DE3048604C2 - Verschlußvorrichtung für eine große Öffnung in einem vorgespannten Druckbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verschnürvorrichtung für eine große öffnung in einem mit hohem Innendruck betriebenen vorgespannten Druckbehälter, insbesondere für einen Kernreaktor, die auf die öffnung aufgesetzt ist und mit vertikalen Spannkabeln des Druckbehälters niedergehalten wird, bestehend aus einem an seinem Umfang mit Spannelementen versehenen Verschlußkörper in Gußbauweise mit durch Rippen getrennten Hohlräumen.

Aus der FR-PS 23 83 364 (entsprechend der DE-OS 2710859) ist eine Verschlußvorrichtung für große öffnungen von unter Druck stehenden Behältern bekannt, bei der zwei übereinander angeordnete, ebene Verschlußteile funktionsmäßig voneinander getrennt und als Dichtdeckel und Tragdeckel ausgebildet sind. Hierbei sind die beiden Deckel durch in Längsrichtung des Behälters wirkende Spannglieder gehalten. Der Dichtdeckel stützt sich unter Belastung durch den Behälterinnendruck gegen den aus Beton bestehenden Tragdeckel ab. Um eine gute Dichtwirkung zu erzielen, weist der Dichtdeckel einen Flansch auf. an dessen Umfang eine mit dem Liner der öffnung verschweißte Schweißlippendichtung angebracht ist Außerdem sind zwischen dem Flansch und dem Liner noch ringförmige Dichtungen angeordnet

Derartige Verschlußvorrichtungen mit einem Tragdeckel aus Beton weisen ein beträchtliches Gewicht auf.

In der GB-PS 14 77 237 (entsprechend der DE-OS 24 56 379) ist ein ebener vorgespannter Mehrlagendekkel aus Beton, Stahlguß oder Gußeisen angegeben, der auf eine Druckbehälteröffnung aufgesetzt und aus mehreren Lagen zusammengefügt ist. Jede Lage besteht aus einem massiven Zentralteilstück und mehreren massiven Sektorteilstücken, die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sich keine durchlaufenden Fugen ergeben. Die Zentralteustücke und die Sektorteüstücke weisen jedoch durch alle Lagen geführte Spannkanftle auf, in denen Stauchbuchsen und in diesen geführte Spannkabel angeordnet sind, mit welchen die DeckeUagen axial zusamraengespannt sind. Die zahlreichen durchgehenden Spannkanäle, die für die axialen Spannkabel erforderlich sind, bedeuten eine Schwächung des Deckels und geben zu Zweifeln an der Dichtheit des Deckels Anlaß.

to Die DE-OS 2319659 zeigt einen Deckel für den Abschluß eines Druckbehälters aus Stahlbeton, dessen Deckelkörper sich aus einer Vielzahl von rohrähnlichen Hohlkörpern in Form von Sechsecken zusammensetzt, die aus Stahlblechen zusammengeschweißt sind. Dieser Deckel weist zwar eine geringe Masse auf; seine herstellung und die Überprüfung der vielen Schweißnähte erfordert jedoch viel Zeitaufwand. Er besitzt zudem monolithischen Charakter, was den Transport und die Montage erschwert

Aus der GB-PS 14 06 679 ist eine Verschlußvorrichtung aus Beton für Druckbehälter bekannt die in axialer Richtung in drei Lagen unterteilt ist, weiche verschiedene Durchmesser aufweisen. Jede Lage umfaßt einen Außenring, einen Innenring und eine Scheibe. Um jede Lage zu einem festen Verbund zusammenzufügen, sind zwischen den einzelnen Teilen in axialen konischen Gewindebohrungen mit Gewinde versehene Abscherbolzen angeordnet Die Mantelflächen und inneren Flächen der Ringe und Scheiben massen daher sehr genau profiliert werden, um die Abscherbolzen eindrehen zu könnea In radialer Richtung sind die einzelnen Lagen nicht vorgespannt; ebensowenig liegt bei dieser Verschlußvorrichtung eine axiale Vorspannung der einzelnen Lagen wie auch der ganzen Vorrichtung vor, die in die Behälteröffnung eingesetzt wird.

Eine Verschlußvorrichtung für große Druckbehälteröffnungen mit einem Verschlußkörper aus Beton ohne radiale Vorspannung wird auch in der GB-PS 20 47 838 dargestellt Diese weist neben dem ajf die öffnung aufgesetzten Verschlußkörper, der sich nach oben verjüngt ein ringförmiges Bauteil auf, das einmal durch vertikale Spannkabel des Druckbehälters und zum anderen durch eine Verankerung niedergehalten wird. Mit dem Verschlußkörper steht das ringförmige Bauteil durch eine große Zahl von formschlüssigen Verbindungselementen in Verbindung, die in dem Ringraum zwischen den beiden Bauteilen angeordnet sind. Der Verschlußkörper, der aus einem Stück besteht ist so infolge seines Gewichtes schwer zu handhaben.

Stand der Technik ist noch eine in der FR-PS 23 41 079 beschriebene Verschlußvorrichtung, die einen in die Behälteröffnung eingesetzten Verschlußkörper aufweist Der Verschlußkörper wird in Gußbauweise in einem Stück hergestellt und besitzt eine Vielzahl von durch Rippen getrennte Hohlräume. Die Rippen sind parallel zur Behalterachse angeordnet wobei ein Teil von ihnen kreisförmig um den Mittelpunkt des Verschlußkörpers verlauft und der andere Teil sternförtnig von diesem Mittelpunkt ausgeht Der Verschlußkörper ist durch an seinem Umfang angeordnete Spannkabel vorgespannt und gegen den Behälterinnendruck durch eine am Behälter befestigte Haltevorrichtung abgestützt. Infolge seines geringen Gewichts läßt sich dieser Verschlußkörper leichter transportieren und handhaben als Verschlußkörper aus Beton oder massivem Gußmaterial. Vor allem bei Verschlußvorrichtungen für große öffnungen stellt dies einen

beträchtlichen Vorteil uar. Negativ wirkt sich jedoch die Größe des ungeteilten Verschlußkörpers aus, beispielsweise wenn beim Transport zu einer Baustelle Brücken oder Unterfuhrungen zu passieren sind

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verschlußvorrichtung der eingangs beschriebenen Bauart zu schaffen, bei der die Transport- und Montageschwierigkeiten erheblich reduziert sind, ohne daß die an eine solche Verscblußvorrichtung zu stellenden hohen Sicherheitsanforderungen außer acht gelassen werden.

Erfinchingsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verschlußkörper in radialer Richtung in Einzelblöcke unterteilt ist, üie durch die Urafangsspannelemente zusammengehalten werden und die mit quer zu den Trennfugen angeordneten runden und eckigen Scherelementen form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die runden Scherelemente ein primäres, im Normalzustand belastetes System bilden und die eckigen Scherelemente ein sekundäres System darstellen, das nur bei Versagen des primären Systems belastet und mit mechanischen Meßwertauf'· ehmem ausgerüstet ist

Wie an sich bekannt, weist der aus Gußmaterial hergestellte Verschlußkörper eine größere Zahl von Hohlräumen auf, durch die das Gesamtgewicht der Verschlußvorrichtung beträchtlich reduziert wird. Schon hierdurch wird die Handhabung der Verschlußvorrichtung erleichtert Eine weitere Verbesserung der Handhabung wird gemäß der Erfindung durch die Aufteilung des Verschlußkörpers in mehrere Einzelblöcke erzielt so daß die Montage und Demontage von in der öffnung bzw. im Behälterinneren angeordneten Komponenten wesentlich schneller vor sich gehen kann. Der Verschlußkörper kann z. B. aus einem Mittelblock und konzentrisch um diesen Mittelblock angeordneten radialen Einzelblöcken zusammengefügt werden, die durch die Umfangsspannelemente zusammengehalten werden. Bei einer speziellen Ausführung kann der Mittelblock ijchseckig ausgeführt werden und von sechs entsprechend geformten Einzelblöcken umgeben sein. Die radialen Einzelblöcke sind miteinander und mit dem Mittelblock durch die genannten runden und eckigen Scherelemente form- und kraftschlüssig verbunden.

Etwa ein Drittel des Durchmessers «.es Verschlußkörpers liegt auf dem Druckbehälter auf. und in diesem Bereich werden die vertikalen Spannkabel durch den Verschlußkörper geführt, die die Verschlußvorrichtung niederhalten. Sie verlaufe.) auch durch den gesamten Druckbehälter und sind gegeneinander versetzt in zwei Teilkreisen angeordnet Die versetzte Anordnung ermöglicht ein dichtes Verlegen der Spannkabel, wodurch der auf dem Druckbehälter aufliegende Bereich des Verschlußkörpers auf ein Drittel seines Durchmessers beschränkt bleiben kann. Auch dies trägt zur Gewichtsreduzierung der Verschlußkörper bei.

Um eine hohe Sicherheit gegen ein Zubruchgehen des mehrteiligen Verschlußkörpers zu erreichen, werden zur form- und kraftschlüssigen Verbindung der Einzelblöcke zwei verschiedene Systeme von Scherelementen vorgesehen, die jeweils quer zu den Trennfugen zwischen den Einzelblöcken angeordnet sind. Ein erstes, primäres System umfaßt runde Scherelemente, die im Normalzustand belastet werden. Ein zweites, sekundäres System wird von eckigen Scherelementen gebildet, die nur bei Versagen de primären Systems belastet werden.

Die runden Scherelemente, die geringe Spitzenspannungen aufweisen, nehmen die ersten Bewegungen der einzelnen Blöcke des Verscblußkörpers gegeneinander als Verformung auf, da sie fest zwischen den Blöcken in deren Trennfugen eingepaßt sind Die eckigen Scherelemente, an deren abgerundeten Ecken sich Freiräume mit Bereichen hoher Zugspannungen befinden, können kleinste Bewegungen in axialer Richtung der öffnung

ίο ausführen, ohne daß sie eine strukturelle Veränderung, z. B. durch Überschreitung der Streckgrenze infolge von Oberbelastung, erleiden. Sie können daher den ersten Bewegungen der Einzelblöcke gut folgen, so daß sie nur einer geringen Belastung ausgesetzt sind und es zunächst nicht zu einer Verformung kommt

Um frühzeitig die beginnende Verformung einzelner primärer Scherelemente feststellen zu können, sind die sekundären Scherelemente mit mechanischen Meßwertaufnehmern ausgerüstet Sobald erste Verschiebungen zwischen Einzelblöcken des Verschlußkörpers auftreten und die sekundären Scherelemente demzufolge kleinste Bewegungen ausführen, werden diese bewegungen von den Meßwertaufnehmern angezeigt Die Meßwertaufnehmer gestatten also eine Überwachung der Ver-Schlußvorrichtung auf ihre volle Funktionsfähigkeit und tragen somit zu ihrer Sicherheit bei.

Zusätzlich zu den Umfangsspannelementen und den runden und eckigen Scherelementen kann der Zusammenhalt der Einzelblöcke des Verschlußkörpers noch dadurch verbessert werden, daß die Einzelblöcke miteinander verzahnt sind

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Verschlußvorrichtung schematisch dargestellt; die Figuren zeigen im einzelnen:

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Verschlußvorrichtung mit planparallelem, geteiltem Verschlußkörper,

F i g. 2 die Draufsicht auf die Verschlußvorrichtung derFig.1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch einen Teil der Verschlußvorrichtung gemäß F i g. 1,

F i s- 4 einen Längsschnitt durch zwei Einzelblöcke des Verschlußkörpers gemäß F i g. I mit Scherelementen in ihren Trennfugen,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite Verschlußvorrichtung mit einer zusätzlicher Verzahnung der Einzelblöcke,

F i g. 6 einen Längsschnitt durch ein eckiges Scherelement der F i g. 4 und 5 mit Meßwertaufnehmer.

so Fig.! zeigt eine planparallele Verschlußvorrichtung 1, die auf eine öffnung 2 eines Druckbehälters 3 aufgesetzt ist Sie whtl mittels vertikaler Spannkabel 4 gehalten und besteht aus einem Verschlußkörper S in Gußbauweise, der durch Rippen 6 getrennte Hohlräume

SS 13 aufweist Die Rippen 6 sind parallel zur Behälterachse zum Teil sternförmig vom Mittelpunkt ausgehend und zum Teil kreisförmig um den Mittelpunkt des Verschlußkörpers 5 angeordnet Die Hohlräume 13 sind durch Bohrungen 20 untereinander verbunden.

«o Unterhalb des Verschlußkörpers 5 schließt ein Deckelliner 7 die öffnung 2 gasdicht ab. Zwischen dem Deckelliner 7 und dem Verschlußkörper 5 liegt ein Wärmeschutzsystem 8. Unterhalb des Liners 7 ist in der öffnung 2 eine freitragende Stützkonstruktion 9 befestigt, die das Gewicht des Deckelliners 7 bei Betriebsstiilstand abti ä%e.n bzw. aufnehmen kann.

Zwischen dem Deckelliner 7 und dem Wärmeschutzsystem 8 ist eine Durchflußbegrenzung 14 vorgesehen.

Die Durchflußbegrenzung 14 besteht aus einem Stahlblech 36 und einem Ring 27. Der Ring 27 liegt eben auf der Oberfläche des Behälters 3 auf. Über dem Ring 27 ist lose das Stahlblech 26 angeordnet, das einen größeren Durchmesser als die öffnung 2 besitzt.

Wie die f i g. 3 zeigt, besteht die Stützkonstruktion 9 aus sternförmig in der Öffnung 2 angeordneten !-Trägern 28, die auf einem Auflagering 29 aufliegen und mit Bolzen 30 befestigt sind. Der Auflagering 29 ist mit einem Liner 31 verschweißt, mit dem die Öffnung 2 Ausgekleidet ist

In den Hohlräumen 13 des Verschlußkörpers 5 kann je nach den Abschirmproblemen Abschirmmaterial 21 Ober die Bohrungen 20 eingefüllt werden.

Das Wärmeschutzsystem 8 setzt sich aus einer Kühlplatte 23 und einer Isolationsplatte 24 zusammen. Die Kühlplatte 23 besteht aus verklebten Fasermatten, in denen parallelliegende Langlöcher angeordnet sind. Die Isolationsplatte 24 wird aus Guß-Basaltsteinen gebildet Das Wärmeschutzsystem 8 schützt den Verschlußkörper 5 vor den hohen Temperaturen aus dem darunterliegenden Bereich der öffnung Z

Fig.2 zeigt die Verschlußvorrichtung 1 in der Draufsicht Sie weist zwei Teilkreise 22 auf, auf denen gleichmäßig verteilt Spannkabel 4 die Verschlußvorrichtung 1 niederhalten. Hierbei ist die Anordnung der Spannkabel 4 versetzt zueinander gewählt

Wie die F i g. 1 und 2 erkennen lassen, wird der Verschlußkörper 5 aus mehreren Einzelblöcken 11, 12 zusammengesetzt, die mittels runder Scherelemente 10 formschlüssig verbunden werden. Am Umfang der Versenkvorrichtung 1 werden Umfangsspannelemente 33 gleichmäßig über die gesamte Stärke der Vorrichtung 1 verteilt angeordnet Die Einzelblöcke 11, 12 liegen an Trennfugen 34 aneinander. Um einen sechseckigen Mittelblock 12 werden radiale Blöcke 11 angeordnet Hierbei sind auch andere Teilungen je nach der Größe des Verschlußkörpers 5 möglich. Die Trennfugen 34 verlaufen parallel zur Mittelachse der öffnung 2, können aber auch geneigt dazu sein.

Fig.4 zeigt einen Längsschnitt durch zwei Einzelblöcke 11,12 der F i g. 1 mit den parallel zur Mittelachse der öffnung 2 verlaufenden Trennfugen 34. Zwischen den Trennfugen 34 werden unten im Verschlußkörper 5 primäre, runde Scherelemente 10 angeordnet und darüber sekundäre, eckige Scherelemente 17. Die Anzahl der Scherelemente 10, 17 über die gesamte Stärke des Verschlußkörpers 5 wird den Erfordernissen angepaßt. Die primären, runden Scherelemente werden bei kleinsten Verschiebungen der Teile 11,12 verformt. Die eckigen Scherelemente 17 können diese kleinsten

ίο Bewegungen ohne Verformungen ausführen. Parallel zu den Trennfugen 34 sind in der F i g. 4 Durchführungen 35 zu erkennen. Derartige Durchführungen 35 können

bei speziellen öffnungen 2 vorgesehen werden.

F i g. 5 zeigt eine andere Verschlußvorrichtung la mit

einer weiteren Möglichkeit, den geteilten Verschlußkörper 5 außer mit den Verbindungselementen 10, 17 formschlüssig zu verbinden. Die Spannkabel 4 halten die äußeren Blöcke 11 im äußeren Bereich der Verschlußvorrichtung la nieder. Die Umfangsspannelemente 33 spannen die Blocke ii fest mit dem sechseckigen Mittelblock 12 zusammen. Zwischen den runden Scherelementen 10 und den eckigen Scherelementen 17 befindet sich eine Verzahnung 18, die die Einzelblöcke 11,12 formschlüssig verbindet Die Verzahnung 18 kann hierbei maximale axiale Kräfte am Verschlußkörper 5 aufnehmen.

Fig.6 zeigt einen Längsschnitt durch ein eckiges Scherelement 17, das zwischen dem Einzelblock 11 und dem Mkrtlblock 12 des Verschlußkörpers 5 in der Trennfuge 34 angeordnet wird. Das eckige Scherelement 17 kann, wie bei der Fig.4 beschrieben, die Bewegungen an der Trennfuge 34 in axialer Richtung der öffnung 2 ohne Verformungen aufnehmen. Diese Bewegungen lassen sich mit Hilfe mechanischer Meßwertaufnehmer 19 anzeigen, mit denen alle eckigen Scherelemente 17 ausgerüstet werden.

Deutlich zu erkennen sind an den Ecken des gezeigten Scherelements 17 Freiräume 36. Die Abflachung an den Ecken des Scherelements 17 führt zu keinen Verlusten der Stabilität, da in diesem Bereich sehr hohe Spitzenspannungen auftreten.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   I. Verschlußvorricntung für eine große öffnung in einem mit hohem Innendruck betriebenen vorgespannten Druckbebalter, insbesondere für einen Kernreaktor, die auf die öffnung aufgesetzt ist und roh vertikalen Spannkabeln des Druckbehälter niedergehalten wird, bestehend aus einem an seinem Umfang mit Spannelementen versehenen Verschlußkörper in Gußbauweise mit durch Rippen getrennten Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet,daß der Verschlußkörper (5) in radialer Richtung in Einzelblöcke (11,12) unterteilt ist, die durch die Umfangsspannelemente (33) zusammengehalten sind und die mit quer zu den Trennfugen (34) angeordneten runden und eckigen Scherelementen (10 und 17) form- und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei die runden Scherelemente (10) ein primäres, im Normalzustand belastetes System bilden und die eckigen Scherelemente (17) ein sekundäres System darstellen, das nur bei Versagen des primären Systems belastet und mit mechanischen Meßwertaufnehmern (19) ausgerastet ist
2. 2. Verschlußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fmzelblöcke (11,12) des Verschlußkörpers (5) zusätzlich miteinander verzahnt sind.