DE2254232A1 - CURRENT FLOW HEATING CONDUCTOR WITH AXIALLY DIFFERENT POWER DISTRIBUTION, METHOD FOR PRODUCING IT AND DEVICE FOR EXECUTING THE METHOD - Google Patents

CURRENT FLOW HEATING CONDUCTOR WITH AXIALLY DIFFERENT POWER DISTRIBUTION, METHOD FOR PRODUCING IT AND DEVICE FOR EXECUTING THE METHOD

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DE2254232A1
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Description

Gesellschaft zur Förderung der Forschung 8006 Zürich an der Eidgenössischen Technischen Hochschule» (Schweiz) Society for the Promotion of Research 8006 Zurich at the Federal Institute of Technology » (Switzerland)

Stromdurchflossener Heizleiter mit axial unterschiedlicher Leistungsverteilung, Verfahren zu dessen Herstellung und Vorrichtung zur Ausführung des VerfahrensCurrent-carrying heating conductor with axially different power distribution, process for its production and Device for carrying out the method

Die vorliegende Erfindung betrifft einen stromdurchflossenen Heizleiter mit axial unterschiedlicher Leistungsverteilung, der eine metallische, rohrförraige Hülle von mindestens annähernd konstanter Wandstärke umfasst, auf welcher eine Metallschicht veränderlicher axialer Schichtdicke aufgebracht ist sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.The present invention relates to a current-carrying device Heat conductor with axially different power distribution, which has a metallic, tubular sheath of at least approximately includes constant wall thickness, on which a metal layer of variable axial layer thickness is applied and a method for its production and an apparatus for carrying out the method.

Zur Erforschung des Wärmeüberganges von ReaktorbrennelementenTo research the heat transfer of reactor fuel elements

309821/0725309821/0725

eh/29,9.72 - 1 -eh / 29.9.72 - 1 -

225.:'225 .: '

an das umgebende Kühlmittel werden Versuche in entsprechenden Kreisläufen durchgeführt. Für diese Versuche benötigt man an Stelle der Reaktorbrennelements elektrisch beheizte Elemente, welche die Verteilung der Wärmeproduktion, wie sie im Kernreaktor durch die Neutronenfluss verteilung gegeben ist, möglichst genau simulieren. Im allgemeinen ändert sich die Wflrmeproduktion entlang der Elemente in Form einer stetigen Funktion, z.B. als Cosinusfunktion. Tests are carried out on the surrounding coolant in appropriate circuits. For these experiments you need Place the reactor fuel element electrically heated elements, which distribute the heat production, as they are in the nuclear reactor is given by the neutron flux distribution, simulate as precisely as possible. In general, the heat production varies along of the elements in the form of a continuous function, e.g. as a cosine function.

Bisher gebraucht man hauptsächlich die zwei folgenden Verfahren, um Heizrohre mit axial veränderlicher Leistungsverteilung zu fabrizieren:So far, the following two methods are mainly used, to heating pipes with axially variable power distribution fabricate:

1. Aus einzelnen Rohrstücken werden treppenförmig aufgebaute Heizelenente durch Verschweissen oder Verlöten zusammengefügt. Man erhält auf diese Weise ein Rohr mit diskontinuierlich sich ändernder Wanddicke. Dadurch wird die Heizleistung, der örtlichen Wanddickenverteilung folgend, ebenfalls treppenförmig verteilt.1. Stair-shaped structures are made from individual pieces of pipe Heating elements joined together by welding or soldering. In this way, a tube is obtained with a discontinuously changing wall thickness. This increases the heating power, the Following local wall thickness distribution, also step-shaped distributed.

Man kann mit dieser Methode die gewünschte Verteilung nur annähern. Sie ist ausserdem sehr arbeitsintensiv und liefert Heizstäbe von geringer mechanischer Festigkeit.With this method one can only approximate the desired distribution. It is also very labor intensive and supplies heating rods with low mechanical strength.

2. Ein Rohr wird an seinem ausseren Durchmesser durch Schleifen oder Drehen mechanisch bearbeitet, um den für die gewünschte Leistungsverteilung erforderlichen Verlauf der Wanddicke zu erzielen.2. A pipe is made by grinding on its outside diameter or turning mechanically processed in order to achieve the wall thickness required for the desired power distribution to achieve.

309821/0725309821/0725

- 2 ORIQfNAtJNSPECTED - 2 ORIQfNAtJNSPECTED

2222nd

Diese Methode ist sehr teuer und stellt hohe Anforderungen an die Genauigkeit der mechanischen Bearbeitung.This method is very expensive and places high demands on the accuracy of the mechanical processing.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaffung eines erstklassigen Produktes sowie eines billigeren und einfach durchzuführenden Verfahrens zu dessen Herstellung. In diesem Sinne zeichnet sich der erfindungsgenässe Heizleiter dadurch aus, dass die Hülle und die Metallschiebt direkt metallisch miteinander verbunden sind.The present invention aims to provide a first class Product as well as a cheaper and easy to carry out process for its production. In this The heating conductor according to the invention is characterized by this from the fact that the shell and the metal slide are directly connected to one another in a metallic manner.

Die Erfindung wird anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen in schenatiseher Darstellung:The invention will then be explained with reference to figures. It shows in a schema-like representation:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Heizleiter,1 shows a longitudinal section through a heating conductor,

Fig. 2 eine Anlage zur Herstellung von Heizleitern gemäss Fig. 1, mit den hauptsächlichsten Aggregaten.FIG. 2 shows an installation for the production of heating conductors according to FIG. 1, with the main aggregates.

Trägt man auf ein zylindrisches Grunörolsr 1 konstanter Wanddicke & eine Schicht 3 aus einem elektrisch gut leitenden Material, z.B. Silber, Kupfer oder dgl·* mit variablem Verlauf der Decke h über der Länge L auf9 so erhält man einen Heizleiter mit veränderlicher Leistungsverteilung. Derartige Grundrohre können beispielsweise eine Länge von 2 m, einen Innendurchmesser von 8,35 mm und einen Aussendurchmesser vonIf you put on a cylindrical Grunörolsr 1 of constant wall thickness & a layer 3 of an electrically good conductive material, e.g. silver, copper or the like * with a variable course of the ceiling h over the length L on 9 , you get a heating conductor with a variable power distribution. Such base pipes can, for example, have a length of 2 m, an inside diameter of 8.35 mm and an outside diameter of

309821/0725309821/0725

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'■' i'■' i

9,5 nun aufweisen, während die Dicke der Schicht 3 an dem Ende des Grundrohres 1 beispielsweise 20 /u betragen kann und in der Rohrmitte 0/u. Der Dickenverlauf kann im Längsschnitt einer Cosinusfunktion folgen.9.5 now have, while the thickness of the layer 3 on the The end of the base pipe 1 can be, for example, 20 / u and in the middle of the pipe 0 / u. The thickness profile can follow a cosine function in the longitudinal section.

Das in Pig. I dargestellte Heizrohr ergab einen 2,5^-fachen Unterschied zwischen der grössten örtlichen Leistung in der Stabmitte und der kleinsten örtlichen Leistung an dessen Enden. Nach dem Beschichten kann das Heizrohr 5 zum Schutz der Silberschicht 3 durch ein dünnwandiges Rohr geschützt werden, das aufgezogen oder aufgehämmert wird (nicht dargestellt). That in Pig. I shown heating tube gave a 2.5 ^ -fold Difference between the greatest local performance in the Center of the bar and the smallest local power at its ends. After the coating, the heating tube 5 can be used for protection the silver layer 3 can be protected by a thin-walled tube that is pulled or hammered (not shown).

Ein solches Heizelement kann z.B. folgendermassen auf galvanischem Wege hergestellt werden:Such a heating element can be produced galvanically as follows:

Eine von einem Elektrolyten 7, z.B. Silbercyanidlösung, durchströmte, vorzugsweise aus PVC bestehende Galvanisierkammer 9, welche eine ringförmige Silberelektrode 11 enthält, wird mit veränderlicher Geschwindigkeit auf einem Grundrohr 1 längsverschoben. Die Kammer 9 ist gegenüber dem Grundrohr 1 mittels 0-Ringen 10 abgedichtet. Den Vorschub der Kammer 9 besorgt ein frequenzgesteuerter Antrieb 15, d^r durch ein Tonband mit vorgängig aufgezeichnetem Programm angesteuert wird, wie in der Folge erläutert wird. Dieses Programm wirdOne of an electrolyte 7, e.g. silver cyanide solution, flowed through, preferably made of PVC electroplating chamber 9, which contains an annular silver electrode 11, is longitudinally displaced on a base pipe 1 at a variable speed. The chamber 9 is opposite the base pipe 1 sealed by means of 0-rings 10. The advance of the chamber 9 is provided by a frequency-controlled drive 15, d ^ r by a Tape is controlled with a previously recorded program, as will be explained below. This program will

309821/07?H309821/07? H.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

durch Tongeneratoren erzeugt. Das zu beschichtende Rohr 1 wird während des Vorganges mit konstanter Drehzahl durch einen Antrieb 16 in Drehung gehalten, um über den Umfang eine gleichmässig dicke Schicht 3 zu erzeugen.generated by tone generators. The pipe 1 to be coated is kept rotating during the process at a constant speed by a drive 16 in order to produce a layer 3 of uniform thickness over the circumference.

Daher ergibt sich dort, wo die Vorschubgeschwindigkeit der Kammer 9 klein ist, eine grössere Schichtdicke 6 und umgekehrt.Therefore, where the advancing speed of the chamber 9 is low, there is a greater layer thickness 6 and vice versa.

Unmittelbar vor und hinter der Kammer 9 wird das Rohr 1 mit Wasser aus Leitungen 17 gespült, um restlichen Elektrolyt von der Rohr- bzw. Heizleiteroberfläche zu entfernen. Die Vorrichtung ist in einer Auffangwanne 19 angeordnet.Immediately in front of and behind the chamber 9, the pipe 1 is with Rinsed water from lines 17 to remove residual electrolyte from the pipe or heating conductor surface. the The device is arranged in a collecting trough 19.

Während des Betriebes der Öalvanisierstation zirkuliert der Elektrolyt 7 in der Anlage. Zu diesem Zwecke schöpft eine Pumpe 27 aus einem Elektrolytbehälter 25 den Elektrolyten, wobei ein Druckregler 28 in der Leitung 30 dem Einstellen der Umwälzmenge des Elektrolyten 7 dient. Der Rückfluss erfolgt über die Rückflussleitung 32 zurück in den Elektrolytbehälter 25. Die Anlage ist auf einem Ständer 21 mit seitlichen Lagerstützen 22 und 23 angeordnet, welche ihrerseits in der Auffangwanne 19, wie dies in Fig. 2 ersichtlich ist, stellen. Der Stromanschluss erfolgt mit dem +Pol 34 direkt an die Silberelektrode 11, während der -Pol 35 an die Lagerstutse 23 angeschlossen ist.Circulates while the electroplating station is in operation the electrolyte 7 in the system. For this purpose, a pump 27 draws the electrolyte from an electrolyte container 25, wherein a pressure regulator 28 in the line 30 is used to adjust the circulation rate of the electrolyte 7. The reflux takes place via the reflux line 32 back into the electrolyte container 25. The system is arranged on a stand 21 with lateral bearing supports 22 and 23, which in turn in the Collecting trough 19, as can be seen in Fig. 2, set. The power connection is made with the + pole 34 directly to the silver electrode 11, while the pole 35 is connected to the bearing stub 23 is.

- 5 - 309821/0725- 5 - 309821/0725

Die Herstellung des erwähnten Programmbandes zur Steuerung des Vorschubes erfolgt in dem Sinn, dass in ersten Verfahrensschritten das Programm auf ein Tonband gegeben wird und anschliessend die Steuerung der Kammer mit Hilfe dieses Tonbandes erfolgt. Zu diesem Zwecke ist es nötig, den Verlauf der Schichtdicke und der Vorschubgeschwindigkeit entsprechend der gegebenen axialen Leistungsverteilung des Wärmeträgers, insbesondere eines Reaktorbrannelementes, zu berechnen. Anschliessend erfolgt die Berechnung des Verlaufes der Steuerfrequenz in Abhängigkeit von der Zeiti f (t). Anschliessend wird das entsprechende, zum Steuern vorgesehene Tonband mit der gefundenen Funktion f Ct) bespielt. Nun liegt ein Tonband mit dem Punktionsverlauf der Steuerfrequenz in Abhängigkeit der Zeit, f (t), vor, mit welchem der Vorschubmotor zum Antrieb 15 angesteuert werden kann. Auf diese Weise wird die p;anze Vorrichtung mit dem Elektrolyten 7, der Kammer 9, der Silberelektrode 11 und dem Antrieb 15 programmässig derart bewegt, dass der Auftrag der Schicht 3 in dem gewünschten Dickenmass erfolgt.The aforementioned program tape for controlling the feed is produced in the sense that in the first process steps the program is put on a tape and then the control of the chamber with the help of this Tape takes place. For this purpose it is necessary to adjust the course of the layer thickness and the feed speed accordingly the given axial power distribution of the To calculate the heat transfer medium, in particular a reactor fuel element. The course is then calculated the control frequency as a function of the Zeiti f (t). Then the corresponding, for controlling provided tape with the found function f Ct) recorded. Now there is a tape with the course of the puncture Control frequency as a function of the time, f (t), with which the feed motor for drive 15 is controlled can. In this way, the p; anze device with the electrolyte 7, the chamber 9, the silver electrode 11 and the The drive 15 is moved by the program in such a way that the layer 3 is applied in the desired thickness.

Es ist natürlich grundsätzlich auch möglich, eine Schicht 3 auf ein Grundrohr 1 im Vakuum aufzudampfen oder durch thermisches Spritzverfahren aufzubringen. Zu diesem Zwecke kann eine Vorrichtung verwendet werden, welche grundsätzlich nach dem erläuterten Prinzip steuerbar ist,It is of course also possible in principle to vaporize a layer 3 onto a base pipe 1 in a vacuum or through it apply thermal spray process. For this purpose a device can be used which basically can be controlled according to the principle explained,

309821/077 5309821/077 5

Claims (9)

22b423222b4232 PatentansprücheClaims Iy Stromdurchflossener Heizleiter mit axial unterschiedlicher Leistungsverteilung, der eine metallische, rohrförmige Hülle von mindestens annähernd konstanter Wandstärke umfasst, auf welcher eine Metallschicht veränderlicher axialer Schichtdicke aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (1) und die Metallschicht (3) direkt metallisch miteinander verbunden sind.Iy Current-carrying heating conductor with axially different Power distribution, which is a metallic, tubular shell of at least approximately constant wall thickness, on which a metal layer of variable axial Layer thickness is applied, characterized in that the shell (1) and the metal layer (3) are directly metallic are connected to each other. 2. Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) im Axialschnitt als gekrümmte Kurve, insbesondere als Cosinusfunktion verläuft.2. Heating conductor according to claim 1, characterized in that the layer (3) in axial section as a curved curve, in particular runs as a cosine function. 3. Heizleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (3) galvanisch oder mittels Vakuumbedampfung auf die Hülle (1) aufgebracht ist.3. heating conductor according to claim 1, characterized in that the layer (3) galvanically or by means of vacuum vapor deposition is applied to the shell (1). 4. Verfahren zum Herstellen eines Heizleiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man auf eine metallische Hülle (1) direkt eine Schicht (3) eines elektrisch leitenden Materials aufträgt.4. A method for producing a heating conductor according to claim 1, characterized in that one is on a metallic shell (1) directly applies a layer (3) of an electrically conductive material. 309821/0725309821/0725 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch Gekennzeichnet, dass man auf die Schicht (3) ein Schutzrohr aufbringt, z.B. aufhämmert oder aufzieht.5. The method according to claim 4, characterized in that a protective tube is applied to the layer (3), e.g. hammered or pulled open. 6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schicht galvanisch aufträgt und den Elektrolyten (7) in der Galvanisierkammer (9) umwälzt.6. The method according to claim 4, characterized in that the layer is applied galvanically and the electrolyte (7) circulates in the electroplating chamber (9). 7. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1J, gekennzeichnet durch eine mit unterschiedlicher Vor- bzw. Rückwärtsbewegung bezüglich der Hülle gesteuerte Einrichtung zum Auftragen der Schicht (3) auf die Hülle (1).7. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 J, characterized by a device for applying the layer (3) to the casing (1) controlled with different forward and backward movements with respect to the casing. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, cass zum Relativbewegen ein Antrieb (15) und zu dessen Steuerung ein Tonträger, z.B. ein Tonband, vergesehen ist.8. Apparatus according to claim 7, characterized in that cass a drive (15) is provided for relative movement and a sound carrier, e.g. a tape recorder, is provided for its control. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (16) vorgesehen sind, um die rohrförmige Hülle9. Apparatus according to claim 7, characterized in that means (16) are provided around the tubular casing (1) bezüglich der Vorrichtung eine Drehbewegung ausführen zu lassen.(1) to make a rotary movement with respect to the device. _ 8 _ 3Q9821/072b_ 8 _ 3Q9821 / 072b BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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