DE2614077C2

DE2614077C2 - Schweißschablone zur Herstellung von Zellengittern für Kernreaktorbrennelemente

Info

Publication number: DE2614077C2
Application number: DE2614077A
Authority: DE
Inventors: Roberet Jolly of Lea Town Preston Lancashire Ben Venue
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-04-01
Publication date: 1986-05-15
Also published as: JPS595080B2; DE2614077A1; BE840311A; GB1518311A; JPS5214551A; US4027868A

Description

— daß jeweils ein der Grundplatte zugewandter erster Teil (5) des Zapfens (1) einen größeren Durchmesser aufweist als der von der Grundplatte abgewandte zweite Teil (4) des Zapfens, der von dem ersten Teil des Zapfens stufenförmig abgesetzt ist und

— daß die gleichartig aufgebauten Zapfen (1) auf der Grundplatte (2) um einen fest in der Mitte der Grundplatte angebrachten Zapfen frei verschiehb?r und bei gegenseitiger Berührung in einer gJeichmäßigen Dreiecksstruktur mit einem dem größeren Durchmesser entsprechenden Dreiecksabstand innerhalb des gleichmäßigen Sechsecks angeordnet sind, und

— daß die im gleichmäßigen Sechseck angeordneten zylinderförmigen Zapfen (1) durch eine Einrichtung (9 bis 11) von au den eingespannt und zusammengehalten sind.

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2. Schweißschablone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zusammenhalten der zylinderförmigen Zapfen (1) aus einer zylindrischen Einfassung (11) Jer Grundplatte (2), aus sechs in gleichmäßigen Abständen an der Einfassung (11) angeordneten Einspan. schrauben (10) und aus sechs innerhalb eier Einfassung mit gleichmäßigen Abständen angeordneten Einspannbacken (9), mit denen die einwärts gerichteten Kräfte auf die im Sechseck angeordneten Zapfen (1) übertragen werden, besteht.

3. Schweißschablone nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannschrauben (10) und die zylindrische Einfassung (11) einander komplementäre Markierungen zum Einstellen der Einspannschrauben um eine radiale Stellung aufweisen.

4. Schweißschablone nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Einspannschrauben (10) und der zylindrischen Einfassung (11) Abstandsringe [XOa) einer bestimmten Stärke angeordnet sind, welche Markierungen zum Einstellen der Einspannschrauben in eine radiale Stellung aufweisen.

5. Schweißschablone nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der äußersten Reihe der zylinderförmigen Zapfen (6) und den übrigen Zapfen (1) in der Sechseckanordnung längliche Stege (7) angeordnet sind, an deren oberem Rand diesen umgreifende U-förmige Klammern (13) zum Befestigen des beim Zusammenschweißen der Zellengitter verwendeten Bandmaterial angebracht sind.

Die Erfindung betrifft eine Schweißschablor.e gemäß

dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Schweißschablone ist aus der US-PS 37 64 471 bekannt. Bei dieser Schweißschablone weist die Grundplatte Löcher auf, die nach einer Schablone gebohrt sind, um darin die Zapfen zu befestigen. Zwischen den an der Grundplatte befestigten Zapfen werden Metailbänder eingefügt und durch die Zapfen gehalten, bis die Metallbänder zu einem Zellengitter für Kernreaktorbrennelemente zusammengeschweißt wcrden.

Wegen der sehr hohen Genauigkeitsanforderungen an das Zellengitter, muß die Schweißschablone ebenfalls sehr genau ausgebildet sein, was einerseits äußerst enge Toleranzen in der Anordnung der Bohrungen für die Zapfen erfordert und andererseits einen Preßsitz der Zapfen in diesen Bohrungen voraussetzt

Wegen dieser hohen Genauigkeitsanforderungen ist die Herstellung einer entsprechenden Schablone sehr teuer. Nachteilig bei einer solchen Schablone ist auch, daß sich ein teilweise fertiggestelltes Zellengitter verziehen kann, wenn es zum Schweißen in die Schablone eingesetzt wird, so daß die Maßhaltigkeit des fertiggestellten Gitters beeinträchtigt wäre. Schließlich ist die für die Einhaltung hoher Genauigkeiten erforderlichen Reinigung der Schablone zwischen den an der Grundplatte befesiigten Zapfen äußerst mühsam.

Es liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schablone zurr Schweißen eines Zellengitters zu schaffen, welche mit relativ einfachen Mitteln herstellbar ist, ohne daß die erwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich der Einhaltung von Toleranzen und Beschädigungen auftreten. Ferner soll die Herstellung von ZcI-lengittern mitteis der erfindungsgemäßen Schablone vereinfacht werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei weist die Grundplatte nur einen einzigen, mittleren, fest an ihr angebrachten Zapfen auf, um weichen herum die anderen Zapfen lose aufgesetzt sind. Alle diese Zapfen weisen einen Teil mit einem größeren Durchmesser auf, der auf der Grundpfatte aufsitzt, sowie einen gegenüber diesem abgesetzten zweiten Teil mit kleinerem Durchmesser, der nach oben weist. Durch Zusammenspannen der auf der Grundplatte stehenden Zapfen werden diese mit ihren größeren Durchmessern eng unter Bildung eines Sechseckmusters zusammengedrückt, während zwischen den Teilen mit kleinerem Durchmesser jene Zwischenräume gebildet werden, in welche das Bandmaterial zur Bildung des Zellengitters eingelegt werden ka.->n.

Da die Zapfen nicht starr auf der Grundplatte befestigt sind, ist zur Gewährleistung ihrer genauen geometrischen Anordnung nur ein einziger Grundfaktor erforderlich, nämlich das genaue Schleifen der Kontur der Zapfen. Die Grundplatte braucht nur eine einzige Bohrung zum Fixieren des in der Mitte angeordneten Zapfens zu halten. Dadurch ist die erfindungsgemäße Schweißschablone trotz der Einhaltung höchster Genauigkeit mit einfachen Mitteln herstellbar, kann jederzeit durch einfaches Zerlegen mühelos gereinigt und gepflegt werden und vereinfacht auch die Herstellung von Zellengittern, da diese durch Lösen der Einspare nung der Zapfen in der Schablone ohne weiteres und mühelos entnommen werden kann.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Schweißschablone und

Fig.2 eine Seitenansicht eines Zapfens für die Schweißschablone der Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Grundplatte 2 mit einer Anzahl aufrecht darauf stehender Zapfen 1 gezeigt, von denen einige entfernt sind, um die Grundplatte 2 sichtbar zu machen. Ein einzelner zylinderförmiger Zapfen ist in F i g. 2 dargestellt. Er ist im mittleren Bereich durch eine Stufe 3 in einen nach oben ragenden Teil 4 mit einem kleineren Durchmesser und einen auf der Grundplatte 2 aufsitzenden Fußteil 5, der unterteilt Für die Befestigung des in der Mitte der Grundplatte 2 angeordneten Zapfens 1 steht an dessen Fußteil 5 ein Befestigungszapfen hervor, der in einer Bohrung in der Mitte der Grundplatte eingesetzt ist Die übrigen Zapfen 1 sind in einer sechseckigen Anordnung frei um den mittleren Zapfen is herum auf der Grundplatte stehend gruppiert, so daß ihre Fußteile 5 sich berühren. Die sechseckige Anordnung ist durch längliche Stege 7 begrenzt, weiche mit senkrecht zur Grundplatte 2 verlaufenden Querachsen um die sechseckige Aufstellung der Zapfen 1 angeordnet sind. Sie verlaufen jeweils zwischen einer äußeren Reihe der Zapfen 1 und einer weiteren Reihe von diesen ähnlichen Zapfen 6, weiche ebenfalls mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden Teii auf der Grundplatte 2 stehen. Die Grundplatte 2 ist von einer zylindrischen Einfassung 11 umgeben, welche sechs in gleichmäßigen Umfangsabständen angeordnete Einspannschrauben 10 aufweist Zwischen den Einspannschrauben 10 und den Reihen der Zapfen 6 sitzt jeweils eine Einspannbacke 9, welche zusammen mit der dazugehörigen Schraube dazu dient, die sechseckige Aufstellung der Zapfen 1 einwärts zusammenzuspannen.

Zwischen den Köpfen der Einspannschrauben 10 und der kreisfoäTsigen Einfassung 11 sitzende Abstandsringe 10,7 haben eine verbestimmte Stärke, so daß sie jeweils einen Bezugspunkt für die radiale Einspanr.ung der Einspannschrauben 10 bilden. Dadurch können die Schrauben gelöst werden, um ein teilweise geschweißtes Gitter aus der Schablone freizugeben, und lassen sich anschließend nach dem Wiedereinsetzen des Gitters in die Schablone genau in die vorher eingenommene Stellung zurückschrauben. In einer anderen Ausführung können für diesen Zweck einander komplementäre Einstellmarkierungen an der Einfassung und an den Köpfen der Schrauben vorgesehen werden. Zum vorherigen Ermittcln der Stärke der Abstandsringe 10a oder der Stellung der Einstcllmarkierungen verwende! man eine (nicht gezeigte) Einstellplatte, welche die gleiche Umfangsform und die gleichen Abmessungen hat wie das herzustellende Gitter, und welche zum Ausrichten in der Schablone mit einer Mittelöffnung auf den mittleren Zapfen 1 der sechseckigen Anordnung aufsetzbar ist.

Die Köpfe der Schrauben 10 sind von Querbohrungen 106 zum Einführen eines Werkzeugs durchsetzt. Die an den Ecken der sechseckigen Aufstellung angeordneten, äußeren Zapfen 6 tragen Eckstützen 8, deren Form derjenigen von auf Zapfen 10 an den Ecken der sechseckigen Aufstellung aufsetzbaren (nicht gezeigten) Formstücken für die Ecken des Gitters komplementär ist. Die Stege 7 bilden also zusammen mit den Eckstützen 8 die äußere Begrenzung für das herzustellende Gitter, Während des Schweißens der für das Gitter verwendeten Metallbänder oder -streuen können diese von über ihren oberen Rand sowie über den der Stege 7 geschobenen, U-förmigen Klammern 13 festgehalten werden.

Für die Verwendung der Schablone zum Schweißen eines als Halterung für die Brennstoffelemente in einem Kernreaktor bestimmten Zellengitters werden zunächst die richtigen Abmessungen für die Teile mit größeren und kleinerem Durchmesser der Zapfen 1, 6 und 12 bestimmt um die richtigen Abstände zwischen den Zellen des Gitters zu erzielen und das Einsetzen der für die Zellen bestimmten Metallstreifen zwischen die Zapfen zu ermöglichen. Die Schablone wird in der beschriebenen Weise zusammengesetzt, worauf dann einzeln zu einzelnen Zellen geformte Metallbänder auf die den kleineren Durchmesser aufweisenden Enden 4 der 2'.apfen 1 aufgesetzt werden. Um dies zu erleichtern, können die Einspannschrauben 10 zunächst ein wenig gelöst und dann wieder angezogen werden, bevor die einander benachbart freiliegenden Ränder des Metallbandes durch Punktschweißung miteinander verbunden werden. Darauf werden die Einspannschrauben 10 erneut gelöst, damit das teilweise geschweißte Gitter aus der Schablone entnommen und umgekehrt wieder in sie eingesetzt werden kann. Die nun freiliegenden, einander benachbarten Ränder der Metallstreifen werden zur Fertigstellung des Gitters durch Punktschweißung miteinander verbunden. Für das Schv ;.;ßen eines Gitters mit kleineren Abmessungen können kürzere Stege 7 verwendet und die Zapfen 1 der äußersten Reihe durch die Zapfen 6 ersetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schweißschablone zur Herstellung von Zellengittern tür Kernreaktorbrennelemente, die eine Grundplatte und eine Vielzahl von senkrecht auf der Grundplatte stehenden zylinderförmigen Zapfen umfaßt, die in regelmäßigen Abständen zu einem gleichmäßigen Sechseck angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet.