DE1614512A1

DE1614512A1 - Closure for pressure pipes of nuclear reactors

Info

Publication number: DE1614512A1
Application number: DE19671614512
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Alfred Brunner
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1967-04-19
Filing date: 1967-04-24
Publication date: 1970-09-17
Also published as: CH447403A

Description

"Verschluß für Druckrohre von Kernreaktoren" Die Erfindung betrifft-einen Verschluß für Druckrohre von Kernreaktoren mit-einer durch Federkraft an das Druckrohr anpreßbaren Ringdichtung und einer Verriegelungseinrichtung. "Closure for pressure pipes of nuclear reactors" The invention relates to a closure for pressure pipes of nuclear reactors with an annular seal which can be pressed against the pressure pipe by spring force and a locking device.

Bei derartigen VerschlUssen ist es bekannt, den Verschlußkörper im Druckrohr-.über elnen Bajonettverschluß zu verriegeln.- Beim Einführen und Verankern des Verschlußkörpers Im Druckrohr sind-daher Drehbewegungen mit einem in den Verschluß eingreifenden Mänipulator erforderlich, -ebenso wie beim Lösen der Verriegelung. Außer der Notwendigkeit, daß ein solcher Manipulator mit einem Drehmechanismus ausgerüstet sein muß, bedingt eine als Bajonettverschlußausgebildete Verriegelung zudem eine genaue winkelmäßige Ausrichtung des Manipulators vor seinem-Eingreifen in. den Verschluß. Das ist Insbesondere dann zwingende Voraussetzung.. wenn zum Einführen und Lösen der Verschlüsse von Druckrohren eine oberhalb des Reaktorkernes an geordnete Einrichtung verwendet wird, die aus einer Drehsche.ibe mit einer darauf exzentrisch angeordneten Drehscheibe kleineren Durchmessers besteht, auf der dann ein Manipulator montiert ist. Dadurch, daß der Manipulator - bei seinem Transport von einem Druckrohr zum anderen Jedesmal aufgrund seiner Drehbewegung eine andere Winkelstellung in bezug auf die darunter im Reaktorkern liegenden Druckrohre einnimmt, ist jedesmal eine neue Justierung des Manipulators erforderlich. Es sind daher außer dem durch den Drehmechanismus bedingten erhöhten Konstruktionsaufwand noch zusätzliche Orientierungssysteme,-beispielsweise ein Fernrohrsystem oder eine Tastvorrichtung zur Einrichtung der Relativstellung des Manipulators zu jedem Druckrohrverschluß erforderlich. , Die Erfindung hat sich die.Ausbildung eines in einem Druckrohr verriegelbaren Verschlusses zur Aufgabe gemacht, der mit einem gegenüber den bisher üblichen Einrichtungen konstruktiv einfacher ausgebildeten Manipulator bedient werden kann, wobei insbesondere keine Drehbewegungen des Manipulators für das Öffnen und-Schließen des Verschlusses erforderlich sein sollen.In such closures, it is known to lock the closure body in the pressure tube via a bayonet lock. When inserting and anchoring the closure body in the pressure tube, rotary movements with a manipulator engaging the lock are required, as well as when releasing the lock. In addition to the necessity that such a manipulator must be equipped with a rotating mechanism, a lock designed as a bayonet lock also requires an exact angular alignment of the manipulator before it engages in the lock. This is a mandatory requirement in particular .. if a device arranged above the reactor core is used to insert and loosen the seals of pressure pipes, which consists of a turntable disk with an eccentrically arranged turntable of smaller diameter on which a manipulator is then mounted . Because the manipulator - during its transport from one pressure pipe to the other, each time assumes a different angular position with respect to the pressure pipes located underneath in the reactor core due to its rotary movement, the manipulator must be readjusted each time. Therefore, in addition to the increased design effort caused by the rotating mechanism, additional orientation systems, for example a telescope system or a feeler device, are required to set up the relative position of the manipulator to each pressure tube closure. The invention has die.Ausbildung made of a lockable in a pressure tube closure to the task that can be operated with a comparison with the previously available devices constructively simpler formed manipulator, in particular, no rotational movements of the manipulator may be required for the opening and-closing of the shutter should.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Verriegelung im Verschluß an sich bekannte radial bewegliche Verriegelungskörper angeordnet sind, die in verriegeltem Zustand unter dem Einfluß eines Verstellorganes mit einer Ringnut des Druckrohres im Eingriff stehen, und daß weiter das Versteilorgan und ein zum Anpressen der Dichtung bestimmter Teller für axiale Beweg ungen miteinander gekoppelt sind, und daß die zum Anpressen der Ringdichtung dienende Feder be i geschlossenem Verschluß das Verstellorgan in Verriegelungsstellung hält. Aufgrund dieser Ausbildung kann zum Lösen sowohl der Dichtung als auch der Verriegelung die Wirkung der Feder durch eine Axialkraft überwunden werden. Aufgrund der Erfindun- ist es somit möglich mit 9 Hilfe einer auf das Verstellorgan und damit auf-,die Feder ausgeübten Axialkraft, beispielsweise einer Druckkraft, sowohl die Verriegelung als auch die Dichtung zu lösen. Bei der Verriegelungseinrichtung werden in an sich-bekannter Weise ra'dial bewegliche' Verriegelungskörper verwendet, wie sie z.B. zur Kupplung fürBränn- und/oder Moderatorelemente eines Kernreaktors bekannt sind.This object is achieved according to the invention in that known radially movable locking bodies are arranged for locking in the lock, which are in the locked state under the influence of an adjusting element in engagement with an annular groove of the pressure tube, and that further the adjusting element and a for pressing the seal certain plates for axial movements are coupled with each other, and that the spring used to press the ring seal when the closure is closed holds the adjusting member in the locking position. Due to this design, the action of the spring can be overcome by an axial force to release both the seal and the lock. Because of the inventions it is thus possible with the aid of a 9 applied axial force on the adjusting member and thus up, the spring, for example a pressure force, both to release the latch and the seal. In the case of the locking device, radially movable locking bodies are used in a manner known per se, such as are known, for example, for coupling for fire and / or moderator elements of a nuclear reactor.

Bei Verwendung von Kugeln.als Verriegelungskörper ergibt sich der Vorteil>einer billigeren Herstellung', da Kugeln aus der Kugellagerfabrikation,- unter Umständen sogar Ausschußware, verwendet wer den können; jedoch ist die Erfindung nicht auf eine derartige Ausbildung der Verriegelungskörper beschränkt. So können beispielsweise auch tonnenförmige-Wälzkörper benutzt werden, die geringere Hertz'sche Pressungen in der Verriegelungsstellung -eirgeben, wie auch schieh- oder-klappbare Riegel.When using balls as a locking body, the result is Advantage> a cheaper production ', since balls from the ball bearing manufacture, possibly even rejects, who can be used; however, the invention is not limited to such a design of the locking body. So can For example, barrel-shaped rolling elements can also be used, the lower Hertzian Pressings in the locking position -eirgabe, as well as sliding or folding Bars.

Bei einer besonders vortzilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Verschluß derart ausgebildet, daß die Verriegelung-bei einem ersten.Teil-des Entspannungshubes der Feder erfolgt und daß ers t-bei einem zweiten Teil des Federhubes die Dichtung angepreßt wird.In a particularly advantageous development of the invention the lock is designed in such a way that the lock-in a first part-of the Relaxation stroke of the spring takes place and that first t-at a second part of the spring stroke the seal is pressed on.

Bei dieser Ausführungsweise kann-der Verschluß im Druckrohr mit nur geringem Spiel fixiert werden-, bevor die D.ichtung an das Druckrohr angepreßt wird. Würde die Di chtung vor erfolgter Verriegelung angepreßt, so könnte unter Umständen keine exakte Verriegelung zustandekommen, Z.B. wenn bei nur kleiner Verformung der Stirnseite des Druckrohres und großen Reibungskräften zwischen Dichtung und Druckrohr oder zwischen Verschlußkörper und Druckrohr die Verriegelungskörper nicht vollständig-in die Nüt des Druckrohres verschoben werden können und dadurch keine axiale Zentrierung des Verschlusses erzielbar ist.In this embodiment, the closure in the pressure tube can only be be fixed with a small amount of play, before the seal is pressed against the pressure pipe. If the gasket were pressed before locking, it could possibly no exact locking is achieved, e.g. if there is only a small deformation of the Face of the pressure pipe and large frictional forces between seal and pressure pipe or the locking body is not completely in between the closure body and the pressure tube the groove of the pressure pipe can be moved and thus none axial centering of the closure can be achieved.

Eine vorteilhafte konstruktive AusfUhrungsform eines erfindungsgemäßen Verschlusses besteht in einem sich auf der Stirnfläche des Druckrohres abstützenden Verschlußkörpers mit radialen Führungen für die Aufnahme der Verriegelungskörper in einem innerhalb des Verschlußkörpers axial verschiebbar geführten Dichtungsteller, der an seinem Umfang eine der Form der Ringdichtung angepaßte Konusfläche aufweist und in dessen zentralen Schaft eine Schraube eingreift, die eine Stützhülse an das Schaftende anpreßt, wobei das Verstellorgan becherartig für die Aufnahme der Feder ausgebildet ist und im Verriegelungszustand mit seinem Boden an einem Anschlag der Schraube anliegt, wobei ferner das als Federbecher-ausgebildete Verstellorgan an seiner Außenfläche eine Schiebekurv'e für die Verriegelungskörper aufweist, und wobei schließlich die Feder sich mit dem einen Ende an dem Becherboden undmit dem anderen Ende an dem Verschlußkörper abstützt.An advantageous constructive embodiment of an inventive Closure consists of one supported on the end face of the pressure pipe Closure body with radial guides for receiving the locking body in a sealing plate that is axially displaceable within the closure body, which has a conical surface adapted to the shape of the ring seal on its circumference and a screw engages in its central shaft, which a support sleeve to the Shaft end presses, the adjusting member being like a cup for receiving the spring is formed and in the locked state with its bottom against a stop of the Screw rests, furthermore the adjusting member, which is designed as a spring cup, rests on its outer surface has a sliding curve for the locking body, and finally, the spring is at one end on the cup base and with the the other end is supported on the closure body.

W.,litere Merkmale der Erfindung ergeben sicl#änhand eines in der Zeichnung dargestellten und im folgenden erläuterten Ausführungsbeispieles der Erfindung.W., literary features of the invention result from one in the Drawing shown and explained in the following embodiment of the invention.

In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungs-.form eines erfindungsgemäßen Verschlusses im Schnitt dargestellt. Hierbei zeigt die linke Hälfte den Verschluß in eingeführter, aber nicht geschlossener und die rechte Hälfte den Verschluß in geschlossener Stellung.The drawing shows an advantageous embodiment .form of an inventive Closure shown in section. The left half shows the lock in inserted but not closed and the right half the lock in closed position.

Ein Druckrohr 1, das beispielsweise zur Aufnahme von Brennelementen dient, und von dem nur der obere im Bereich des Verschlusses sich befindende Teil oberhalb der Zu- und Wegführleitungen des Wärmeträgers dargestellt isti, weist an seinem oberen Ende eine Ausziehnut 2 und an seiner Außenwandung eine konische Sitzfläche _3 zur Einführung in einen nicht dargestellten Abschirmboden eines Kernreaktors auf. In der Innenwandung des Rohres, ist eine ringförmige Fixiernut 4 zur Aufnahme von kugelförmigen Verri egelungskörpern 5 angebracht.A pressure pipe 1, which is used, for example, to accommodate fuel assemblies, and of which only the upper part located in the area of the closure is shown above the supply and removal lines of the heat carrier, has a pull-out groove 2 at its upper end and a conical one on its outer wall Seat _3 for introduction into a shielding base, not shown, of a nuclear reactor. In the inner wall of the tube, an annular fixing groove 4 for receiving spherical Verri control bodies 5 is attached.

Der Druckröhrverschluß besteht aus einem Verschlußkörper 8, der als radiale Führungen für die Verriegelung skörper-ausgebildete Durchbrechungen 9aufweist, die nach außen-Iiin verengt sind und In denen die Kugeln, die in geschlossenem Zustand des Verschlusses mit einem Kugelsegmentteil indie Nut 4 des Rohres 1 eingreifen, radial värschiebbar sind. Weiterhin weist der Verschluß einen Dichtungsteller lo mit einer an seinem Umfang-einer Ringdichtung 11,keilförmigen Querschnittes angepaßten Konusfläche auf., wobei die Dichtung mit einem Spreizring 12 zusammenvulkanisiert ist. Der Spreizring 12.schließt Im gelösten 'z"3ustand-der-Dichtung 11 einen größeren , Basiswinkel c<- ein als in angepreßtem Zustand und zieht somit in gelöstem Zustand die Dichtung radial nach innen; während in angepreßtem Zustand eine Überlastung des Dichtungsmaterial durch Einklemmen verhindert wird. Der Dichtungsteller lo besitzt einen zentralen Sehaft, in dem eine Schraube l_3-sitzt, die eine StützhUlse 14 sowie eine Uhterlegschelbe 18 an das S'c.haftende drückt, wobei der'Diähtuingsteller axial in Führungen 16,17 im Verschlußkörper geführt ist. Somit sind der Dich#ungsteller lo, die StützhUlse- 14 und die Unterlegscheibe 18 mittels der Bolzenschraube 13 miteinander verbunden und gemeinsam In den PUhrungen 16,1.7-des#brschlußkörpors akial beweglich.The pressure tube closure consists of a closure body 8 which has body-shaped openings 9 as radial guides for the locking, which are narrowed outwards and in which the balls, which engage in the groove 4 of the tube 1 with a segment of a ball segment when the closure is closed , are radially displaceable. Furthermore, the closure has a sealing plate lo with a conical surface adapted on its circumference — a ring seal 11, wedge-shaped cross section. The seal is vulcanized together with an expanding ring 12. The expanding ring 12 closes in the released state of the seal 11 a larger , base angle c <- than in the pressed state and thus pulls the seal radially inwards in the released state; The sealing plate lo has a central shaft in which a screw 13 is seated, which presses a support sleeve 14 as well as a Uhterlegschelbe 18 on the S'c. adhesive, the'Diähtuingstelle is axially guided in guides 16, 17 in the closure body Thus, the sealing plate lo, the support sleeve 14 and the washer 18 are connected to one another by means of the bolt 13 and are axially movable together in the holes 16, 1.7 of the connection body.

Ein Verstellorgan 19, des Verschlusses-ist im AusfUhrungsbeispiel becherartig zur Aufnahme eines aus zwei kanzentrisch angeordneten Schraubenfedern 2o, 21 bestehenden Federsystems ausgebildet. Dieser Federbecher 19, an dessen oberer Innenfläche sich die Federn 2o, 21 mit ihrem einen Ende abstützen, während ihr anderes Ende am Versehlußkörper 8 aufruht, liegt mit seinem Boden im Verriegelungszustand an der Unterlegscheibe 18 als An#;chlag an und weist an seiner Außenwand eine Schiebekurve lga für die kugelförmigen Verriegelungskörper auf, die bei axialer Aufwärtsbewegung des Federbechers unter zunehmender Entspannung des Federsystems die Kugeln in die Verriegelungsstellung-bringt und sie dort sichert. Im Ausführungsbe-tpiel sind in dem von dem Verschlußkörper und Federbecher gebildeten Hohlraum zwei Federn-2o, 21 angeordnet. Dieses ist einerseits aus Sicherheitsgründen zweckmäßig, z.B. wenn eine Feder brechen sollte, andererseits kann so in dem vorgegebenen Hohlraum eine größere Federenergie gespeichert werden als nur mit einer Feder. Selbstverständalich stellt das aus zwei Federn gebildelte System nur eine mögliche Ausführungsform dar. Grundsätzlich sind auch Ausführungsformen mit einer oder mehr als'iwei Federn möglich.In the exemplary embodiment, an adjusting element 19, of the closure, is designed like a cup to accommodate a spring system consisting of two helical springs 2o, 21 arranged in a square-centered manner. This spring cup 19, on the upper inner surface of which the springs 2o, 21 are supported with their one end, while their other end rests on the closure body 8, rests with its bottom in the locked state on the washer 18 as a stop and points on its outer wall a sliding curve lga for the spherical locking body, which brings the balls into the locking position and secures them there with an axial upward movement of the spring cup with increasing relaxation of the spring system. In the exemplary embodiment, two springs 2o, 21 are arranged in the cavity formed by the closure body and spring cup. On the one hand, this is useful for safety reasons, for example if a spring should break; on the other hand, greater spring energy can be stored in the given cavity than with just a spring. Of course, the system formed from two springs represents only one possible embodiment. In principle, embodiments with one or more than two springs are also possible.

Die Wirkungsweise der Erfindung ist folgende: Zum Einführen des Verschlusses -in das Druckrohr dienen gestrichelt angedeutete Klinken 25, die in eine Nut 26 des Verschlußkörpers 19 eingreifen, sowie ein vorzugsweise rohrförmiges DruckstÜck 27 eines Manipulators,.das auf der linken Seite der Zeichnung ebenfalls gestrichelt angegeben ist. Mit Hilfe des rohrförmigen DruckstUckes, das sowohl hydraulisch als auch beispielsweise pneumatisch betätigt werden kann, wird eine Axialkraft - Im Ausführungsbeispiel eine Druckkraft auf das Verstellorgan 19 ausgellbt und das Federsystem 2o, 21 entgegen der Federkraft zusz:.-"lmengepreßt. Das Verstellorgan bewegt sich nach unten, so daß die in den Durchbrechungen 9 des Verschlußkörpers 8 beweglichen Kugeln 5 frei nach innen rollen und somit das Einfahren des Verschlusses in das Druckrohr 1 nicht behindern. Ebenfalls wird beim Hinunterdrücken des Verstellorgans 19 von-diesem über den Flansch 28 der-Stütz-hülse 14 der Dichtungsteller_ lo nach unten-bewegt-. so-daß-die Dichtung 11 lose wird-und ebenfalls das Einfahren des Verschlusses-nicht-behindert. 'Anstelle-einer Druckkraft-könnte gegebenenfalls der Verschluß auch so ausgebildet sein, daß-der Manipulätor mittels einer Zugkraft die Verriegelung und Dichtung löst.The mode of operation of the invention is as follows: To introduce the lock into the pressure tube, pawls 25 indicated by dashed lines are used, which engage in a groove 26 of the lock body 19 , and a preferably tubular pressure piece 27 of a manipulator, which is also shown in dashed lines on the left-hand side of the drawing is specified. With the help of the tubular pressure piece, which can be actuated both hydraulically and, for example, pneumatically, an axial force - in the exemplary embodiment a pressure force is exerted on the adjusting element 19 and the spring system 2o, 21 is pressed together against the spring force. The adjusting element moves downwards, so that the balls 5 movable in the openings 9 of the closure body 8 roll freely inwards and thus do not hinder the retraction of the closure into the pressure tube 1. Likewise, when the adjusting member 19 is pressed down from it via the flange 28, the support - the sleeve 14 of the sealing plate is moved downwards - so that the seal 11 becomes loose and also does not hinder the retraction of the closure. the manipulator releases the lock and seal by means of a tensile force.

Zum Schließen des Verschlusses (vergleiche rechte Seite der Zeichnung) wird--das Druckstück 27 des Manipulators angehoben"so daß zunächst die Federn-2o, 21 das Verstellorgan 19 nach oben und die Kugeln 5 nach außen in die Nut 4 des Drückrohres 1 verschieben; wodurch der Verschluß im Druckrohr zentriert und fixiert ist. Bei weiterer-Entspannungder Federn 2o, 21 und damit-bei einer weiteren Aufkärtsbewegung des Verstellorganes 19-wird Über die Unterlegscheibe 1-8 der Dichtungsteller-lo-nach oben mitgenommen, so daß nun die Ringdichtung 11 axial verspannt wird und am Druckrohr 1 sowie auch am TellAr#lö dichtend-zur Anlage-kommt. Steigt nun während des Betriebes der Druck im-Druckrohr 1, so wird - -wie bei einem Autoklavverschluß der Dichtungsdruck selbsttätig erhöht. Gegebenenfalls kann-es zweckmäßig sein, im Verschluß noch.Anschlußleitungen für ein Kühlmittel vorzusehen,--insbesondere bei solchen,Anlagen,. bei denen die Druckrohre beim-Wechäel der Brennelemente vollständig.aus dem Keereaktor entfernt und wegtransportiert werden und es erforderlich ist, während des Transportes die-Brennelemente zu kühlen.To close the lock (compare right side of the drawing) - the pressure piece 27 of the manipulator is raised "so that first the springs 2o, 21 move the adjusting member 19 upwards and the balls 5 outwards into the groove 4 of the pressure tube 1 ; centered whereby the shutter in the pressure tube and fixed. upon further-Entspannungder springs 2o, 21 and-in a further Aufkärtsbewegung of Verstellorganes 19 is the washer 1-8 gasket plate-lo-by taken the above-over, so that now the annular seal 11 is clamped axially and sealingly comes into contact with the pressure pipe 1 and also on the TellAr #lö. If the pressure in the pressure pipe 1 rises during operation, the sealing pressure is automatically increased, as in the case of an autoclave closure It may be expedient to provide connection lines for a coolant in the lock - especially in those systems in which the pressure pipes are completely removed from the Keerea when the fuel assemblies are exchanged ktor must be removed and transported away and it is necessary to cool the fuel assemblies during transport.

Claims

Pa tentans p r ü che 1. Closure for pressure tubes of nuclear reactors with an annular seal which can be pressed against the pressure tube by spring force and a locking device, characterized in that for locking, known radially movable locking bodies (5) are arranged in the closure, which are in the locked state ff are under the influence of a Verstellorganes (19) with an annular groove (4) of the pressure tube (1) in Eingri, and further that the adjusting member (19) and a certain for pressing the gasket (11) plate (lo) for axial movement with one another are coupled, and that the spring (2o, 21), which is used to press the ring seal (11) , holds the adjusting element (19) in the locking position when the lock is closed. 2. Closure for pressure pipes according to claim 1, characterized in that the closure is designed such that the locking takes place in a first part of the relaxation stroke of the spring and that the seal is pressed on only in a second part of the spring stroke. , 3. Closure for pressure pipes according to claim 1, characterized by a closure body (8) supported on the end face of the pressure pipe (1) with radial guides - (9) for receiving the locking body (5) by an inside of the 'closure body (8) axially displaceably guided sealing plate (lo), which has a conical surface adapted to the shape of the ring seal (11) on its circumference, and a screw (13) engages in its central shaft, which presses a support sleeve (14) onto the end of the shaft , and further characterized in that the adjusting element (19) for receiving the spring (2o) is formed in the shape of a cup with its base in the initial state and was in contact with a connection of the screw (13) when it was locked and that, furthermore, the adjusting element designed as a spring cup ( 19) has a sliding curve (19a) for the locking body (5) on its outer surface, and that ultimately the spring (20- "2.1) is attached to the cup base with one end and the other end de supported on the closure body (8) . 4. Closure according to claim 3, - characterized in that egg ring seal (11) has a wedge-shaped cross section and carries an angular expansion ring (12) on its inner circumference facing the sealing studio (lo #).