DE2320258A1 - Daempfungsvorrichtung zur aufnahme von stosskraeften - Google Patents

Description

Dämpfungsvorrichtung zur Aufnahme von Stoßkräften

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme von Stoßkräften mit einem Werkstoff, der mit wachsender Kraft zunächst elastisch und dann plastisch verformt wird. Bezweckt wird damit eine möglichst scharf abgeknickte Kennlinie der für einen gegebenen Weg aufzuwendenden Kraft. Als ein solcher Werkstoff kommt insbesondere Aluminium und reines Eisen in Präge, d.h. Eisen, das möglichst frei von Kohlenstoff und anderen Elementen ist.

Nach der US-Patentschrift 2 275 573 ist der Werkstoff zur Abbremsung von schweren Teilen an 7/erkzeugmaschinen in Form eines Rohres oder eines Hohlkegels ausgebildet, der zusammengestaucht wird. Deshalb sind die insbesondere bei der plastischen Verformung auftretenden Kräfte kaum zu übersehen und die Dämpfungswirkungen praktisch nicht abzuschätzen.

Nach der US-Patentschrift 3 209 864 wird der Werkstoff bei Stoßdämpfern, die z.B. an Luftfahrzeugen eingesetzt werden, in Form von Blöcken verwendet, die in einem druckfesten Zylinder angeordnet sind und mit Hilfe eines Stößels verformt werden, mit dem der Werkstoff durch bestimmte Kanäle gedrückt wird. Hierbei ist jedoch keine elastische Verformung möglich. Außerdem erfordern die druckfesten Zylinder einen sehr großen Aufwand, da auf ihre Wände der beim Fließen des Werkstoffes vorhandene Druck wirkt.

Die Erfindung sucht demgegenüber eine Anordnung, die insbesondere zur Aufnahme von Stoßkräften an den Komponenten von Kernreaktoranlagen geeignet ist. Hierzu zählen zum Beispiel die Dampferzeuger von Druckwasserreaktoren, die bei einem

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Bruch der Primärkühlleitungen von den Reaktionskräften der austretenden Kühlmittel stoßartig beschleunigt werden. Die neue Dämpfungsvorrichtung soll möglichst einfach aufgebaut sein, da sie in relativ großen Stückzahlen eingesetzt werden muß. Außerdem sind die aufzunehmenden Kräfte so groß, daß die bei der Anordnung nach der zuletzt genannten US-Patentschrift erforderlichen Zylinder mit wirtschaftlichen Mitteln nicht herzustellen sind.

Pur solche Komponenten von Kernreaktoranlagen ist in der deutschen Offenlegungsschrift 2 060 794 eine Abstützung angegeben, bei der ein als Dämpfungselement bezeichneter Körper aus Aluminium oder reinem Eisen einen über seine Höhe unterschiedlichen Querschnitt aufweist. Der Dämpfungskörper ist zwischen einer festen Auflage und einer ebenfalls festen Kopfplatte angeordnet, über die die Kräfte auf den gesamten Querschnitt des Dämpfungskörpers übertragen werden. Da die Kopfplatte eine nach außen ballige Oberfläche aufweist, können Kräfte nicht nur in der Achse des Dämpfungskörpers aufgenommen werden, sondern auch solche mit einer Neigung zu dieser Achse. Auch diese Anordnung entspricht aber noch nicht allen Wünschen nach Vereinfachung.

Gemäß der Erfindung liegt der Werkstoff dagegen in Form einer seitlich unbegrenzten Scheibe vor, auf die eine Schneide aus einem wesentlich härteren Werkstoff drückt. Mit Scheibe ist ein einfacher Körper gemeint, dessen Querschnittsabmesaungen keine Rolle spielen, weil keine seitliche Begrenzung durch einen druckfesten Zylinder benötigt wird. Vorzugsweise sind Scheibe und Schneide rechteckige Körper, die sich mit normalen Werkzeugmaschinen einfach herstellen lassen.

Die Schneide ragt zweckmäßig über den Rand der Scheibe. Dadurch kann erreicht werden, daß die Kraft einer Belastung nicht nur als Normale zur Berührungsfläche zwischen Scheibe und Schneide aufgenommen wird, sondern in einer zur Scheibe senkrechten Ebene in Schneidenrichtung wandern kann. Auslenkungen senkrecht zu dieser Ebene können dagegen nur in geringem

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Umfang zugelassen werden. Dies ist aber in den meisten Fällen ohnehin nicht erforderlich, da die aufzunehmenden Kräfte im allgemeinen mindestens so weit vorher bestimmt werden können, daß eine Ebene feststeht, in der sie wirksam werden.

Die Scheibe ist nach der weiteren Erfindung vorgepreßt. Dies ist vorteilhaft für eine Kennlinie, bei der die Kraft, die zu einer linearen Verformung notwendig ist, zunächst sehr schnell ansteigt und von einer gewissen Größe ab nur noch geringfügig, möglichst gar nicht mehr wächst, so daß ein Diagramm die schon erwähnte abgeknickte Kennlinie zeigt. Ausgezeichnet bewährt hat es sich, wenn die Scheibe nach einem etwa 3 mm tiefen Eindrücken einer Preßschneide um etwa 5 mm spanabhebend abgearbeitet ist. Die Preßschneide kann dabei etwa die gleiche Auflagefläche wie die später verwendete Schneide besitzen. Sie sollte jedoch nicht kleiner sein. Bei weitgehend gleichem Auflagequerschnitt hat es sich vielmehr als günstig erwiesen, wenn die Preßschneide etwa 5 mm breiter als die später verwendete Schneide ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei ist in den Fig. 1 und 2 schematisiert jeweils ein Dampferzeuger 1 dargestellt, der zu einer Kernkraftwerksanlage mit einem Druckwasserreaktor gehört. Der Dampferzeuger 1 ist über eine Leitung 2 an den nicht gezeichneten Reaktordruckbehälter angeschlossen. Eine ebenfalls nicht gezeichnete Leitung führt das als Primärkühlmittel verwendete Wasser nach dem Durchlaufen des Dampferzeugers zum Reaktordruckbehälter zurück. Am oberen Ende des Dampferzeugers ist eine Dampfleitung 3 angeschlossen. Von ihr wird der Dampf zu einem nicht gezeichneten Verbraucher geführt. Das von diesem zurückgeführte Speisewasser tritt durch einen ebenfalls nicht gezeichneten Stutzen in das untere Ende des Dampferzeugers ein.

In Fig. 1 ist angenommen, daß an der Dampfleitung 3 ein Bruch auftritt. Deshalb entsteht am Dampferzeuger 1 eine Reaktionskraft auf Grund des austretenden Dampfes, die durch

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den Pfeil 6 angedeutet ist. Diese Reaktionskraft ergibt eine Stoßkraft in einer Abstützungsstelle 7, in der die seitlichen Kräfte des Dampferzeugers aufgefangen werden, während das Gewicht Gr ein Lager 8 belastet.

Bei der Darstellung nach Fig. 2 ist angenommen, daß die Primärkühlleitung 2 bricht, so daß dort eine durch den Pfeil 10 angedeutete Kraft auf den Dampferzeuger entsteht. Die Kraft wird von einer unteren seitlichen Abstützung 11 aufgenommen, während das Gewicht in einem Lager 12 aufgefangen wird.

Die Abstützungen 7 bzw. 11 sind nach der Erfindung in der in Fig. 3 vereinfacht dargestellten Weise ausgeführt. Sie besitzen einen quaderförmigen Aluminiumblock 14, der auf einer nicht weiter dargestellten ebenen Stützfläche aufliegt. Die Berührungsfläche entspricht der Unterseite 15 des Quaders. Die Abstützung besteht beispielsweise aus Stahl, so daß sie gegenüber der Aluminiumscheibe 14 hart ist.

Auf der gegenüberliegenden Oberseite 16 drückt auf die Aluminiumscheibe 14 eine Schneide 17, die ebenfalls ein rechteckiger Körper ist und aus Stahl, unter Umständen sogar aus gehärtetem Stahl besteht, damit eine wesentlich größere Härte als die des Aluminiums vorliegt. Wie man sieht, ist die Schneide 17 schmaler als die Scheibe 14. Sie ragt jedoch in ihrer Längsrichtung an beiden Seiten über den Rand 18 bzw. 19 der Scheibe 14 hinaus. Deshalb können die aufzunehmenden Kräfte in der strichpunktiert angedeuteten Ebene 20 liegen. Vorzugsweise verlaufen sie darin als Normale, wie durch den Pfeil 21 angedeutet ist. Sie können in der Ebene aber auch geneigt sein, wie der Pfeil 22 zeigt.

Die Scheibe 14 besteht aus Aluminium, das vorgepreßt ist. Zum Vorspressen wurde die Scheibe 14 mit einer Preßschneide, die der Schneide 17 im Querschnitt entspricht, jedoch in der Breite 24 um 5 mm größer war, so belastet, daß die Preßschneide 3 mm tief in die Aluminiumscheibe eingedrungen ist. An-

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schließend wurde die Höhe 25 der Scheibe 14 um 5 mm spanabhebend, z.B. durch Hobeln, abgetragen. Die durch das Vorspresen erhaltene Vorspannung verstärkt den Knick in der Kennlinie, die entsteht, wenn man die zur Verformung der Scheibe 14 notwendige Kraft 21 über den Verformungsweg aufträgt. Versuche haben bewiesen, daß die neue Dämpfungsvorrichtung
trotz ihres überaus einfachen Aufbaus allen Anforderungen
bei der Abstützung schwerer Komponenten in Kernkraftwerken gewachsen ist." Die vorstehend beschriebenen Stoßkräfte werden nachgiebig aufgenommen und auf Bruchteile der sonst üblichen Werte begrenzt.

6 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims (6)

232025: - 6 - VPA 73/8945 Patentansprüche

1.J Dämpfungsvorrichtung zur Aufnahme von Stoßkräften, insbe- —' sondere an den Komponenten von Kernreaktoranlagen, z.B. den Dampferzeugern von Druckwasserreaktoren, mit einem Werkstoff, der mit wachs-ender Kraft zunächst elastisch und dann plastisch verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff in Form einer seitlich unbegrenzten Scheibe (14) vorliegt, auf die eine Schneide (17) aus einem wesentlich härteren Werkstoff drückt.

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneide (17) über den Rand (18,19) der Scheibe (14) ragt.

3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14) und die Schneide (17) rechteckige Körper sind.

4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14) vorgepreßt ist.

5. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (14) nach einem etwa 3 mm tiefen Eindrücken einer Preßschneide um etwa 5 mm spanabhebend abgearbeitet ist.

6. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßschneide bei weitgehend gleichem Auflagequerschnitt etwa 5 mm breiter als die Schneide (17) ist.

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