DE1216998B - Vorrichtungen zum Einpressen einer rohrfoermigen Kernreaktor-Brennelementhuelle in eine Umfangsnut eines zylindrischen Brennstoffkoerpers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21c

Deutsche Kl.: 21g-21/20

Nummer: 1216 998

Aktenzeichen: U 8560 VIII c/21 g

Anmeldetag: 22. Dezember 1961

Auslegetag: 18. Mai 1966

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Einpressen einer Kernreaktor-Brennelementhülle bzw. eines schmalen Umfangsbandes einer rohrförmigen Kernreaktor-Brennelementhülle in die Umfangsnuten eines zylindrischen Brennstoffkörpers; sie bezieht sich in dem einen Fall auf eine Vorrichtung, die aus einem druckbeständigen Gehäuse zur Aufnahme des Brennelementes, aus einer innerhalb des Gehäuses angeordneten ringförmigen Tasche mit einer mittigen Bohrung zur Durchführung des Brennelementes, aus einem mit der Tasche in Verbindung stehenden Druckaggregat und aus einem durch das Strömungsmittel des Druckaggregates verformbaren Bauteil in der ringförmigen Tasche besteht, der auf den von ihm umfaßten Hüllenbereich einen Verformungsdruck ausübt.

Es ist bereits ein Gerät zur Einwärtsverformung eines schmalen Umfangsbandes eines rohrförmigen Gegenstandes in eine Umfangsnut eines im rohrförmigen Gegenstand enthaltenen zylindrischen Bauteils bekannt. Dieses Gerät weist einen strömungsmitteldichten Körper auf, der mit einem Durchgang versehen ist, in den der Hals des rohrförmigen Gegenstandes eingesetzt wird. Ein Ringkanal im den Durchgang herum enthält eine ringförmige Gummiblase. Bei Anwendung dieses bekannten Gerätes wird eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck in die ringförmige Blase eingelassen, um die Blase radial nach außen auszudehnen und den rohrförmigen Gegenstand in Eingriff mit einer Umfangsnut eines zylindrischen Bauteils innerhalb des rohrförmigen Gegenstandes zu verformen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wirksame Vorrichtung zu schaffen, durch die eine Brennstoffhülle in die Umfangsnuten des Brennstoffkörpers eingepreßt werden kann und die in ihrem Aufbau sehr einfach ist.

In dem einen Fall ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die an dem verformbaren Bauteil anliegenden Flächen der ringförmigen Tasche zur mittigen Bohrung hin konisch zulaufend ausgebildet sind und daß der verformbare Bauteil aus einem elastisch zusammendrückbaren Ring besteht, der zwischen den die Tasche bildenden Dichtungsringen angeordnet ist und mit diesen eine druckdichte Abdichtung für das Strömungsmittel des Druckaggregats bildet.

Eine solche erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung unterscheidet sich von dem obenerwähnten bekannten Gerät durch folgende Merkmale:

a) Das radiale Zusammendrücken des elastisch zusammendrückbaren Rings geschieht durch AnVorrichtungen zum Einpressen einer
rohrförmigen Kernreaktor-Brennelementhülle in
eine Umfangsnut eines zylindrischen
Brennstoffkörpers

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority,
London

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,

Siegen, Eiserner Str. 227

Als Erfinder benannt:
Derek Green, London

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Dezember 1960
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wendung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit am Außenumfang des Rings,
b) Nach der Erfindung wird durch die Lage des elastisch zusammendrückbaren Rings zwischen Seitenbauteilen, die konische Seitenflächen haben, gewährleistet, daß das radiale Zusammendrücken des Rings unter Hydraulikflüssigkeit, die dem Außenumfang des Rings unter Druckzugeführt wird, zu einer Strömungsmitteldichten Abdichtung zwischen den Seitenbauteilen und dem Ring führt.

Dadurch wind eine viel einfachere Anordnung gegenüber dem obenerwähnten bekannten Gerät erreicht. Bei dem bekannten Gerät ist ein besonderer hohler blasenartiger Ring erforderlich. Nach der Erfindung ist dennoch nur ein einziger elastisch zusammendrückbarer Ring erforderlich, und die notwendig werdende Abdichtung wind durch die unter b) herausgestellten Merkmale erzielt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine elastisch komprimierbare Muffe, die mit Paßsitz auf der Brennelementhülle sitzt, durch Endstopfen zum Abschließen der Enden der Muffe und Mittel zum Verstreben der Endstopfen im Abstand voneinander, derart, daß beim Beaufschlagen der äußeren Umfangsfläche der Muffe mit

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unter Druck stehendem hydraulischem Strömungsmittel die Muffe lediglich radial auf der ganzen Umfangsfläche der Hülle zusammengedrückt wird.

Zwei Ausführungsfbrmen von Vorrichtungen nach der Erfindung sollen nunmehr beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, und zwar zeigt F i g. 1 im Schnitt ein erstes Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein Einzelteil entlang der LinieII-II in Fig. 1,

F i g. 3 im Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel und

F i g. 4 einen Schnitt durch ein Einzelteil entlang der Linie IV-IV von Fig. 3.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel weist einen Zylinderblock 1 mit einer Senkrechtbohrung 2 und einer Waagerechtbohrung 3 auf. Die Bohrung 3 ist an beiden Enden mit Gewinde versehen, um Dichtungsmuttern 4 aufzunehmen. Jede Dichtungsmutter 4 hält einen Dichtungsring 6 in der Bohrung 3. Die Dichtungsringe 6 sind mit Umfangsnuten versehen, um die Ringdichtungen 7 aufzunehmen. Die innere Endfläche 8 eines jeden Dichtungsrings 6 ist leicht konisch ausgebildet. Ein ringförmiger Gummiformring 9 wird zwischen den konischen Endflächen 8 der Dichtungsringe 6 festgehalten. Der Formring 9 hat konkave konische Endflächen, die mit den konischen Endflächen 8 der Dichtungsringe 6 zusammenwirken. Die Bohrung 2 im Zylinderblock 1 ist durch einen Durchgang 10 von kleinem Durchmesser mit der Bohrung 3 im Bereich des Formrings 9 verbunden. Ein Kolben 11, der in der Bohrung 2 satt anliegt, ist mit einer Ringdichtung 12 und einem Unterlegring 13 eingepaßt.

Bei der Anwendung der erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird ein Kernreaktor-Brennelement 14 durch die Dichtungsmuttern 4, die Dichtungsringe 6 und den Formring 9 hindurch eingebracht. Das Brennelement 14 weist eine dünnwandige Hülle 15 auf, die mit glattzylindrischen Brennstoffpellets 16 gefüllt ist. Die Vorrichtung ist dazu bestimmt, einen örtlich bestimmten Radialdruck auf die Hülle 15 des Brennelementes 14 auszuüben, um dadurch die Hülle 15 in Umfangsnuten 17 von V-förmigem Querschnitt einzupressen, die an einem oder mehreren Pellets 16 vorgesehen sind. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist das Brennelement 14 so angeordnet, daß der Formring 9 die Umfangsnut 17 umschließt, in der er eingepreßt werden soll. Die Bohrung 2 im Zylinderblock 1 ist teilweise mit einem hydraulischen Strömungsmittel 18 gefüllt und durch Einführendes Kolbens 11 abgedichtet. Nun wird im hydraulischen Strömungsmittel 18 durch Abwärtsbewegen des Kolbens 11 ein Druck hervorgerufen. Dies kann z. B. mittels einer einfachen Kompressionsmaschine, wie sie beispielsweise in gestricheltem Umriß in der F i g. 1 'gezeigt ist, ausgeführt werden. Die Maschine weist eine Bassil9, auf der der Zylinderblock 1 gehalten wird, und einen Stempel 20 auf, um den Kolben 11 in der Bohrung 2 im Zylinderblock 1 hinabzudrücken. Das unter Druck stehende hydraulische Strömungsmittel 18 wirkt auf die äußere Umfangsoberfläche des Formrings 9, dessen radialer Durchmesser dadurch verringert wird. Der Kontaktberührungsdruck zwischen dem Formring 9 und den konischen Endflächen 8 der Dichtungsringe 6 erhöht sich mit der Kompression des Rings 9, wodurch sich eine druckdichte Strömungsmitteldichtung bildet.

Der Druck wird erhöht, bis der Formring 9 in Kontaiktberührung mit der Umfangsnut 17 kommt und schließlich die Brennelementhülle 15 in die Umfangsnut 17 hinein und um das Brennstoffpellet 16 herum preßverformt.

Der Innendurchmesser des Dichtungsrings 6 ist nur etwas größer als der Durchmesser der Brennelementhülle 15, so daß eine Preßverformung des Formrings 9 im ringförmigen Zwischenraum zwischen der Hülle

ίο 15 und der Innenbohrung der Dichtungsringe 6 verhindert wird. Der Formring 9 hat eine Bohrung, deren Durchmesser etwa 25% größer ist als der Durchmesser der Brennelementhülle 15; der Außendurchmesser des Formrings ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 3. Um sicherzustellen, daß der Formring 9 im Querschnitt nicht deformiert wird und für beide Seitenflächen eine wirksame Abdichtung aufrechterhält, sollte die äußere Umfangsflächenbreitenabmessung des Formrings 9 nicht grö-

äo ßer als seine radiale Dicke sein.

Das in den F i g. 3 und 4 gezeigte Ausführungsb'eispiel weist ein äußeres mit Bohrungen 22 versehenes Stütz- oder Halterohr 21 auf, in das Endstopfen

23 und 24 eingepaßt sind. Der Endstopfen 23 ist mit einem einstückig angearbeiteten Endflansch 25 und mit einer außen Mppenförmig ausgebildeten rohrförmigen Verlängerung 26 versehen. Der Endstopfen 24 weist einen eingeschraubten Endflansch 27 und eine außen lippenförmig ausgebildete rohrförmige Verlängerung28 auf. Ein dickwandiges Gummirohr 29 ist an seinen Enden erweitert, um über die rohrförmigen Verlängerungen 26 und 28 der Endstopfen 23 und

24 zu passen. Der Endstopfen 24 hat eine Mittelbohrung 30, die mit der rohrförmigen Verlängerung 28 in Verbindung steht. Ein Stopfen 31 mit einstückig angearbeitetem Endflansch 32 wird am Flansch 32 in der Bohrung 30 mittels einer Ringdichtung 33 und eines Unterlegrings 34 abgedichtet.

Der Flansch 27 am Endstopfen 24 ist zwecks Erleichterung des Zusammenbaues der Anordnung eingeschraubt. Im zusammengebauten Zustand ist das Gummirohr 29 an beiden Enden über die rohrförmigen Verlängerungen 26 und 28 der Endstopfen 23 und 24 gepaßt. Das Gummirohr 29 und der Endstopfen 24 (bei dem der Flansch 27 entfernt ist) werden durch das Halterungsrohr 21 durchgefadelt, bis der Endstopfen 23 im entsprechenden Endstück des Halterungsrohrs 21 festsitzt; dann wird der Flansch 27 auf das mit Gewinde versehene Ende des Stopfens 24 aufgeschraubt, der aus dem anderen Ende des Halterungsrohres 21 'hervorragt. Der Flansch 27 wird eingeschraubt, bis das Gummirohr 29 unter leichter Zugspannung steht.

Bei der Verwendung der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 wird ein Brennelement 35 durch die Bohrung 30 des Endstopfens 24 eingeführt und an beiden Enden innerhalb der rohrförmigen Vorsprünge 26 und 28 an den Endstopf en 23 und 24 fixiert. Der Stopfen 31 wird nun eingeführt, um die Bohrung 30 im Endstopfen 24 zu verschließen. Der ganze Aufbau wird in einen Behälter mit unter Druck stehendem hydraulischem Strömungsmittel eingebracht, so daß das Druckmittel in das Halterungsmittel durch die Bohrungen 22 gelangt. Das Gummirdhr wird durch das Druckmittel radial komprimiert, und zwar auf die Hülle 36 des Brennelements 35; dadurch kommt die Brennelementhülle 36 in innige Kontaktberührung mit den Brennstoff-

pellets 37 und deren Umfangsnuten 38 von V-Querschnitt.

Bei beiden im vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen wird die Brennelementhülle lediglich einem Radialdruck, aber keinem Axialdruck unter- S worfen. Durch das Vermeiden eines Axialdrucks auf die Brennelementhülle wind die Ursache für das Verbiegen oder Krümmen des Brennelements, das auftritt, wenn die Brennelemente direkt der Wirkung von unter Druck stehendem hydraulischem Strömungsmittel ausgesetzt sind, ausgeschaltet. Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 und 2 wird die Brennelementhülle lediglich einem örtlich festgelegten Radialdruck ausgesetzt, und bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 wird, obwohl die Brennelementhülle über ihre ganze Länge einem Radialdruck ausgesetzt ist, ein Axialdruck auf die Brennelementhülle durch die Endstopfen 23 und 24 vermieden, welche die Enden des Brennelements abschließen und durch das Halterohr 21 im Abstand gehalten werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einpressen eines schmalen Umfangsbandes einer rohrförmigen Kernreaktor-Brennelementhülle in eine Umfangsnut eines zylindrischen Brenmstoffkörpers, bestehend aus einem druokbeständigen Gehäuse zur Aufnahme des Brennelements, aus einer innerhalb des Gehäuses angeordneten ringförmigen Tasche mit einer mittigen Bohrung zum Durchführen des Brennelements, aus einem mit 'der Tasche in Verbindung stehenden Druckaggregat und aus einem durch das Strömungsmittel des Druckaggregats verformbaren Bauteil in der ringförmigen Tasche, der auf den von ihm umfaßten Hüllenbereich einen Verformungsdruck ausübt, dadurchgekennzeichnet, daß die an dem verformbaren Bauteil anliegenden Flächen (8) der ringförmigen Tasche zur mittigen Bohrung hin konisch zulaufend ausgebildet sind und daß der verformbare Bauteil aus einem elastisch zusammendrückbaren Ring (9) besteht, der zwischen den die Tasche bildenden Dichtungsringen (6) angeordnet ist und mit diesen eine druckdichte Abdichtung für das Strömungsmittel (18) des Druckaggregats bildet.

2. Vorrichtung zum Einpressen einer Kernreaktor-Brennelementhülle in die Umfangsnuten eines zylindrischen Brennstoffkörpers, gekennzeichnet durch eine elastisch komprimierbare Muffe (29), die mit Paßsitz auf der Brennelementhülle sitzt, durch Endstopfen (23, 24) zum Abschließen der Enden der Muffe und Mittel zum Verstreben der Endstopfen im Abstand voneinander, derart, daß beim Beaufschlagen der äußeren Umfangsfläche der Muffe mit unter Druck stehendem hydraulischem Strömungsmittel die Muffe lediglich radial auf die ganze Umfangsfläche der Hülle zusammengedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1095 412;
französische Patentschrift Nr. 1211572;
USA.-Patentschrift Nr. 2 423 862.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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