DE2734981A1

DE2734981A1 - Sperrmuttervorrichtung

Info

Publication number: DE2734981A1
Application number: DE19772734981
Authority: DE
Inventors: David W Christiansen
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1976-08-24
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1978-03-02
Also published as: ES242132Y; IL52310A0; IT1079747B; JPS5327758A; DE2734981C2; GB1576252A; BE856151A; JPS5431140B2; IL52310A; US4094558A; CA1106213A; ES242132U

Description

Or. £UeL«ed Ot*m*tmU 2 7 3 A 9 8 1

PATENTANWALT Anmelder: The Babcock & Wilcox Company,

161 East 42nd Street, New York, N.Y. 10017

Titel; Sperrmuttervorrichtung

Die Erfindung betrifft die Befestigung von rohrartigen Teilen an einem Tragteil, insbesondere eine Mutternsperrvorrichtung, die in Tragsystemen eingesetzt werden kann, wie z.B. für Brennelemente in Kernreaktoren.

Das bedeutendste Einzelteil für den Betrieb eines Kernreaktors ist der Kern, der im wesentlichen aus einer Anzahl von Brennelementen besteht, die ihrerseits aus einer Anzahl rohrartiger Gebilde zusammengesetzt sind, einschließlich der Brennstäbe und der Regelstäbe. Der gegenwärtige Stand der Technik zeigt Regelstäbe, die mit Führungsrohren ausgestattet sind, die mit Gewindeanschlüssen versehen werden, um das Führungsrohr an dem "oberen" und "unteren" Endstück durch eine geschweißte Sperrmuttervorrichtung zu befestigen. Eine starke Befestigung ist notwendig, da dieses Teil der Einrichtung zahlreichen Störungen ausgesetzt werden kann, die auf die Mediumströmung, Wärmeänderungen oder dergleichen zurückzuführen sind. Es ist im Laufe des Reaktorbetriebes notwendig, die Stäbe aus verschiedenen Gründen auszubauen, wie z.B. zur Besichtigung, Wartung oder Ersetzung. Der Ausbau einer geschweißten Sperrmutter ist sowohl zeitraubend als auch schwierig. Es ist deshalb eine einfachere Lösung des Problems notwendig, jedoch eine Lösung, die dennoch die Festigkeit der geschweißten Ausführung aufweist.

809809/0716

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Sperrmuttervorrichtung zu schaffen, die einen leichten Ausbau der daran befestigten Teile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sperrmuttervorrichtung eine Mutter zum Eingriff mit dem Gewindeteil aufweist, wobei die Mutter mit einem oder mehreren Schlitzen versehen ist und eine Sperrhülse, die in die Mutter eingesetzt wird, wobei die Sperrhülse mit einem oder mehreren Zacken in paralleler Ausrichtung mit einer oder mehreren Gängen des Gewindeteiles versehen ist, während eine oder mehrere Zacken so eingerichtet sind, daß sie mit dem Tragteil eine Wechselwirkung eingehen, um eine Relativbewegung zwischen denselben zu vermeiden, wobei ein oder mehrere Teile der eingesetzten Sperrhülse verformt werden, um eine oder mehrere Öffnungen der Mutter auszufüllen und eine Relativbewegung der Mutter gegenüber dem Gewindeteil zu vermeiden.

weitere Maßnahmen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist also im allgemeinen auf eine in sich geschlossene Mutternvorrichtung gerichtet, um eine Mutternsperrung und -entsperrung zu erlauben und in Verbindung mit einem Trag- oder Anschlußteil verwendet zu werden. Diese Mutternvorrichtung ergibt eine einfachere und schnellere Uefestigung als ein Schweißvorgang, ohne daß jedoch die Festigkeit der entstehenden Verbindung durch die Einfachheit der Herstellung eine Einbuße erleidet. Im einzelnen verläuft eine geriffelte und mit Gewinde versehene Verbindung zum Führungsrohr durch eine Öffnung der Mutternplatte oder des Endstücks. Eine mit Zacken versehene Sperrhiilse wird in eine zweiteilige Mutter gesteckt, von der das

809809/0716

eine Teil mit einem Senkdurchmesser versehen ist, während das andere Teil Momentanzugsschlitze aufweist. Die Mutter wird dann auf das Führungsrohr mit Momentanzug gezogen, bis das Sollmoment erreicht ist. Die Füße am Boden der Hülsenzacke passen durch die Mutternplattenöffnung hindurch und bilden eine Sperranordnung mit den Nuten der Mutternplatte. Es wird dann ein liö'rdelwerkzeug verwendet, um kleine bogenförmige Teile der Sperrhülse in die Momentanzugsschlitze der Mutter umzubiegen.

Die Erfindung kann zwar in zahlreichen Fällen nützlich sein, d.h. wenn ein mit Gewinde versehenes Teil, z.B. eine Schraube, an einem Teil befestigt werden muß, wie z.B. einem Tragteil, einem Stab, einem Mantel oder Gehäuse, um eine gewünschte Verbindung herzustellen, jedoch wird nachstehend eine besondere AusfUhrungsform beschrieben, bei der ein Führungsrohr an einer Mutternplatte oder an einem Host in einem Brennbündel befestigt wird. Die Vorrichtung stellt eine Anordnung dar, die einfach, in sich geschlossen, leicht ausbaubar und konstruktiv zuverlässig ist. Wenn der Ausbau der Vorrichtung gewünscht wird, dann werden die verformten Teile des Wölbungsabschnitts an der Sperrhülse nach innen in Uichtung auf das Innere der Mutter gedrückte Die Mutter wird dann abgezogen, während das Führungsrohr in seiner Stellung gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Brennelementbündel;

Fig. 2 eine bekannte Anordnung, durch die die Führungsrohre an dem Rost befestigt werden;

Fig. 3 eine Mutter mit den Momentanzugsschlitzen;

809809/0716

Fig. k eine Sperrbüchse ohne Mutter, weiche auf din obere Büchse paßt und

Fig. 5 ein Schnittbild einer Vorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Sperrinutter.,

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch ein Breimeleiiientbündel Hrennstäbe 12 sind innerhalb des Bündels 10 gebündelt. Die Brennstäbe bestehen aus einem Zircalloy-ManteI und haben die Form von hohlen Zylindern mit einer Länge, die den Durchmesser um ein Vielfaches überschreitet und sind innen im allgemeinen mit Helium gefüllt. Die Brennstäbe 12 enthalten eine Energiequelle in Form von pelletisiertem oder pulverformigem nuklearem Aktivstoff, wie z.B. reaktionsfähige Uran-, Thorium- oder Plutoniumverbindungen. Hegelstäbe Lh sind innerhalb des Bündels 10 verstreut angeordnet. Die liege Istube Lh befinden sich in einer Hülse, die als Führungsrohr 16 bezeichnet wird. Die Führungsrohre ergeben eine kontinuierliche Führung für die Kegelvorrichtungen «owie eine konstruktive Kontinuität für das Brennbündel. Jedes Führungsrohr ist am oberen Ende mit einer Endhülse 18 ausgestattet, die durch .öffnungen 20 eines Hosts oder einer Mutternplatte 22 paßt. Die Endhülse ist kräftig an dem Uost 22 durch eine Mutternsperrvorrichtung 2h befestigt, die weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Nicht dargestellte Hoste sind an wichtigen Punkten auf der Länge der Brennstäbe 12 angeordnet, um die vertikale Fluchtung der Stäbe zu erhalten und benachbarte Stäbe an einem Zusammenstoß zu hindern, wenn Medium durch das Bündel strömt. Die Hoste, die im allgemeinen aus Inconelstreifen gebaut werden, sind geschlitzt und werden in Form einer Eierkiste zusammengeschweißt, um für die Brennstäbe ein Gitter zu bilden. Ein solches Brennbündel, wie es zuvor beschrieben worden ist, kann jeweils 208 Brennstäbe, 16 Führungsrohre und ein nicht dargestelltes Instrumentenrohr enthalten. Man wird erkennen, daß der Reaktor-

809809/07 1 6

kern aus zahlreichen derartigen Brennbündeln besteht.

Figur 2 zeigt eine bekannte Anordnung, die allgemein eingesetzt wird, um die Führungsrohre 16 an dem Rost 22 zu befestigen. Das am nächsten zum oberen Ende des Hohrs liegende Führungsrohrteil ist mit einer oberen Hülse 26 ausgestattet, die ein Gewinde 28 aufweist, welches auf einem Teil der Hülsenlänge verläuft, üie obere Hülse 26 umfaßt das Führungsrohr 16 so, daß ein Teil des Gewindes 28 der Hülse nach oberhalb des Uosts 22 verläuft, während nur der nicht mit einem Gewinde versehene Bereich der Hülse nach unterhalb des Hohrs verläuft, üie obere Mutter 32, die auch mit Gewinde versehen ist, wird mit Drehmoment auf die Hülse 26 gezogen, indem man die Mutter entlang des Gewindes 28 mit einem entsprechenden Sollmoment anzieht. Der Boden der Mutter liegt bündig zur Oberkante des Hosts 22 und wird durch eine Schweiße 30 stark daran befestigt. Um das Führungsrohr oder den Regelstab zu ersetzen oder zu warten, muß man zunächst die Mutter 32 entfernen, wozu es notwendig ist, die Schweiße 30 zu beseitigen. Ein solcher Vorgang ist nicht nur zeitraubend, sondern zerstört auch die Oberkante des Hosts 22 sowie die Mutter 32.

Die Figuren 3 und k zeigen einzelne Teile der erfindungsgeniaßcii Sperniiuttervorrichtung, während Figur 5 einen Schnitt dor Vorrichtung im zusammengebauten Zustand zeigt. Figur 3 zeigt eine Mutter 3'** die mit Momentanzugsschlitzen 36 versehen ist. Dos nicht dargestellte untere Innenteil der Mutter 3'i ist versenkt zur Wechselwirkung mit Gewinden 38 (Fii;ur h) der Endhülse 18 (Figur k). Der restliche Innenteil «ler Mutter 3'i ist nicht mit Gewinde versehen, sondern so ausgebildet, daß er eine Sperrhülse hO (Figur k) fest sitzend aufnimmt. Die Sperrhülse 40, die aus einem verformbaren metallischen Material besteht, umfaßt einen Wölbungsteil k'l und ein Übergangsstück kk. Zacken kG hängen

809809/0716

von dem Übergangsstück 44 herab und passen in Längsriefen 48, die das Gewinde schneiden. Füße 50, vorzugsweise an Zacken an einer Zackenstelle angeordnet, die am weitesten von dem Übergangsstück 44 entfernt liegt, befinden sich in bezug auf den Zacken in einer im wesentlichen senkrechten Lage. Die Füße 50 ragen aus jeder der Längsriefen 48 heraus. Am Fuß der Gewinde 38 befindet sich ein Stellring 52.

Figur 5 zeigt eine Einzelheit des Brennbündelabschnitts, welcher die Erfindung in einer vollständig zusammengebauten Ausführungsform verwendet. Das Führungsrohr 16, das mit der Endhülse 18 versehen ist, ist durch die Öffnung 20 des Rosts eingeführt. Die Endhülse 18 ist kräftig an dem Führungsrohr 16 durch eine Schweiße 19 befestigt. Die untere Kante des Rosts 22 ist mit einer Aussparung 5^ versehen, um den Stellring 52 aufzunehmen. Eine solche Verstellung richtet das Rohr und die Hülse zur Anwendung der Sperrmutüranordnung aus. Die Sperrhülse 40 wird in die Mutter 34 so eingesetzt, daß die Füße 50 des Zackens 46 an der unteren Fläche der Mutter 34 anliegen. Die Mutter 34 mit der Sperrhülse 40 wird so aufgesetzt, daß die Füße 50 in Nuten 56 auf der oberen Fläche des Rosts 22 blockieren. Die Zacken 46 werden innerhalb der Längsriefen 48 ausgerichtet. Wenn sich die Hülse in dieser Lage befindet, dann wird die Mutter 34 auf das Sollmoment angezogen. Die Führungerohre werden im allgemeinen an ein nicht dargestelltes unteres Bndstück geschweißt, so daß eine Drehung der Führungsrohre verhindert wird. Wenn die Mutter entsprechend angezogen ist, werden bogenförmige Teile des Völbungsabsohnltts k2 In Momentanzugssohlitze 36 durch die Verwendung eines nicht dargestellten Bördelwerkzeugs umgebogen, line solche Anordnung verhindert ein

Drehmoment! der

Kutter und hemmt die Drehung des Führung β ro ire. Figur J5 zeigt die bevorzugte Anordnung mit der Sperrhttlse, d.U. zwei Zaoken 46 und zwei Teile der Sperrhülse in die Momentanzugsschlitze 36 abgebogen· Bei der Anwendung der Erfindung ist es jedoch alfglloh, jede Anzahl und jede Kombination von Zacken und Momentanzugssohlltzen zu verwenden.

809809/0716

Claims

PATENTANWALT Anw.-Akte: 27.129 02. August 1977 PA T EN T ANSP KÜCHE

1. Sperrmuttervorrichtung zum Befestigen eines mit Gewinde sowie mit einer oder mehreren Gängen versehenen Teils an einem Tragteil, dadurch gekennzeichnet , daß sie umfaßt: eine Mutter (34) zum Eingriff mit dem Gewindeteil (3B), wobei die Mutter mit einer oder mit mehreren Schlitzen (36) versehen ist, eine Sperrhülse (40), die in die Mutter (3M eingesetzt wird, wobei die Sperrhülse mit einem oder mit mehreren Zacken (46) in paralleler Ausrichtung mit einer oder mehreren Gängen des Gewindeteils versehen ist, während eine oder mehrere Zacken so eingerichtet sind, daß sie mit dem Tragteil eine Wechselwirkung eingehen.

2. Sperrmuttervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (18) eine Mutternplatte in einem Atom-Brennstoffbündel ist.

3. Sperrmuttervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewindeteil ein Füh rungsrohr mit einem Gewindestück ist.

4. Sperrmuttervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnungen Momentanzug schilt ze sind.

5. Sperrmuttervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zacken mit einem

809809/0716 ORIGINAL ΙΝθΡξΟΤ§ρ

Fuß zur Wechselwirkung mit dem Tragteil ausgerüstet ist, während die Helativbewegung zwischen denselben gehemmt wird.

6. Sperrmuttervorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Zacken uiit einem Fuß zur Wechselwirkung mit der Mutternplatte ausgerüstet ist, während die Helativbewegung zwischen denselben gehemmt wird.

809809/0716 ORIGINAL INSPECTED