DE1439778A1 - Gerippter,rohrfoermiger Koerper,insbesondere Kernreaktor-Brennelementhuelle - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIfL-ING. ERICH SCHUBERT

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TUr di·«· Anmaldun« wird dl· Priorität au· der iritleohen anaeldttng Hr. 44436/60 rem 28. Ώ·κ·β··τ I960 »owl· d«r britle«h«K Anmeldune Nr. 1319/61 tob 12· Janu*r 1961 beanspruoht«

Gerippter, rohrfuraig«r Körper, inebeeond·?· Kernreaktor-BrennelementhUlle,

Die Erfindung besieht sich auf mit Rippen T«re«h*n· yalur* förmige K8rp«r, bei denen die Rippen einetüokig mit dem K|rp«r ausgebildet sind, und insbesondere auf di· Herstellung τ·|| geriyy«

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tea Kali«*» dl· »lob am Aufnehaea voa Kernbrennstoff tür BUiwttg vw Br*an«leii«&t»n für li· Verwendung in gaegekühlten Kevareakteren eignen«

ireiiaeleseat in eine» gaegeküalten Kernreaktor let £*w9Baliels τβη elfte» derartigen CJrB ß· and derart la «in·» Kanal

Ö«fr swieohtn Ä«n 8ρ1Ίβ·η d«r Wftnnetlber» d*f H«a»Bt«e tmd d«r K*a»lw*nd «in unbehinderter ftt» «#fi lüiilmlttelflßfl entcteht. lten iat sieh e*it langem 4«ι€··Ιρ in Xlareii» dmfi für gate WÄreeilbtrtreÄiingnbediieingen daa

la ies Hag und das Kühlmittel swisolien der Wär»e(iberattttfig die itellimg weoaaela sollte« wobei die An.» xw&lraaeelce «ad ruhig vor aioh gefet® So ist in neuerer Zelt •im BarasnsiteeiLi! eatwlekelf wordea» dsa als "Sohraubealinlen* Meii3rB#aeÄ-Slsaer*-6^K Dekanat ist, worunter Bau ein Element versteht, da« *«kwuib«E^LialfiELY8yeifi rerlaufende Wärneübertragongsrlppen hat* welehe mit αψ HKXIe elnettiekig atieee^lldet elnd, und KühlmittelsteühCTmgBklapp»a_t welche eich mit den WäraeübertrRgungerlppen •oineidea vmä üeer die WSmetl^ertragBkgsrippen hinausragen, u« bie sttv Eaaalvand se gelegen und den Kanal, in eine Anxahl ron Zonen su «mtertellen, la $*&9r vsn welohen ein MIiohen «wieohen dem Kühlmittel sviseaen den IKnietlliertragttngtlFippen unddera Kühlmittel in Amt rea der Kaanlwaad «ad den Führungiklappen gebildeten Zone eUttfladet«

Sa· Tteisenenelentat bietet οίηφ Verteil gegenüber anders-

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BAD ORJQJNäL

artlg«a Elementen (■»!· den »lMenten alt ·1α*μ·μ HUge-, Befarau* benliniem- *4er umfang«rippen), 4er haepteaehlioo fcei immb υ·*- be^eerten WaJflmeeeertragungeelgeneohaf ten liegt. 91« TerMeeerumg 1st derart, «al 4m HmMAt MlMt gegeaUfcer gewleee* ttAgtnatigen Bedingungen, «1« 4·» HmftUir« r#a «*hr Alnrbirft Ia 4«a K«akt«r_t Draokir«rlwit₉ 4tr 4oroh 41· rObrttAfiklappMi ««4 41« em B«f«ttlf«i 4er«tlb»a T«ntr«Mht wlt4_f 4·»

tin H«r«t«lltucak«et·» und 4«r Iotw«»dl«1c*lt_f •inrlehtunf T»remeeh»a, damit 4m SXtaaat al«ht rHrlerwi kuut, wmu ·· 4m KUnIaItteletTM. NMIiMtIt let, toauMiM?*&«t·

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sioh In des folgenden Herstellungsverfahren ergibt, nämlich einem Rippenformverfahren durch einen abnehmbaren Preßformwerkzeugteil /removable die part/ für jeden Sektor.

(die Form der Hippen ist absichtlich durch das Verfahren au ihrer Herstellung beschrieben, da ee eine geeignete herkömmliche Terminologie zum Bestimmen aller im Bereich der.vorliegenden Erfindung liegenden Formen nicht gibt· Die Hippen sollen natürlich nicht mittels eines abnehmbaren Formwerkzeuges gebildet werden müssen. ^v. ie eich im Nachstehenden zeigen wird, können die Hippen auch durch -ichneidverfahren hergestellt werden.)

Die Erfindung wird nunmehr anhand der pie beifipielrmeise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigt bzw. zeigern

Figi 1a, 2a, 3a und 4a Sndansichten im Schnitt von vier gerippten rohrförmigen Körpern, die
Fign. 1b, 2b, 3b und 4b eine "Quadrantabwicklung" der PIgn.

1a « 4a, d.h. jeder schnitt der Fign. 1b - 4b zeigt einen Aufriß eines Quadranten der Fign. 1 a - 4a, Fig. 1c ein Formwerkzeug, das für die Herstellung des in Fig. 1a gezeigten Rohra geeignet ist,

Fig. 1d einen schnitt entl ng der Linie d-d von Pig. 1c, Fig. 4c ein !formwerkzeug, das Up die Herstellung des in Fig. 4a

gezeigten Rohrs geeignet ipt,
Fig. 4d einen Schnitt nach der Linie d-d von Fig. 4c, '

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Pig. 4-e eine Ansicht in Richtung dee Pfeilen e von Fig. 4c,

während
Fig. 5 eine Perepefctivansicht eines Brennelementes mit einer gerippten rohrförmigenHülle ähnlich derjenigen in Fig. 4a darstellt.

In den $lgn· 1a und <tb ist ein Rohr 10 aus Magnesiumlegierung mit Wärmeübertragungsrippen 11 gezeigt, die einstückig mit dem £obr gearbeitet Bind. Die Rippen 11 Bind flach» nehmen vier Vektoren uat da« Rohr 10 herum ein, sind parallel in den Vektoren, um 45° in der durch die Länge dee Rohrs 10 bestimmten Richtung geneigt und in benachbarten ektoren oder Abschnitten in entgegengesetzter Richtung geneigt. Typische Abmessungen sind 2,5om Innendurchmesser für das Rohr 10 und 5,0cm AuQendurchmesser ftir die Rippen 11· "^as Rohr 10 ist 110 cm lang, die Rippendicke «der -etftrke 2,5mm und der Abstand tischen den Rippen 0,5mm.

Das in den Fign. 1a und Ib gezeigte gerippte Rohr kann durch Außenstrangoressen in ein Formwerkzeug mit vier Segmenten 12, wie in den ^ign. 1c und 1d gezeigt, hergestellt v/erden. -Jedes Segment hat leicht konisch zulaufende Ausnehmungen 13t welohe zueinander parallel sind und ?>owohl im Aufriß als auch im Grundriß gerade sind und, wie in der Zeichnung gezeigt, von links nach rechts oben verlaufen. Der zweite und dritte Teil den Pormwerkzeus, die benachbart dem Segment 12 zu verwendbar sind, sind mit Ausnehmungen versehen, die in entgegengesetzter Richtung, d.h. von reohte

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"· 6 —

unten nach links oben,verlaufen. Der vierte 2eil dee Formwerkzeuge, der gegenüber dem ersten Seil angeordnet it, ist wie der erste Teil genutet. Alle Teile des Formwerkzeuge haben •inen auegenommenen Abschnitt 14. Durch die Ausnehmung 14 bildet sich eine Längsrippe. Durch Vergrößern der Radialtiefe der Ausnehmung 14 über den Rippenspitenradiua hinaus kann eine tiefe Rippe 15 (Fign. 1a und 1b) über die Wärme^bertragungsripOenhinau8 stranggepreßt werden« Biese Rippe 15 wird dann an ihren Enden abgeschnitten, damit ein mittlerer Abschnitt übrigbleibt, der als Anti-Krümmungshalterung /anti-bowing support/ dient. Bie ?ormwerkzeugsegmente 12 können auch zum Innenschmieden statt Au'3enstrangpressen verwendet werden. Me Rippen können auch durch Bearbeiten mit einem tirnfrftser hergestellt werden.

In äen Pign, 2a und 2b ist ein Rohr 20 aus .-i rung mit gekrümmten ' ^:4.rmeilbertragung8rippen 21 geneigt, die mit dem Rohr 20 einstückig ausgebildet sind und in den Sektoren parallel verlaufen. Die Rippen krümmen sich von einer Richtung aun, die uater 40 zu der von der Länge des Rohrs 10 bestimmten Richtung verläuft, zn einer Richtung von 60°. Ks sind vier tiefe Rippen 22 vorgesehen. Das gerippte Rohr ?0 kann mit "'ormwerkzeußen hergestellt werden, die denjenigen gemäß der Pig. 1c und 1d ähnlich sind, mit dem Unterschied, daß dieHuten 13 gekrümmt und die Tuten H weggelassen ist.

Das Rohr gemäß den Fign. 3a un 3b hat mit demienigen in den Pign. 1a und 1b viel gemeinsam, üb besteht aus einem üohr 30 mit

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flachen · ärmeübertragungsrippen 31. Anstille der vier einstückig gearbeiteten Krümmungsabwehrrippen 15 sind tiefe Längenuten 32 in die ' Hrmeübertragungsrippen 31 gearbeitet. Die Rippen 31 können bei dieser Rohrfonn durch Bearbeiten mit einem Sohlitzfräser /slot cutting wheel/ hergestellt werden, der einen Bogen τοη weniger ale 90° beschreibt, wodurch festes Material (gestrichelte Linie 33) an der Verbindungsstelle der Quadranten zurückbleibt, ßijses feste Material wird τοη einem sich in Längsrichtung bewegenden ohlitsfraser βntfount, üb die Nuten 32 zu bilden. v.enn das feste lÄaterial durch einen Formfräser /shaped milling cutter/ entfernt oder abgenommen wird, kann man einen konischen Schlitz erhalten, in dem mittels eines konischen Ansatzstückes eineAnti-Krümmungeverstrebung 35 (gestrichelt gezeigt) befestigt werden kann

In den Pign. 4a und 4b ist ein Rohr 40 mit einstückig gearbeiteten -ärmeübertragungsrippen 41 gezeigt, die in zwei Sektofen oder Abschnitten um das Rohr 40 herum angeordnet sind, wobei die Ripnen in entgegengesetzter Richtung und unter 60° zur Länge des Rohr* geneigt sind. Zwei einstückig gearbeitete Ripnen 42 Bind vorgeahen, um in der schwächsten Richtung eine Anti-Krümmungs-Verstrebung oder -steifigkeit zu schaffen.

~Ornwerkj3euge zur Herstellung des Rohr? gemftß den Pign. 4a und 4b sind in den ^ir.n. 4c -4e geaeigt. Pie TOrmwerkzeuge (die zweiteilig sind) bestehen aus einem Körper 43 mit einem Längsschlitz 44 (für die Rippe 42) und einer Reihe von geneigten Hchlitzen 45 (für die Rippen 41).

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Di· Hippen 41 können auch mit einem Fräser hergestellt werden·

Gemäß Flg. 5 werten das Rohr 40 und die einstückig gearbeiteten Wärmeübertragungerippen 41 von ?ig. 4 verwendet· Das Rohr enthalt einen Kernbrennstoff stab 46 aus !Tränkmetall und ist an beiden Enden mittels eines Endverschlufibauteils 47 abgedichtet« der (bei 48) an dae Rohr 40 geschweißt ist. Aa oberen Verschluß bauteil 1st ein trichterförmiger Bauteil 49 befestigt« und am unteren Verechluöbautell ist ein Fixlerkegel 50 befestigt. Die Rippen 41 haben Sohlitse 51» die Tier Quadranten bilden« Tiefe Rippen 52 sind in den Schlitsen untergebracht und werden durch streben 53 an die Rippen

52 (an den Schweißstellen 54) geschweißt. Die Streben trugen einen Biook 55« der sur Halterung der Baugruppe von Rippen 52 und Streben

53 an den V/ärmeübertragungsrlppen dienen. Das Brennelement von Pigr 5 let in einer SraphlthüTle 56 gezeigt« welohe einen Brennstoffkanal in einem Kernreaktor bildet·

Patentansprüche

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   r 1.)Gerippter röhrenförmiger Körper nit ?ärmeübertragungerippen, die einstückig nit dem Körper ausgebildet sind* wobei die Rippen In einer geraden Zahl von Sektoren üb den Körper hen» angeordnet und die Rippen in benachbarten Sektoren in entgegen« geeetster Richtung gegeneinander geneigt sind, dadurch gekennzeichnet^ daS die Rippen in jedem Sektor eine Form haben, vie sie durch dan folgende Herstellungsverfahren bestimmt wird. nMmlioh durch das formen der Rippen mittels eines abnehmbaren Formwerkzeugteils für jeden Vektor.
2. 2. Gerippter rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t θaß die Rippen in jedem Sektor flache» parallele Platten sind·
3. 3. Gerippter rohrförmiger Körper nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dafl die Rippen in jedem Sektor gekrümmte parallele "latten sind.

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   4· Gerippter rohrförmiger Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennseiohnet, daS nur aswei gleiche Sektoren, vorbanden, sind und daS längeverlaufende elnettiefcige Veretärkungsrippen in der Mitte oder fei» 8ur Mitte /mid - way/ um jeden Sektor herum vorgesehen aind,

   5* Kernreaktor-Brennelement, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Körper .aus Spaltetoff aufweist, der in einem gerippten Körper nach Anspruch 1 bis 4 eingeschlossen ist.

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