JPH02255236A - 初期荷重をもつバネの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は初期荷重を有するバネの製造方法に係り、例え
ば原子燃料要素で、燃料取り扱い中にペレットが移動す
るのを防ぐと共に、ベレット被覆管相互作用（以下、Ｐ
ＣＩという）による被覆管の損傷を防止し、かつ燃料ペ
レットの位置を所定の高さに保持するために被覆管内に
収められるブレナムスプリングの如きバネにおいて、初
期荷重を付与せしめたバネの製造方法に関するものであ
る。

（従来の技術） 原子燃料要素、即ち、燃料棒は一般に複数の円柱状燃料
ペレットからなるベレットスタックをジルカロイ−４被
覆管内に挿入することによって作成されるが、被覆管と
燃料ペレットとは熱膨張係数に差があり、そのため燃焼
時に熱膨張差を生じると共に、ペレットから放出される
核分裂生成ガスの発生に伴う体積の増大もあって、これ
らを吸収するため被覆管内でペレットスタックの上部及
び下部に空隙部（ブレナム部）を設け、ペレットから放
出される上記核分裂生成ガスや蒸発性不純物のガス溜め
の働きをさせると共にスプリングを挿入して被覆管内に
燃料ペレットをスタックとして挿入し、上部及び下部ブ
レナム部に夫々ブレナムスプリングを介在させ、上下両
端をジルカロイ−４端栓で密封した構造となっている。

（特公昭６１−１３１９６号公報及び特開昭５８−８３
２９７号公報参照） ところで、上記各公報で開示された構造のうち特公昭６
１−１３１９６号公報に開示された燃料要素はスタック
状の燃料ペレットの上下にコイルスプリングが介挿され
ているとは云え、下方の空間内に配置されたスプリング
の許容弾性圧縮変形量（取付長さから密着するまでの変
形量）が上部スプリングのそれより小さく、かつ燃料ペ
レットの膨張の度合と同程度あるいはそれよりも小とな
っていて、使用時に燃料ペレットの膨張により下方のス
プリングが密着し、それ以上の膨張が上部スプリングの
変形で吸収されることとなっているが、後者の特開昭５
８−８３２９７号公報に開示されたものは連結棒を設け
、その全長をコイルスプリングの自由長より短くしてプ
レロードを与え、一定の荷重以上で変位させるようにし
ている。

上記は原子燃料要素の例であるが、このようにバネは使
用するときに最初から一定の長さだけ縮めて初期荷重を
与えて使用したい場合が屡々存在する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の如き初期荷重をもつバネの製作に
あたっては、単に連結棒を設け、その全長をコイルスプ
リングの自由長より短（するという以外、特にその製作
に関しては何ら明らかにされていない。

本発明は上述の如き事実に着目し、上記初期荷重を持つ
バネ、特に原子燃料要素の前記ブレナムスプリングとし
て用いられるプレロードを与えたスプリングなどを対象
とし、その実用的な製造方法を提供することを目的とす
るものである。

（課題を解決するための手段） 即ち、上記目的を達成する本発明の特徴とするところは
、初期荷重をもつコイルスプリングと、該スプリングの
両端に押接されるディスクと、前記コイルスプリングの
中心部を貫通して長手方向に延び、コイルスプリングの
中央付近でコイルスプリング圧縮時に可逆的に弛緩可能
であるが互いに離間しないように係合し、該係合部と反
対側の端部で夫々前記ディスクと固着された２本の連結
棒からなるバネを対象とし、これを製造する方法であっ
て、その製造にあたり、上記２本の連結棒として、１つ
はＵ状の連結棒、他の１つはＵ形状の一方の側を他方よ
り長くした形状の連結棒の２種の連結棒を用い、下記の
操作順序を経ることにある。即ち、 （４’Ｊ　Ｕ状連結棒の開放側端部をディスクに設けら
れた孔又は溝に挿入しデイ２スクと固着すること、（［
１）ディスクに固着されたＵ状連結棒に他方の連結棒を
嵌入して係合させ、外周にコイルスプリングを嵌入し、
この他方の連結棒の長い方を他のディスク設けられた孔
又は溝に挿入させること、（ハ）上記両連結棒を係合さ
せた状態で外周に嵌装されたコイルスプリングを所望量
だけ圧縮すること、 （ニ）上記コイルスプリングの圧縮と共に一方が長い連
結棒の長い方を操作して両連結棒の長さを決め、該長さ
決め後、短い方をそのディスクに設けられた孔又は溝に
嵌入し、同短い方の端部を同ディスクと固着すること、 （ネ）次いで、上記一方が長い連結棒のディスクより外
側に延出した部分を折り、該折端部をディスクと固着す
ること、 の各操作順序である。

なお、上記方法の実施にあたり一方が長い連結棒の折り
部分を折り易くするため予め当該部分に切欠きを施して
おくことが効果的である。

また、上記の記載において、Ｕ状連結棒は必らずしも厳
密な意味のＵ状である必要はなく、要は他方の連結棒に
対する保合とその端部のディスク固着が可能であれば多
少の変形が許容されることは勿論である。

（作用） の係合連結が容易であり、しかも一方のディスクはその
ままで、他方のディスクの位置を変えて両連結棒の全長
を容易に決めることが可能となり、従ってスプリングを
圧縮し、スプリングに対し容易に所定の初期荷重（プレ
ロード）を付与することができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照し、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明方法で製造しようとする初期荷重をもつ
バネの１例を示し、初期荷重を与えたコイルスプリング
（３）と、該コイルスプリング（３）の両端に押接され
る金属製ディスク（２）（２）　’と、前記コイルスプ
リング（３）の中心部を通って長手方向に延び、コイル
スプリング（３）の中央付近でコイルスプリング（３）
圧縮時に可逆的に弛緩可能であるが、互いに離間しない
ように係合し、該係合部と反対側の端部で夫々、前記デ
ィスク（２）（２）　’と固着された２本の金属製連結
棒（１）（１）　′によって構成されている。

この場合、コイルスプリング（３）は予め、初期荷重が
与えられていることから必要長さだけ、その自由長より
縮められた状態にあり、また連結棒（１）（１）′は完
成されたバネとしては同じような形状をなしてディスク
（２）（２）　”と固着されているが、製造前の部品の
状態にあっては異なった形状のものが使用される。

以下、上記バネを製造する方法を述べる。

（ａ）　　先ず、連結棒（１）（１）　”として第２図
（イ）に示すＵ状の連結棒（１）と、第２図（ＩＩ＋）
に示すＵ形状の一方の側（５）を他方（４）より長くし
た形状の連結棒（１）′の２種の連結棒を用意する。

（ｂ）　　そして、上記両連結棒（１）（１）　’のう
ち、Ｕ状の連結棒（１）の開放端をディスク（２）に設
けられた孔又は溝（２ａ）に挿入し、機械的手段又は冶
金的手段あるいは接着材を用いる手段もしくはこれらの
組み合わせなど任意の方法で第３図の如く両者を固着す
る。

（Ｃ）　　次いで上記固着したＵ状連結棒に前記一方の
側を長くした連結棒（１）′を連結させ、外周にコイル
スプリング（３）を嵌入し、次に別のディスク（２）′
に設けられた孔又は溝に連結棒（１）′の長い方（５）
を嵌入する。（第４図参照） （ｄ）　　そして、上記の状態でコイルスプリング（３
）をその初期荷重の程度に合わせて所望量だけ圧縮し、
これと共に上記一方が長い連結棒（１）′の長い方（５
）を操作し、両連結棒（１）（１）　”の全長を初期荷
重に合わせて決め、そのディスク（２）′を適切な位置
に保持させて両連結棒（１）（１）　”を組み合わせ係
合させると共に、連結棒（１）′の短い方（４）の端部
（４ａ）をディスク（２）゛に設けられた孔又は溝（図
示せず）に嵌入する。

（ｅ）　　かくして連結棒（１）′の短い方（４）を第
５図に示すように固着し、初期荷重をもつバネの形態と
する。

（ｆ）　　以上のようにしてバネの形態が一応出来上が
ると、連結棒（１）′のディスク（２）′より外側に延
出した長い部分をディスク（２）′の個所より折り、そ
の近端（５ａ）をディスク（２）′と固着し、一方が長
かった連結棒（１）′とディスク（２）′を完全に固着
し、第１図に示すバネを得る。

この場合の固着も前記連結棒（１）の固着と同じく機械
的、冶金的または接着材を用いる方法あるいはこれらの
組み合わせによる方法が適宜、適用される。

また、連結棒（１）′を折るにあたり、容易に折ること
ができるようにしておくことが操作上、好適であり、第
２図に示すように予め折る個所を考慮し、この個所に切
欠き（６）を設けておくようにする。

しかし、勿論、これは操作上のことであり、必らずしも
設けなくてもよい。

以上は本発明によりバネ製造法の１例であり、その要旨
を逸脱しない限りにおいて、適宜、改変可能であること
は当然である。

第６図はかかる改変の１例として連結棒（１）の応用例
を示し、この場合にはＵ状の連結棒（１）に保合用の長
孔（７）を存して開放側に連結部（８）を設けており、
より強度を大ならしめている。しかし、この場合も、前
記同様、ディスク（２）と固着され、他方の連結棒（１
）′と係合されてその全長によりコイルスプリング（３
）に初期荷重を確保し得ることは勿論である。

なお、上記初期荷重をもつバネの使用例として、例えば
、複数の燃料ベレットからなるベレットスタックを被覆
管内に封入し、該ベレットスタックの上部及び下部に夫
々プレナム部を設け、このプレナム部内にスプリングを
挿入配置してそのバネ力によってベレットの移動を防止
せしめる原子燃料要素があり、上部プレナムスプリング
のばね力をベレットスタック重量の１．０〜４．０倍と
すると共に、その下部プレナムスプリングにプレロード
を与え、該プレロードをベレットスタック重量の少なく
とも３．０倍とする場合が挙げられ、この下部プレナム
スプリングに上記本発明によるバネが使用される。

（発明の効果） 本発明は以上のように２種の連結棒を組み合わせて使用
し、コイルスプリングに初期荷重を与えた状態で一方を
長くした連結棒はディスクを貫通しており、その連結棒
の短い方を固着した後、貫通して延出した部分を折り、
その後、該近端をディスクに固着して初期荷重を有する
バネを製造する方法であり、２種の連結棒の使用により
、その全長を決めることによってスプリングの圧縮程度
を確保し、所望の初期荷重を容易に付与することができ
ると共に、該初期荷重の設定に際し、一方が長いＵ状の
連結棒の長い方をディスクに貫通して、ディスクと連結
棒の長い方を相対的に移動させて両連結棒の全長を決め
得るため、初期荷重の付与が極めて容易となる利点があ
り、更に上記初期荷重を決める連結棒はスプリングの内
部に含まれるためにスプリングの外径は初期荷重付与前
と何ら変わることはなく、限られたスペースで使用する
バネの製造に頗る有効であるなど、初期荷重をもつバネ
の製造法として種々の顕著な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）　（ｔｌ）は本発明方法により得られるバ
ネの１例を示す断面図とディスク側面図、第２図（イ）
（０）は本発明方法に使用する２種の各連結棒を示す平
面図、第３図乃至第５図は本発明方法におけるバネ製造
の過程を示す説明図、第６図は本発明方法で使用する連
結棒の変形例を示す平面図である。 （１）（１）’・・・連結棒。 （２）　（２）　”　・・・ディスク。 （２ａ〉・・・・・ディスクの孔。 （３）・・・・・コイルスプリング。 （４）・・・・・連結棒（１）′の短い方。 （５）・・・・・連結棒（１）′の長い方。 （６）・・・・・切欠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、初期荷重を与えたコイルスプリングと、該コイルス
   プリングの両端に押接されるディスクと、前記コイルス
   プリングの中心部を通って長手方向に延び、コイルスプ
   リングの中央付近でコイルスプリング圧縮時に可逆的に
   弛緩可能であるが互いに離間しないように係合し、該係
   合部と反対側の端部で夫々前記ディスクと固着された２
   本の連結棒からなるバネを作成するにあたり、２本の連
   結棒として１つはＵ状の連結棒、他の１つはＵ形状の一
   方の側を他方より長くした形状の連結棒の２種の連結棒
   を用い、下記（イ）〜（ホ）の操作順序に従って行うこ
   とを特徴とする初期荷重をもつバネの製造方法。 （イ）Ｕ状連結棒の開放側端部をディスクに設けられた
   孔又は溝に挿入しディスクと固着すること、（ロ）前記
   ディスクに固着されたＵ状連結棒に他方の連結棒を嵌装
   して係合させ、外周にコイルスプリングを嵌入し、この
   他方の連結棒の長い方を他方のディスクに設けられた孔
   又は溝に挿入させること、 （ハ）上記両連結棒を係合させた状態で外周に嵌装され
   たコイルスプリングを所望量だけ圧縮すること、 （ニ）上記コイルスプリングの圧縮と共に一方が長い連
   結棒の長い方を操作して両連結棒の長さを決め、該長さ
   決めの後、短い方をディスクに設けられた孔又は溝に嵌
   入し、該短い方の端部をディスクと固着すること、 （ホ）その後、上記一方が長い連結棒のディスクより延
   出した部分を折り、該折端部をディスクと固着すること
   、 ２、請求項１記載の方法において、一方が長い連結棒の
   折り部分に予め容易に折ることができる切欠きを施して
   おくことを特徴とする初期荷重を持つバネの製造方法。