SE433145B - Pressverktyg for sammanfogning av ledror och spridargaller i en kernbrenslepatron - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 78094794: patronen hârdlödda på lämpliga ställen vid de varandra kor- É Varje hylsa i sande strimlor som bildar spridarribbverket. I vid i skjuter ut cirka 50 mm på vardera sidan av gallret. sammansättning av en bränslepatron monteras gallren i förut- bestämda lägen, och sedan rören har förts igenom hylsorna i gallret införes ett pressverktyg i röret till att läge omedelbart under en gallerribba men fortfarande inuti den hylsa som sitter fäst i en maska i gallerverket. Verktyget bringas därefter att expandera och med sina vulster plastiskt deformera infl>och hylsa. Verktyget förflyttas därpå till ett läge omedelbart ovanför gallret och den beskrivna proce- duren upprepas, med resultat att gallret mekaniskt låses och stadigt säkras vid rören Pressverktyg av tidigare känd utformning består av en ihålig cylinder med en yttre diameter mindre än inner- diametern hos det rör i vilket verktyget skall arbeta. Cy- linderns ena ände är till viss längd axiellt uppslitsad i fyra tungor. Godstjockleken hos var och en av tungorna är i ytteränden större än hos tungan i övrigt, och tungan har Å Eftersom godstjock- i bränslepatronen. ett cirkulärt säte för en kullagerkula. leken hos tungan är otillräcklig för att kvarhålla kulan på dess plats, placeras varje kula in manuellt omedelbart innan 1 verktyget användes. En konisk dorn införs sedan i cylindern ' och pressas mot tungornas ändar, varvid dornens koniska yta gör kontakt med kullagerkulorna och trycker tungorna radiellt utåt mot rören och åstadkommer sfäriska utbuktningar i dessa och de dem omgivande stödhylsorna.

Den väsentliga nackdelen med denna verktygskonstruk- tion var att innerdiametern hos tungorna bibehölls vid ett bestämt värde av dornens cylindriska ytor. Denna diameter valdes i avsikt att förhindra att rörets innerdiameter skulle minska mellan utbuktningarna under en acceptabel och i för- väg bestämd gräns. Minskningen i utbuktningens längd utefter periferien åtföljdes också av en avsevärt större minskning av rörinnerdiametern på grund av den minskning av kordadia- metern, som inträffade som följd av indragning eller kontrak- tion av rörgodset mellan intill varandra liggande vårtor, vilket skedde i samband med formningen av dessa if röret. 10 15 20 25 30 35 78094794: ' En annan och möjligen väsentligare anledning till denna inbuktning av rörgodset mellan vårtorna var, att mellanrummen mellan tungorna vidgades vid framställningen av vârtorna. De vidgade spalterna mellan tungorna ut- gjorde icke understödda delar av röret och tillät materia- let i denna att antaga platt form i stället för cylinder- form. Det är uppenbart att understödning i detta område är av stor betydelse eftersom styrstavens rörelse i röret under reaktorns drift hindras om innerdiametern minskar under styrstavens ytterdiameter.

Konstruktionen var vidare sådan att kulorna för- blev stationära under det att den koniska dornen för- flyttades axiellt till kontakt med dem och sålunda tvinga- de dem utåt för att åstadkomma utbuktningarna. rörliga kontakt mellan den koniska dornen och kulorna med- förde mycket höga punktbelastningar (yttryck) i kontakt- ypunkterna mellan kullagerkulorna och den koniska dornen.

Dennâ Dessa höga påkänningar tillsamman med dornens axialrörel- ser orsakade fåror i dornytan vilka minskade dess effekti- vitet och avsevärt förkortade dess livslängd. Ändamålet med föreliggande uppfinning är främst att åstadkoma ett pressverktyg som inte är behäftat med ovan nämnda nackdelar.

Uppgiften löses genom att ett pressverktyg utformas, vilket består av en hylsa som i ena änden är axiellt uppslit- sad i tungor av vilka vissa har radiellt utåt riktade vulster, och en i nämnda hylsa rörlig dorn. Pressverktyget kännetecknas av att sagda dorn har ytor, vilka motsvarar invändiga ytor på samtliga nämnda tungor och nämnda tunga med vulster och mot- svarandedelar av dornen har plana ytor, som sträcker sig paral- lellt med dornens centrumaxel, så att då dornen dras in i nämnda hylsa, dornens ytor tvingar tungorna med vulsterna att röra sig radiellt utåt och forma vulsterna motsvarande utbuktningar i ett rör, i vilket nämnda pressverktyg är inplacerat, varvid de tungor, som saknar vulster, är understödda av dornen, så att rördelarna uppstödjes radiellt mellan utbuktningarna.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hänvis- ning till bifogade ritningar som visar en föredragen utförings- form. 10 15 20 25 sov 35 780947941 Figur l är en perspektivisk bild av en del av en spridare med däri monterad stödhylsa genom vilken löper ett ledrör för en styrstav, och visande hur utbuktningar av vårtform på röret låser detta vid stödhylsan som i sin tur fasthålles i spridargallret; Figur 2 är en delvis genomskuren horisontalvy av konstruktionen i Figur 1; Figur 3 är ett diametralt längdsnitt utmed III-III i Figur 4 och visar hur tungorna är utformade i verktygets uppslitsade ände; Figur 4 är en horisontalvy av den uppslitsade änden av hylsan i Figur 3; Figur 5 är ett diametralt längdsnitt utmed IV-IV i Figur 4; Figur 6 är en sidovy, delvis uppskuren, visande ut- formningen av dornen som utnyttjas för att pressa tungorna i Figur 3 utåt; Figur 7 är en horisontalvy av infästningsänden av dornen i Figur 6; och Figur 8 visar i tvärsnitt hur pressverktyget enligt uppfinningen förhindrar diameterminskning hos rörgodset vid formningen av vårtorna i röret.

En typisk bränslepatron för kärnreaktorer består av ett stort antal parallella bränslestavar som hålls åt- skilda från varandra i fixerade lägen av gallerformade spri- dare utefter bränslestavarnas längdsträckning mellan stöd- plattor vid patronens topp och botten. Vissa av maskorna i spridargallren inrymmer också en kort, tunnväggig stödhylsa som är hârdlödd eller på annat sätt fixerad vid gallerribbor- na. Ledrör, i vilka rörliga styrstavar löper, går genom så- dana stödhylsor i gallret. Då materialen.i galler och brän- slestavar är olika, t ex Inconel och Zircaloy, fästes en- ligt aktuell praxis stödhylsorna och därigenom även gallret mekaniskt vid rören genom ett pressningsförfarande, var- vid rör och stödhylsor deformeras_plastiskt på ömse sidor av gallren. Därigenom låses gallren effektivt vid rören och förhindrar rubbningar av rörens lägen då gallret under reaktorns drift utsättes för hydrauliska påkänningar. 10 15 20 30 35 s 78094794» Figur l och 2 visar ett enstaka ledrör för en styr- stav, vilket är fixerat i en maska av med varandra hopfoga- de ribbor i ett spridargaller till en bränslepatron. Som framgår av bilderna, är ribborna 10 i gallret hopfogade med varandra så som insatsfack i förvaringslådor, och en stöd- hylsa 12 är vid 14 hårdlödd eller på annat sätt fixerad till gallerribborna 10. För att medge montering av axiellt rör- liga styrstavar i bränslepatronen finns ett flertal ledrör 16 anbragta i sina motsvarande stödhylsor, mekaniskt fixe- rade i dessa genom utbuktningar l8 i godset hos rören 16.

Konstruktionen av pressverktyget som används för att åstadkomma de vårtformade utbuktningarna åskådliggöres av Figurerna 3 - 7. Så som framgår av Figur 3 är ena änden 20 av pressverktyget ihålig och utgöres av presstungor 22 och stödtungor 23 vilka pressas radiellt utåt av dornen 24 i Figur 6 då denna införes i hylsan och dras axiellt i expan- sionsriktningen. Hylsans rörformiga del 20 är cirka 190 mm lång och slitsarna 26 sträcker sig cirka 2/3 från mynningen axiellt inåt i hylsan, varigenom ett antal tungor bildas.

I det anförda exemplet är antalet tungor åtta, den mellan- liggande slitsbredden cirka 2 mm och tungornas godstjocklek cirka 6,4 mm, varvid tungorna får tillräcklig böjlighet för den radiella rörelsen utåt och ändå sådan smidighet att mate- rialet inte utmattas genom upprepad böjning.

Varannan tunga 22 har utvändigt en vulst 28 under det att de mellanliggande tungorna 30 har ett cylindriskt änd- parti 32 med större ytterdiameter än tungan i övrigt, så som framgår av Figur 5 och vars ändamål närmare beskrives nedan. Ändarna av tungorna är in- och utvändigt avfasade en- ligt 34, 36 i cirka 30° vinkel mot verktygets längdaxel, mot- svarande cirka 600 vinkel mellan ytorna 34, 36, och så att ett litet stycke 38 av ändplanet återstår. Härigenom under- lättas införandet av dornen i verktygshylsan liksom av verk- tyget som helhet i de rör som skall bearbetas.

Så som visas i Figur 6 har dornen 24 utdragen dropp- form med halvsfärisk ände 40 med diametern 19,05 mm och ra- dien 9,525 mm. gängat skaft 42.

Dornens motsatta ände har ett utvändigt Dcrnen har åtta ytor vilka till storlek och form är anpassade till innerytorna av de åtta tungorna i ._ ...............-v.._....,_-..-..,...__.- . _... 10 15' 20 25 30 vsoøavs-4 4 6 verktygets hylsdel.

Dornens mantelyta har fyra symmetriskt belägna plana ytor 44 med 2° konicitet från den sfäriska änden till en punkt på cirka 2/3 av längden till den punkt där konan an- sluter till underkanten 45, ett stycke från skaftets gängade del 42. Dessa fyra plana, kilformigt anordnade ytor ansluter direkt till den rundade ytan i dornens sfäriska ände, var- vid den plana ytan slutar just vid den punkt där den sfä- riska konturen börjar. Andra änden av den plana ytan bildar cirka 25 mm från underkanten 45 ett spår 46 men är fortfa- rande plan, så som framgår av Figur 7, där spårets avslut- ning visas som en konturlinje. Det skall noga observeras att kilplanet 44 sträcker sig utmed hela dornlängden ända tills det mjukt övergår i den sfäriska änden 40.

Mellan kilplanen 44 är i dornmanteln spår 48 urfräs- ta utefter större delen av dornlängden. Vart och ett av dessa fyra spår slutar i sin ena ände där den sfäriska av- rundningen börjar. Eftersom spåren ligger innanför kilpla- nen 44 på ömse sidor om dessa, avslutas spåret mot dornens sfäriska ände en hålkäl 50 med 4,826 mm radie vars funktion beskrives nedan.

Av Figurerna 6 och 7 framgår att spârets 48 botten 52 är cylindrisk utmed hela dornlängden. I ritningen före- faller spârets botten i avsnittet 49 att vidgas, vilket emellertid icke är fallet, eftersom diametern är densamma utefter hela dornlängden. Änden 42 av dornskaftet är gängad så att dornen med ett dragdon (icke visat i bilden) kan dras genom den expanderande änden av pressverktygets hylsa, varvid utbuktningar åstadkommas i stödhylsor och ledrör för styrstavar såsom förklarats i det föregående. 10 15 20 25 30 35 Av Figurerna 4 och 5 framgår att presstungornas 22 innerytor 56 är plana i området med vulsterna 28 och har i huvudsak samma bredd som dornens kilplan 44, och att dessa ytor kommer till anliggning med varandra då dornen dras till arbetsläge. På motsvarande sätt är stödtungorna 23 i verk- tygets hylsdel utformade med till dornens cylindriska ytor 48 anpassade ytor 58. De plana resp. cylindriska samhöriga ytorna hos tungor och dorn har olika, diskreta funktioner.

Verktyget sammansättes genom att dornens gängade skaftände införes i den med tungor försedda änden av hylsan och dornen orienteras så att samverkande htor hos dorn och hylsa gör kontakt med varandra. De rundade resp. plana ytorna hos dornen är utformade så att de skall glida mot motsvarande ytor hos hylsans tungor då dornen dras in i hylsan med hjälp av ett dragdon förbundet med dornen via dornskaftets gänga 42. Då verktyget införes i änden av ett rör, trycks verktygets med vulster 28 försedda presstungor 22 lätt in mot den cylindriska delen 60 av det gängade dorn- skaftet 42, eftersom koniciteten 2° börjar i denna ände av dornen. Ytteränden av stödtungan 23 kan också tryckas in mot den cylindriska ytan 60. ligt radialspel mellan verktyg och rör för att medge posi- Under press-~ Härigenom erhålles tillräck- tionering av verktyget i önskat läge i röret. ningen löper emellertid ytterytorna av stödtungorna 23 med noggrann passning mot rörets inneryta. Skälet för valet av denna precisa passning är att de cylindriska innerytorna hos tungorna 23 gör kontakt med motsvarande cylindriska ytor hos dornen, och distanserna är så valda att då dessa ytor är i kontakt skall verktygets tungände precis kunna passas in i röret. Eftersom diametern hos ytorna 48 på dor- nen icke bör variera utmed dornens längdsträckning, kommer stödtungornas 23 ytteryta alltid att vara i kontakt med innerytan hos röret. Detta förhållande utgör en betydelse- full del av uppfinningen, eftersom vid formníngen av utbukt- ningarna i rör och stödhylsa godset mellan utbuktningarna tenderar att dras in radiellt in mot rörets axel, varvid rörets innerdiameter skulle minska så att styrstavens axial- förflyttning 1 detsamma hindrades. Stödtungornas 23 funktion är sålunda att understödja rörväggen mellan utbuktningarna 7809479-4 780-94 7 9 -4 10 15 20 25 30 35 och att förhindra indragning av godset mot rörcentrum då utbuktningarna formas i rörväggen.

Verktyget förflyttas sedan till ett ställe i röret, där vulsterna 28 kommer precis utanför en gallerribba men fort- farande inom längden av stödhylsan. Med verktyget inställt i exakt läge dras dornen på mekanisk väg in i verktygshyl- san. Därvid glider dornplanen 44 mot motsvarande plan 56 hos tungorna 22. Eftersom dornplanen 44 är utförda med 20 kilvinkel, kommer dornen att föra tungorna 22 med vulsterna _28 radiellt utåt till kontakt med röret och därefter forma utbuktningarna i röret med bibehållen ursprunglig rörinner~ diameter.

Då utbuktningarna har formats, skjuts dornen till- baka, varvid vulsterna 28 släpper ur utbuktningarna, så att verktyget kan tas ut ur röret.

I den här beskrivna utföringsformen av uppfinningen begagnas åtta tungor, varav fyra för pressning och fyra för materialstödande funktion. Det är för fackmannen uppenbart att varje annat antal press- och stödtungor också kan ifråga- komma i syfte att åstadkomma utbuktningar hos föremål med speciell utformning, oavsett om objekten är runda, fyrkan- tiga eller har annan form. Det är vidare också uppenbart att anordningen av de med varandra samverkande ytorna på É dorn och tungor kan skiftas. De koniska och/eller cylind- riska ytorna på dornen kan lika väl anordnas på tungorna i och de med dem samverkande ytorna på tungorna därvid an- ordnas på dornen.

Enligt det beskrivna exemplet på tillämpning av upp- finningen har utbuktningarna formats i både stödhylsa och rör. Det är emellertid uppenbart att utbuktningar kan for- mas även utanför stödhylsan, varvid denna sålunda lämnas intakt utan att utsättas för deformationskrafter. Vidare är det också uppenbart att stödhylsan kan uteslutas helt och utbuktningarna göras enbart i röret på ömse sidor om _ spridargallret, varvid utbuktningarna sträcker sig ut över gallerribbornas kanter och därigenom effektivt fixerar gall- ret mekaniskt till rören.

Det är sålunda uppenbart att den föreliggande upp- finningen medger en mängd modifieringar och variationer av 78094794:- utförandet, dvs att uppfinningen inom ramen för patentkraven kan tillämpas även på annat sätt än som exemplifierats i föregående beskrivning.

Claims (4)

78.094 ?9 - li 10 PATENTKRAV

1. l. Pressverktyg bestäende av en hylsa som i ena änden är axiellt uppslitsad i tungor av vilka vissa har radiellt utàt riktade vulster, och en i nämnda hylsa rörlig dorn, k ä n n e t e c k n a t av att sagda dorn har ytor, vilka' motsvarar invändiga ytor på samtliga nämnda tungor (22, 23) och nämnda tunga (22) med vulster (28) och motsvarande dorndelar har överensstämmande kilformiga ytor, varvidtungorna (23) utan vulster och motsvarande delar av dornen (24) har plana ytor, som sträcker sig parallellt med dornens centrumaxel, så att då dornen (24) dras in i nämnda hylsa (27), dornens ytor tvingar tungorna (22) med vulsterna (28) att röra sig radiellt utåt och forma vulsterna motsvaran- 'de utbuktningar i ett rör, i vilket nämnda pressverktyg är inplacerat, varvid de tungor (23), som saknar 'vulster, är understödda av dornen, sä att rördelarna uppstödjes radiellt mellan utbuktningarna.

2. 'Pressverktyg enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda verktyg har alternerande presstungor (22) och stödtungor (23).

3. Pressverktyg enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k na t -av att innerytan hos presstungorna (22) är plana utmed hela sin längdsträckning och är sä belägna att de. kommer i kontakt med de likaledes plana, kilformigt anordnade ytorna hos nämnda dorn; att innerytan hos de växelvis förekommande stödtungorna är krökta 'och har konstant innerradie räknat från hylsans centrumaxel; samt att nämnda dorn har krökta ytor motsvarande stödtungornas innerytor och vilka har konstant radie räknat från dornens centrumaxel.

4. Pressverktyg enligt patentkravet 3, k ä nn e t ec k n a t av att nämnda hylsa och dorn har en allmänt cylindrisk utformning och att hylsans stödtungor utmed ett avsnitt av sin yttre del har större. godstjocklek än utmed den övriga längden, varvid denna' större godstjocklek innebär en större ytterdia- meter än för den övriga längdsträckningen hos hylsan och avsnittet med den större godstjockleken har till uppgift att stödja materialet mellan utbuktningar- na i det rör vari utbuktningar formas av det inuti röretplacerade verktyget, och 'därigenom upprätthålla konstant innerdiameter hos röret medan utbuktningarna formas i röret.