DE3242407A1

DE3242407A1 - Verfahren zum messen der federkraft einer druckfeder, die seitlich an einem steg in einer masche eines gitterfoermigen abstandshalters fuer ein kernreaktorbrennelement angeordnet ist, und messdorn zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3242407A1
Application number: DE19823242407
Authority: DE
Inventors: Helmut Bezold; Bernd 8520 Erlangen Block
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1984-05-17
Also published as: JPH0248048B2; JPS59105596A; BR8306239A; DE3242407C2

Description

Verfahren zum Messen der Federkraft einer Druckfeder,
die seitlich an einem Steg in einer Masche eines gitterförmigen Abstandshalters für ein Kernreaktorbrennelement angeordnet ist, und Meßdorn zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Federkraft einer Druckfeder, die seitlich an einem Steg in einer Masche eines gitterförmigen Abstandshalters für ein Kernreaktorbrennelement angeordnet ist und die zum Haltern eines Kernbrennstoff enthaltenden 3rennstabes in dieser Masche dient, und einen Meßdorn zur Durchführung dieses Verfahrens.
Der Brennstab unterliegt im Kernreaktor Wärmedehnungen in seiner Längsrichtung. Deshalb muß dieser Brennstab im Kernreaktorbrennelement an bg beiden Enden frei beweglich sein und kann nur durch die Druckfedern in den Maschen von gitterförmigen Abstandshaltern des Kernreaktorbrennelementes gehaltert sein, durch die er geführt ist. Es ist deshalb wichtig, daß die Druckfeder in der jeweiligen Masche des gitterförmigen Abstandshalters den Brennstab mit seiner Mantelfläche mit einer wohl definierten Federkraft gegen möglichst punktförmige Anlagestellen seitlich an den Stegen in der Masche des betreffenden gitterförmigen Abstandshalters preßt.
Es ist deshalb erforderlich, die Federkraft der Druckfedern in den Maschen eines gitterförmigen Abstandshalters in bezug auf die beiden möglichst punktförmigen Anlageflächen für die Mantelfläche des Brennstabes genau zu messen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßdorn, welcher außen an seiner Mantelfläche ein Meßelement zum Messen der Federkraft aufweist, in die Masche eingeschoben wird, bis ein außen am Meßdorn befindlicher Anschlagkörper am Abstandshalter anliegt und die Druckfeder meßgerecht am Meßelement anliegt, und daß zum Messen der Federkraft der Druckfeder mit dem Meßelement der Anschlagkörper vom Abstandshalter abgehoben wird.
Der Meßdorn hat den gleichen Durchmesser wie der Brennstab, der sich später in der betreffenden Masche des gitterförmigen Abstandshalters befinden soll, und simuliert diesen Brennstab beim Messen der Federkraft der Druckfeder. Der Anschlagkörper am Meßdorn sorgt dafür, daß dieser Meßdorn beim Messen der Federkraft der Druckfeder die richtige Eintauchtiefe in der betreffenden Masche des gitterförmigen Abstandshalters hat und mit dem Meßelement zum Messen der Federkraft genau den Scheitel der Druckfeder in der betreffenden Masche erfaßt. Durch das Abheben des Anschlagkörpers vom Abstandshalter zum Messen der Federkraft der Druckfeder werden Reibungskräfte zwischen dem Anschlagkörper und dem Abstandshalter ausgeschaltet, die die Ursache von erheblichen Meßungenauigkeiten der mit dem Meßelement gemessenen Federkraft sind.
Ein Meßdorn zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist günstigerweise dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagkörper an einem Ring befestigt ist, der auf dem Meßdorn in Richtung von dessen Längsachse verschiebbar zwischen zwei Anschlagstellen am Meßdorn sitzt, daß zwischen dem Meßdorn und dem Ring mit dem Anschlagkörper eine Kammer mit AnschluBleitung für ein Druckmedium ausgebildet ist und daß dem Ring mit dem Anschlagkörper eine zwischen dem Meßdorn und diesem Ring wirksame Rückstellfeder zugeordnet ist.
Dieser Meßdorn kann leicht in die einzelnen Maschen eines gitterförmigen Abstandshalters eingeschoben werden, und sein Anschlagkörper kann ohne Verändern der Eintauchtiefe in die Maschen vom Abstandshalter abgehoben werden.
Die Erfindung und ihre Vorteile seien anhand der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert: Fig. 1 zeigt in der Seitenansicht und teilweise längsgeschnitten einen erfindungsgemäßen Meßdorn in der Masche eines gitterförmigen Abstandshalters für ein Kernreaktorbrennelement.
Fig. 2 zeigt ebenfalls in Seitenansicht und teilweise längs geschnitten eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Meßdornes nach Fig. 1.
Der Meßdorn 2 nach Fig. 1 ist stabförmig und mit vertikaler Längsachse 3 angeordnet. Sein unteres Ende befindet sich in einer Masche 4 eines gitterförmigen Abstandshalters für ein Kernreaktorbrennelement, der durch sich rechtwinkelig und hochkant kreuzende streifenförmige Stege 5 und 6 aus einer Zirkonium-Zinn-Legierung gebildet ist.
Seitlich an den Stegen 5 und 6 sind auf der einen Stegseite eine im wesentlichen V-förmiges Profil aufweisende Druckfeder 7 in einer ersten Masche 4 und auf der anderen Stegseite zwei Warzen (Noppen) 8 in einer zweiten benachbarten Masche 4 angeordnet. Die Warzenhöhe aller Warzen 8 ist gleich. Die zwei Warzen 8 befinden sich an den Stegen 6 bzw. 5 jeweils auf einer zur Längsrichtung der Maschen 4 parallelen Mittelgeraden zwischen zwei Stegen 5 bzw. zwischen zwei Stegen 6 der betreffenden Masche 4. Auf dieser Mittelgeraden ist Jeweils auf der anderen Stegseite eine Druckfeder 7 in der Mitte zwischen den beiden Warzen 8 angeordnet.
In die Mantelfläche des zum Einschieben in die Masche 4 bestimmten Endes des Kraftmeßdornes 2 ist ein Meßelement 9 zum Messen der Federkraft der Druckfeder 7 eingelassen. Dieses Meßelement 9 erfaßt mit seinem Zentrum die Druckfeder 7 genau in ihrem Scheitel. Als Meßelement 9 ist beispielsweise ein flacher Piezoquarz mit nicht dargestellten elektrischen AnschlÜssen geeignet.
Auf dem oberen Ende des Meßdornes 2 sitzt ein zur Längsachse 3 des Meßdornes 2 koaxialer Ring 10, der außen auf seiner Mantelfläche einen zur Längsachse 3 und damit zur Ringachse parallelen langgestreckten Anschlagkörper 11 aufweist. Dieser Anschlagkörper 11 überragt die dem Meßelement 9 zugewandte Stirnseite des Ringes 10 und liegt an den Oberkanten von Stegen 5 und/oder 6 des gitterförmigen Abstandshalters an.
Das obere Ende des Meßdornes 2 ist mit einem Gewinde 12 versehen, auf das ein Griff aufgeschraubt ist, der aus einem an einem Ende hohlen Zylinder besteht. Der Ring 10 befindet sich in Richtung der Längsachse 3 gesehen, zwischen Griff 13 und einer Abstufung 14 außen in der Mantelfläche des Meßdornes 2. Die Abstufung 14 einerseits und der Griff 13 andererseits bilden zwei Anschlagstellen am Meßdorn 2, zwischen denen der Ring 10 in Richtung der Längsachse 3 des Meßdornes 2 hin und her verschiebbar ist.
Auf dem Meßdorn 2 sitzt koaxial zur Längsachse 3 im Griff 13 eine Schrauben-Druckfeder als Rückstellfeder 15, die sich sowohl am Griff 13 als auch an der dem Griff 13 zugewandten Stirnseite des Ringes 10 abstützt und die den Ring 10 gegen die Abstufung 14 zu pressen sucht.
In Richtung der in die Längsachse 3 fallenden Ringachse gesehen, bildet der Ring 10 an seiner inneren Mantelfläche eine Abstufung 16 derart, daß sein Innendurchmesser an der dem Griff 13 zugewandten Stirnseite geringer ist als an der dem Meßelement 9 zugewandten Stirnseite. Dementsprechend ist auch an der äußeren Mantelfläche des Meßdornes 2 innerhalb des Ringes 10 eine Abstufung 17 ausgebildet, die zusammen mit der Abstufung 16 auf der inneren Mantelfläche des Ringes 10 eine ringförmige Kammer zwischen dem Meßdorn 2 und dem Ring 10 bildet, die durch zwei in die innere Mantelfläche des Ringes 10 eingelegtes zur Ringachse koaxiale O-Ringe 18 und 19 nach außen gasdicht abgedichtet ist.
Zur durch die Abstufungen 16 und 17 gebildeten ringförmigen Kammer 20 führt eine Anschlußleitung 21 für ein Druckmedium, z.B. Druckluft, die im Meßdorn 2 und im Griff 13 verlegt ist.
Nach dem Eintauchen des Meßdornes 2 in die Masche 4 schlägt der Anschlagkörper 11 schließlich an den Kanten der Stege 5 und/oder 6 des gitterförmigen Abstandshalters an, und der Meßdorn 2 hat genau die Eintauchtiefe in die Masche 4 erreicht, in der der Scheitel der Druckfeder 7 mit dem Druck F1 auf das Zentrum des Meßelementes 9 einwirkt. Zum Messen dieser Federkraft F1 wird sodann die Anschlußleitung 21 mit Druckluft beaufschlagt, so daß der Ring 10 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 15 gegen den Griff 13 am Meßdorn 2 gepreßt wird. Hierdurch hebt der Anschlagkörper 11 vom gitterförmigen Abstandshalter ab, ohne daß die Eintauchtiefe des Meßdornes 2 in die Masche 4 verändert wird.
Die neue Position des Anschlagkörpers 11 ist in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet. In dieser neuen Position ist die Reibungskraft F4 zwischen dem Anschlagkörper 11 und dem Abstandshalter aufgehoben, und der Meßdorn 3 kommt ungehindert an allen Warzen (Noppen) 8 in der betreffenden Masche 4 zur Anlage. Dies bedeutet, daß der zur exakten Messung der Federkraft F1 der Druckfeder 7 wichtige Außendurchmesser D des Meßdornes 2, der gleich dem Außendurchmesser des später in die betreffende Masche 4 einzusetzenden Brennstabes ist, wåhrend der Messung der Federkraft F1 genau zur Wirkung kommt und die Gegenkräfte F2 und F3 der beiden der Druckfeder A gegenüberliegenden Warzen (Noppen) 8 genau F2 = F3 ( 1/2 F1 sind.
Durch das Abheben des Anschlagkörpers 11 zum Messen der Federkraft F1 wird eine Verbesserung der Meßgenauigkeit dieser Federkraft F1 von 3 , auf 0,3 , erzielt.
Der in Fig. 2, in der gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig.1 haben, dargestellte Meßdorn 2 unterscheidet sich vom Meßdorn 2 nach Fig. 1 dadurch, daß das Meßelement 9 auf einem Kolben 25 sitzt, der in einer Bohrung 24 quer zur Längsachse 3 des Meßdornes 2 verschiebbar gelagert ist. An seinem im Meßdorn 2 befindlichen Ende weist der Kolben 25 außen auf seinem Mantel einen Topf 26 mit größerem Außendurchmesser auf, der sich quer zur Längsachse 3 gesehen zwischen zwei Abstufungen 27 und 28 in der Wandung der Bohrung 24 befindet und durch dessen Boden der Kolben 25 greift. Zwischen dem Kolben 25 und dem Boden der Bohrung 24 ist eine Kammer 29 mit einer im Meßdorn 2 verlegten Anschlußleitung 30 für ein Druckmedium ausgebildet. Diese Kammer 29 ist durch einen in die Mantel fläche des Kolbens 25 eingelegten,zum Kolben 25 koaxialen O-Ring 31 abgedichtet.
Beim Eintauchen des Meßdornes 2 in die Masche 4 kann die Druckfeder 7 den Kolben 25 ohne weiteres in den Meßdorn 2 hineindrücken bis zur Abstufung 27, die eine erste Anschlagstelle für den Kolben 25 bildet. Dadurch wird erreicht, daß der Meßdorn 2 besonders leichtgängig in die betreffende Masche 4, beispielsweise durch eine Fallbewegung, eingetaucht werden kann.
Zur Messung der Federkraft F1 mit dem Meßdorn 2 nach Fig. 2 wird nicht nur die Anschlußleitung 21 zum Abheben des Anschlagkörpers 11 vom gitterförmigen Abstandshalter mit Druckluft beaufschlagt, sondern auch die Anschlußleitung 30, wodurch der Kolben 25 mit dem FUhrungstopf 26 gegen die eine zweite Anschlagstelle bildende Abstufung 28 gepreßt wird, so daß das Meßelement 9 zum Messen der Federkraft F1 genau mit der Mantelfläche des Meßdornes 2 abschließt und keine Meßfehler auftreten.
3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Messen der Federkraft einer Druckfeder, die seitlich an einem Steg in einer Masche eines gitterförmigen Abstandshalters für ein Kemreaktorbrennelement angeordnet ist und die zum Haltern eines Kernbrennstoff enthaltenden 3rennstabes in dieser Masche dient, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t daß ein Meßdorn (2), welcher außen an seiner Mantelfläche ein Meßelement (9) zum Messen der Federkraft aufweist, in die Masche (4) eingeschoben wird, bis ein außen am Meßdorn (2) befindlicher Anschlagkörper (11) am Abstandshalter anliegt und die Druckfeder (7) meßgerecht am Meßelement (9) anliegt, und daß zum Messen der Federkraft der Druckfeder (7) mit dem Meßelement (9) der Anschlagkörper (11) vom Abstandshalter abgehoben wird.
2. Meßdorn zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Anschlagkörper (11) an einem Ring (10) befestigt ist, der auf dem Meßdorn (2) in Richtung von dessen Längsachse (3) verschiebbar zwischen zwei Anschlagstellen (13; 14) am Meßdorn (2) sitzt, daß zwischen dem Meßdorn (2) und dem Ring (10) mit dem Anschlagkörper (11) eine Kammer (20) mit Anschlußleitung (21) für ein Druckmedium ausgebildetist und daß dem Ring (10) mit dem Anschlagkörper (11) eine zwischen dem Meßdorn (2) und diesem Ring (10) wirksame Rückstellfeder (15) zugeordnet ist.
3. Meßdorn nach Anspruch 2, d a d u r -c h g e -k e Ä n z e i c h n e t , daß das Meßelement (9) zum Messen der Federkraft an der Mantelfläche des Meßdornes (2) auf einem Kolben (25) sitzt, der im Meßdorn (2) quer zu dessen Längsachse (3) zwischen zwei Anschlagstellen (27; 28) verschiebbar gelagert ist, und daß zwischen dem Meßdorn (2) und dem Kolben (25) eine Kammer (29) mit Anschlußleitung (30) für ein Druckmedium ausgebildet ist.