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Verschlußvorrichtung für Brennstoffkanäle eines Kernreaktors Die
Erfindung betrifft eine Verschlußvorrichtung zum Verschließen des Endes eines zylindrischen
Rohrs und insbesondere der Öffnung eines durch den Core eines Kernreaktors gehenden
und Brennstoflelemente enthaltenden Kanals, wobei die Verschlußvorrichtung in diesem
Fall insbesondere einem erheblichen Druckunterschied zwischen dem Inneren des Kanals
wo ein Xtihlmittel zur tUhlung der Brennstoffelemente strömt, und der Au8enatmosphlire
unterworfen ist.
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Es sind bereits Verschlußvorrichtungen bekannt, die insbesondere
eine Fernverriegelung eines mit mindestens einer Dichtung susanenwirkenden massiven
Stopfens am Ende eines kanals ermöglichen, wobei die Dichtung im allgemeinen als
Ringdichtung ausgebildet ist und die Abdichtung zwischen der Außenfläche dieses
Stopfens und der Innenwand des kanals gewährleistet. Eine solche Verschlußvorrichtung
besitzt Jedoch bestttte Nachteile. vor afl wegen der auf die Dichtungen infolge
der beiderseits des Stopfens
herrschenden unterschiedlichen DrUcke
ausgeUbten Kraft. Außerdem dient zum Verriegeln des Stopfens an der Wand des Kanals
vorteilhafterweise eine Bajonettvorrichtung, die zum Blockieren des Stopfens eine
Drehung desselben um seine Achse erfordert. Daraus folgt gewöhnlich eine Verwindung
d.r Dichtungen, die ihre mechanische Haltbarkeit beeinträchtigt.
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Die Erfindung bezweckt eine Verschlußvorrichtung, welche diese Nachteile
behebt. Die erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung zeichnet sich aus durch einen
Stopfen, der an seiner Außenfläche, gegenUber der Kanalwand, mit einem Sperrzahnelement
versehen ist, das den Stopfen bei einer Drehung um seine Achse an der Wand verriegelt,
und eine Dichtung mit mindestens zwei gegen die Wand des kanals drUckenden kreisrunden
Lippen, die auf einem Teil gehalten ist, der sich zum Inneren des Kanals hin in
axialer Richtung des StopEens auf mindestens einem Kugellager abstUtzt, wodurch
der Stopfen bezüglich der Dichtung drehbar ist.
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Weitere Einzelheiten der Er£indung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung mehrerer nur als Beispiele angefUhrter AusfUhrungsbeispiele, wobei
auf die beigefugten Zeichnungen Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 schematisch einen axialen Schnitt einer ersten Aus£hrungsform der Verschlußvorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt längs II-II der Fig. 1; Fig. 3 und 4 zwei Abwandlungen der
Verschlußvorrichtungen.
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In diesen Figuren sind gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung jeteils
gleicher Elemente verwendet.
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In Fig. 1 ist das Ende eines Kanals eines Kernreaktors geseigt, der
eine axiale Bohrung 2 mit vorteilhafterweise einer sich zum Kanalende hin erweiternden
leichten ronizitAt besitzt, wodurch dieser Kanal in der Nähe seines Endes einen
etwas größeren Durchs messer besitzt. Die Bohrung 3 ist normalerweise durch eine
Verschlußvorrichtuiig 3 verschlossen, die in der Zeichnung in Schließstellung gezeigt
ist Diese Verschlußvorrichtung besteht in der Hauptsache aus einem um die Achse
der Bohrung 2 drehbaren und drehsymmetrischen Verschlußstopfen 4, der an seiner
AußenflAche~ ein Sperrzahnelement 5 tragt, das mit in der Bohrung 2 des Kanals 1
vorgesehenen Nuten zusammenwirkt. Im Inneren besitzt der VerschlußstopSen 4 eine
Ausnehmung 7 mit einer Bajonettnut 8, die mit den Zapfen 9 einer Betätigungsstange
10 zusammenwirkt, die axial -in den Stopfen eingeschoben werden kann, um dessen
Drehung um seine Achse fernzusteuern, wobei diese Drehung in Richtung des IneingriS
oder Außereingrif£kommens des Sperrzahnelements 5 in die entsprechenden Nuten 6
erfolgten kann. Fig. 2 zeigt im Querschnitt die verschiedenen obigen Teile und insbe-
-sondere die Form des Sperrzahnelements 5 und der mit dem VerschlußstopEen 4 zusammenwirkenden
Verriegelungsstange 10.
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Im Boden der Ausnehmung 7 besitzt der Verschlußstopfen 4 eine axiale
Bohrung 11, in der ein ZwischenstUck 12 gehalten ist, das an seinem unteren Ende
ein Gewinde 13 für eine das Zwischenstück bezUglich des Stopfens unter Zwischenschaltung
eines tugellagere 15 festlegende Mutter 14-besitzt. Außerdemrsind Rollenlager 16
auf der Oberseite des Verschlußstopfens 4 angebracht, die mit einer Schulter 17
des Zwischenstücks 12 zusammenwirken. Letzteres besitzt an seinem oberen Ende einen
Hals 18, über den ein Dichtungsring
19 gezogen ist, der zwei kreisrunde
Randlippen 20 und 21 besitzt, die sich gegen die Eläche der Bohrung 2 legen. Diese
Lippen begrenzen zwischen sich und dem Kanal einen Ringraum 22, der durch eine Leitung
23 mit einer nicht gezeigten äußeren Vorrichtung zur Kontrolle der Dichtheit und
Feststellung eventueller Lecks des im Kanal 1 strömenden Mediums verbunden ist.
Der Hals 18 besitzt eine Gewindebohrung, in die eine die Verschlußvorrichtung verlängernde
Stange 24 eingeschraubt ist, welche die im Kanal 1 aufeinandergestapelten Brennstoffelemente
stUtzt, insbesondere, wenn dieser eine senkrechte Achse hat, wie in Fig. 1 gezeigt.
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Der im Inneren des Kanals herrschende Druck des Kühimittels Ubt= so
auf die obere Lippe 20 der Dichtung 19 einen genügenden Druck aus, um eine vollkommene
Abdichtung zu gewährleisten, wenn der Verschlußstopfen sich in seiner am Kanal verriegelten
Stellung bePindet. Zum Entriegeln braucht nur in einer auf das Ende des Kanals aufgesetzten
geeigneten Maschine der Druckausgleich beiderseits der Verschlußvorrichtung hergestellt
und dann die Verriegelungsstange 10 in den Stopfen eingeführt zu werden, deren Zapfen
9 mit der Nut 8 zusammenwirken, um den Stopfen um -seine Achse zu drehen. Diese
in deintsprechenden Richtung erfolgende Drehung löst das Sperrzahnelement 5 aus
dem Eingriff in die Nuten 6 und befreit den Stopfen, ohne daß bei dieser Drehung
auf die Dichtung 19 irgendeine Kraft ausgeUbt wird. Nach der Entriegelung wird der
Stopfen allmählich nach unten herabgelassen, wobei er durch die Stange 24 die Brennstoffelemente
im kanal mitnimmt.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der erÆindmgsgemaßen
Verschlußvorrichtung, bei der der Verschlußstopfen 4 axial mit einem Halter 25 für
eine Dichtung 26 von anderer Form als die der ersten Ausführungsform verbunden ist.
Die Dichtung 26 besitzt hier eine vorzugsweise in ihrer Mitte gegenüber ihrem Umfang
dünner ausgebildete Mittelplatte 27, die mit dem Halter 25 verbunden ist, der in
der Bohrung 11 des Verschluastopfens 4 gleitend gehalten ist. Dieser Halter besitzt
einen tragen 28, der einen Anschlag bildet und die Bewegung des Halters bezüglich
des Verschluß-stopiens begrenzt. Ein Kugellager 29 ist in der Nähe des Umfangs der
Dichtung 26 angeordnet und ermöglicht wie im vorhergehenden Fall eine Drehung des
Verschlußstopfens bet;glich der Dichtung, ohne daß auf die Dichtung eine Kraft ausgeübt
wird. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist die Haltestange 30 der Brennstoffelemente
nicht mehr mit dem Halter 25 fest verbunden, sondern ruht mittels eines Fußes 31
unmittelbar auf der Dichtung 26. Diese Ausbildung ermöglicht eine unmittelbare Verformung
der Dichtung in ihrem Mittelstück 27, wenn der Innendruck des Kanals erheblich Uber
den Außendruck steigt, wie es der Fall ist, wennder Verschlußstopfen am Kanal verriegelt
ist. Diese Verformung der Dichtung bewirkt einen Andruck der Lippe 32 mit einem
wegen der erhaltenen Gevölbewirkung vervielfachten B erührungsdruck, während die
Dichtungslippe 33 gegen die Innenwand der Bohrung 2-drUckt. Der anschlagende Kragen
28 verhindert, daß die Dichtung zu stark verschoben wird und dabei etwa die ElastizitAtsgrenze
des Dichtungsmaterials überschritten wird.
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In einer weiteren abgewandelten Ausführungsform,die in Fig. 4 gezeigt
ist, besitzen die Einzelteile im wesentlichen gleiche Ausbildungen wie die in Fig.
3, wobei aber die Dichtung 26 anders geformt ist, und zwar eine große untere Dichtungslippe
32 und eine sehr kleine obere Dicntungslippe 33 besitzt. Bei dieser Abwandlung wirkt
die obere Dichtungslippe als Hauptdichtung, während die untere Dichtungslippe diese
Funktion nur bei niedrigem Druck, d.h. beim Entriegeln, ausübt und gleichzeitig,
wie in den obigen Beispielen, den Ringraum 22 zur Dichtheitskontrolle begrenzt.