DE2233904A1

DE2233904A1 - Haltegitter fuer ein buendel zylindrischer elemente, die an einem waermeaustauschvorgang teilnehmen

Info

Publication number: DE2233904A1
Application number: DE2233904A
Authority: DE
Inventors: Gijsbrecht Gerhardus Piepers; Leonard Hendrik Vons
Original assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Current assignee: STICHTING REACTOR CENTRUM
Priority date: 1972-07-10
Filing date: 1972-07-10
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2192283A1; NL7308547A; FR2192283B1; US3929569A; JPS4964058A; BE802107A; IT989746B; SE379882B; GB1433342A

Description

einem Wärmeaustauschvorgang teilnehmen.

Die Erfindung betrifft ein Haltegitter zur seitlichen Unterstützung eines Bündels von vorzugsweise zylindrischen Elementen, die an einem Wärmeaustauschvorgang teilnehmen, das derart aus Bandmaterial zusammengesetzt ist, daß eine Anzahl von Abteilungen gebildet ist.

Erfindungsgemäß erstreckt sich bei einem solchen Haltegitter zumindest an elnejc Stelle in jeder Abteilung eine Plattenfeder in Längsrichtung. Die Plattenfeder weist im unbelasteten Zustand an ihrem Mittelteil in einer Richtung eine bogenförmige Krümmung auf, während ihre äußeren Enden an Befestigungspunkten mit der genannten Seitenwand fest verbunden sind, wobei zwischen zumindest einem dieser Befestigungspunkte und dem bogenförmigen Bereich ein kleinerer Abschnitt der Plattenfeder ebenfalls gekrümmt ist.

Die zylindrischen Elemente können z.B. aas Stäben aus spalt-

barem Material oder aus Brutmaterial bestehen, die in den Reaktorkern eines Atomkernreaktors eingesetzt werden. Die gleiche Anordnung kann jedoch auch für einen Wärmeaustauscher verwendet werden. In diesem Falle bestehen die zylindrischen Elemente aus Rohren, die von einem der zu kühlenden oder zu erwärmenden Medien umströmt werden.

Schließlich ist es auch möglich, die Anordnung für elektrische Heizelemente zu verwenden, die im Inneren der zylindrischen Elemente angeordnet sind.

Die Plattenfeder hat eine nicht lineare Federcharakteristik. Je nach den jeweiligen Abmessungsverhältnissen der gekrümmten Teile der Jeder steigt die Kraft mit dem Grad der Zusammendrückung an, bleibt über einen bestimmten Bereich konstant oder nimmt ab. lOlglich ist es innerhalb bestimmter Grenzen möglich, an allen zylindrischen Elementen, unabhängig von den Toleranzen der Herstellung und der Montage und den Temperatureinflüssen die gleich Kraft angreifen zu lassen. Das ist in den Fällen von besonderer Bedeutung, in denen die Kraft und die Federspannungen bestimmte zulässige Maximalwerte nicht überschreiten dürfen. Es ist nicht notwendig, die Plattenfeder in Längsrichtung symmetrisch auszubilden. Es ist daher möglich, eine Plattenfeder mit,nur einem' gekrümmten Abschnitt im Anschluß an den bogenförmigen Bereich zu verwenden. Bei dieser Ausführungsform ist die Plattenfeder kürzer. Das ist vorteilhaft für die Strömung um die Feder herum. Der Vorteil dieser Federform liegt darin, daß die Feder kürzer ist und einfacher und daher billiger hergestellt werden kann.

Weiterhin kann eine Plattenfeder verwandt werden, die wenigstens auf einer Seite der großen bogenförmigen Krümmung kleinere, gekrümmte Federteile aufweist, die in die der. großen Krümmung entgegengesetzte Richtung gebogen sind. Auf diese Weise wird eine Feder erhalten, die sich auf sehr einfache Weise anbringen läßt, falls die kleineren Krümmungen beiderseitig angeordnet

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sind. Bei einer geeigneten Formgebung derselben wird namlieh die Möglichkeit geschaffen, die Plattenfeder mit den sehr kleinen Federkrümmungen in Löchern ruhen zu lassen, die in der Gitterband vorgesehen sind. Bei zweckmäßiger Formgebung ist es sogar möglieh, hierbei eine sogenannte Schnappverbindung zu erzeugen". Dabei wird die Plättenfeder in ihre Position gebracht und düreh die Öffnung hindurchgedrückt, bis die beiden Krümmungen in dieser Öffnung einschnappen, wodurch die Feder im Gitter befestigt wird. Zur größeren Sicherheit können die Federenden hoch durch Punktschweißen an dem Gitter befestigt werden; Sollte eine derartige Punktschweißung sich lösen, so kann diese Feder sieh dennoch nicht aus dem Gitter entfernen, da sie durch die Schnappverbindung gehalten wird.

Dieselben Löcher in der Gitterwand, die zum Befestigen der Plattenfeder verwandt v/erden, können auch für eine gleichartige Befestigung des Stabhalters benutzt werden. Dieser Stäbhalter, der sich in der anderen Abteilung des Gitters befindet, dient dazu, mit einigen vorspringenden ieilen dem Brennstab einen festen Halt zu gewähren.

Darüberhinaus können Federn verwandt werden, die aus einer Kombination von zwei oder mehr Federn, die· aufeinander angeordnet sind, bestehen. Falls zwei Federn verwandt werden, sollte wenigstens eine mit dem Ende der anderen verbunden seih. Die Federkombinätion, die auf diese Weise zustandekommt, wird an ihren Enden mit einer Unterlage, dem Stabhalter, am Gitter befestigt. Der Vorteil hiervon besteht darin, daß jede einzelne Feder ein niedrigeres Spannungsniveau" aufweist als eine Ersatzfeder, deren Gesamtdicke gleich der Summe der Dicken dei einzelnen, aufeinandergestapelten Federn ist;

Dieses herabgesetzte Spannungsniveau ist deshalb wichtig, weil der Abspannungsgrad selbst auch eine Funktion der 'Hohe'dieses Spahnungsniveaus ist. Durch Benutzung dieser zusammengesetzten

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Federn kann erreicht werden, daß der Abspannungsgrad derart unter Kontrolle gehalten werden kann, daß die Federspannung während einer viel längeren Zeit als bisher aufrechterhalten werden kann. Dies hat zur Folge, daß auf diese Weise hergestellte Federn trotz der sehr hohen Arbeitstemperatur sehr lange ihre Aufgabe sicher erfüllen können.

Im folgenden werden beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt drei. Federkennlinien;

Fig. 2 zeigt eine Längsschnittansicht längs der Linie II-II in Fig. 4;

Fig. 3 zeigt eine Längsschnittansicht längs der Linie III-III in Fig. 4;

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf ein Haitegitter;

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine asymmetrische Plattenfeder;

Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines kreuzförmigen Stabschutzelementes ;

Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer asymmetrischen Plattenfeder von Fig. 5;

Fig. 8 zeigt eine Ansicht eines Stabhalters in Richtung der Linie VIII in Fig. 9;

Fig. 9 zeigt einen vertikalen Querschnitt eines Gitterelements, in dem Plattenfedern, die eine abgeänderte Ausführungsform aufweisen, Verwendung finden;

Fig. 10 zeigt eine Seitenansicht einer doppelt ausgeführten, asymmetrischen Plattenfeder.

In Fig. 1 sind die Federkennlinien von Plattenfedern der beschriebenen Art dargestellt.

Die Kraft K,durch die die Plattenfeder zusammengedrückt wird, .ist entlang der vertikalen Achse aufgetragen (siehe auch Fig. 3)

Die Federverformung F wird durch die horizontale Achse darge-

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stellt. Die Federverformung wird in der Mitte 27 der Plattenfeder gemessen (siehe Pig. 3).

Insbesondere die Kennlinien b und c sind für den hier interessierenden Zweck von Bedeutung. Die Kennlinie, b zeigt einen Verlauf, der zwischen den Grenzen d und e eine konstante Federkraft K sicherstellt. '

Die Kennlinie b zeigt, daß es möglich ist, die Federkraft K mit zunehmender Verformung abnehmen zu lassen. Federn mit dieser Kennlinie sowie Federn mit der Kennlinie b sind geeignet, die Vibration von Rohren oder Brennstäben aufzufangen. Solche Vibrationen, die durch Druckschwankungen in dem Kühlmedium entstehen können, haben bisher häufig zu Schwierigkeiten geführt, da sie Ermüdungsbrüche zur Folge haben können.

Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht ein Haltegitter 1, das eine Anzahl von Stäben 2 aus spaltbarem Material abstützt. Das Gitter besteht aus einer Anzahl von Bändern 3,4,5 und 6, die an den Punkten 14,15,16 und 17, an denen einander kreuzende Bänder ineinandergreifen, fest miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird eine Anzahl von Gitterabteilungen 7 gebildet. Für eine dieser Abteilungen ist im einzelnen die Abstützung der Stäbe 2 aus spaltbarem Material 'durch eine Plattenfeder 8 zusammen mit zwei Streifen 78 und 79, die je eine Ausbuchtung 81 und 82 aufweisen, gezeigt.

Fig. 3 zeigt die verwendeten Plattenfedern in einem Längsschnitt des in Fig. 4 dargestellten Elementes aus spaltbarem Material. Gemäß Fig. 3 weist jede Plattenfeder einen bogenförmigen Mittelteil 15 auf, der an seinen beiden Enden in kleinere Plattenfederteile 16 übergeht, die ähnlich wie der Mittelteil 15 gekrümmt sind.

An den Punkten 23 ist jedes Ende der Plattenfeder z.B. durch Punktschweißen an einem Seitenwandteil 5 einer Abteilung 7

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starr befestigt.

Aus S¹Ig. 3 ist ersichtlich, daß in der Mitte de.a größeren Mittelteils der Feder eine Ausbuchtung 27 vorgesehen ist, die an der angrenzenden Oberfläche des Stabes 2 aus spaltbarem Material anliegt.

Ein solcher Stab aus spaltbarem Material wird in einer Abteilung 7 eines Haltegitters 1 vorzugsweise durch eine Plattenfeder 8 und einen Stabhalter 77 mit Ausbuchtungen 81 und 82 gehalten.

Die Fig. 5 und 7 zeigen eine Abwandlung, bei der die Plattenfeder asymmetrisch mit nur einem gekrümmten Teil ausgebildet ist.

Wenn eine Rechteckanordnung der Stäbe aus spaltbarem Material vorgesehen ist, läßt sich eine einfache, billige lösung entsprechend der Konstruktion der Pig. 4 finden. In Pig. 4 sind senkrechte Bänder 5 und 6 durch kurze Querplatten 3 und 4 verbunden. Die Verbindung \,ird durch Soldier- oder Plasmaschweißverbindungen 14,15,16 und 17 hergestellt.

Die Plattenfedern 8 sind an den Querbändern 5 bzw. 6 befestigt. Diese Federn können von der in Fig. 2 oder in den Fig. 5 und gezeigten Art sein.

Stabhalter 76 und 77 geben dem Stab 2 aus spaltbarem Material an den Punkten 45 und 46 festen Halt. Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Stabhalter 77. Die gebogenen Klammern 81 und geben einen festen Halt. Diese Klammern sind die entgegengesetzten Enden des Querbalkens bzw. Streifens des kreuzförmigen Teiles 77. Der Längsstreifen 85 wird für Punktschweißungen an den Punkten 86 und 87 verwendet.

In Fig. 2 ist eine Vorderansicht der in Fig. 3 verwendeten Plattenfeder dargestellt. Hier sieht man deutlich die Stellen 23, an

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denen eine Punktschweißverbindung angebracht ist.

Pig. 9 zeigt ebenso wie Pig. 3 einen vertikalen Querschnitt. Dabei sind in den Gitterwänden 6 bzw. 5 zwei Öffnungen 90 bzw*. 91 vorgesehen. Da sich ,in der Unterlage bzw. dem Stabhalter 95 entsprechende Öffnungen 92 bzw. 93 befinden, können die kleinen Krümmungen der Plattenfederteile 96 und 97 durch diese Öffnungen gedruckt werden. Dabei stützt sich die Peder mit dem nahezu rechtwinkligen Ende 98 in die Ränder 99 der Öffnungen. Obwohl in Pig. 9 nicht gezeigt, kann die Konstruktion mühelos so gestaltet werden, daß beim Durchdrücken der Plattenfeder durch die Öffnungen 90 und 91 ein Schnappeffekt eintritt, so daß die Pe'der in den Öffnungen festgehalten wird.

Pig. 8 zeigt in einer A_nsicht in Richtung der Linie VIII in Pig. 9 die Unterlage bzw. den Stabhalter 95. Diese Unterlage hat umgebogene Ränder 100 und 101, mit denen sie an den Rändern 102 und 103 der Öffnungen 92 und 93 befestigt ist. Wie auB Pig. 8 ersichtlich, können außerdem noch an den Stellen 23 Punktschweißungett angebracht werden.

In Pig. 10 ist ein Aufbau zum Teil im Querschnitt und zum Teil . _ in Seitenansicht abgebildet, bei dem eine Peder 104 und eine Peder 105 aufeinander gelegt und mit Punktschweißungen 106 und 108 aneinander befestigt sind. Palis gewünscht, können über die Pederlange noch einige andere Punktschweißungen, z.B. bei 108, angebracht werden. Aus Pig. 10 ist auch zu ersehen, daß die Halteplatte 109 in diesem Pail Ausbuchtungen 110 und 111 aufweist, die durch die Öffnungen 112 und 113 treten, so daß sie mit der unteren Seite von 105 in Berührung kommen. Hier sind sie mittels derselben Punktschweißung befestigt, die auch die Pederteile miteinander verbindet.

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Claims

Patentansprüche

Haltegitter zur seitlichen Unterstützung eines Bündels von vorzugsweise zylindrischen Elementen, die an einem Wärmeaustauschprozeß teilnehmen, das aus Bandmaterial derartzusammengesetzt ist, daß eine Anzahl von Abteilungen gebildet ist, deren Achsen parallel zueinander liegen"und die je eine Seitenwand aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine Plattenfeder in Längsrichtung an zumindest einer Stelle in jeder Abteilung erstreckt, die in.unbelastetem Zustand an ihrem Mittelteil in eine Richtung eine bogenförmige Krümmung aufweist, während die äußeren Enden der Plattenfeder mit festen Punkten an der Seitenwand der jeweiligen Abteilung starr verbunden sind, wobei zwischen zumindest einem der festen Punkte und dem bogenförmigen Bereich ein kleinerer Abschnitt der Plattenfeder ebenfalls gekrümmt ist.
2. Haltegitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder nur einseitig einen gekrümmten Abschnitt im Anschluß an den bogenförmigen Bereich aufweist.
3. Haltegitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der außen liegenden Krümmungen der Plattenfeder so ausgebildet ist, daß sie in eine Loch der Gitterwand paßt.
4. Haltegitter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stabhalter in dem Loch in der Gitterwand befestigt ist.
5. Haltegitter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenfeder an einer Seite der Gitterwand befestigt und mit Hilfe eines Stabhalters an der anderen Seite der Wand angebracht ist,

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wobei Ausbuchtungen des Stabhalters durch die Öffnungen in der Wand die Plattenfedern an einer Stelle berühren, die mit einer Punktschweißung mit der Wand verbunden ist.
6. Plattenfeder zur Verwendung bei einem Haltegitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in ihrem Mittelteil eine bogenförmige Krümmung aufweist und zwischen zumindest einem der Federenden und dem bogenförmigen Bereich ein kleinerer Abschnitt ebenfalls, jedoch in entgegengesetzter Richtung gekrümmt ist.
7. Plättenfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der außen liegenden Krümmungen derart ausgebildet ist, daß.sie in eine Loch in der Gitterwand paßt.
8. Plattenfeder zur Verwendung bei einem Haltegitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus wenigstens zwei gleichförmigen Federn besteht, die sich über die ganze Länge berühren, zusammengelegt sind und wenigstens an ihren äußeren Enden fest miteinander verbunden sind.

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