktionsspulenleiter (4) vorgesehen ist, auf dem in radialer Richtung auf den zu pressenden Teil (1) zu verschiebbar Backen (7) angeordnet sind, und daß die ganze Anordnung eine Presse bildet, die vorteilhaft mit Mitteln versehen ist, um die Backen nach der Durchführung des Preßvorganges, insbesondere unter Federkraftwirkung, rasch in ihre Ausgangslage zurückzuführen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Tragelement dienende Induktionsspule durch einen ringförmigen metallischen Teil (4) gebildet wird, der in seinem mittleren Bereich Segmente (6) trägt, die Klemmbacken (7) bilden und in radialer Richtung geführt sind, daß ferner in dem Zwischenraum zwischen einem mit dem genannten Teil verbundenen äußeren Ring (12) einerseits und den Segmenten andererseits ein Isolierring (11) vorgesehen ist, daß sich weiterhin der Ring über konische Flächen auf den Segmenten abstützt, so daß durch eine axiale Verschiebung des Isolierringes radiale Bewegungen der Segmente hervorgerufen werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gegekennzeichnet, daß der Isolierring (11) in den äußeren Ring (12) mehr oder weniger weit einschraubbar ist.

4. Vorrichtung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckfeder (17) vorge-

sehen ist, die die Segmente (6) mit den Backen (7) nach außen zu führen sucht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Presse isoliert auf einer Halterung (Futter 20) angeordnet ist, die Zentrierelemente (Ansatz 21) zur genauen Zusammenführung der miteinander zu verbindenden Bauteile (1, 2) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den aktiven Teilen der Presse, insbesondere in dem die Induktion erzeugenden Teil (4), Kühlelemente (Rohr 16) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente durch ein ringförmiges Rohr (16) gebildet werden, der in dem ringfönnigen Teil (4) der Presse vorgesehen ist und von einem Kühlmittel durchströmt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verschiebung des Isolierringes (11) ein von Hand zu betätigender Hebel (14) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere mit leitend ausgebildeten Preßbacken, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Unterbrechung des Stromes während des Preßvorganges vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur pneumatischen Steuerung des Isolierringes (11) eine mit dem Unterbrecher für den Speisestrom der Presse verbundene Einrichtung vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 730 356.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1309 617/175 6.63