DE1425549C - Deckelverschluß - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Deckelverschluß für unter sehr hohem Innendruck stehende Gehäuse od. dgl., insbesondere für Atomreaktoren, mit druckmittelbetätigten, nach Art von Zylindern und Kolben arbeitenden Spannvorrichtungen, mit Feststellmitteln in Form zweier konzentrisch zueinander angeordneter und gegeneinander verschraubbarer Muttern, von denen die innere auf den Schraubenbolzen aufgeschraubt und dem hydraulischen Spanndruck ausgesetzt ist und die äußere sich auf dem Zylinder abstützt, und mit einer die Zylinderräume aller Spannvorrichtungen verbindenden gemeinsamen Druckleitung.

Bei bekannten Reaktorgefäßen muß der Flanschdeckel des Gefäßes zur Einführung neuen Brennstoffes häufiger gelöst und wieder geschlossen werden. Bei einem Flanschdeckel von beispielsweise 5 m Durchmesser müssen etwa 40 Stehbolzen von 160 mm Gewindedurchmesser gleichzeitig mit einer vorgeschriebenen Kraft vorgespannt werden. Diese Vorspannkraft wird über den Deckelflansch auf die Gehäuseabschlußdichtung übertragen. Der Unterschied in der Zugspannung zwischen den einzelnen Stehbolzen darf nach dem Verspannen des Flanschdeckels nicht mehr als 0,25 % betragen. Aus Sicherheitsgründen und auch aus wirtschaftlichen Gründen muß das öffnen und Schließen des Atomreaktorgefäßes innerhalb kürzester Zeit erfolgen. Die Bedienungsgrenze liegt dabei in einer Entfernung von etwa 10 m über dem Flanschdeckel.

Das Verschließen von Reaktorgefäßen nach diesen Forderungen geschieht bisher in der Weise, daß zunächst der Flanschdeckel auf die Gehäuseabschlußdichtung aufgesetzt wird und die Muttern mittels mechanischer Vorrichtungen leicht angezogen werden. Danach werden in die durchbohrten Stehbolzen Heizstäbe eingesetzt, welche die Stehbolzen auf eine bestimmte Dehnungstemperatur bringen. Nach Erreichen der vorgeschriebenen Dehnung in den Stehbolzen werden die Muttern erneut bis zur Flanschanlage angezogen. Falls nach dem Erkalten der Stehbolzen Unterschiede in der Zugspannung festgestellt werden, muß der Vorgang für einen oder mehrere Stehbolzen wiederholt werden, bis eine Spannungsgleichheit innerhalb der erwähnten Toleranz erreicht ist. Es liegt auf der Hand, daß diese Art der Vero spannung der Schraubenbolzen sehr zeitaufwendig und umständlich ist.

Aus der deutschen Patentschrift 1072 031 ist ein Verschluß für unter hohem Innendruck stehende Gehäuse bekannt, bei dem an einem Stützdeckel mechanische Druckübertragungselemente,, z. B. eine zentrale Druckschraube, angreifen, die nach vorausgehender Anpressung des Deckels mit Hilfe einer hydraulischen Spannvorrichtung so lange nachstellbar sind, bis sie die erforderliche Druckvorspannung ao auf den Deckel ausüben und dann bei Entspannung des hydraulischen Druckmittels die durch den Innendruck im Gehäuse auf den Deckel ausgeübte Axialkraft aufnehmen. Ein derartiger Deckelverschluß ist für Reaktorgefäße praktisch nicht verwendbar, da in diesem Fall der Druckkolben des Verschlusses einen Durchmesser von mehreren Metern besitzen müßte und dabei gegen einen Druck von über 1000 atü bei einer Betriebstemperatur von etwa 200° C abzudichten wäre.

Aus der deutschen Patentschrift 875 426 sind Vorrichtungen zur Erleichterung des Anziehens und Lösens stark belasteter Muttern bekannt, die nach Art hydraulischer Spannvorrichtungen ausgebildet sind und aus einem Kolben und einem damit zusammenarbeitenden Zylinder bestehen. Einer dieser beiden Teile, der Kolben, ist mit dem Bolzen verbunden, während der andere Teil, nämlich der Zylinder, sich an einem Widerlager, beispielsweise dem Flanschdeckel, abstützt. Es ist mit dieser Spannvorrichtung möglich, im Schraubenbolzen auf hydraulischem Wege zunächst eine Vorspannung und damit eine Dehnung von bestimmter Größe zu erzielen, die dann durch Anziehen der Schraubenmutter fixiert wird. Spannvorrichtungen dieser bekannten Ausführungen sind für die Verwendung bei Atomreaktorgefäßen nicht geeignet, da die Zuführung des Druckmittels zu den Spannvorrichtungen aus der erforderlichen größeren Entfernung Schwierigkeiten bereitet und außerdem die kolben- und zyßnderförmigen Teile der Spannvorrichtung sowie die Spann- und Gegenmuttern zu einer Einheit miteinander verbunden sind, die aus der Entfernung nur sehr mühevoll gehandhabt werden kann. Von Nachteil ist auch, daß bei der Vorspannung des Stehbolzens dessen Dehnung eine Änderung der Gewindesteigung über die Kontaktlänge der Spannmutter hervorruft. Dies bedingt eine Vergrößerung der Gewindetoleranz für die Spannmutter.

Schließlich sind auch Deckelverschlüsse mit hydraulisch spannbaren Verschraubungen (USA.-Patentschrift 2 866 370), insbesondere bei Reaktordeckeln (Zeitschrift »Nucleonics«, Februar 1961, S. 89) bekannt, die bereits einen von der mit dem Schraubbolzen verschraubbaren Mutter getrennten Kolben aufweisen. Hierbei sind jedoch die Spannmuttern axial hintereinander angeordnet, was die Verwendung eines Hilfsbolzens erforderlich macht und darüber hinaus infolge axialer und radialer Einleitung

von Schraubbewegungen das Öffnen und Schließen des Deckels aufwendiger gestaltet; dieses ist auch nur bei völliger Entfernung der Spanneinrichtungen möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckelverschluß von einfacher und betriebssicherer Ausführung zu schaffen, der ein müheloses öffnen und Schließen des Deckels innerhalb kürzester Zeit, falls erforderlich, auch aus größerer Entfernung, erder Oberseite des Flanschdeckels 13 mittels mehrerer Zentrierstücke 8 zu den Schraubenlöchern zentrisch angeordnet und so am Flanschdeckel festgelegt, daß sie am Deckel gelagert bleiben, wenn dieser abgenommen und wieder angesetzt wird. Durch die feste Verlagerung der Spannvorrichtungen 1, 2 am Flanschdeckel kann auch die Hochdruckleitung für die Druckbeaufschlagung der Ringkolben 2 stationär am Flanschdeckel befestigt werden. Die ringförmige

möglicht, und mit dem außerdem sämtliche Schrau- io Hochdruckleitung besteht aus einzelnen Abschnitten benbolzen des Deckelflansches mit gleich hohen 14_; 15_; 16 usw., die die Spannvorrichtungen mitein-Spannungen angezogen werden können, so daß ein ander verbinden. Als Verbindungselement für die Nachspannen weitgehend vermieden wird. Leitungsabschnitte 14,15,16 usw. dienen Verteiler

blöcke 11, in denen Ventile 12 liegen. Die Enden der »5 ringförmigen Verteilerleitung für die gemeinsame Druckbeaufschlagurig der hydraulischen Spannvorrichtungen führen zu einer Druckmittelpumpe, die in größerem Abstand von dem Hochdruckgefäß aufgestellt ist.

«ο Im Verteilerblock 11 ist ein Nadelventil 12 angeordnet, das die Zufuhr des Drucköls zu der Spannvorrichtung 1,2 über einen Kanal 9 absperrt oder freigibt. Diese Vorrichtung ermöglicht die Druckbeaufschlagung einzelner Spannvorrichtungen zum

zylinder kann aber auch aus einer Ausnehmung des 25 Korrigieren von Zugspannungsdifferenzen in den Deckelflansches bestehen, in der der Ringkolben ein- Stehbolzen. Durch die Absperrung der Ventile 12

kann außerdem eine Funktionsprüfung der einzelnen Abschnitte des Ringsystems durchgeführt werden.

Nach dem Aufsetzen des Flanschdeckels 13, an bleiben sie beim öffnen des Druckgefäßes am Deckel 30 dem die Teile 1, 2, 8,11,12,14,15,16 usw. ständig gelagert. Da die Hydraulikzylinder dabei unverdreh- fest verlagert sind, auf die Gehäuseabschlußdichtung

werden die Muttern 4 und die Gegenmuttern 3 gemeinsam mittels Steckschlüssel mit Innenverzahnung oder anderer geeigneter Vorrichtungen an der Ver-

Die Ringleitung kann ständig, d. h. auch beim öffnen 35 zahnung 17 gefaßt und aus der vorgeschriebenen des Deckels, an den einzelnen Spannvorrichtungen Entfernung auf die Stehbolzen bis zur Anlage an dem angeschlossen bleiben. Es ist daher nicht erforderlich, beim Abheben des Deckels die Anschlüsse der
Leitung an den zahlreichen Spannvorrichtungen einzeln zu lösen und beim Verschließen des Gefäßes 40
wieder herzustellen. Die Hauptzufuhrleitung für das
Druckmittel ist einerseits mit der Druckpumpe, die
ihren Standort in der vorgeschriebenen Entfernung
vom Atomreaktorgefäß hat, und andererseits mit der

Ringleitung des Flanschdeckels fest verbunden. Diese 45 die Stehbolzen übertragen, so daß eine Dehnung der-Zufuhrleitung ist flexibel und gestattet somit ein Ab- selben hervorgerufen wird. Diese Dehnung des Steh-

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Zylinder der Spannvorrichtungen mit dem Deckel fest verbunden sind oder Bestandteile des Deckels bilden und daß jeweils die Kolben der Spannvorrichtungen einerseits und die mit den Schraubenbolzen verschraubbaren Muttern andererseits voneinander unabhängige Teile sind.

Die Spannvorrichtungen bestehen vorzugsweise aus einem am Deckel zentrisch zum Schraubenloch befestigten Ringzylinder, in dem ein den Schraubenbolzen umschließender Ringkolben liegt. Der Ringgesetzt ist.

Dadurch, daß die druckmittelbetätigten Spannvorrichtungen fest am Deckelflansch angeordnet sind,

bar am Flansch des Deckels angebracht sind, ist auch die Verlagerung einer stationären Ringleitung für die Zuführung des Druckmittels am Flansch möglich.

Ringkolben 2 aufgeschraubt. Zur Halterung der Muttern 3 und 4 greift eine am Steckschlüssel vorgesehene Arretierung in eine Ausnehmung 18 der Mutter 4 ein. Nach dem Ansetzen und Aufschrauben der Muttern 3 und 4 werden alle Spannvorrichtungen gleichzeitig vom hydraulischen Druck beaufschlagt. Da sich die Ringkolben 2 an den Muttern 4 abstützen, wird der hydraulische Druck über diese Muttern auf

nehmen des Deckelflansches ohne Demontage des Hydrauliksystems. Beim öffnen und Schließen des Deckelverschlusses brauchen daher nur noch die mit den Spannvorrichtungen zusammenarbeitenden Spannmuttern aus der vorgeschriebenen Entfernung betätigt zu werden, was ohne besondere Schwierigkeiten innerhalb kürzester Zeit geschehen kann.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Er-

bolzens wird in bekannter Weise durch Nachschrauben der Gegenmuttern 3 bis ^n die Ringfläche 19 mechanisch fixiert.

Die Ausbildung und Anordnung der Dichtungen 6 und 7 der Spannvorrichtungen richten sich nach den jeweiligen Betriebsverhältnissen und sind an die beschriebene Konstruktion gebunden. Durch Kanäle 5 bis 5 c wird eine wesentliche Herabsetzung der Tem-

findung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es 55 peratur der Dichtungen 6 und 7 dadurch bewirkt,

zeigen . daß der Übertritt von Kriechwärme aus dem Deckel-

F i g. 1 a und 1 b einen Deckelverschluß gemäß der flansch 13 und dem Stehbolzen gehemmt und durch

Erfindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die Schornsteinwirkung dieser Kanäle schnell an die

Fig.2 eine Einzelheit der Fig. 1 im Schnitt und Außenluft abgeführt wird. Dieser Vorteil ist ins-

F i g. 3 und 4 zwei abgeänderte Ausführungsformen 60 besondere dann von Bedeutung, wenn die Tempera

der Spannvorrichtung im Schnitt.

Der Flanschdeckel 13 eines Hochdruckgefäßes wird mit Hilfe von Stehbolzen 10 befestigt, die durch Bohrungen im Flanschdeckel hindurchgreifen. Das

türen in den Hochdruckbehältern sich den Grenzwerten für die Standsicherheit der Dichtungen 6 und 7 nähern.

Wie F i g. 1 zeigt, erfolgt die Zuführung des Druck-

Verspannen der Stehbolzen 10 geschieht mit Hilfe 65 öls zu den Spannvorrichtungen über Bohrungen 9 in

von hydraulischen Spannvorrichtungen, die aus einem dem Ringzylinder, die über Querbohrungen mit einer

Ringzylinder 1 und einem Ringkolben 2 bestehen. Ausnehmung an der Fläche 20 des Ringzylinders ver-

Der Ringzylinder 1 und der Ringkolben 2 sind auf bunden sind.

Die F i g. 3 zeigt eine Spannvorrichtung, die im Aufbau ähnlich ist wie diejenige gemäß Fig. 1. Hier ist jedoch eine Distanzhülse 21 vorgesehen, die auf einem Außengewinde die Gegenmutter 3 trägt. Die Distanzhülse 21 und die Mutter 3, welche sich an dem Ringzylinder 1 abstützt, sind mit der Spannvorrichtung 1,2 so verbunden, daß sie zusammen mit dieser ständig am Deckelflansch gelagert bleiben. Hierdurch ergibt sich eine vorteilhafte Gewichtsverminderung bei der Fernbedienung, da beim öffnen und Schließen lediglich die Muttern 23 abgenommen bzw. wieder angesetzt zu werden brauchen.

Der Ringzylinder 1 liegt hier mit einer balligen Lagerfläche auf einer lagerschalenförmig ausgebildeten Lagerplatte 22, mit der er mittels Stiftschrauben 27 verbunden ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.4 ist der Ringzylinder durch eine Ausnehmung 24,25 im Dekkelflansch 13 ersetzt, die zentrisch zu den Schraubenlöchern angeordnet ist. Der Ringkolben 2 ist in die Ausnehmungen eingesetzt und hierin unverlierbar gelagert. Die auf der Mutter 4 liegende Gegenmutter 3 stützt sich an einem Ring 26 ab, der am Flanschdeckel gelagert ist und die den Ringzylinder bildende Ausnehmung 24,25 umschließt.

In allen Ausführungsbeispielen sind die hydraulischen Spannvorrichtungen und die Druckmittelleitungen für die Spannvorrichtungen fest am Flanschdeckel so angeordnet, daß sie beim Lösen und Abnehmen des Deckels an diesem gelagert bleiben. Die Zylinder und Kolben sind außerdem so am Deckel gelagert, daß sie beim Verspannungsvorgang keine drehende Bewegung ausführen. Daher brauchen auch die Anschlüsse der am Deckel angebrachten Ringleitung an den Spannvorrichtungen beim Lösen und Anziehen der Muttern nicht gelöst zu werden. Die Ringleitung ist an eine mit der stationären Druckpumpe verbundene Hauptzufuhrleitung angeschlossen, die flexibel ausgebildet ist, so daß der Deckel abgenommen werden kann, ohne die Verbindung zwischen Ringleitung und Hauptzufuhrleitung zu lösen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Deckelverschluß für unter sehr hohem Innendruck stehende Gehäuse od. dgl., insbesondere für Atomreaktoren, mit druckmittelbetätigten, nach Art von Zylindern und Kolben arbeitenden Spannvorrichtungen, mit Feststellmitteln in Form zweier konzentrisch zueinander angeordneter und gegeneinander verschraubbarer Muttern, von denen die innere auf den Schraubenbolzen aufgeschraubt und dem hydraulischen Spanndruck ausgesetzt ist und die äußere sich auf dem Zylinder abstützt, und mit einer die Zylinderräume aller Spannvorrichtungen verbindenden gemeinsamen Druckleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (1; 24, 25) der Spannvorrichtungen mit dem Deckel (13) fest verbunden sind oder Bestandteile des Deckels bilden und daß jeweils die Kolben (2) der Spannvorrichtungen einerseits und die mit den Schraubenbolzen (10) verschraubbaren Muttern (4; 23) andererseits voneinander unabhängige Teile sind.

2. Deckelverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannvorrichtung ein in der gemeinsamen Druckleitung (14,15,16) liegendes Ventil (11) zugeordnet ist.