DE7317707U

DE7317707U - DEVICE FOR SEALING AN RING GAP

Info

Publication number: DE7317707U
Application number: DE19737317707
Authority: DE
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1973-05-11
Publication date: 1975-01-30

Description

Vorrichtung zum Abdichten eines RingspaltesDevice for sealing an annular gap

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten eines nach Form und Größe veränderlichen Ringspaltes zwischen einem axial beweglichen, mit einer umlaufenden Nut versehenen Körper und einem ihn umgebenden .Rohr, insbesondere des Ringspaltes zwischen einem beweglichen, stabförmigen Absorber und seinem Führungsrohr in einem Kernreaktor. Die Führungsrohre von Absorberstäben in Kernreaktoren sind aufgrund der dort herrschenden hohen Temperaturen, der Strahlenbelastung und .möglicher Unfälle in erhöhtem Maße Verformungen ausgesetzt, Vie ζ. B. dem Verbiegen in axialer Richtung und dem Eingebeultwerden. Da die Beweglichkeit des in dem Führungsrohr gleitenden Absorbers für die Sicherheit einer Kernenergieanlage von entscheidender Bedeutung ist, wird der Ringspalt zwischen diesen beiden durchweg so groß gewählt, daß auch bei Verformungen des Führungsrohres der Absorber noch bewegt werden k?nn. Die erfreuliche Größe dieses Ringspaltes hat nun <?<5n Nachteil_} daß durch, ihn größere Kühlmittelmengen fließen, die nicht wesentlich zur Kühlung des Absorbers beitragen. Der Wirkungsgrad eines Kernreaktors wird durch diesen Umstand in merklichem Ausmaße ungünstig beeinflußt.The present invention relates to a device for sealing an annular gap of variable shape and size between an axially movable body provided with a circumferential groove and a tube surrounding it, in particular the annular gap between a movable, rod-shaped absorber and its guide tube in a nuclear reactor. The guide tubes of absorber rods in nuclear reactors are exposed to increased deformations due to the high temperatures prevailing there, exposure to radiation and possible accidents, vie ζ. B. bending in the axial direction and denting. Since the mobility of the absorber sliding in the guide tube is of decisive importance for the safety of a nuclear power plant, the annular gap between these two is always chosen so large that the absorber can still be moved even if the guide tube is deformed. The positive size of the annular gap has now <? <5n _{disadvantage}} that through it flow more coolant amounts that do not significantly contribute to the cooling of the absorber. The efficiency of a nuclear reactor is adversely affected to a noticeable extent by this fact.

Außerdem entsteht eine ungleichmäßige radiale Temperaturverteilung im Absorber mit entsprechender Beanspruchung des Werkstoffs durch. Thermospannungen.In addition, there is an uneven radial temperature distribution in the absorber with corresponding stress on the material. Thermal stresses.

Die an sick bekannten Dichturgsmittei in Form von Packungen u. dgl. scheiden für den genannten Zweck infolge unzureichender Temperatur- und Strahlenbeständigkeit aus, so daß wegen der gleichzeitig erforderlichen Elastizität nur metallische Werk-The sealants known to sick in the form of packs and the like. Ruled out for the purpose mentioned due to insufficient temperature and radiation resistance, so that because of the at the same time required elasticity only metallic work-

731770730.1.75 '²~ 731770730.1.75 ' ² ~

Stoffe in Frage kommen« Aus dem Bereiche des Kolbenmaschinenbaus ist bekannt, den Ringspalt zwischen Kolben- und Zylinderwand» der infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung dieser Bauteile in s$isisr G~5&s veränderlich ist, sich »ber nur i» Bereich von Bruchteilen eines Millimeters bewegt, durch einen oder mehrere Kolbenringe abzudichten. Diese bestehen üblicherweise aus einem vorgespannten, unterbrochenen Ring aus federndem Stahl und sind in umlaufenden Nuten am Außenmantel des Kolbens eingelegt, durch die sie bei axialer Bewegung des letzteren gehalten werden. Abgesehen davon, daß derartige Konstruktionen sich zur Oberbrückung eines Spaltes von mehreren Millimetern Breite nur wenig eignen, sind sie zur Erzielung einor ausreichenden Dichtwirkung darauf angewiesen, daß die Zylinderwand im Verlaufe des Betriebes ihren kreisförmigen oder leicht ovalen Querschnitt unverändert beibehält.Substances come into question "From the field of piston engine construction it is known that the annular gap between the piston and cylinder wall" which, as a result of the different thermal expansion of these components, is variable in s $ isisr G ~ 5 & s, extends over only in the range of A fraction of a millimeter is moved to seal by one or more piston rings. These usually consist of one pre-tensioned, interrupted ring made of resilient steel and are inserted in circumferential grooves on the outer surface of the piston, by which they are held in the axial movement of the latter. Apart from the fact that such constructions can only be used to bridge a gap of several millimeters in width little suitable, they are dependent on achieving a sufficient sealing effect that the cylinder wall in the course of the Operation retains its circular or slightly oval cross-section unchanged.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer temperatur-: und strahlenbeständig&n Dichtung zwischen einem axial beweglichen Körper und einem ihn im Abstand von mehreren Millimetern umgebenden Rohr. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn der Ringspalt zwischen diesen nicht völlig abgedichtet, sondern nur auf ein beispielsweise aus strömungstechnischen Gründen gewünschtes Maß verringert wird.The object of the present invention is to provide a temperature: and radiation resistant seal between one axially movable body and a tube surrounding it at a distance of several millimeters. It is within the scope of the Invention, if the annular gap between them is not completely sealed, but only reduced to a desired amount, for example for fluidic reasons.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß in der Nut mehrere gegeneinander bewegliche, je einen Sektor des Ringspaltes ausfüllende Lichtkörper angeordnet sind, die mittels Federkraft gegen die Innenwand des Rohrs gepreßt sind. Die Dichtkörper bilden einen Kranz, dessen Innendurchmesser um etwa die doppelte Breite des abzudichtenden Ringspaltes größer ist als der Innendurchmesser der Nut. Dadurch wird erreicht, daß der Dichtkranz den Ringspalt auch dann überdeckt, wenn der Gegenstand bezogen auf die Umhüllung eine exzentrische Lage einnimmt. Ein gewisser Abstand zwischen den einzelnen Bich-tkörpern ist nötig, damit diese durch gegenseitiges Verkanten sich, etwaigen Einbeulungen oder sonstigen Abweichungen von der Kreisform des Rolsres anpassen können. Auch können die Dicht-To solve this problem it is proposed according to the invention that several mutually movable, one sector each, in the groove the annular gap filling light bodies are arranged which are pressed against the inner wall of the tube by means of spring force. The sealing bodies form a wreath, the inner diameter of which is around about twice the width of the annular gap to be sealed is greater than the inner diameter of the groove. This achieves that the sealing ring covers the annular gap even when the object is eccentric with respect to the envelope Position. A certain distance between the individual notch bodies is necessary so that they can tilt against each other can adapt to any dents or other deviations from the circular shape of the Rolsre. The sealing

körper dadurch, wenn sie unter einer gewissen Vorspannung des Federbandes in die Umhüllung eingeführt werden, Veränderungen der Spaltbreite infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung des Gegenstandes und seiner Umhüllung ausgleichen.body as a result, if they are introduced into the envelope under a certain pretension of the spring band, changes compensate for the gap width due to different thermal expansion of the object and its envelope.

Immerhin bewirkt der Abstand zwischen den einzelnen Dichtkörpern, daß der Ringspalt nicht völlig abgedichtet wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, daß die Dichtkörper axial mit Stufen versehen sind, die die radialen Spalte zwischen den Dichtkörpern überdecken.After all, the distance between the individual sealing bodies has the effect that the annular gap is not completely sealed. In further Embodiment of the invention is therefore proposed that the sealing body are axially provided with steps that the radial Cover the gap between the sealing bodies.

In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dichtkörper auf einem ringförmigen Federband befestigt sind. Dies ergibt eine gleichmäßigere Verteilung der Federkraft über den Umfang, vereinfacht den Aufbau und erleichtert die Montage des Dichtkörpers.In a special embodiment of the invention it is proposed that the sealing bodies are attached to an annular spring band. This results in a more even distribution of the spring force over the circumference, simplifies the structure and facilitates the assembly of the sealing body.

Um bei einem Federband gleichbleiV^-.der Länge die Anpassung an unterschiedliche Größen des Kingspaltes zu erleichtern, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Federband in Umfangsrichtung wellenförmig ist, so daß es sich, durch. Verstärkung der Wellenform anpassen kann, ohne zu knicken.In order to make it easier to adapt to different sizes of the king-size gap in the case of a spring band of the same length, it is proposed according to a further feature of the invention that the spring band is undulating in the circumferential direction so that it extends through. Gain can adjust the waveform without kinking.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dichtkörper aus je zwei untereinander verbundenen, auf je einer Seite des Federbandes angeordneten Teilen bestehen. Hierdurch, läßt sich, die Befestigung der Dichtkörper auf dem Federband und deren oben vorgeschlagene axiale Abstufung in leichter Weise herstellen.In a further embodiment of the invention it is proposed that the sealing body consist of two interconnected, on each one side of the spring band arranged parts exist. As a result, the fastening of the sealing body on the spring band can be achieved and produce the axial gradation proposed above in a simple manner.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Dich.tk.örper nur auf einem Teil ihres Umfanges am Federband anliegen, so daß die zum Ausgleich von Verformungen des Rohres nötige gegenseitige Verkantung der Dichtkörper bis zu einem gewissen Grade erfolgen kann, ohne daß das Förderband selbst in eine entsprechende Form gezwängt werden müßte.In a further embodiment of the invention it is proposed that the Dich.tk.körper only on part of its circumference on Spring band rest, so that the mutual tilting of the sealing body necessary to compensate for deformations of the pipe can be done to some extent without the conveyor belt itself would have to be forced into a corresponding form.

ι j ·ι j

Um die Lage der Dichtkörper auf dem Federband zueinander in der gewünschten Weise zu fixieren, wird nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß das Federband in regelmäßigen Abständen mit Nocken versehen ist, die in entsprechende Ausnehmungen der Dichtkörper greifen.In order to fix the position of the sealing bodies on the spring band to one another in the desired manner, another Proposed feature of the invention that the spring band is provided at regular intervals with cams in corresponding Grip the recesses of the sealing body.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigtAn embodiment of the invention is shown in the drawing shown, namely shows

Figur 1 einen Längsaxialschnitt durch die Vorrichtung Figul 2 einen Querschnitt durch dieselbe entsprechend der Linie A-B der Figur 1 und1 shows a longitudinal axial section through the device; FIG. 2 shows a cross section through the same according to the line A-B of Figure 1 and

Figur 3 in der abgewickelten Ansicht eine Einzelheit der Befestigung der Dichtkörper auf dem Federband.FIG. 3 shows a detail of the fastening of the sealing body on the spring band in the developed view.

In einem zylindrischen Rohr 1 ist ein ebenfalls zylindrischer Körper 2 axial beweglich angeordnet, wobei zwischen diesen beiden Teilen ein Ringspalt 3 von mehreren Millimetern Breite vorhandenIn a cylindrical tube 1, a likewise cylindrical body 2 is arranged so as to be axially movable, with between these two Share an annular gap 3 of several millimeters in width

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S vorhanden, die auf einem ringförmigen Federband 6 befestigt sind, indem die Dichtkörper 4 das Federband 6 von außen und die weiteren Dichtkörper 5 dasselbe von innen umschließen und die Verbindung zwischen den Dichtkörpern 4 und 5 mittels je einer Schraube 7 hergestellt wird. Dieser aus den Teilen 4, 5 und 6 Bestellende Dichtkranz wird in. eine aus dem Körper 2 und einem an ihm befestigten Ring 8 gebildeten Nut 9 von um annähernd die doppelte Breite des Ringspaltes 3 geringerem Durchmesser als der Dich-tkranz 4, 5 und 6 eingelegt; dadurch kann sich letzterer gegenüber der Achse des Gegenstandes 2 verschieben und auf diese Weise einen Ausgleich, für eine etwaige Exzentrizi tat des Körpers gegenüber den Führungsrohr 1 herstellen. Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich., sind die Dichtkörper 4 und die weiteren Dichtkörper 5 jev/eils in einem gewissen Abstand voneinander auf dem Federband 6 befestigt, wobei die Dichtkörper 4 die radialen Spalte zwischen den weiteren Dichtkörpern 5 und umgekehrt überdecken. Die Dichtkörper 4 sind zur Fixierung ihrer Lage auf dem Federband mit Ausnehmungen 10 versehen, in die Nocken 11 des FederbandesS is present, which is attached to an annular spring band 6 are in that the sealing body 4, the spring band 6 from the outside and the other sealing body 5 surround the same from the inside and the connection between the sealing bodies 4 and 5 is made by means of a screw 7 each. This from parts 4, 5 and 6 Ordering sealing ring is in. One from the body 2 and one attached to it ring 8 formed groove 9 of approximately twice the width of the annular gap 3 smaller than diameter the sealing wreath 4, 5 and 6 inserted; thereby the latter can move relative to the axis of the object 2 and in this way a compensation, for any eccentricity of the body did opposite the guide tube 1. As can be seen from FIGS. 2 and 3, the sealing bodies 4 and the further sealing bodies are 5 jev / eils at a certain distance from each other on the Fastened spring band 6, the sealing body 4 covering the radial gaps between the further sealing bodies 5 and vice versa. The sealing bodies 4 are used to fix their position on the spring band provided with recesses 10 in the cams 11 of the spring band

eingreifen. Die Lage der weiteren Dichtkörper 5 ist dabei durch die Verschraubung 7 mit den Dichtkörpern 4 gegeben. Die Dicntkörper 4 und die weiteren Mchtkörper 5 sind darüberhinaus rnit Einbuchtungen 12 in Breite des Federbandes 6 versehen, so daß sie sich durch gegenseitiges Verkanten einem von der Kreisform abweichenden Querschnitt des Führungsrohres 1 bis zu einem gewissen Grade anpassen können, ohne daß das Federband 6 entsprechend verformt werden müßte, während bei größeren Abweichungen der Ausgleich durch ein Einbeulen des Federbandes erfolgt.intervention. The position of the further sealing bodies 5 is given by the screw connection 7 with the sealing bodies 4. The Dicntkörper 4 and the other Mchtkörper 5 are also provided with indentations 12 in the width of the spring band 6, so that they are mutually tilting a deviating from the circular cross-section of the guide tube 1 can adjust to a certain extent without the spring band 6 having to be deformed accordingly, while at larger deviations are compensated by denting the spring hinge.

Claims

1. Vorrichtung zum Abdichten eines nach Form und Größe veränderlichen Ringspaltes zwischen einem axial beweglichen, mit einer umlaufenden Nut versehenen Körper und einem ihn umgebenden Rohr, dadurch gekennzeichnet,1. Device for sealing an annular gap of variable shape and size between an axially movable, provided with a circumferential groove body and him surrounding pipe, characterized,

daß in der Nut (9) mehrere gegeneinander bewegliche, je ein»n Sektor des Ringspaltes (3) ausfüllende Bichtkörper (4,S) angeordnet sind, die mittels Federkraft gegen die Innenwand des Rohrs (1) gepreßt sind.that in the groove (9) several mutually movable, each filling a »n sector of the annular gap (3) filler body (4, S) are arranged, which are pressed against the inner wall of the tube (1) by means of spring force.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1, characterized in that

daß die Dich^körper (^A,5) axial mit Stufen versehen sind, die radiale Spalte zwischen den Dichtkörpern überdeckenthat the you ^ body ( ^A , 5) are axially provided with steps that cover the radial gaps between the sealing bodies

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet,3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that

daß die Dichtkörper (4,5) auf einen* ringförmigen Federband (6) befestigt sind.that the sealing body (4,5) on an * annular spring band (6) are attached.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch, gekennzeichnet,4. Apparatus according to claim 3, characterized in that

daß das federband (6) in Umfangsrichtung wellenförmig ist.that the spring band (6) is undulating in the circumferential direction.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch, gekennzeichnet,5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that

daß die Bichtkörper aus je zwei miteinander verbundenen, auf je einer Seite des Federbandes (6) angeordneten Teilen (4,5) bestehen.that the Bichtkörper each two interconnected, on each one side of the spring band (6) arranged parts (4,5) exist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,6. Device according to claims 3, 4 or 5, characterized in that

daß die Dichtkörper (4,5) nur auf einem Teil ihres Umfanges am Federband (6) anliegen.that the sealing body (4,5) on only part of its circumference Make contact with the spring band (6).

7. Device according to one or more of claims 3 to 6, characterized in that the spring band (6) has cams (11) at regular intervals is provided, which engage in corresponding recesses (10) of the sealing body (4).