JPH02268921A - 熱による膨張および収縮を利用した金属のサイジング方法および手段 - Google Patents
熱による膨張および収縮を利用した金属のサイジング方法および手段Info
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- JPH02268921A JPH02268921A JP2046034A JP4603490A JPH02268921A JP H02268921 A JPH02268921 A JP H02268921A JP 2046034 A JP2046034 A JP 2046034A JP 4603490 A JP4603490 A JP 4603490A JP H02268921 A JPH02268921 A JP H02268921A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C21/00—Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of reactors or parts thereof
- G21C21/02—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings
- G21C21/10—Manufacture of fuel elements or breeder elements contained in non-active casings by extrusion, drawing, or stretching by rolling, e.g. "picture frame" technique
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、特定形状の金属部材にサイジングまたは延伸
を施すことにより、以前の製造工程に由来する残留応力
を除去しながらゆがみや非対称性を示さない正確な寸法
および形状を付与するための技術に関するものである。
を施すことにより、以前の製造工程に由来する残留応力
を除去しながらゆがみや非対称性を示さない正確な寸法
および形状を付与するための技術に関するものである。
更に詳しく言えば本発明は、たとえば原子炉用燃料集合
体の構成部品として使用するのに適しな多角形、長方形
、円形もしくは卵形のダクトまたはチャネルから成るよ
うな両端の開いた角形もしくは曲線状横断面の筒形金属
部材の製造技術に関する。
体の構成部品として使用するのに適しな多角形、長方形
、円形もしくは卵形のダクトまたはチャネルから成るよ
うな両端の開いた角形もしくは曲線状横断面の筒形金属
部材の製造技術に関する。
発明の背景
発電用の水冷型原子炉の核分裂性炉心を成す通常の核燃
料集合構造体は、多数のいわゆる「燃料バンドル」、す
なわち所定のパターンに従って複数の燃料容器を相互に
連結して組立てられた複合構造単位から成っている。各
々の燃料バンドルは、通例、部分的に核燃料物質で満た
された1群の密閉管もしくは細長い容器を所定のパター
ンに従って互いに平行かつ離隔した状態で配列したもの
から成っている。燃料容器同士の相対位置は、上部およ
び下部の取付具並びに中間のスペーサによって保持され
ている。かかる1群の燃料容器およびそれらの保持装置
は、当業界において「チャネル」と呼ばれるような両端
の開いた筒形金属部材によって包囲されている0発電用
の水冷却・減速型原子炉において使用する場合には、燃
料容器用のチャネルは正方形の横断面を有するのが最も
普通である。とは言え、かかるチャネルは任意適宜の横
断面形状を有し得るのであって、たとえばある種の液体
金属冷却型原子炉の場合には六角形の横断面を有してい
る。
料集合構造体は、多数のいわゆる「燃料バンドル」、す
なわち所定のパターンに従って複数の燃料容器を相互に
連結して組立てられた複合構造単位から成っている。各
々の燃料バンドルは、通例、部分的に核燃料物質で満た
された1群の密閉管もしくは細長い容器を所定のパター
ンに従って互いに平行かつ離隔した状態で配列したもの
から成っている。燃料容器同士の相対位置は、上部およ
び下部の取付具並びに中間のスペーサによって保持され
ている。かかる1群の燃料容器およびそれらの保持装置
は、当業界において「チャネル」と呼ばれるような両端
の開いた筒形金属部材によって包囲されている0発電用
の水冷却・減速型原子炉において使用する場合には、燃
料容器用のチャネルは正方形の横断面を有するのが最も
普通である。とは言え、かかるチャネルは任意適宜の横
断面形状を有し得るのであって、たとえばある種の液体
金属冷却型原子炉の場合には六角形の横断面を有してい
る。
1群の燃料管または燃料棒を包囲して燃料バンドルを形
成するなめに役立つ細長い筒形部材がら成る概して正方
形横断面の典型的なチャネルは、1967年10月31
日付けの米国特許第3350275号および1972年
9月5日付けの米国特許第3689358号の明細書中
に詳しく記載されている。
成するなめに役立つ細長い筒形部材がら成る概して正方
形横断面の典型的なチャネルは、1967年10月31
日付けの米国特許第3350275号および1972年
9月5日付けの米国特許第3689358号の明細書中
に詳しく記載されている。
かかる燃料バンドル用チャネルを製造するためには、通
例、細長い金属板の両側の長手方向ヘリを曲げることに
よってU字形部材が形成される。
例、細長い金属板の両側の長手方向ヘリを曲げることに
よってU字形部材が形成される。
次いで、それぞれの長手方向へり同士が隣接するように
して2個のU字形部材を組合わせ、そして各々の隣接し
た長手方向ヘリに沿って溶接を行って2個のU字形部材
を合体させることにより、両端の開いた単一の筒形部材
が形成される。典型的なチャネルは4つの(たとえば長
さ約6インチの)相等しい辺を持った概して正方形の横
断面を有していて、それはそれぞれが1枚の金属板から
形成された2個の細長いU字形部材を合体させることに
よって製造される。
して2個のU字形部材を組合わせ、そして各々の隣接し
た長手方向ヘリに沿って溶接を行って2個のU字形部材
を合体させることにより、両端の開いた単一の筒形部材
が形成される。典型的なチャネルは4つの(たとえば長
さ約6インチの)相等しい辺を持った概して正方形の横
断面を有していて、それはそれぞれが1枚の金属板から
形成された2個の細長いU字形部材を合体させることに
よって製造される。
このような製造工程におけるほとんど避は難い問題点と
して、得られる製品(すなわち、両端の開いた正方形ま
たは角形横断面の細長い金属部材)は多少ともゆがんで
おり、厳密な対称性に欠け、正確で−様な寸法を示さず
、しがち十分に平坦な表面を持たないのが通例であるこ
とが挙げられる。
して、得られる製品(すなわち、両端の開いた正方形ま
たは角形横断面の細長い金属部材)は多少ともゆがんで
おり、厳密な対称性に欠け、正確で−様な寸法を示さず
、しがち十分に平坦な表面を持たないのが通例であるこ
とが挙げられる。
上記のごときチャネルが原子炉の炉心を構成する燃料バ
ンドルの一部品として使用される場合には、寸法の正確
さ、良好な対称性、ゆがみのない形状、および平坦な表
面はいずれも極めて重要な要求条件である。原子炉内に
おいてチャネルが高くて不均一なレベルの放射線および
温度に暴露されると、残留応力の緩和のために変形が生
じる可能性があり、しかもかかる変形は原子炉内におい
て受ける中性子照射によって増幅される。このような変
形は、原子炉の運転時における炉心構成要素(たとえば
制御棒)の相互作用に関して要求される許容差に影響を
及ぼすことがある。その上、幾つかの部位において他の
部品に固定されたチャネルにこのような避は難い寸法変
化が起こると、ゆがみが倍加するばかりでなく、その効
果が他の部品にまで及ぶことがある。
ンドルの一部品として使用される場合には、寸法の正確
さ、良好な対称性、ゆがみのない形状、および平坦な表
面はいずれも極めて重要な要求条件である。原子炉内に
おいてチャネルが高くて不均一なレベルの放射線および
温度に暴露されると、残留応力の緩和のために変形が生
じる可能性があり、しかもかかる変形は原子炉内におい
て受ける中性子照射によって増幅される。このような変
形は、原子炉の運転時における炉心構成要素(たとえば
制御棒)の相互作用に関して要求される許容差に影響を
及ぼすことがある。その上、幾つかの部位において他の
部品に固定されたチャネルにこのような避は難い寸法変
化が起こると、ゆがみが倍加するばかりでなく、その効
果が他の部品にまで及ぶことがある。
発明の要約
本発明に従えば、角形もしくは曲線状の横断面を有する
両端の開いた筒形金属部材(たとえばダクトやチャネル
)にサイジングを施すことにより、残留応力を除去しな
がらそれに正確な寸法を持った厳密に対称的な形状を付
与するための特異な方法および装置が提供される。本発
明はサイジングを施すべき筒形金属部材の金属よりも相
対的に大きい熱膨張率を有する精密なサイジング用マン
ドレルを使用するものであって、筒形金属部材の内部に
配置されたサイジング用マンドレルが膨張することによ
り、筒形金属部材は内側から延伸されて所望の寸法およ
び形状を示すことになる。
両端の開いた筒形金属部材(たとえばダクトやチャネル
)にサイジングを施すことにより、残留応力を除去しな
がらそれに正確な寸法を持った厳密に対称的な形状を付
与するための特異な方法および装置が提供される。本発
明はサイジングを施すべき筒形金属部材の金属よりも相
対的に大きい熱膨張率を有する精密なサイジング用マン
ドレルを使用するものであって、筒形金属部材の内部に
配置されたサイジング用マンドレルが膨張することによ
り、筒形金属部材は内側から延伸されて所望の寸法およ
び形状を示すことになる。
発明の目的
本発明の主たる目的は、各種の横断面形状を有するダク
トやチャネルのごとき両端の開いた筒形金属部材から成
る金属製品にサイジングを施すための改良された方法お
よび装置を提供することにある。
トやチャネルのごとき両端の開いた筒形金属部材から成
る金属製品にサイジングを施すための改良された方法お
よび装置を提供することにある。
また、両端の開いた筒形金属部材を精密に成形すること
により、正確な寸法の対称的な横断面形状および平坦な
表面をそれに付与するための特異な方法および装置を提
供することも本発明の目的の19である。
により、正確な寸法の対称的な横断面形状および平坦な
表面をそれに付与するための特異な方法および装置を提
供することも本発明の目的の19である。
更にまた、金属製品に付随する他の望ましい金属学的性
質を保持しながら最小の時間で該金属製品から残留応力
を除去する方法および装置を提供することも本発明の目
的の19である。
質を保持しながら最小の時間で該金属製品から残留応力
を除去する方法および装置を提供することも本発明の目
的の19である。
更にまた、サイジング後の焼なましを含め、従来の方法
よりも短い時間で両端の開いた筒形金属部材にサイジン
グを施すための方法および装置を提供することも本発明
の目的の19である。
よりも短い時間で両端の開いた筒形金属部材にサイジン
グを施すための方法および装置を提供することも本発明
の目的の19である。
更にまた、原子炉の炉心構造を構成する燃料バンドルに
おいて使用すべきチャネルにサイジングを施すための改
良された方法および装置を提供することら本発明の目的
の19である。
おいて使用すべきチャネルにサイジングを施すための改
良された方法および装置を提供することら本発明の目的
の19である。
発明の詳細な説明
本発明は、熱による膨張および収縮現象を利用して力を
加えるような内部マンドレルまたは延伸装置を用いて金
属製品のサイジングおよび(または)成形を行うための
改良された方法および装置に関するものである。詳しく
述べれば、特定形状の金属製品にサイジングおよび(ま
たは)成形を施すための19の手段として、処理すべき
加工物の材料よりも実質的に大きい熱膨張率を持った材
料から成るマンドレルを包囲するようにして該加工物が
配置される0次いで、マンドレルおよびそれに隣接した
加工物に十分な量の熱を供給すると、より大きく膨張す
るマンドレルが加工物を延伸する結果として、加工物は
マンドレルの外面に合致した形状および寸法を示すこと
になる。
加えるような内部マンドレルまたは延伸装置を用いて金
属製品のサイジングおよび(または)成形を行うための
改良された方法および装置に関するものである。詳しく
述べれば、特定形状の金属製品にサイジングおよび(ま
たは)成形を施すための19の手段として、処理すべき
加工物の材料よりも実質的に大きい熱膨張率を持った材
料から成るマンドレルを包囲するようにして該加工物が
配置される0次いで、マンドレルおよびそれに隣接した
加工物に十分な量の熱を供給すると、より大きく膨張す
るマンドレルが加工物を延伸する結果として、加工物は
マンドレルの外面に合致した形状および寸法を示すこと
になる。
本発明の19の特徴に従って述べれば、相対的に大きい
熱膨張率を有するサイジングおよび(または)成形手段
としてのマンドレルの温度条件は、それの内部から付与
されかつ制御される。好ましくは、マンドレルの中心に
設けられた通路を通して大流量の温度調節用流体(たと
えば、不活性ガスまたは液体)を流すことにより、必要
に応じて加熱または冷却が行われる。たとえば、マンド
レル中の通路を通って流れる流体の流量は少なくとも毎
分約500立方フィート好ましくは毎分約2000立方
フイートとなるようにすべきである。
熱膨張率を有するサイジングおよび(または)成形手段
としてのマンドレルの温度条件は、それの内部から付与
されかつ制御される。好ましくは、マンドレルの中心に
設けられた通路を通して大流量の温度調節用流体(たと
えば、不活性ガスまたは液体)を流すことにより、必要
に応じて加熱または冷却が行われる。たとえば、マンド
レル中の通路を通って流れる流体の流量は少なくとも毎
分約500立方フィート好ましくは毎分約2000立方
フイートとなるようにすべきである。
サイジングおよび(または)成形用のマンドレルは、高
温下で大きい引張強さを有し、良好な熱伝導性を有し、
かつ処理すべき加工物の材料よりも相対的に大きい熱膨
張率を有するような任意の強固な剛性材料から作られた
ものである。たとえば、サイジングおよび(または)成
形用マンドレルの好適な材料はステンレス鋼である。他
方、処理すべきチャネルは金属ジルコニウムまたはジル
コニウム合金から成るのが通例である。言うまでもない
が、マンドレルの外面はサイジングおよび(または)成
形を施すべき加工物に要求される寸法、形状および輪郭
を有することが必要である。
温下で大きい引張強さを有し、良好な熱伝導性を有し、
かつ処理すべき加工物の材料よりも相対的に大きい熱膨
張率を有するような任意の強固な剛性材料から作られた
ものである。たとえば、サイジングおよび(または)成
形用マンドレルの好適な材料はステンレス鋼である。他
方、処理すべきチャネルは金属ジルコニウムまたはジル
コニウム合金から成るのが通例である。言うまでもない
が、マンドレルの外面はサイジングおよび(または)成
形を施すべき加工物に要求される寸法、形状および輪郭
を有することが必要である。
更に詳しく述べれば本発明は、各種の横断面寸法および
形状を持ったダクト、管、パイプなどの断片を含むよう
な両端の開いた細長い筒形金属部材から成る金属製品の
サイジングおよび(または)成形に間するものである。
形状を持ったダクト、管、パイプなどの断片を含むよう
な両端の開いた細長い筒形金属部材から成る金属製品の
サイジングおよび(または)成形に間するものである。
たとえば、上記のごとき筒形金属部材は概して正方形、
長方形、三角形もしくはその他任意の多角形のごとき角
形の横断面を有していてもよいし、あるいは円形や卵形
のごとき曲線状の横断面を有していてもよい、とは言え
、本発明は原子炉の炉心構造を構成する燃料バンドルに
おいて使用すべきチャネルの製造のために特に適してい
る。かかるチャネルは、小さい半径で丸みを付けたかど
部を有しかつ両端の開いた細長い正方形横断面の中空部
材から成るのが通例である。典型的なチャネルは約14
フイートの長さおよび約6インチの幅を有すると共に、
幅約6インチの4つの平坦な表面を含んでいるが、かか
る寸法が原子炉の炉心構造に依存することは言うまでも
ない、上記のごときチャネルは、通例、2個の細長いU
字形部材を2つの長手方向継目に沿って溶接することに
よって製造される。こうして製造されたチャネルは、ゆ
がみを示すと共に、寸法の正確さおよび形状の対称性に
欠けることが多いのである。
長方形、三角形もしくはその他任意の多角形のごとき角
形の横断面を有していてもよいし、あるいは円形や卵形
のごとき曲線状の横断面を有していてもよい、とは言え
、本発明は原子炉の炉心構造を構成する燃料バンドルに
おいて使用すべきチャネルの製造のために特に適してい
る。かかるチャネルは、小さい半径で丸みを付けたかど
部を有しかつ両端の開いた細長い正方形横断面の中空部
材から成るのが通例である。典型的なチャネルは約14
フイートの長さおよび約6インチの幅を有すると共に、
幅約6インチの4つの平坦な表面を含んでいるが、かか
る寸法が原子炉の炉心構造に依存することは言うまでも
ない、上記のごときチャネルは、通例、2個の細長いU
字形部材を2つの長手方向継目に沿って溶接することに
よって製造される。こうして製造されたチャネルは、ゆ
がみを示すと共に、寸法の正確さおよび形状の対称性に
欠けることが多いのである。
本発明の改良された方法の実施に際しては、適切な形状
を持ったマンドレルを製造したままのチャネルのごとき
筒形金属部材から成る加工物内に挿入することにより、
マンドレルが加工物の全体を貫通するように配置される
。この工程はまた、製造したままのチャネルのごとき筒
形金属部材を一方の側からマンドレル上にかぶせ、そし
て筒形金属部材の全体をマンドレルの周囲に配置するこ
とによっても達成し得ることは勿論である。
を持ったマンドレルを製造したままのチャネルのごとき
筒形金属部材から成る加工物内に挿入することにより、
マンドレルが加工物の全体を貫通するように配置される
。この工程はまた、製造したままのチャネルのごとき筒
形金属部材を一方の側からマンドレル上にかぶせ、そし
て筒形金属部材の全体をマンドレルの周囲に配置するこ
とによっても達成し得ることは勿論である。
加工物の内部へのマンドレルの挿入を容易にするため、
マンドレルを十分に冷却してそれの本体を収縮させるこ
とが適当な場合もある6本発明におけるこのような随意
の操作を可能にする要因は、2つの部材の材料の間に熱
膨張率の差が存在することである。いずれにせよ、本発
明はマンドレルの温度を上昇または低下させてそれの本
体の膨張または収縮を引起こすための有効な手段を提供
するものである。
マンドレルを十分に冷却してそれの本体を収縮させるこ
とが適当な場合もある6本発明におけるこのような随意
の操作を可能にする要因は、2つの部材の材料の間に熱
膨張率の差が存在することである。いずれにせよ、本発
明はマンドレルの温度を上昇または低下させてそれの本
体の膨張または収縮を引起こすための有効な手段を提供
するものである。
マンドレルを包囲するように加工物を配置した後、マン
ドレルが内部から加熱され、それによって加工物の内部
寸法を越える寸法にまで膨張させられる。このようにし
てマンドレルが外向きの力を及ぼす結果、それの内部寸
法、形状および(または)輪郭が加工物の内面に付与さ
れ、それによって加工物は所望の寸法および対称的もし
くは−様な形状を持った製品に成形されるわけである。
ドレルが内部から加熱され、それによって加工物の内部
寸法を越える寸法にまで膨張させられる。このようにし
てマンドレルが外向きの力を及ぼす結果、それの内部寸
法、形状および(または)輪郭が加工物の内面に付与さ
れ、それによって加工物は所望の寸法および対称的もし
くは−様な形状を持った製品に成形されるわけである。
加工物の温度がそれの金属に関する焼なまし温度に到達
すると、以前の製造工程に由来する応力および上記の延
伸成形工程に由来する応力の全てが緩和され、従って加
工物は残留応力の無い状態でマンドレルに順応した寸法
および形状を示すことになる。勿論のことながら、サイ
ジング用マンドレルの寸法には膨張および収縮時におけ
る寸法変化を考慮に入れて設計を行うことにより、加工
物を室温条件にまで冷却した後に所要の正確な寸法が得
られるようにすることが必要である。
すると、以前の製造工程に由来する応力および上記の延
伸成形工程に由来する応力の全てが緩和され、従って加
工物は残留応力の無い状態でマンドレルに順応した寸法
および形状を示すことになる。勿論のことながら、サイ
ジング用マンドレルの寸法には膨張および収縮時におけ
る寸法変化を考慮に入れて設計を行うことにより、加工
物を室温条件にまで冷却した後に所要の正確な寸法が得
られるようにすることが必要である。
一般に金属の熱伝導性は大きいから、サイジング用マン
ドレルを膨張させるために供給される熱の少なくとも一
部はサイジングを施すべき加工物に伝達されることにな
る。それによって生じる温度の上昇および延性の増大は
、加工物のサイジングおよび(または)成形を容易にす
る。その上、強制的なサイジングおよび(または)成形
によって加工物中に導入されることのある応力を除去す
るため、サイジングおよび(または)成形を受けたばか
りの加工物に焼なましを施すことが適当である場合も多
い、サイジングおよび(または)成形を受けたばかりの
加工物の焼なましを簡便かつ効果的に実施するためには
、加工物の金属が適度の焼なましを受けるのに十分な温
度および時間条件下において、サイジングおよび(また
は)成形済みの加工物が加熱されたマンドレルを包囲し
た状態をそのまま維持しさえすればよい。
ドレルを膨張させるために供給される熱の少なくとも一
部はサイジングを施すべき加工物に伝達されることにな
る。それによって生じる温度の上昇および延性の増大は
、加工物のサイジングおよび(または)成形を容易にす
る。その上、強制的なサイジングおよび(または)成形
によって加工物中に導入されることのある応力を除去す
るため、サイジングおよび(または)成形を受けたばか
りの加工物に焼なましを施すことが適当である場合も多
い、サイジングおよび(または)成形を受けたばかりの
加工物の焼なましを簡便かつ効果的に実施するためには
、加工物の金属が適度の焼なましを受けるのに十分な温
度および時間条件下において、サイジングおよび(また
は)成形済みの加工物が加熱されたマンドレルを包囲し
た状態をそのまま維持しさえすればよい。
熱膨張によるサイジングおよび(または)成形を施し、
次いで必要に応じて焼なましを行った後、作業を促進す
るため、サイジング用マンドレルを内部から冷却するこ
とにより、加工物の内部に配置されたそれの本体を収縮
させるのが通例である。
次いで必要に応じて焼なましを行った後、作業を促進す
るため、サイジング用マンドレルを内部から冷却するこ
とにより、加工物の内部に配置されたそれの本体を収縮
させるのが通例である。
このようにすれば、マンドレルおよび処理済みの加工物
は効果的に分離し、従って処理済みの加工物をマンドレ
ルの周囲から容易に取外すことができる。
は効果的に分離し、従って処理済みの加工物をマンドレ
ルの周囲から容易に取外すことができる。
次に第1図を参照しながら説明すれば、本発明の好適な
サイジング装置10は加工物の導入および取出しのため
の適当な出入口を具備した密閉室12を含んでいる。密
閉室12には、適切な横断面形状および長さを持った少
なくとも1個(好ましくは複数個)のサイジング用マン
ドレル16を支持しかつ固定するための基部14が設け
られている。なお、加工物の着脱を容易にしかつ取付は
用の構造物をできるだけ少なくするため、サイジング用
マンドレル16の下端を固定することによって該マンド
レルを概して直立した状態で支持することが好ましい。
サイジング装置10は加工物の導入および取出しのため
の適当な出入口を具備した密閉室12を含んでいる。密
閉室12には、適切な横断面形状および長さを持った少
なくとも1個(好ましくは複数個)のサイジング用マン
ドレル16を支持しかつ固定するための基部14が設け
られている。なお、加工物の着脱を容易にしかつ取付は
用の構造物をできるだけ少なくするため、サイジング用
マンドレル16の下端を固定することによって該マンド
レルを概して直立した状態で支持することが好ましい。
各々のサイジング用マンドレル16には、該マンドレル
の温度を調節してそれの外部寸法を変化させるために役
立つ温度調節用流体を流すため、該マンドレルを縦方向
に貫通する少なくとも1個の内部通路18が設けられて
いる。かかる通路18は、支持されていない側の末端に
おいて密閉室12に開いている。
の温度を調節してそれの外部寸法を変化させるために役
立つ温度調節用流体を流すため、該マンドレルを縦方向
に貫通する少なくとも1個の内部通路18が設けられて
いる。かかる通路18は、支持されていない側の末端に
おいて密閉室12に開いている。
サイジング装置10はまた、サイジング用マンドレル1
6および密閉室12を通して温度調節用流体を循環させ
ると共に、サイジングおよび(または)成形工程並びに
(所望ならば)焼なまし工程を通じて該流体を連続的に
再循環させるための流路系統20をも含んでいる。流路
系統20は、温度調節用流体をサイジング用マンドレル
16の通路18中に流した後、密閉室12から再び通路
18中に循環させるための回路導管22を含んでいる。
6および密閉室12を通して温度調節用流体を循環させ
ると共に、サイジングおよび(または)成形工程並びに
(所望ならば)焼なまし工程を通じて該流体を連続的に
再循環させるための流路系統20をも含んでいる。流路
系統20は、温度調節用流体をサイジング用マンドレル
16の通路18中に流した後、密閉室12から再び通路
18中に循環させるための回路導管22を含んでいる。
流路系統20の回路導管22中には、温度調節用流体を
駆動してそれの循環路中に流すための流体駆動手段(た
とえば、ポンプまたはファン)24が含まれている0回
路導管22中はまた、流路系統20からの温度調節用流
体を各々のサイジング用マンドレル16の通路18に分
配するための流体マニホルド28内に温度調節用流体を
導入するための流体流入管26が含まれると共に、循環
する温度調節用流体を密閉室12から流路系統20に戻
すための流体流出管30も含まれている。
駆動してそれの循環路中に流すための流体駆動手段(た
とえば、ポンプまたはファン)24が含まれている0回
路導管22中はまた、流路系統20からの温度調節用流
体を各々のサイジング用マンドレル16の通路18に分
配するための流体マニホルド28内に温度調節用流体を
導入するための流体流入管26が含まれると共に、循環
する温度調節用流体を密閉室12から流路系統20に戻
すための流体流出管30も含まれている。
流路系統20の回路導管22中にはまた、流量を調整す
るための弁付きバイパス管路32が含まれると共に、サ
イジング用マンドレル16の通路18を通して循環する
温度調節用流体の温度を変化させるための弁付き流体加
熱器34および弁付き流体冷却器36も含まれている。
るための弁付きバイパス管路32が含まれると共に、サ
イジング用マンドレル16の通路18を通して循環する
温度調節用流体の温度を変化させるための弁付き流体加
熱器34および弁付き流体冷却器36も含まれている。
なお、混入することのある異物や汚染物を除去するため
、流路系統20の回路導管22中に流体フィルタ38を
設けることが好ましい。
、流路系統20の回路導管22中に流体フィルタ38を
設けることが好ましい。
何らかの熱源や放熱体からの放射に対する暴露あるいは
密閉室12の内壁に沿った流体の不均一な対流からサイ
ジング用マンドレル16を遮蔽するため、密閉室12内
にはサイジング用マンドレル16を包囲する囲い板40
を設けることが好ましい、かかる装置の動作および性能
を一層向上させるために役立つその他の好適な装備とし
ては、本発明方法を実施するための補助加熱手段として
サイジング用マンドレル16内に設けられる電気加熱手
段、および(または)密閉室12の内壁上に取付けられ
た電気コイルあるいは密閉室12の外部に配置された独
立の発熱体のごとき加熱手段が挙げられる。また、サイ
ジング用マンドレル16の内部に温度感知手段48を設
けることもできる。
密閉室12の内壁に沿った流体の不均一な対流からサイ
ジング用マンドレル16を遮蔽するため、密閉室12内
にはサイジング用マンドレル16を包囲する囲い板40
を設けることが好ましい、かかる装置の動作および性能
を一層向上させるために役立つその他の好適な装備とし
ては、本発明方法を実施するための補助加熱手段として
サイジング用マンドレル16内に設けられる電気加熱手
段、および(または)密閉室12の内壁上に取付けられ
た電気コイルあるいは密閉室12の外部に配置された独
立の発熱体のごとき加熱手段が挙げられる。また、サイ
ジング用マンドレル16の内部に温度感知手段48を設
けることもできる。
次の第2図には、正方形の横断面を持った燃料バンドル
用チャネルから成る加工物46の内部にサイジング用マ
ンドレル16を挿入したところが示されている。このよ
うな配置により、通路18を流れる温度調節用流体がも
たらす熱的な膨張および収縮を利用して本発明のサイジ
ング方法を実施することができるのである。
用チャネルから成る加工物46の内部にサイジング用マ
ンドレル16を挿入したところが示されている。このよ
うな配置により、通路18を流れる温度調節用流体がも
たらす熱的な膨張および収縮を利用して本発明のサイジ
ング方法を実施することができるのである。
第1図は本発明のサイジング方法を実施するための装置
を示す概略断面図であり、また第2図は第1図中の線2
−2に関する断面図であって、サイジングおよび成形を
実施するため加工物の内部にサイジング用マンドレルを
挿入したところを示している。 図中、10はサイジング装置、12は密閉室、14は基
部、16はサイジング用マンドレル、18は通路、20
は流路系統、22は回路導管、24は流体駆動手段、2
6は流体流入管、28は流体マニホルド、30は流体流
出管、32はバイパス管路、34は流体加熱器、36は
流体冷却器、38は流体フィルタ、40は囲い板、46
は加工物、そして48は温度感知手段を表わす。
を示す概略断面図であり、また第2図は第1図中の線2
−2に関する断面図であって、サイジングおよび成形を
実施するため加工物の内部にサイジング用マンドレルを
挿入したところを示している。 図中、10はサイジング装置、12は密閉室、14は基
部、16はサイジング用マンドレル、18は通路、20
は流路系統、22は回路導管、24は流体駆動手段、2
6は流体流入管、28は流体マニホルド、30は流体流
出管、32はバイパス管路、34は流体加熱器、36は
流体冷却器、38は流体フィルタ、40は囲い板、46
は加工物、そして48は温度感知手段を表わす。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、(a)(1)両端の開いた筒形金属部材と、(2)
前記筒形金属部材の金属よりも実質的に大きい熱膨張率
を有する金属から成りかつ適切で正確な形状を成すよう
に成形された本体を有すると共に、内部冷却・加熱手段
を具備した締りばめ状態の金属マンドレルとを用意して
、前記筒形金属部材の全長にわたって前記金属マンドレ
ルを挿入することにより、前記筒形金属部材で前記金属
マンドレルの一部分を包囲し、(b)挿入された前記金
属マンドレルを加熱することにより、前記筒形金属部材
の内部寸法を越える寸法にまで前記本体を膨張させ、そ
れによって前記筒形金属部材を内側から外向きに延伸し
て所定の正確な形状を付与し、(c)延伸された前記筒
形金属部材が前記所定の正確な形状を有する状態で焼な
ましを受けるまで一定の温度レベルを維持し、次いで(
d)挿入された前記金属マンドレルを冷却することによ
り、前記本体を前記筒形金属部材よりも小さい初期寸法
にまで収縮させ、そして成形済みの前記筒形金属部材か
ら前記金属マンドレルを引抜く諸工程から成ることを特
徴とする、両端の開いた筒形金属部材のサイジング方法
。 2、前記筒形金属部材が角形の横断面を有する請求項1
記載のサイジング方法。 3、前記筒形金属部材が概して正方形の横断面を有する
請求項1記載のサイジング方法。 4、前記筒形金属部材が概して曲線状の横断面を有する
請求項1記載のサイジング方法。 5、前記筒形金属部材が、原子炉用の核燃料容器から成
るバンドルを包囲するための概して正方形横断面のチャ
ネルである請求項1記載のサイジング方法。 6、前記本体を収縮させて前記筒形金属部材内への挿入
を容易にするため、前記金属マンドレルが最初に冷却さ
れる請求項1記載のサイジング方法。 7、前記金属マンドレルの内部に温度調節用流体を流す
ことによつて前記金属マンドレルが冷却または加熱され
る請求項1記載のサイジング方法。 8、前記金属マンドレルが電気加熱手段によって加熱さ
れる請求項1記載のサイジング方法。 9、前記筒形金属部材がジルコニウム合金から成る請求
項1記載のサイジング方法。 10、(a)(1)両端の開いた角形横断面の筒形金属
部材と、(2)前記筒形金属部材の金属よりも実質的に
大きい熱膨張率を有する金属から成りかつ適切で正確な
形状を成すように成形された角形横断面の本体を有する
と共に、温度調節用流体の流れを含む内部冷却・加熱手
段を具備した締りばめ状態の金属マンドレルとを用意し
て、前記筒形金属部材の全長にわたって前記金属マンド
レルを挿入することにより、前記筒形金属部材で前記金
属マンドレルの一部分を包囲し、(b)加熱された流体
を内部に流して挿入された前記金属マンドレルを加熱す
ることにより、前記筒形金属部材の初期内部寸法を越え
る寸法にまで前記本体を膨張させ、それによって前記筒
形金属部材を内側から外向きに延伸して所定の正確な形
状を付与し、(c)延伸された前記筒形金属部材が前記
所定の正確な形状を有する状態で焼なましを受けるまで
一定の温度レベルを維持し、次いで(d)冷却された流
体を内部に流して挿入された前記金属マンドレルを冷却
することにより、前記本体を前記筒形金属部材よりも小
さい初期寸法にまで収縮させ、そして成形済みの前記筒
形金属部材から前記金属マンドレルを引抜く諸工程から
成ることを特徴とする、両端の開いた角形横断面の筒形
金属部材のサイジング方法。 11、前記筒形金属部材が、原子炉用の核燃料容器から
成るバンドルを包囲するための概して正方形横断面のチ
ャネルである請求項10記載のサイジング方法。 12、前記筒形金属部材がジルコニウム合金から成り、
かつ前記金属マンドレルがステンレス鋼から成る請求項
10記載のサイジング方法。 13、前記加熱工程および前記焼なまし工程が非酸化性
の保護雰囲気を含んだ密閉室内において実施される請求
項10記載のサイジング方法。 14、前記金属マンドレルを挿入した前記筒形金属部材
が外部熱源によって加熱される請求項10記載のサイジ
ング方法。 15、(a)(1)概して正方形の横断面を有する原子
炉の燃料バンドル用チャネルから成る両端の開いた細長
い筒形金属部材と、(2)前記筒形金属部材の金属より
も実質的に大きい熱膨張率を有する金属から成りかつ適
切で正確な形状を成すように成形された概して正方形横
断面の細長い本体を有すると共に、温度調節用流体を流
すための通路を含む内部冷却・加熱手段を具備した締り
ばめ状態の金属マンドレルとを用意して、前記筒形金属
部材の全長にわたって前記金属マンドレルを挿入するこ
とにより、前記筒形金属部材で前記金属マンドレルを包
囲し、(b)挿入された前記金属マンドレルを加熱する
ことにより、前記筒形金属部材の初期内部寸法を越える
寸法にまで前記本体を膨張させ、それによつて前記筒形
金属部材を内側から外向きに延伸して所定の正確な形状
を付与し、(c)延伸された前記筒形金属部材が前記所
定の正確な形状を有する状態で焼なましを受けるまで一
定の温度レベルを維持し、次いで(d)冷却用流体の流
れを用いて挿入された前記金属マンドレルを冷却するこ
とにより、前記本体を前記筒形金属部材よりも小さい初
期寸法にまで収縮させ、そして成形済みの前記筒形金属
部材から前記金属マンドレルを引抜く諸工程から成るこ
とを特徴とする、概して正方形の横断面を有する原子炉
の燃料バンドル用チャネルから成る両端の開いた筒形金
属部材のサイジング方法。 16、前記筒形金属部材がジルコニウム合金から成り、
かつ前記金属マンドレルがステンレス鋼から成る請求項
15記載のサイジング方法。 17、前記加熱工程および前記焼なまし工程が非酸化性
の保護雰囲気を含んだ密閉室内において実施される請求
項15記載のサイジング方法。 18、前記金属マンドレルを挿入した前記筒形金属部材
に対して、前記金属マンドレルの外部に位置する熱源か
ら得られる予備の熱が供給される請求項15記載のサイ
ジング方法。 19、前記温度調節用流体が不活性ガスから成る請求項
15記載のサイジング方法。 20、(a)加熱および冷却を行うための密閉室、(b
)適切で正確な形状を成すように成形された本体を有す
る少なくとも1個のサイジング用マンドレルであって、
前記マンドレルは前記密閉室内に収容されかつそれの一
端において前記密閉室内に固定されていると共に、前記
マンドレルを冷却して前記本体を収縮させ、あるいは前
記マンドレルを加熱して前記本体を膨張させることを可
能にする温度調節用流体の通路として役立つ少なくとも
1個の通路が内部を貫通して設けられているようなマン
ドレル、並びに(c)前記マンドレルを通して温度調節
用流体を循環させるための流路系統であって、前記マン
ドレルを貫通する前記通路と連通した回路導管、流体駆
動手段、および前記マンドレル中に冷却用流体を循環さ
せて前記本体を収縮させるため、あるいは前記マンドレ
ル中に加熱用流体を循環させて前記本体を膨張させるた
めに役立つ冷却・加熱手段を含むような流路系統の諸要
素から成ることを特徴とする、両端の開いた筒形金属部
材に正確なサイジングを施すための装置。 21、前記マンドレルを通して温度調節用流体を循環さ
せるための前記流路系統が、前記マンドレルの内部を通
して前記流体を流し、前記密閉室の内部に流れ出た前記
流体を前記流体駆動手段および前記冷却・加熱手段に戻
し、次いで前記流体を前記マンドレルに再循環させるた
めの手段から成る請求項20記載の装置。 22、前記マンドレルの下端を前記密閉室の基部に取付
けることによって前記マンドレルが実質的に直立した状
態で支持されており、かつ前記マンドレルの内部を貫通
する前記通路の下端が前記マンドレルの内部を通して前
記温度調節用流体を循環させるための前記流路系統と連
通している請求項20記載の装置。 23、前記マンドレルがそれの温度を測定しかつ指示す
るためのセンサを具備している請求項20記載の装置。 24、前記密閉室が独立の加熱手段を具備している請求
項20記載の装置。 25、前記密閉室が前記マンドレルを包囲する囲い板を
具備している請求項20記載の装置。 26、(a)加熱および冷却を行うための密閉室、(b
)適切で正確な形状を成すように成形された本体を有す
る複数のサイジング用マンドレルであって、各々の前記
マンドレルは前記密閉室内に収容されかつそれの下端に
おいて前記密閉室の基部に取付けられて実質的に直立し
た状態で支持されていると共に、前記マンドレルを冷却
して前記本体を収縮させ、あるいは前記マンドレルを加
熱して前記本体を膨張させることを可能にする温度調節
用流体の通路として役立つ少なくとも1個の通路が各々
の前記マンドレルの全長にわたりそれの内部を貫通して
設けられているようなマンドレル、並びに(c)前記マ
ンドレルを通して温度調節用流体を循環させるための流
路系統であって、前記マンドレルを貫通する前記通路と
連通した回路導管、流体駆動手段、および前記マンドレ
ル中に冷却用流体を循環させて前記本体を収縮させるた
め、あるいは前記マンドレル中に加熱用流体を循環させ
て前記本体を膨張させるために役立つ冷却・加熱手段を
含むと共に、前記マンドレルから前記密閉室および前記
流路系統を通して前記温度調節用流体を前記マンドレル
に再循環させるために役立つような流路系統の諸要素か
ら成ることを特徴とする、両端の開いた筒形金属部材に
正確なサイジングを施すための装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/317,244 US4989433A (en) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | Method and means for metal sizing employing thermal expansion and contraction |
US317,244 | 1989-02-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02268921A true JPH02268921A (ja) | 1990-11-02 |
JPH0642964B2 JPH0642964B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=23232772
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2046034A Expired - Lifetime JPH0642964B2 (ja) | 1989-02-28 | 1990-02-28 | 熱による膨張および収縮を利用した金属のサイジング方法および手段 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4989433A (ja) |
EP (1) | EP0385719B1 (ja) |
JP (1) | JPH0642964B2 (ja) |
DE (1) | DE69019044T2 (ja) |
ES (1) | ES2071761T3 (ja) |
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1989
- 1989-02-28 US US07/317,244 patent/US4989433A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-27 EP EP90302071A patent/EP0385719B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-27 DE DE69019044T patent/DE69019044T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-02-27 ES ES90302071T patent/ES2071761T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-28 JP JP2046034A patent/JPH0642964B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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