DE2900785C2

DE2900785C2 - Vorrichtung zum lösbaren Festlegen von Gegenständen innerhalb eines rohrförmigen Kanals

Info

Publication number: DE2900785C2
Application number: DE2900785A
Authority: DE
Inventors: Francis C. Madison Heights Va. Klahn; John H. Rochester Mich. Nolan; Christopher Forest Va. Wills
Original assignee: Babcock and Wilcox Co
Current assignee: Babcock and Wilcox Co
Priority date: 1978-02-17
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1983-11-10
Also published as: ATA77479A; IL56365A; US4195869A; FR2417694B1; CH634944A5; IT1111775B; BE874041A; SE7901159L; LU80901A1; JPS6039199B2; NL183371B; IT7919487A0; SE433785B; NL183371C; GB2018494A; CA1121526A; NL7900841A; JPS54121394A; FR2417694A1; DE2900785A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lösbaren Festlegen von Gegenständen innerhalb eines rohrförmigen Kanais gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Programme zur Materialüberwachung von Reaktorbehältern werden entworfen, um die durch Strahlung und Temperatur induzierten Veränderungen zu überwachen, welche in den mechanischen Eigenschaften eines Behälters während seiner Betriebsdauer auftreten. Normalerweise werden Überwachungstestproben aus solchen Materialien vorbereitet, die tatsächlich bei der Herstellung des bestrahlten Bereiches des Reaktorbehälters verwendet werden. Die Oberwachungsproben werden im allgemeinen in Kapseln eingelegt, welche ihrerseits in Trägeraufbauten im Inneren des Reaktorbehälters innerhalb des Gürtelbereichs zusammengestellt werden, welcher als derjenige Bereich definiert ist, welcher unmittelbar die effektive Höhe der Brennelementenaufbauten umgibt Die Probenkapseln werden in der Nähe der Innenseite der Behälterwand angeordnet, so daß sie einer Neutronen- und Wärme.^!>elastung ausgesetzt sind, die für die Belastung des zu überwachenden Reaktorbehälters repräsentativ ist, um so genau wie möglich das Neutronenflußspektrum, den Temperaturverlauf und den maximalen angesammelten Neutronenstrom des Behälters nachzuahmen.

Die Trägeraufbauten und die Überwachungskapseln müssen eine periodische Entfernung der Kapseln und Einführung von Ersatzkapseln ermöglichen. Die Trägeraufbauten und Probenkapseln müssen daher so gestaltet sein, um das Entfernen der Probenkapseln und das Einführen von Ersatzkapseln zu erleichtern. Die Trägeraufbauten müssen darüber hinaus in angemessener Weise die Kapseln festhalten, um eine Beschädigung oder einen Bruch der Kapseln aufgrund des Kühlmitteldruckes und der Kühlmittelströmung sowohl unter stationären als auch unter Übergangsbedingungen zu verhindern.

Bei einigen Ausgestaltungen des Überwachungsprobenaufbaus sind die Probenkapseln in Längsrichtung gestapelt und in vertikal ausgerichteten, hohlen, langgestreckten Behältern oder Trägern untergebracht worden, siehe bsplw. die US-PS 37 73 615. Diese langgestreckten Behälter sind im allgemeinen viel länger als die Gesamtlänge der Kapseln und weisen einen oberen Teil auf, der oberhalb des Gürtelbereiches ausgerichtet ist, um die Überführung der Kapseln während der Einführungs- und Entfernungsoperationen zu erleichtern. Die Längseinspannungen sind daher häufig mit Hilfe von langgestreckten Stangen oder dergleichen erfolgt, welche die Strecke vom oberen Ende des Behälters bis zur obersten iCapsel durchqueren und mit Hilfe einer Federbelastung die Kapseln in Längsrichtung festlegen. Ein seitliches Spiel ist erforderlich, um das Einführen und Entfernen der Kapseln zu ermöglichen. Bei einigen früheren Konstruktionen hat man daher eine seitliche Arretierung der Kapseln weggelassen. Bei anderen Konstruktionen ist eine seitliche Arretierung der Kapseln durch begrenzten Kontakt der Kapseln mit der Behälterwand bewirkt worden. Solche Anordnungen bringen eine Anzahl von Unzulänglichkeiten mit sich. Die federbelasteten, langgestreckten Längseinspannungen sind häufig Schwingungsbelastungen unterworfen, welche eine Abnutzung und einen möglichen Bruch des Überwachungsprobenaufbaus mit sich bringen, insbesondere wenn seitliche Arretierungen weggelassen oder die Kapseln hydraulischen Bedingungen unterworfen sind, welche eine Schwingungserregung fördern. Es bleibt jedoch erforderlich, unterschiedliche Wärmeausdehnungen zwischen den die Proben enthaltenden Kapseln und ihren Trägern auszugleichen.

Aus der DE-AS 20 46 705 ist eine Vorrichtung zum lösbaren Festlegen von Gegenständen, insbesondere von Brennstoffträgeranordnungen in einer Reaktorröhre gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung ist konstruktiv recht aufwendig und bei einer Störung der Schraubverbindung zwischen der als Spindel ausgebildeten Blockierungseinrichtung und einem Bundring des Verriegelungsbauteils nur mit

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äußersten Schwierigkeiten aus dem Rohr entfernbar, da die Klinken des Verriegelungsbauteils nach außen federvorgespannt sind und daher bei einer Störung der Spindelantriebseinrichtung nicht mehr entriegelbar sind. Darüber hinaus ist die bekannte Vorrichtung weder dazu vorgesehen noch dazu geeignet, eine Längsbelastung auf die Gegenstände auszuüben, vielmehr ist Aufgabe dieser bekannten Vorrichtung die Schaffung eine. Endverschlusses für Brennstoffröhren oder Instrumentierungskanäle von Reaktoren, welcher einen höheren Dichtflächendruck in Verbindung mit einer größeren effektiven Dichtfläche ermöglicht

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine leicht entferribare und konstruktiv einfache Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, mit welcher Gegenstände in einem rohrförmigen Kanal in einfacher Weise festgelegt werden können, wobei zu erwartende Wärmeausdehnungen aufgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindüngsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils, des Anspruchs 1 gelöst. Die konstruktiv einfache Vo-richtung gemäß der Erfindung kann auch bei einer Störung der Schraubverbindung zwischen dem Blockierungselement und dem Betätigungsbauteil relativ einfach aus der Bohrung entfernt werden, da die Klinken nicht durch eine vom Betätigungsbauteil bzw. der Mitnehmereinrichtung unabhängige Einrichtung nach außer, vorgespannt sind. Durch die elastische Längsbelastbarkeit der Gegenstände können Wärmeausdehnungsprobleme weitgehend eliminiert werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Rohres, in de<n eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeordnet ist,

F i g. 2 eine Schnittansicht einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,

F i g. 3 eine Schnittansicht des Betätigungsbauteils der Vorrichtung der F i g. 2,

Fig.4 evite Endansicht des Betätigungsbauteils der F i g. 3 längs der Linie 4-4,

Fig.5 eine Seitenansicht des Verriegelungsbauteils der Vorrichtung der F i g. 2, und

F i g. 6 eine Endansicht des Verriegelungsbauteils der 'ⁿ F i g. 5 längs der Linie 6-6.

Einzelheiten der KonstruKtion eines Überwachungsprobenaufbaus sind in der DE-PA P 28 54 815.4 beschrieben. Die konstruktiven Einzelheiten des Überwachungsprobenaufbaus sind nicht Teil der vorliegenden Erfindung und werden daher hier nicht im einzelnen beschrieben, ausgenommen die Einrichtungen, durch welche die Vorrichtung mit dem Trägerrchr verbunden ist und mit einer Probenkapsel in Eingriff steht.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung 20 dargestellt, welche am oberen Ende eines Trägerrohrs 21 für Überwachungsproben angeordnet ist, das eine Bohrung 22 und eine innere ringförmige Nase 23 aufweist, die radial von der Innenwand des Rohres in die Bohrung 22 vorspringt. Die Vorrichtung 20 greift mit einem oberen Endverbindungsstück 24 einer Überwachungsprobenkapsel 25 ineinander und legt d: Kapsel unter Belastung innerhalb der Bohrung 22 lösbar fest.

Die Vorrichtung 20 weist, wie in F i g. 2 gezeigt ist, im allgemeinen ein unteres V-förmiges Endverbindung*- stück 30, ein langgestrecktes Betätigungsbauteil 3t, welches an seinem unteren Ende mit dem Endverbindungsstück 30 verbunden ist, ein Blockierungselement 32, das mit dem oberen Ende des Betätigungsbauteils über einen Einsatz 83 in Schraubverbindung steht, und ein Verriegelungsbauteil 33 auf, das im wesentlichen den oberen Teil des Betätigungsbauteils umgibt Ein Stapel von Scheibenfedern 34 umgibt teilweise das untere Ende des Beiätigungsbauteils oberhalb des Endverbindungsstückes30.

Das langgestreckte Betätigungsbauteil 31 weist, wie sich am besten aus den Fig.3 und 4 ergibt, einen allgemein zylindrischen Aufbau auf mit einer zentralen Längsbohrung 40_t die teilweise mit einem Innengewinde 41 versehen isL Das obere Ende des Betätigungsbauteils ist, wie in Fig.3 gezeigt ist, in zwei Abschnitte 42 gegabelt Jsder Abschnitt 42 weist an seinem Ende eine radiale Nase 43 auf, die radial nach '\*λζτ\ vorspringt. In den Wänden des Betäligungsbauieiis sind in der Nähe seines unteren Endes diametral gegenüberliegende ovale öffnungen 44 ausgebildet Jede Öffnung 44 ist derart angeordnet daß ihre größere Achse parallel zur Längsachse des Betätigungsbauteils verläuft Die äußere Oberfläche des Betätigungsbauteils 31 weist einen einstückigen Bund 45 mit einer oberen Aussparung 46 sowie eine Mitnehmerfläche 47 auf, welche für eine Wechselwirkung mit dem Verriegeldngsbauteil, wie hiernach beschrieben wird, ausgebildet ist.

Das Verriegelungsbauteil 33 hat, wie in den Fig.5 und 6 gezeigt ist, einen geschlitzten, allgemein hohlen, zylindrischen Aufbau mit mehreren langgestreckten Klinken 50, die in Umfangsrichtung durch langgestreckte Schlitze 51 beabstandet sind. Die Klinken 50 hängen in Längsrichtung in freitragender Art und Weise von einer zylindrischen Kammer 52 herab. Jede Klinke 50 ist an ihrem freien Ende mit einem äußeren Absatz 53 ausgebildet, der sich radial nach außen erstreckt und eine nach außen gerichtete C-förmige Klemmfläche 54 auf"? eist, welche mit der ringförmigen Nase 23 des Trägerrohrs in Eingriff treten kann (Fig. 1). Auf der Innenseite einer jeden Klinke ist entgegengesetzt zum äußeren Absatz 53 eine innere Mitnehmerfläche 55 (Fig.5) ausgebildet. Die Mitnenmerfläche 55 ist derart gestaltet, daß sie mit der Mitnehmerfläche 47 des Betätigungsbauteils in Wechselwirkung tritt. Die Kammer 52 hat eine geräumte Bohrung 60 mit zwei gekrümmten, in Umfangsrichtung-beabstandeten Nasen 61, 62, die radial nach innen vorspringen und für eine Zusammenwirkung mit den Abschnitten 42 des Betätigungsbauteils 31 ausgebildet sind, um eine relative, geradlinige Bewegung mit dem Verriegelungsbauteil 33 zu ermöglichen. Die Nasen 61, 62, welche bei einer bevorzugten Ausfübrungsform diametral gegenüberliegend zueinander angeordnet sind, erstrecken sich in Längsrichtung über der Kammer 52. In Jen äußeren Oberflächen des Teils der Nasen 61,62, die sich über der Kammer erstrecke.!, sind jeweils in Umfangsrichtung verlaufende Kerben 63, 64 ausgebildet. Gekrümmte Nuten 65, 66, welche seitlich in bezug zur Längsachse des Verriegelungsbauteils angeordnet sine, sind jeweils auf der Innenseite der Nasen 61,62 nahe der Bohrung 60 ausgenommen. Weiterhin weist die Kammer 52 einen zylindrischen Einsatz 70 (Fig. 2) auf, welcher mit zwei unterbrochenen äußeren Umfangsbünden 71, 72 ausgebildet ist, die derart gestaltet sind, um mit den gekrümmten Nuten 65, 66 ineinanderzugreifen. Der

Einsatz 70 ist mit Hilfe von Befestigungsstiften 73,74 an dem Verriegelungsbauteil 33 befestigt. Der Einsatz 70 weist eine zylindrische Bohrung 75 auf, welche an ihrem unteren Ende eine sich konisch bzw. kegelförmig erweiternde Oberfläche 76 aufweist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist. weist die Vorrichtung 20 grundsätzlich ein Blockierungselement 32 auf, das sich in Längsrichtung in die Bohrung 40 des Betätigungsbauteils 31 erstreckt und über dessen oberes Ende übersteht. Das Blockierungselement 32 weist einen mit Gewinde versehenen Teil 81, der über einen Einsatz 83 in Schraubverbindung mit dem Innengewinde 41 des Betätigungsbauteils steht, einen konischen bzw. kegelförmigen Bund 82, der komplementär zu der konischen Oberfläche 76 des Einsatzes 70 ausgebildet ist, um die Blockierung zu fördern, und einen nicht mit Gewinde versehenen Teil 87 auf, der für die Drehung des Elementes eingesetzt werden kann, wie hiernach he?ch"ehen wird. Wie in F i g. 2 gezeigt ist. kann der mit Innen- und Außengewinde versehene Einsatz 83 radial zwischen dem Innengewinde 41 des Betätigungsbauteils und dem mit Gewinde versehenen Teil 81 des Blockierungselements angeordnet sein. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Einsatz 83 mit Hilfe eines Scherstiftes 84 an dem Betätigungsbauteil 31 befestigt und mit einem inneren und äußeren rechtsgängigen Schraubgewinde versehen.

Um das untere Ende der Vorrichtung ist das V-förmige Endverbindungsstück 30 montiert. Das Endverbindungsstück 30 weist diametral gegenüberliegende öffnungen 85, 86 auf. Durch die ovalen öffnungen 44 des Betätigungsbauteils erstreckt sich ein Zylinderstift 90, der in den öffnungen 85, 86 des Endverbindungsstückes aufgenommen ist. Das Endverbindungsstück 30 ist durch den Federstapel 34 federvorbelastet, der sich einerseits gegen das obere Ende des Endverbindungsstückes 30 und andererseits gegen den Boden des Bundes 45 abstützt. Das Endverbindungsstück 30 ist axial verschiebbar innerhalb der Länge der größeren Achse der ovalen öffnungen 44 in dem Betätigungsbauteil, an Dreh- oder Seitenbew .-gungen jedoch durch den Zylinderstift 90 gehindert, der an dem Endverbindungsstück an der Stelle 91 durch Schweißen oder auf andere bekannte Art befestigt ist.

Die obere Aussparung 46 in dem Bund 45 des Betätigungsbauteils 31 dient zur Halterung und Aufnahme der äußeren Absätze 53 der Klinken 50, um die Einführung und Entfernung der Vorrichtung aus dem Trägerrohr zu erleichtern. Während der Einführungsund Entfernungsoperationen wird das Blockierungselement 32 in einer neutralen Position gehalten, d. h. es wird derart gedreht und gradlinig bewegt, daß sein konischer Bund 82 außer Eingriff mit der konisch erweiterten Oberfläche 76 des Einsatzes 70 kommt.

Im Betrieb wird die Vorrichtung 20 teilweise in die Bohrung eines Kanals, wie z. B. des Trägerrohrs 21 eingeführt, wie in F i g. 1 gezeigt ist, derart, daß das untere Endverbindungsstück 30 der Vorrichtung mit dem oberen Endverbindungsstück 24 der benachbarten Probenkapsel 25 ineinandergreift. Das Verriegelungsbauteil 33 wird mit Hilfe eines Werkzeuges (nicht gezeigt), das mit den Kerben 63, 64 in Eingriff kommt, axial nach oben relativ zum Betätigungsbauteil gezogen. Die Translationsbewegung des Verriegelungsbauteils 33 verursacht eine Wechselwirkung der Mitnehmerfläche 47 (vgl. Fig.2) des Betätigungsbauteils 31 mit der ίο inneren Mitnehmerfläche 55 einer jeden Klinke 50 derart, daß die Klinken 50 sich radial nach außen bewegen, um mit der ringförmigen Nase 23 (Fig. l)des Trägerrohrs 21 in Eingriff zu kommen. Die Probenkapsel 25 wird belastet durch Fortsetzen des Aufbringens einer axial nach oben gerichteten Kraft auf das Verriegelungsbauteil 33 und gleichzeitiges Drücken des Betätigungsbauteils in der entgegensetzten Richtung, bis die gewünschte Belastung erreicht ist. Wenn die gewünschte Belastung erreicht ist, wird das Blockierungselement 32 aus seiner neutralen Position durch Eingriff eines geeigneten Werkzeuges (nicht gezeigt), mit dem Teil 87 gedreht, bis sein konischer Bund 82, wie in F i g. 2 gezeigt ist, mit der konisch erweiterten Oberfläche 76 des Einsatzes 70 in Eingriff kommt, um eine Reibungsblockierung zu bewirken.

Der Einsatz 83 (Fig.2) wird bei der bevorzugten Ausführungsform verwendet, um eine Einrichtung zu schaffen, welche die Herstellung der Hochpräzisionsschraubgewinde des Einsatzes erleichtert, der nach dem ^J0 Zusammenbau mit dem mit Schraubgewinde versehenen Teil des Blockierungselementes 32 zusammenwirkt. Die Befestigungsstifte 73, 74 werden zur Halterung des zylindrischen Einsatzes 70 verwendet. Diese Stifte können mit einem Werkzeug (nicht gezeigt) abgeschert werden, um das Herausziehen der Vorrichtung für den Fall zu erleichtern, in welchem die Schraubgewinde des Blockierungselementes beschädigt sind.

in der blockierten Position der Vorrichtung werden die C-förmigen Klemmflächen 54 der Absätze 53 der Klinken an einer radialen Bewegung durch die Wechselwirkung der Mitnehmerflächc 47 des Betätigungsbauteils gehindert, welche gegen die innere Mitnehmerfläche 55 auf den Klinken drückt.

Die Vorrichtung 20 kann verwendet werden, um Überwachungsprobenkapseln zu belasten und festzulegen. Die Federvorspannung des Endverbindungsstückes ermöglicht die Aufnahme von Wärmeausdehnungen.

Durch Veränderung der konischen Winkel des Bundes 82 des Blockierungselementes und der konisehen Oberfläche 76 auf dem Einsatz 70 kann die Reibungsblockierung derart ausgestaltet werder daß sie verschiedenen auftretenden Drehmomenten gewachsen ist. Diese Art der Blockierung erfordert keine Metallverformung, weiche nach einer Anzahl von Einführungs-und Entfernungsoperationen Materialermüdung oder Funktionsverschlechterung oder beides fördert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum lösbaren Festlegen von Gegenständen innerhalb eines rohrförmigen Kanals, insbesondere von Kapseln zur Aufnahme von Oberwachungsproben eines Kernreaktors innerhalb eines Trägerrohrs, mit einem rohrförmigen Verriegelungsbauteil mit. einem zylindersymmetrischen Abschnitt mit mehreren in Umfangsrichtung räumlich verteilten langgestreckten Klinken, mit einem "> langgestreckten Betätigungsbauteil, das relativ zum Verriegelungsbauteil längsbewegbar ist zwischen einer ersten Position, in welcher die Klinken des Verriegelungsbauteils mit dem rohrförmigen Kanal sind, mit einer Blockierungseinrichtung zur Aufrechterhaltung einer Längsbelastung des Betätigungsbauteils und mit einer an einem Ende des Betätigungsbauteils angeordneten Einrichtung zur Festlegung der Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsbauteil (31) teilweise'innerhalb des Verriegelungsbauteils (33) angeordnet ist und eine Mitnehmereinrichtung (47) zur radialen, nach außen gerichteten Verschiebung der Klinken (50) des Verriegelungsbauteils aufweist, daß durch Längsverschiebung des Betätigungsbauteils auf die Gegenstände (25) eine elastische Längsbelastung aufbringbar c.t und daß die Blockierungseinrichtung ein Blockierungselement (32) aufweist, das in Schraubverbindung mit dem Betätigungsbauteil (31) steht und mit dem Verriegelung^- bauteil (33) in kraftschlüssigen Eingriff bringbar ist zur Aufrecüerhaltung der Längsbelastung der Gegenstände durch Vsrhinde-ung axialer Bewegungen des Betätigungsba.Mteils relativ zum Verriegelungsbauteil.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Längsbelastung durch eine Feder (34) erzeugbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen dem Blockie- ■"> rungselement (32) und dem Verriegelungsbauteil (33) ein zylindrischer Einsatz (70) angeordnet ist, der eine konisch geformte innere Oberfläche (7G) aufweist, und daß einstückig auf dem Blockierungselement (32) ein konischer Bund (82) zum kraftschlüssigen Eingriff mit der konischen inneren Oberfläche des Einsatzes (70) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an einem Ende des Betätigungsbauteils (31) angeordnete Einrichtung zur Festlegung der Gegenstände (25) ein Endverbindungsstück (30) aufweist, das relativ zum Betätigungsbauteil längsverschiebbar ist.