DE2900785A1

DE2900785A1 - Rohrfoermige verschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE2900785A1
Application number: DE19792900785
Authority: DE
Inventors: Francis C Klahn; John H Nolan; Christopher Wills
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1979-08-23
Also published as: SE433785B; ATA77479A; JPS6039199B2; US4195869A; IT1111775B; FR2417694A1; GB2018494B; LU80901A1; IL56365A; ES477776A1; FR2417694B1; CH634944A5; CA1121526A; IT7919487A0; JPS54121394A; DE2900785C2; BE874041A; SE7901159L; GB2018494A; AT364048B

Description

The Babcock & Wilcox Company 10. Januar 1979

East 42nd Street

New York, N.Y.10017, USA B 1319 Al/ra

Beschreibung

Rohrförmige Verschlußvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verschlußvorrichtung zum Verschließen von Öffnungen wie z.B. der Bohrung eines Kanals und zum lösbaren Festlegen von Gegenständen innerhalb der Bohrung und insbesondere auf eine Verschlußvorrichtung für rohrförmige Träger für einen Probenaufbau zur Bestrahlungsüberwachung, die in Kernreaktoren verwendet werden.

Programme zur Materialüberwachung von Reaktorbehältern werden entworfen, um die durch Strahlung und Temperatur induzierten Veränderungen zu überwachen, welche in den mechanischen Eigenschaften eines Behälters während seiner Betriebsdauer auftreten. Normalerweise werden Überwachungstestproben aus solchen Materialien vorbereitet, die tatsächlich bei der Herstellung des bestrahlten Bereiches des Reaktorbehälters verwendet werden. Die Überwachungsproben werden im allgemeinen in Proben enthaltende Kapseln eingelegt, welche ihrerseits in Trägeraufbauten im Inneren des

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Reaktorbehälters innerhalb des Gürtelbereichs zusammengestellt werden, welcher als derjenige Bereich definiert ist, welcher unmittelbar die effektive Höhe der Brennelementenaufbauten umgibt. Die Uberwachungskapseln werden in der Nähe der Innenseite der Behälterwand angeordnet, so daß sie einer Neutronen- und Wärmebelastung ausgesetzt sind, die für die Belastung des zu überwachenden Reaktorbehälters repräsentativ ist, um so genau wie möglich das Neutronenflußspektrum, den Temperaturverlauf und den maximalen angesammelten Neutronenstrom des Behälters nachzuahmen.

Die Trägeraufbauten und die Überwachungskapseln müssen eine periodische Entfernung der Kapseln und Einführung von Ersatzkapseln ermöglichen. Die Trägeraufbauten und Überwachungskapseln müssen daher so gestaltet sein, um das Entfernen der Überwachungskapseln und das Einführen von Ersatzkapseln zu erleichtern. Die Trägeraufbauten müssen darüber hinaus in angemessener Weise die Kapseln festhalten, um eine Beschädigung oder einen Bruch der Kapseln aufgrund des Kühlmitteldruckes und der Kühlmittelströmung sowohl unter stationären als auch unter Übergangsbedingungen zu verhindern.
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Bei einigen Ausgestaltungen des überwachungsprobenaufbaus sind die Probenkapseln in Längsrichtung gestapelt und in vertikal ausgerichteten, hohlen, langgestreckten Behältern oder Trägern untergebracht worden. Diese langgestreckten Behälter sind im allgemeinen viel langer als die Gesamtlänge der Kapseln und weisen einen oberen Teil auf, der oberhalb des Gürtelbereiches ausgerichtet ist, um die Überführung der Kapseln während der Einführungs- und Entfernungsoperationen zu erleichtern. Die Längseinspannungen sind da-

^JD her häufig mit Hilfe von langgestreckten Stangen oder dergleichen erfolgt, welche die Strecke vom oberen Ende des Behälters bis zur obersten Kapsel durchqueren und mit Hilfe einer Federbelastung die Kapseln in Längsrichtung fest-

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legen. Ein seitliches Spiel ist erforderlich, um das Einführen und Entfernen der Kapseln zu ermöglichen. Bei einigen früheren Konstruktionen hat man daher eine seitliche Arretierung der Kapseln weggelassen. Bei anderen Konstruktionen ist eine seitliche Arretierung der Kapseln durch begrenzten Kontakt der Kapseln mit der Behälterwand bewirkt worden. Solche Anordnungen bringen eine Anzahl von Unzulänglichkeiten mit sich. Die federbelasteten, langgestreckten Längseinspannungen sind häufig Schwingungsbelastungen unterworfen, welche eine Abnutzung und einen möglichen Bruch des überwachungsprobenäufbaus mit sich bringen, insbesondere, wenn seitliche Arretierungen weggelassen sind oder die Kapseln hydraulischen Bedingungen unterworfen sind, welche eine Schwingungserregung fördern. Es bleibt jedoch erforderlich, unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen den die Proben enthaltenden Kapseln und ihren Trägern auszugleichen.

Es besteht daher ein Bedürfnis für eine Verschlußvorrichtung, welche in angemessener Weise die Probenkapseln in einem Trägerrohr ohne Schwingungen festlegen kann, wobei zu erwartende Wärmeausdehnungen aufgenommen werden. Die Verschlußvorrichtung muß lösbar befestigt und aufgrund ihrer radioaktiven Betriebsumgebung fernbedienbar sein.

Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Verschlußvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die erfindungsgemäße Verschlußvorrichtung verschließt die öffnung einer kreisförmigen Bohrung, z.B. eines Rohres und blockiert lösbar Gegenstände wie z.B. Überwachungsprobenkapseln innerhalb der Bohrung.

^OD Die Verschlußvorrichtung besteht aus einem Verriegelungsbauteil, das eine im wesentlichen kreisförmige Kammer mit mehreren langgestreckten„von dieser herabhängenden Klinken aufweist. Das Verriegelungsbauteil umgibt einen Teil eines

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Betätigungsbauteils, welches derart ausgebildet ist, um die Positionierung der Klinken zu bewirken. Das Verriegelungsbauteil und das Betätigungsbauteil sind axial relativ zueinander bewegbar zwischen einer Position, in welcher die Klinken mit der rohrförmigen Bohrung verriegelt sind, und einer Position, in welcher sie innerhalb des Betätigungsbauteils gesichert sind. Es ist weiterhin eine Blokkierungseinrichtung vorgesehen zur lösbaren Blockierung des Betätigungsbauteils und des Verriegelungsbauteils, um axiale Bewegungen zu verhindern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Rohres, das durch eine Verschlußvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verschlossen ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht einer Verschlußvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Schnittansicht eines Bauteils der Verschlußvorrichtung der Fig. 2,
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Fig. 4 eine Endansicht des Bauteils der Fig. 3 längs der Linie 4-4,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines anderen Bauteils der Verschlußvorrichtung der Fig. 2 und

„_ Fig. 6 eine Endansicht des Bauteils der Fig. 5 längs der Linie 6-6.

Einzelheiten der Konstruktion eines Überwachungsprobenaufbaus sind in der deutschen Patentanmeldung P 28 54 815.4 „,- beschrieben. Die konstruktiven Einzelheiten des überwachungsprobenaufbaus sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben, ausgenommen die Einrichtungen, durch welche die Verschlußvorrich-

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tung mit dem Trägerrohr verbunden ist und mit einer Probenkapsel in Eingriff steht.

In Fig. 1 ist eine Verschlußvorrichtung 20 dargestellt, welche das obere Ende eines Trägerrohrs 21 für überwachungsproben verschließt, das eine Bohrung 22 und eine innere ringförmige Nase 23 aufweist, die radial von der Innenwand des Rohres in die Bohrung 22 vorspringt. Die Verschlußvorrichtung 20 greift mit einem oberen Endverbindungsstück einer Überwachungsprobenkapsel 25 ineinander und legt die Kapsel unter Belastung innerhalb der Bohrung 22 lösbar fest.

Die Verschlußvorrichtung 20 weist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, im allgemeinen ein unteres V-förmiges Endverbindungsstück 30, ein langgestrecktes Betätigungsbauteil 31, welches an seinem unteren Ende mit dem Endverbindungsstück 30 verbunden ist, ein Blockierungselement 32, das mit dem

„_n oberen Ende des Betätigungsbauteils über einen Einsatz 83 in Schraubverbindung steht, und ein Verriegelungsbauteil 33 auf, das im wesentlichen den oberen Teil des Betätigungsbauteils umgibt. Ein Stapel von Scheibenfedern 34 umgibt teilweise das untere Ende des Betätigungsbauteils oberhalb

„,. des Endverbindungsstückes 30.

Das langgestreckte Betätigungsbauteil 31 weist, wie sich am besten aus den Fig. 3 und 4 ergibt, einen allgemein zylindrischen Aufbau auf mit einer zentralen Längsbohrung

2Q 40, die teilweise mit einem Schraubgewinde 41 versehen ist. Das obere Ende des Betätigungsbauteils ist, wie in Fig. 3 gezeigt ist, in zwei Abschnitte 42 gegabelt. Jeder Abschnitt 42 weist an seinem Ende eine radiale Nase 43 auf, die radial nach innen vorspringt. In den Wänden des Betä-

gc tigungsbauteils sind in der Nähe seines unteren Endes diametral gegenüberliegende ovale öffnungen 44 ausgebildet. Jede öffnung 44 ist derart angeordnet, daß ihre größere Achse allgemein parallel zur- Längsachse des Betätigungs-

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bauteile verläuft. Die äußere Oberfläche des Betätigungsbauteils 31 weist einen einstückigen Bund 45 mit einer oberen Aussparung 46 und eine Mitnehmerfläche 47 auf, welche für eine Wechselwirkung mit dem Verriegelungsbauteil, wie hiernach beschrieben wird, ausgebildet ist.

Das Verriegelungsbauteil 33 hat, wie in den Fig. 5 und 6 IQ gezeigt ist, einen geschlitzten,allgemein hohlen,zylindrischen Aufbau mit mehreren langgestreckten Verriegelungsfingern oder Klinken 50, die in ümfangsrichtung durch langgestreckte Schlitze 51 beabstandet sind. Die Klinken 50 hängen in Längsrichtung in freitragender Art und Weise von ■J5 einer allgemein zylindrischen Kammer 52 herab. Jeder Verriegelungsfinger 50 ist an seinem freien Ende mit einem äußeren Absatz 53 ausgebildet, der sich allgemein radial nach außen erstreckt und eine nach außen gerichtete C-förmige Klemmfläche 54 aufweist, welche mit der ringförmigen Nase 23 des Trägerrohrs in Eingriff treten kann (Fig. 1). Auf der Innenseite eines jeden Verriegelungsfingers ist entgegengesetzt zum äußeren Absatz 53 eine innere Mitnehmerfläche 55 (Fig. 5) ausgebildet. Die Mitnehmerfläche 55 ist derart gestaltet, daß sie mit der Mitnehmerfläche 47 des Betätigungsbauteils in Wechselwirkung tritt. Die Kammer 52 hat eine geräumte Bohrung 60 mit zwei gekrümmten, in Umfangsrichtung beabstandeten Nasen 61, 62, die radial nach innen vorspringen und für eine Zusammenwirkung mit dem Betätigungsbauteil 31 ausgebildet sind, um eine relative,geradlinige Bewegung mit dem Verriegelungsbauteil 33 zu ermöglichen, wie hiernach beschrieben wird. Die Nasen 61, 62, welche bei einer bevorzugten Ausführungsform diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, erstrecken sich in Längsrichtung über der Kammer 52. In den äußeren Oberflächen des Teils der Nasen 61, 62, die sich über der Kammer erstrecken, sind jeweils in ümfangsrichtung verlaufende Kerben 63, 64 ausgebildet. Gekrümmte Nuten 65, 66, welche seitlich in bezug zur Längsachse des Verrie-

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gelungsbauteils angeordnet sind, sind jeweils auf der Innenseite der Nasen 61, 62 nahe der Bohrung 60 ausgenommen. In dieser Beziehung weist die Kammer 52 einen zylindrischen Einsatz 70 (Fig. 2) auf, welcher mit zwei unterbrochenen äußeren Umfangsbünden 71, 72 ausgebildet ist, die derart gestaltet sind, um mit den gekrümmten Nuten 65, 66 ineinanderzugreifen. Der Einsatz ist mit Hilfe von Befestigungsstiften 73, 74 an dem Verriegelungsbauteil 33 befestigt. Der Einsatz 70 weist eine zylindrische Bohrung 75 auf, welche an ihrem unteren Ende eine sich konisch bzw. kegelförmig erweiternde Oberfläche 76 aufweist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist die Verschlußvorrichtung grundsätzlich ein Blockierungselement 32 auf, das sich in Längsrichtung in die Bohrung 40 des Betätigungsbauteils 31 erstreckt und über dessen oberes Ende übersteht. Das Blockierungselement 32 weist einen mit Gewinde versehenen Teil 81, der in Schraubverbindung mit dem Gewinde 41 des Betätigungsbauteils über einen Einsatz 83 steht, einen konischen bzw. kegelförmigen Bund 82, der komplementär zu der konischen Oberfläche 76 des Einsatzes ausgebildet ist, um die Blockierung zu fördern, und einen nicht mit Gewinde versehenen Teil 87 auf, der für die Drehung des Elementes eingesetzt werden kann, wie hiernach beschrieben wird. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann der mit Innen- und Außengewinde versehene Einsatz 83 radial zwischen dem mit Gewinde versehenen Teil 41 des Betätigungsbauteils und dem mit Gewinde „_n versehenen Teil 81 der Blockierungsschraube angeordnet sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz 83 mit Hilfe eines Scherstiftes 84 an dem Betätigungsbauteil 31 befestigt und mit einem inneren und äußeren rechtsgängigen Schraubgewinde versehen.

Um das untere Ende der Verschlußvorrichtung ist das V-förmige Endverbindungsstück 30 montiert. Das Endverbindungsstück 30 weist diametral gegenüberliegende Öffnungen 85, 86 auf. Durch die ovalen Öffnungen 44 des Betätigungs-

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bauteils erstreckt sich ein Zylinderstift 90, der in den Öffnungen 85, 86 des Endverbindungsstückes aufgenommen ist. Das Endverbindungsstück 30 ist durch den Federstapel 34 federvorbelastet, der sich gegen das obere Ende des Endverbindungsstückes 30 und den Boden des Bundes 45 abstützt. Das Endverbindungsstück 30 ist axial dehnbar innerhalb der Länge der größeren Achse_o der ovalen Öffnungen 44 in dem _in Betätigungsbauteil, an Dreh- oder Seitenbewegungen jedoch durch den Zylinderstift 90 gehindert, der an dem Endverbindungsstück an der Stelle 91 durch Schweißen oder andere bekannte Einrichtungen befestigt ist.

._ Die obere Aussparung 46 in dem Bund 45 des Betätigungsbauteils 31 dient zur Halterung und Aufnahme der äußeren Absätze 53 der Klinken 50, um die Einführung und Entfernung der Verschlußvorrichtung aus den rohrförmigen Öffnungen, welche sie verschließen soll, zu erleichtern. Während

2Q der Einführungs- und Entfernungsoperationen wird das Blokkierungselement 32 in einer neutralen Position gehalten, d.h. es wird derart gedreht und gradlinig bewegt, daß sein konischer Bund 82 außer Eingriff mit der konisch erweiterten Oberfläche 76 des Einsatzes 70 kommt.

Im Betrieb wird die Verschlußvorrichtung 20 teilweise in die Bohrung eines Kanals wie z.B. des Trägerrohrs 21 eingeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, derart, daß das Endverbindungsstück 30 mit dem oberen Endverbindungsstück 24

3Q der benachbarten Probenkapsel 25 ineinandergreift. Das Verriegelungsbauteil 33 wird mit Hilfe eines Werkzeuges (nicht gezeigt), das mit den Kerben 63, 64 in Eingriff kommt, axial nach oben relativ zum Betätigungsbauteil gezogen. Die Translationsbewegung des Verriegelungsbauteils 33 verursacht eine Wechselwirkung der Mitnehmerfläche 47 (vgl. Fig. 2) des Betätigungsbauteils 31 mit der Mitnehmerfläche einer jeden Klinke 50 derart, daß die Klinken 50 sich radial nach außen bewegen, um mit der ringförmigen Nase 23

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(Fig. 1) des Trägerrohrs 21 in Eingriff zu kommen. Die Probenkapsel 25 wird belastet durch Fortsetzen des Aufbringens einer axial nach oben gerichteten Kraft auf das Verriegelungsbauteil 33 und gleichzeitiges Drücken des Betätigungsbauteils in der entgegengesetzten Richtung, bis die gewünschte Belastung erreicht ist. Wenn die gewünschte Belastung erreicht ist, wird das Blockierungselemente 32 _n aus seiner neutralen Position durch Eingriff eines geeigneten Werkzeuges (nicht gezeigt) mit dem Teil 87 gedreht, bis sein konischer Bund 82, wie in Fig. 2 gezeigt ist, mit der konisch erweiterten Oberfläche 76 des Einsatzes 70 in Eingriff kommt, um eine Reibungsblockierung zu bewirken.

Der Einsatz 83 (Fig. 2) wird bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet, um eine Einrichtung zu schaffen, welche die Herstellung der Hochpräzisionsschraubgewinde des Einsatzes erleichtert, der nach dem Zusammenbau mit dem

«« mit Schraubgewinde versehenen Teil des Blockierungselementes 32 zusammenwirkt. Die Befestigungsstifte 73, 74 werden zur Halterung des zylindrischen Einsatzes 70 verwendet. Diese Stifte können mit einem Werkzeug, nicht gezeigt, abgeschert werden, um das Herausziehen der Verschlußvorrichtung für den Fall zu erleichtern, in welchem die Schraubgewinde des Blockierungselementes beschädigt sind.

In der blockierten Position der Verschlußvorrichtung werden die C-förmigen Oberflächen 54 der Absätze 53 der Klin-3Q ken an einer radialen Bewegung durch die Wechselwirkung der Mitnehmerfläche 47 des Betätiaungsbauteils gehindert, welche gegen die Mitnehmerfläche 55 auf den Klinken drückt.

Die Verschlußvorrichtung 20 kann verwendet werden, tun Überwachungsprobenkapseln zu belasten und festzulegen. Die Federvorspannung des Endverbindungsstückes ermöglicht die Aufnahme von Wärmeausdehnungen.¹

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Durch Veränderung der konischen Winkel des Bundes 82 des Blockierungselementes und der konischen Oberfläche 76 auf dem Einsatz 70 kann die Reibungsblockierung derart ausgestaltet werden, daß sie verschiedenen auftretenden Drehmomenten gewachsen ist. Diese Art der Blockierung erfordert keine Metallverformung, welche nach einer Anzahl von Einführungs- und Entfernungsoperationen Materialermüdung oder Funktionsverschlechtung oder beides fördert.

Die Begriffe längs oder axial, wie sie im vorhergehenden verwendet worden sind, um Bewegungen zu modifizieren, sollen Bewegungen entlang einer Längsachse kennzeichnen. Längsabstand soll "voneinander in einer Längsebene beabstandet" implizieren.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Verschließen der Bohrung eines rohrförmigen Kanals und zum lösbaren Festlegen von Gegenständen innerhalb der Bohrung unter Längsbelastung, gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Verriegelungsbauteil (33) mit einem zylindrischen Abschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung räumlich eingeteilten, langgestreckten Klinken (50), die in Längsrichtung von diesem herunterhängen, durch ein langgestrecktes Betätigungsbauteil (31), das teilweise innerhalb des Verriegelungsbauteils angeordnet ist für eine Längsbewegung relativ zu diesem zwischen einer ersten Position, in welcher die Klinken mit dem rohrförmigen Kanal (22, 23) verriegelt sind, und einer zweiten Position, in welcher die Klinken vor einer Berührung mit dem rohrförmigen Kanal gesichert sind, wobei das Betätigungsbauteil eine Mitnehmereinrichtung (47) aufweist, die im allgemeinen radial gegenüberliegend zu den Klinken angeordnet ist, und wobei das Betätigungsbauteil und das Verriegelungsbauteil axial relativ zueinander zur Veranlassung einer radialen Be-

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wegung der Klinken bewegbar sind, durch eine Blockierungseinrichtung (32) zur lösbaren Blockierung des Betätigungsbauteils und des Verriegelungsbauteils zur Verhinderung axialer Bewegungen dieser Bauteile und durch eine Einrichtung zur lösbaren Blockierung der Gegenstände (25) innerhalb der Bohrung des rohrförmigen Kanals.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Betätigungsbauteil (31) eine teilweise mit Schraubgewinde (41) versehene Längsbohrung (40) und die Blockierungseinrichtung ein Blockierungselement (32) aufweist, das in Schraubverbindung mit dem Betätigungsbauteil steht, und daß das Blockierungselement eine Einrichtung (82) zum Reibeingriff mit dem Verriegelungsbauteil (33) zur lösbaren Blockierung des Betätigungsbauteils und des Verriegelungsbauteils aufweist, um axiale Bewegungen dieser Bauteile zu verhindern.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen dem Blockierungselement (32) und dem Verriegelungsbauteil (33) ein zylindrischer Einsatz (70) angeordnet ist, der eine konisch geformte innere Oberfläche (76) aufweist, und daß einstückig auf dem Blockierungselement ein konischer Bund (82) zum Eingriff mit der konischen inneren Oberfläche des Einsatzes ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur lösbaren Belastung der Gegenstände (25) ein Endverbindungsstück (30) aufweist, das ausdehnbar mit dem Betätigungsbauteil ο/- (31) verbunden ist.

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