DE2736139C2 - Verfahren zum Schweißen von Rahmenteilen eines Haltegitters für Kernbrennelemente - Google Patents

Description

— daß das Streifengitter zusammen mit den herumgelegten Rahmenteilen in eine Haltevorrichtung mit offenen Eckbereichen eingesetzt wird, und

— daß jede Eckzelle des Streifengitters eine Hilfsvorrichtung mit einer Aussparung so eingesetzt wird, daß die Aussparung an den überlappenden Rahmenteilenden angrenzt, und

— daß eine Schweißelektrode durch die Aussparung der Hilfsvorrichtung hindurch an die überlappenden Rahmenteilenden angelegt wird, und daß die Rahmenteile mittels einer weiteren, der ersten Elektrode gegenüberliegenden Schweißelektrode punktverschweißt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Streifen des Streifengitters zur Halterung von Brennstäben Noppen und Federn aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsetzen der Hilfsvorrichtung in jeder Eckzelle des Streifengitters durch die Noppen auf den Streifen begrenzt und dadurch die Punktschweißstelle genau festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung nach der ersten Punktschweißung entfernt wird und von der entgegengesetzten Seite des Haltegitters erneut in die Eckzellen eingesetzt wird und sodann eine weitere Punktschweißung der Rahmenendteile vorgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schweißen von Rahmenteilen eines Haltegitters für Kernbrennelemente nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs vorausgesetztes Haltegitter für Brennelemente ist aus der Patentschrift US 37 36 227 bekannt. Es besteht aus zahlreichen ineinandergesteckten Metallstreifen in eierkistenförmiger Anordnung, die zwischen sich Zellen bilden, die zur Aufnahme von Brennstäben und Steuerstabführungshülsen eines Brennelements dienen. Diese Haltegitter, die mit gegenseitigen Abständen über die Länge eines Brennelements verteilt angeordnet sind, werden mit engen Toleranzen genau hergestellt, um einen gleichmäßigen Wärmeübergang von allen Brennstäben auf das nach oben durch das Brennelement hindurchzirkulierte Kühlmittel zu begünstigen und die Energieerzeugung entsprechend der jeweils eingestellten Betriebsart sicherzustellen.

Ein bei der Herstellung dieser Haltegitter auftretendes besonderes Problem besteht darin, daß zum Erhalt genauer Abmessungen aller Gitterzellen streifen- oder plattenförmige Rahmenteile in einer den Gitterseiten entsprechenden Anzahl, um den Gitterumfang herumgelegt und an den Gitterecken mit ihren einander überlappenden Enden miteinander verschweißt werden. Während des Schweißvorgangs verziehen sich oftmals die Rahmenteile so stark, daß sich die Brennstäbe nicht mehr einsetzen lassen. Infolgedessen ist eine Nacharbeitung des Gitters notwendig, um es auf die richtigen Abmessungen zu bringen, und falls dies nicht möglich ist so muß das Gitter zum Ausschuß geworfen werden. Es sind schon verschiedene Arten von Vorrichtungen verwendet worden, um dieses Problem zu verringern, jedoch verziehen sich die Eckzellen immer noch, was durch Zusammenziehen der geschweißten Bauteile, die der Schweißwärme ausgesetzt sind, erfolgt Die durch das Verziehen bedingte Abmessungsänderung kann die zulässigen Toleranzen überschreiten, was dann ein Wiederauftrennen der Schweißung, eine Nacharbeitung des Gitters oder ein Verschrotten des ganzen Rahmens erfordert nur weil die Eckzellen nicht die zulässige Größe haben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schweißung der Rahmenteile eines Haltegitters so zugestalten, daß ein Verziehen der geschweißten Teile vermieden wird und infolgedessen die erforderlichen Abmessungen der Eckzellen eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Verführensmaßnahmen gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher im einzelnen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Haltegitter für Kernbrennelemente, wobei diese Darstellung die Anordnung der Teile unmittelbar vor dem Schweißen der überlappenden Rahmenteilenden zeigt,

F i g. 2 perspektivisch ein Haltegitter und eine Haltevorrichtung, in welche das Haltegitter zur Erleichterung der Schweißung der überlappenden Rahmenteilenden eingesetzt wird,

F i g. 3 eine isometrische Darstellung einer Hilfsvorrichtung, die das Verziehen des Gitters während des Schweißvorgangs verhindert, und

Fig.4 ein Schweißgerät und ein in eine Haltervorrichtung eingesetztes Haltegitter während des Schweiß-Vorgangs.

In allen Zeichnungen sind gleiche oder einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. F i g. 1 zeigt einen Teil eines herkömmlichen Gitters 10, wie es zur Halterung von Brennstäben und Steuer-Stabführungshülsen in einer vorbestimmten Anordnung in einem Kernbrennelement verwendet wird. Das Gitter besteht aus einer Vielzahl von ineinandergesteckten Streifen bzw. Platten 12,14 und äußeren Rahmenteilen 16, welche das Gitter an seinem Umfang umschließen.

Die ineinandergesteckten Streifen und die Rahmenteile bilden zusammen eine Vielzahl von Zellen 18, die jeweils mit nach innen vorspringenden Noppen 20 und Federn 22 versehen sind, die einen Brennstab oder eine Steuerstabführungshülse während des Reaktorbetriebs fest in der vorgesehenen Stellung halten.

Der Rahmen 16 besteht aus vier ursprünglich einzelnen Streifen mit überlappenden Enden 24 und 26, die im Verlaufe des Zusammenbaus des Gitters miteinander verschweißt werden. Zur Schweißung dieser überlappenden Rahmenteilenden wird das Gitter mit den äußeren Rahmenteilen 16 in eine in der F i g. 2 dargestellte Haltevorrichtung 28 eingesetzt, die einfach aus einem Sockel aus miteinander verschweißten Winkeleisen 30

und ebenen Seitenwandplatten 32 besteht, welch letztere zwecks Bildung einer kastenartigen Anordnung an die Winkeleisen angeschweißt sind. Die Winkeleisen weisen einen flachen Schenkel 34 auf, auf welchem die Streifenkanten eines eingesetzten Gitters aufliegen. An allen vier Ecken der Haltevorrichtung ist jeweils ein Zwischenraum 36 zwischen den Kanten, der benachbarten Seitenwandplatten 32 vorgesehen, durch welche in der nachstehend noch beschriebenen Weise Schweißelektroden Zugang erhalten.

Zur Zeit dss Einsetzens des Gitters 10 in die Haltevorrichtung 28 sind die einander durchdringenden Gitterstreifen 12 und 14 bereits vollständig zusammengesetzt Der letzte noch verbleibende Schritt ist das Schweißen der überlappenden Enden der Rahmenteile, um das Haltegitter zu vervollständigen. Zur Ausführung dieses Verfahrensschrittes wird in jede der vier Eckzellen des Gitters eine Hilfsvorrichtung 38 der in F i g. 3 gezeigten Art eingesetzt um ein Verziehen der Rahmenteile während des Schweißvorgangs au/ ein Minimum zu verringern.

Die Hilfsvorrichtung 38 weist einen im wesentlichen quadratischen Sockelteil 40 auf, dessen Abmessungen gleich der gewünschten Abmessungen der Eckzellen sind. Der Sockelteil 40 weist Ausschnitte 42 auf, deren Breite und Tiefe so gewählt sind, daß sie jeweils einen Noppen 20 teilweise umschließen und einen Punkt festlegen, an welchem die überlappenden Rahmenteilenden geschweißt werden. Der Mittelteil 44 der Hilfsvorrichtung 38 weist eine gebohrte oder auf andere Weise hergestellte Öffnung 46 auf, die in eine im Sockelteil 40 gebildete Aussparung 48 übergeht. Die öffnung 46 und die Aussparung 48 sind im Hinblick auf die Größe der Schweißspitze eines Schweißwerkzeugs bemessen, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Zur Erleichterung der Handhabung des Sockelteils 40 sind zwei damit einstückig ausgebildete Verlängerungsschenkel 50 vorgesehen, die das Einsetzen und Positionieren der Hilfsvorrichtung 38 in einer Eckzelle gestatten.

Da die Gitteraußenabmessungen den Innenabmessungen der Haltevorrichtung entsprechen, sitzt das Gitter in der für das Schweißen vorgesehenen Stellung mit Paßsitz in der Haltevorrichtung. Die überlappenden Rahmenteilenden sind im richtigen Winkel abgebogen und berühren einander über ihre gesamte Länge. In jede Eckzelle wird eine Hilfsvorrichtung 38 eingesetzt, bis die Basiskante der Ausschnitte 42 die Unterkante von Noppen 20 benachbarter Gitterstreifen berühren. Die Noppen dienen demzufolge als Anschläge, die ein weiteres Einschieben der Hilfsvorrichtung in die betreffende Zelle verhindern. In dieser Position weist die Aussparung 48 der Hilfsvorrichtung zu den freiliegenden, einander überlappenden Rahmenteilenden hin und ermöglicht so den Zugang für Schweißspitzen.

Wie F i g. 4 zeigt, weist das Schweißgerät einen geeigneten Sockel 52 auf, der ein feststehendes Gehäuse 54 mit einem Ansatz 56 trägt, welch letzterer eine Schweißspitze 58 hält. Ein obererer, mittels eines Drehzapfens 62 schwenkbar auf dem unteren Gehäuseteil montierter Gehäuseteil 60 trägt eine bewegliche Schweißspitze 64, die gegenüber und mit Bezug auf die Schweißspitze 58 ausgerichtet angeordnet ist. Elektrische Zuleitungen 66 dienen der Zufuhr der elektrischen Energie zum Schweißgerät.

Bei der Montage werden die Streifen 12 und 14 zur Bildung eines Gitters zusammengesetzt und die äußeren Rahmenteile 16 werden mit ihren Enden 24.26 einander

an den Eckzellen überlappend um das Gitter herumgelegt Sodann wird in jede Eckzelle des Gitters eine Hilfsvorrichtung 38 eingeschoben, bis die Ausschnitte 42 jeweils am unteren Rand einer Noppe 20 anliegen. Dabei wird die Hilfsvorrichtung in der betreffenden Eckzelle so orientiert daß die Aussparung 48 mit der betreffenden Aussparung 36 zwischen zwei Seitenwandplatten 32 der Haltewandvorrichtung 28 fluchtet. Befinden sich die einzelnen Teile in dieser Position, so wird die Haltevorrichtung mit dem darin eingesetzten Gitter und den Hilfsvorrichtungen auf das in Fig.4 gezeigte Schweißgerät gebracht Wenn die Haltevorrichtung mit dem eingesetzten Gitter über die untere Schweißelektrode geschoben worden ist wird die Spitze dieser unteren Schweißelektrode durch die Aussparung 48 in der Hilfsvorrichtung 38 positioniert und in Berührung mit den einander überlappenden Rahmenteilenden 24, 26 gebracht. Dadurch wird die Stelle einer Punktschweißung der überlappenden Rahmenteilenden genau festgelegt und die Punktschweißung erfolgt sodann durch Niederdrücken der oberen Schweißelektrode 64 in die Schweißstellung. Nachdem diese Punktschweißung und entsprechende Punktschweißungen in den anderen Eckzellen vorgenommen worden sind, werden die Hilfsvorrichtungen 38 wieder herausgenommen und jeweils von der anderen Gitterseite her wieder in die Eckzellen eingesetzt, bis dia Ausschnitte 42 wieder an den Gitternoppen anstoßen. Sodann wird in jeder Eckzelle eine weitere Punktschweißung ausgeführt, wonach der Schweißvorgang beendet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ί. Verfahren zum Schweißen von Rahmenteilen eines Haltegitters für Kernbrennelemente, bei dem um ein Streifengitter, dessen Zellen durch gitterförmig zusammengesetzte Streifen gebildet werden, die Rahmenteile gelegt werden, und die an den Ecken der Streifengitter überlappenden Rahmenteilenden miteinander verschweißt werden, gekennzeichnet durch die Maßnahmen,