DE1472381A1 - Holding and centering device for bodies subject to thermal expansion - Google Patents

Description

Halte- und Zentriervorrichtung für der Wärmeauedehiiung unterworxane :;i@rper Die Erfindung bezieht sich auf eine Halte- und Zentriervorrichtung für mehrere der Wärmeausdehnung unterworfene Körper in einem zylindrischen Behälter mit einer in Achsrichtung des Behälters auf_ die Körper einwirkender. Haltefeder, wobei die Körper in je eine Umhüllung eingebettet sind, die sich der Form des Körpers auf einem Grossteil seiner Oberfläche anfügt und mit im wesentlichen konstantem Abstand zwischen Umhüllung und Behälterwand in den zylindrischen Behälter passt. Holding and centering device for the Wärmeauedehiiung unterworxane:; i @ body The invention relates to a holding and centering device for a plurality of thermal expansion subject body in a cylindrical container with a container in the axial direction of the body auf_ acting. Retaining spring, the bodies each being embedded in an envelope which adapts to the shape of the body over a large part of its surface and fits into the cylindrical container with a substantially constant distance between the envelope and the container wall.

.Solche Vorrichtungen Werden beispielsweise bei Bestrahlungsversuchen in Kernreaktoren benötigt, wo die zu bestrahlenden Pro- um« uni t dofiniartum Haltedruox und weitgehend gleichmässiger Druckverteilung über die ganze Oberfläche in einer bestimmten Bestrahlungsposition gehalten werden. Diese Aufgabe wird er- schwert durch die häufig bedeutenden Temperaturgradienten, de- nen die Vorrichtung während der Bestrahlung unterworfen ist. Zur Vermeidung von Schrumpfspannungen oder Schrumpffugen half man sich bisher damit, dass man für die Umhüllung ein Material wählte, dessen Ausdehnungskoeffizient dem des Probekörpers an- nähernd entspricht. Zwischen Umhüllung und Behälterwand, insbesondere in Achs- richtung des Behälters wirkend, brachte man elastische Ele- mente wie z.B. Federn ein zur Berücksichtigung des mechani- schen Spiels. Der zu fordernde bestimmte Wärmeausdehnungskoeffizient schränkte natürlich die Auswahl der Umhüllungsmaterialien stark ein, sodass andere erwünschte Eigenschaften, wie etwa gute Wärmeleitung, :neca3anisvhe Festigkeit und neu- trales Bestrahlungsverhalten nicht optimal berücksichtigt wer- den konnten. Durch die Erfindung wird dieser Engpass beseitigt mit Hilfe einer mechanischen Konstruktion, die verschiedene Wärmoausdehnungekoeffizienten mechanisch ausgleicht, die einen defi- nierten und wählbaren Halterungsdriick für die Probe bei jeder Temperatur gewährleistet sowie einfach genug ist, um fernbe- dienten Öffnen und Schliessen des Behälters zum Einlegen oder Entfernen den Probekörpers zu erlauben. Zudem lassen sich mit der erfindungsgemässen Vorrichtung mehrere Probekörper in dem aylindrischen Behälter mit für jede Probe frei wählbarem kon- stanten Halterungsdruck hintereinander stapeln. Die Erfindung besteht darin, dass die UmhÜllung aus mehreren entlang von Maätellinien geteilten Segmenten besteht und dass zwischen je zwei hintereinandergestapelten Umhüllungen ein Keilring angeordnet ist, der sich auf stirnseitigen schrägen Gleitflächen der Umhüllungen abstützt und auf. der Behülterinnenwand gleitet oder von den Umhüllungen geführt wird. Die Umhüllungen worden dann von der Behälterinnenwand geführt. Vorzugsweise sind die Gleitflächen und Keilringe mit Hilfe von Stiften, Nuten etc. profiliert. Such devices are required, for example, for irradiation experiments in nuclear reactors , where the products to be irradiated to "uni t dofiniartum Haltedruox and largely equal to m ä s s i ger Pressure distribution over the entire surface can be kept in a certain irradiation position. This task is made more difficult by the often significant temperature gradients to which the device is subjected during irradiation. In order to avoid shrinkage stresses or shrinkage joints, it has hitherto been helpful to choose a material for the cover whose coefficient of expansion approximates that of the test specimen. Between the casing and the container wall, particularly acting in the axial direction of the container, elastic elements such as springs were introduced to take account of the mechanical play. The certain to be required coefficient of thermal expansion restricted course the choice of wrapping materials strong one, so that other desirable properties such as good heat conduction: advertising neca3anisvhe strength and newly trales irradiation behavior is not optimally considered to have. The invention eliminates this bottleneck with the help of a mechanical construction that mechanically compensates for different coefficients of thermal expansion , ensures a defined and selectable mounting pressure for the sample at any temperature and is simple enough to allow remote opening and closing of the container for insertion or to allow removal of the specimen. In addition, with the device according to the invention, several test specimens can be stacked one behind the other in the cylindrical container with a constant holding pressure that can be freely selected for each specimen. The invention consists in that the cover consists of several segments divided along by Maätellinien and that a wedge ring is arranged between each two casings stacked one behind the other, which is supported on the end face inclined sliding surfaces of the covers and on. the inner wall of the container slides or is guided by the casings. The wrappings were then guided from the inner wall of the container. Preferably, the sliding surfaces and wedge rings by means of pins, grooves, etc., are profiled.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger markanter Aus- führungsbeispiele mit Hilfe der Figuren 1-4 näher erläutert, von denen Fig. 1 zwei Orthogonalschnittbilder einer Vorrichtung gemäss der Erfindung; Fig. 2 ein Lüngsschnittbild einer weiteren Vorrichtung gemäss der Erfin:lung; Fig. 3 eine weitere Vzrrichtung gemäss der Erfindung und Fig. 4 ein Querschnittbild einer weiteren erfindungsgemässen Vorrichtung zeigt. The invention is explained in more detail below with the aid of a few distinctive exemplary embodiments with the aid of FIGS. 1-4, of which FIG. 1 shows two orthogonal sectional images of a device according to the invention; 2 shows a longitudinal section of a further device according to the invention; FIG. 3 shows a further device according to the invention and FIG. 4 shows a cross-sectional image of a further device according to the invention.

Fig. 1 zeigt rechts einen Achslängsschnitt einer solchen Vor- richtung und links einen Querschnitt mitten durch die Vorrich- tung. Ein Probekörper 1 mit im wesentlichen rotationssymme- trischer Zylinderform ist in eine Umhüllung eingebettet, die entlang von Mantel.l.i.ni eii des Zyliiidere in dt-ci SefimeiiLe 2 unterteilt ist. Diese Segmente greifen auch um die Stirnkanten des Probekörpers herum und sichern ihn so gegen jegliche Vor-. schiehun-. Die Stirnseiten der Umhüllungssegmente weisen sclirdge Gleitflächen 3 auf, auf denen je ein Keilhin; 11 auf- 1 1'"<-i Iring stützt sich glüi t;cend rin der Innen- wand 5 eines die Probenkörper und die Umhüllungen umgebenden Behälters ab, welcher im vorliegenden Fall kreisringförmigen Querschnitt aufweist. Der Keilring ist entweder in den Behäl- ter eingepasst oder er besitzt auf seinem äusseren Umfang voezug0Weise elastische und punktförmige Ausstülpungen 6, die auf der BehULtorinnenwand 5 gleiten. Die Ausstülpungen 6 kön- nen jedoch auch statt auf dem Keilring 4 auf den Umhüllungs- segmenten 2 essgebracht werden. 1 shows a longitudinal axial section of such a device on the right and a cross section through the middle of the device on the left . A test specimen 1 with an essentially rotationally symmetrical cylinder shape is embedded in a casing which is divided into dt-ci SefimeiiLe 2 along the jacket line eii of the cylinder. These segments also grip around the front edges of the test specimen and thus secure it against any advance. looked. The end faces of the cladding segments have sclirdge sliding surfaces 3, on each of which a wedge; 11 on 1 1 '"<- i Iring is supported glüi t; cend rin the inner wall 5 of the specimens and the sheaths surrounding container from having annular cross section in this case. The wedge ring is either fitted into the container or it has mostly elastic and point-like protuberances 6 on its outer circumference , which slide on the inside wall 5 of the door. The protuberances 6 can, however, also be placed on the casing segments 2 instead of on the wedge ring 4.

Das nicht gezeichnete rechte Ende des Behälters ist. fest ver- schlossen, während die linke Stirnöffnung mit einem Deckel 7 abgedeckt ist, der sich auf den stirnseitigen Gleitflächen der letzten Umhüllung abstützt und mit Hilfe von Federn 8 in den Behälter gedrückt wird. Dieser achsiale Druck wird an den schrägen Gleitflächen in einen radialen Druck umgesetzt, mit dem die Segmente auf den Probekörper drücken. The right end of the container is not shown. tightly closed, while the left front opening is covered with a cover 7 , which is supported on the front sliding surfaces of the last cover and is pressed into the container with the aid of springs 8. This axial pressure is converted into radial pressure on the inclined sliding surfaces, with which the segments press on the test specimen.

Wenn, wie.gezeichnet, zwischen den Umhüllungssegmenten 2 und der Behälterwand 5 ein überall gleichgrosser Zwischenraum ge- lassen ist, dann übersetzt sich eine radiale Wärmeausdehnung der Probekörper oder der Umhüllung völlig in eine Achsialverschiebung ohne wesentliche Änderung der Druck- und Spannungs- verhältnisse. If, as shown, a gap of the same size is left between the envelope segments 2 and the container wall 5 , then a radial thermal expansion of the test specimen or the envelope translates entirely into an axial displacement without any significant change in the pressure and stress conditions .

Der Probekörper wird also bei jeder Temperatur spielfrei und Cpantrisoh mit konstantem Druck P festgehalten. Der Radialdruckto . cdhäagt allein vom Achsialdruck. d.h. den Federkonstanten und O %er Steigung der Gleitflächen ab. Durch Änderung dieser Stei- 1 aung kann sogar innerhalb eines Behälters der Radialdruck.@ Eyon Probekörper zu Probekörper variiert werden. Die Gleitflächen und die Keilringe brauchen sich nicht flä- chig, sondern können sich auch punktförmig berühren. wenn man beispielsweise toroidförmige Seilringe g verwendet wie es-in FiR. g angedeutet ist. Im übrigen zeigt diese Figur eine ganz ähnliche Vorrichtung wie die Fig. i, was durch Verwendung glei- cher Bezugszelchen für gleiche Teile unterstrichen wird. An- stelle einen voll ausgeführten toroidförmigen Keilrings können auch Segmente eines solchen Rings oder gar Kugeln treten. The test specimen is free of play at any temperature and Cpantrisoh held at constant pressure P. The radial pressure to . cdh only speaks of the axial pressure. ie the spring constants and O % he slope of the sliding surfaces. By changing this gradient 1 The radial pressure can even be measured within a container. @ Eyon test specimen can be varied to test specimen. The sliding surfaces and the wedge rings do not need to be flat , but can also touch each other at points. if, for example, toroidal rope rings g are used, as in FiR. g is indicated. Incidentally, this figure shows a very similar structure as the FIG. I, which is obtained by using same cher Bezugszelchen for the same parts underlined. In place a fully executed toroidal wedge ring and segments of such a ring or even balls can occur.

Fzp". zeigt links in einem durch die Behälterachse geführten Schnittbild ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die Gleitflächen zwischen den Keilrin- ger 4 und den Segmenten 2 sind hier mit Hilfe von Stiften 10 e*nerseits und Nutrillen 11 andererseits profiliert. Dadurch verhindert@man ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Probekörpers oder erreicht eine Kupplung aller Probekörper, afl dass sie sich durch Rotieren des Deckels 7 dreher_ lassen. Fzp ". Pointing to the left in a guided through the container axis sectional view of a further embodiment of the inventive device. The sliding surfaces between the Keilrin- carrier 4 and the segments 2 are here by means of pins 10 e * hand, and Grooves 11 on the other profiled. This prevents @ an unintentional twisting of the specimen or a coupling of all specimens is achieved so that they can be rotated by rotating the cover 7.

Der Probekörper ist in dieser Figur rechteckig gezeichpet, um zu zeigen, dasa_auch andere Querschnittsformen des Probekörpers zulässig sind als die runde. Das Querschnittbild rechts neben dem Längsschnitt zeigt eine Ansicht von vorne auf die Stirn- seite der Umhüllungssegmente bei abgenommenem Keilring und die unten angeordnete Detailfigur eine Ansicht eines Segmentes. Anhand der Figur 4 wird abschliessend nachgewiesen, dass ausser runden aucheanderageformte zylindrische Behälter Verwendung finden können, wie zum Beispiel Quadratische oder dreieckige. Der Probekörper i dieser Figur besitzt eine weitgehend unve- .gelmössige Form, f11! iriiltiss@ gehört allen daajesiseo 111# i1 der Bseeireib=4 *stauten, bsw. sier in der feielavgs ass eetelli iat@ el»ehliseelie# denn**' yan slweiehest von ins kestrelelg &ut@M$# 1eiopieles tUr den fe&sas saheiieigt.l The specimen is gezeichpet rectangular in this figure, in order to show dasa_auch other cross-sectional shapes of the specimen are allowed than the round. The cross-sectional image to the right of the longitudinal section shows a view from the front of the end face of the casing segments with the wedge ring removed, and the detailed figure arranged below shows a view of a segment. On the basis of FIG. 4, it is finally demonstrated that, in addition to round, differently shaped cylindrical containers can also be used, such as square or triangular ones. The specimen i of this figure has a largely uneven .measured form, f11! iriiltiss @ belongs to all daajesiseo 111 # i1 der Bseeireib = 4 * dams, bsw. sier in the feielavgs ass eetelli iat @ el »ehliseelie # denn ** 'yan slweiehest from ins kestrelelg & ut @ M $ # 1eiopieles door to fe & sas saheiieigt. L

Claims (1)

Patentansprüche 1. Halte- und Zentriervorrichtang für mehrere der Wärmeaus- dehnung unterworfene Körper in einew zylindrischen Behälter mit einer in Achsrichtung des Behälters auf die Kör- per einwirkenden federnden Haltekraft, wobei die Körper in je eine Umhüllung eingebettet sind, die sich der Form den Körpers auf einem Grossteil seiner Oberfläche anfügt und mit #'m wesentlichen konstanten Abstand zwischen Um- hüllung und Behälterwand in den zylindrischen Behälter passt, dadurch, gekennzeichnet, dass die Umhüllung aus meh- reren entlang von Mantellinien geteilten Segmenten besteht und dann zwischen je zwei hintereinandergestapelten Um- hüllungen ein gegebenenfalls in Segmente aufgeteilter Keil- ring angeordnet ist, der sich auf stirnseitigen schrägen Gleitflächen der Umhüllungen abstützt und auf der Behälterinnenwand gleitet. 2. Halte- und Zentriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geke=meiohnet, dass die Gleitflachen und Keilringe mit Hille von Stiften, Nuten eto. profiliert sind. Claims 1. A holding and Zentriervorrichtang for several of the thermal expansion subject body in a W-cylindrical container with a force acting in the axial direction of the container body on the resilient retaining force, wherein the bodies are embedded in a respective casing which is the form the body attaches on a large part of its surface and fits with # 'm substantially constant distance between the enclosure and the container wall into the cylindrical container, characterized in that the envelope of sev- eral is along the divided surface lines segments and then consecutively stacked between each two order - envelopes a wedge ring, optionally divided into segments, is arranged, which is supported on the end face inclined sliding surfaces of the envelopes and slides on the inner wall of the container. 2. Holding and centering device according to claim 1, characterized geke = meiohnet that the sliding surfaces and wedge rings with Hille of pins, grooves eto. are profiled .