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Umfangs dichtung für einen gas-
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gekühlten Hochtemperaturreaktor Die Erfindung bezieht sich auf eine
Umfangsdichtung für einen gasgekühlten Hochtemperaturreaktor zur Trennung des Warmgasraumes
vom Kaltgasraum im oberen Bereich des Reaktorkerns.
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Eine solche Umfangsdichtung ist oberhalb des Reaktorkerns angeordnet
und soll die Beaufschlagung sowohl des Seitenreflektors als auch des thermischen
Seitenschildes mit Warmgas verhindern.
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Im Betriebszustand treten im Bereich der Umfangsdichtung zwischen
Reaktorkern und dem thermischen Seitenschild sowohl in axialer als auch in radialer
Richtung relativ große thermische Differenzdehnungen auf. Hierdurch kann es zu Verspannungen,
insbesondere Aufwölbungen, an der den Warmgasraum vom Kaltgasraum trennenden Umfangsdichtung
kommen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Umfangsdichtung
zur Trennung von Warmgasraum und Kaltgasraum im oberen Bereich des Reaktorkerns
zu schaffen, die dynamisch auf die thermischen Differenzspannungen der angrenzenden
Reaktorbauelemente antwortet.
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Die Aufgabe wird bei der Umfangsdichtung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von flächig ausgebildeten
Dichtelementen
eine geschlossene, zusammenhängende Trennfläche bildend aneinandergefügt sind, daß
jedes Dichtelement wenigstens mit dem ersten Ende an einem Reaktorbauteil kraftschlüssig
befestigt ist, daß das zweite Ende jedes Dichtelements wenigstens auf einem ersten
Verbindungselement abgestützt und befestigt ist und daß in den Raum zwischen dem
ersten Verbindungselement und einem zweiten Reaktorbauteil ein zweites Verbindungselement
mittels einer Spannvorrichtung eingepreßt ist.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist jedes Dichtelement als
Konsole ausgebildet. Je zwei aneinandergereihte Dichtelemente sind mit ihren Längskanten
aneinandergefügt, wodurch eine Umfangsdichtung entsteht, die durch eine geschlossene
Fläche gebildet wird. Das erste Ende jedes Dichtelements ist über einen Flansch
am thermischen Seitenschild des Reaktors angeschraubt.
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Das erste Verbindungselement, auf dem das zweite Ende jedes Dichtelements
abgestützt und befestigt ist, ist als Dichtzarge ausgebildet und hat die Form eines
rechten Winkels. Insbesondere wird das zweite Ende jedes Dichtelements auf den ersten
Schenkel des ersten Verbindungselements aufgelegt und daran befestigt.
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Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Verbindungselement
als Dichtleiste ausgebildet, die mindestens eine abgeschrägte Begrenzungsfläche
aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird diese geschrägte Begrenzungsfläche
gegen eine in entsprechender Weise abgeschrägte Fläche des Seitenreflektors gepreßt.
Die der abgeschrägten Begrenzungsfläche des zweiten Verbindungselements gegenüberliegende
Begrenzungsfläche wird gegen den zweiten, nach unten weisenden Schenkel des ersten
Verbindungselements gepreßt.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das auf das zweite
Verbindungselement wirkende Spannelement als teleskopartiger
Federtopf
mit einer im Inneren befindlichen Spiralfeder ausgebildet. Der Boden des Federtopfes,
der als Wirkungsfläche fungiert, ist über eine Anpreßleiste auf das zweite Verbindungselement
aufgesetzt. In vorteilhafter Weise ist der Boden des Federtopfes auf der Anpreßleiste
befestigt, insbesondere festgeschraubt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Abmessungen
des zweiten Verbindungselements an den Abstand zwischen dem ersten Verbindungselement
und dem Seitenreflektor angepaßt. Jedes Dichtelement weist auf seiner Oberfläche
eine senkrecht angeordnete Aussteifungsrippe auf, die eine Verbiegung desselben
vermeiden soll. Jeder Federtopf ist über einen in seiner Längsachse verlaufenden
Stab, dessen unteres Ende aus dem Boden des Federtopfes herausragt, zusätzlich gehaltert.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Ende des Stabes durch eine
Bohrung am zweiten Ende des Dichtelementes hindurchgeführt und auf dem ersten Schenkel
des ersten Verbindungselementes abgestützt. Das erste, nach unten weisende Ende
des Stabes ist sowohl an dem Dichtelement als auch an dem ersten Schenkel des ersten
Verbindungselementes kraftschlüssig befestigt. In vorteilhafter Weise ist das zweite,
nach oben weisende Ende des Stabes am Deckel des Federtopfes lösbar befestigt.
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Durch die kombinierte Halterung über Schrauben- und Spannelemente
wird jedes Dichtelement beim Auftreten von thermischen Differenzdehnungen bei den
angrenzenden Reaktorbauteilen mitbewegt. Zusätzlich kann die gesamte Umfangsdichtung
längs der abgeschrägten Auflagefläche des Seitenreflektor gleiten, so daß bei Verringerung
des Abstandes zwischen dem Seitenreflektor und dem thermischen Seitenschild jedes
Dichtelement zwar immer noch in der erforderlichen Weise zwischen die beiden Reaktorbauteile
gepreßt, jedoch eine Verbiegung der Dichtelemente,
insbesondere
ein Auseinanderklaffen der vorzugsweise überlappend angeordneten Dichtelemente,
vermieden wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert und
der mit der Erfindung erzielbare Fortschritt dargestellt.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eines der die Umfangsdichtung
bildenden Dichtelemente im Bereich der Spannvorrichtung, Fig. 2 einen Teilbereich
der Umfangsdichtung, von oben gesehen.
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Der in Figur 1 im Vertikalschnitt dargestellte Teilbereich der Umfangsdichtung
umfaßt ein Dichtelement 2, zwei Verbindungselemente 3 und 4, eine Anpreßleiste 5
sowie eine Spannvorrichtung.
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Das Dichtelement 2 ist bei der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform
als Konsole ausgebildet. Die Dicke dieser Konsole beträgt einige Millimeter. Die
Breite der Konsole ist frei wählbar, insbesondere wird sie durch die Tragfähigkeit
der für die Konsole verwendeten Halterung bestimmt. Das erste Ende des flächig ausgebildeten
Dichtelements 2 ist am thermischen Seitenschild 7 kraftschlüssig befestigt. Hierfür
ist das erste Ende des Dichtelements 2 mit einem Flansch 8 verbunden, der an der
Stirnfläche des Dichtelements 2 befestigt, vorzugsweise angeschweißt, ist.
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Der Flansch 8 ist so an dem Dichtelement 2 befestigt, daß seine untere
Begrenzungsfläche in einer Ebene mit der unteren Begrenzungsfläche des Dichtelements
2 liegt. Nach oben hin überragt
der Flansch 8 das Dichtelement 2
um einige Zentimeter. Der Flansch 8 weist in seinem oberen Bereich einige Langlöcher
9 auf, durch die Sechskantschrauben 10 hindurchgesteckt und in entsprechende Bohrungen
des thermischen Seitenschildes 7 geschraubt sind. Auf diese Weise wird das Dichtelement
2 kraftschlüssig mit dem thermischen Seitenschild 7 verbunden. Die dem thermischen
Seitenschild 7 zugewandte Begrenzungsfläche des Flansches 8 ist an die Außenkontur
des thermischen Seitenschildes 7 angepaßt. Auf der dem thermischen Seitenschild
7 zugewandten Seite weist der Flansch 8 beidseitig der Lang löcher 9 einige Ausnehmungen
11 auf, die mit Dichtpackungen 12 ausgefüllt sind.
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Auf der Oberfläche des Dichtelements 2 ist ein als Aussteifungsrippe
13 dienendes Blech senkrecht angeordnet und befestigt.
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Vorzugsweise ist die Aussteifungsrippe 13 auf der Oberfläche des Dichtelementes
2 festgeschweißt. Die dem Flansch 8 zugewandte Seitenkante der Aussteifungsrippe
13 kann zusätzlich mit diesem verbunden, insbesondere verschweißt werden. Diese
Aussteifungsrippe soll die Stabilität des Dichtelements 2 erhöhen. Das zweite Ende
des als Konsole ausgebildeten Dichtelements 2 ist auf dem ersten Verbindungselement
3 angeordnet und darauf befestigt.
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Bei dem ersten Verbindungselement 3 handelt es sich um eine Dichtzarge.
Sie wird von zwei Schenkeln 3A und 3B gebildet, die im rechten Winkel aneinandergefügt
sind. Die Dicke dieser Schenkel beträgt einige Millimeter. Ihre Breite ist frei
wählbar, vorzugsweise sind die Schenkel nicht breiter als das Dichtelement 2 ausgebildet.
Das zweite Ende des Dichtelements 2 ist vorzugsweise auf den ersten Schenkel 3A
des Verbindungselementes 3 aufgelegt. Die Länge des Dichtelementes 2 ist so bemessen,
daß der Bereich zwischen dem thermischen Seitenschild 7 und dem Seitenreflektor
14 nicht vollständig überdeckt wird, sondern ein Raum 15 verbleibt, in dem der zweite
Schenkel 3B des Verbindungselementes 3 nach unten weisend angeordnet ist.
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Das zweite Ende des Dichtelements ist zusätzlich mit Langlöchern 16
versehen. In diese Langlöcher sind Sechskantschrauben 17 eingesetzt, die in Bohrungen
des Schenkels 3A eingedreht sind. Der Schenkel 3A des Verbindungselementes 3 weist
im Bereich des Dichtelements 2 eine Ausnehmung auf, in die eine Dichtpackung 18
eingelegt ist.
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In dem verbleibenden Raum 15A zwischen dem Verbindungselement 3 und
dem Seitenreflektor 14 ist das zweite Verbindungselement 4 eingesetzt. Dieses ist
vorzugsweise als Dichtleiste 4 ausgebildet. Das Verbindungselement 4 weist einen
fünfeckigen Querschnitt auf. Insbesondere wird dieses Verbindungselement 4 aus einem
quaderförmigen Körper gebildet, der im Bereich einer Seitenkante abgeflacht ist,
wodurch eine Leiste mit fünf Eckkanten gebildet wird. Diese zu den übrigen Begrenzungsflächen
des Verbindungselementes 4 schräg verlaufende Begrenzungsfläche 4B ist auf einer
ebenfalls schräg verlaufenden Begrenzungsfläche 14F des Seitenreflektors 14 aufgesetzt
und abgestützt. Die Fläche 14F weist den gleichen Neigungswinkel wie die Fläche
4B auf. Die der Begrenzungsfläche 4B gegenüberliegende seitliche Begrenzungsfläche
des Verbindungselementes 4 liegt an dem nach unten weisenden Schenkel 3B des Verbindungselementes
3 an. Auf die nach oben weisende Begrenzungsfläche drückt der Boden 6B der als Federtopf
ausgebildeten Spannvorrichtung 6.
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Zwischen dem Boden 6B und der nach oben weisenden Begrenzungsfläche
des Verbindungselementes 4 ist die Anpreßleiste 5 angeordnet. Diese ist ohne zusätzliche
Halterung auf das Verbindungselement 4 aufgesetzt. Der Boden 6B des Federtopfes
6 sitzt auf der Oberfläche der Anpreßleiste 5 auf und ist mit dieser über eine oder
mehrere Schrauben 19 kraftschlüssig lösbar verbunden. Die Spannvorrichtung 6 wird
durch zwei Zylinder 6E und 6F mit unterschiedlichem Durchmesser gebildet. Der Zylinder
6E
mit dem kleineren Durchmesser wird an seiner Unterseite durch die Fläche 6B, die
den Boden des Federtopfes 6 bildet, verschlossen. Der obere Bereich des Zylinders
6E ragt in den unteren Bereich des Zylinders 6F. Dieser ist an seinem oberen Ende
durch die Fläche 6D verschlossen. Im Inneren der beiden Zylinder ist eine Spiralfeder
6S angeordnet. Der Federtopf 6 ist über einen in seiner Längsachse verlaufenden
Stab 20, dessen erstes nach unten weisendes Ende aus dem Boden 6B des Federtopfes
herausragt, auf dem Verbindungselement 3 abgestützt und mit diesem kraftschlüssig
verbunden.
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Wie bereits erwähnt, ist auf der Oberfläche des Verbindungselementes
3 auch das als Konsole ausgebildete Dichtelement aufgelegt und abgestützt. Um den
Stab 20 ebenfalls auf dem Verbindungselement 3 abstützen zu können, ist das Dichtelement
2 an entsprechender Stelle mit einer Bohrung für den Durchlaß des Stabes 20 versehen.
Der Stab 20 ist an den Berthrungsstellen mit dem Dichtelement 3 zusätzlich verschweißt.
Die als Decke fungierende Fläche 6D des Federtopfes 6 wird von dem Stab 20 geringfügig
überragt. Der Stab 20 ist an seinem oberen Ende mit einem Gewinde versehen. Eine
Sechskantmutter 21 ist von außen auf das Gewinde des Stabes 20 aufgeschraubt und
gegen die Fläche 6D gedreht. Um diese vor Beschädigungen zu schützen, ist zwischen
ihr und der Mutter 21 eine Unterlegscheibe 22 angeordnet.
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Durch das Gegenschrauben der Mutter 21 gegen die Fläche 6D wird der
Zylinder 6F über den Zylinder 6E geschoben und damit die Spiralfeder 6S zusammengedrückt.
Durch einen außen am Zylinder 6E rundum geführten Anschlag 23 und einen im Inneren
des Zylinders 6F rundum geführten Anschlag 24 wird das Zusammendrücken des Federtopfes
6, insbesondere der in ihr angeordneten Spiralfeder 6S, begrenzt. Damit beim Zusammendrücken
des Federtopfes 6 der Zylinder 6F längs des Stabes durch Anziehen
der
Mutter 21 ohne Schwierigkeiten bewegt werden kann, muß die in der Fläche 6D für
den Durchlaß des Stabes 20 vorgesehene Bohrung entsprechend groß ausgebildet sein,
damit zwischen dem Stab 20 und der Fläche 6D ein genügend großer Abstand gebildet
wird. Durch das Spannen der Spiralfeder 6S wird der Boden 6B des Federtopfes über
die Anpreßleiste 5 gegen das Verbindungselement 4 gepreßt. Dieses wird wiederum
in entsprechender Weise zwischen das Verbindungselement 3 und den Seitenreflektor
14 gedrückt. Insbesondere werden seine beiden Begrenzungsflächen 4B und 4D so stark
gegen die Fläche 4F bzw. den Schenkel 3B gedrückt, daß der Raum unterhalb des Dichtelementes
2 nach oben hin vollständig verschlossen ist und nur noch ganz geringe Mengen an
Leckage durchtreten. Diese sind bei der Trennung zwischen Warm- und Kaltgasraum
jedoch wünschenswert, da sie eine Stagnierung des Kaltgases verhindern. Die gesamte
zwischen dem thermischen Seitenschild 7 und dem Seitenreflektor angeordnete Umfangsdichtung
wird durch die Aneinanderreihung mehrerer solcher Dichtelemente 2 gebildet.
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Insbesondere werden, wie in Figur 2 dargestellt, die Dichtelemente
2 vorzugsweise überlappend aneinandergefügt. Insbesondere wird an den beiden Längsseiten
des in Figur 1 dargestellten, als Konsole ausgebildeten Dichtelements 2 je ein weiteres
Dichtelement 2 angefügt. Die an das erste Dichtelement angefügten weiteren Dichtelemente
2 werden auf die gleiche Weise an dem thermischen Seitenschild 7 und an dem Seitenreflektor
14 gehalten. Durch die Aneinanderfügung einer Vielzahl solcher Dichtelemente 2 wird
die in Figur 2 dargestellte Umfangsdichtung 1 geschaffen, die den Raum zwischen
dem thermischen Seitenschild 7 und dem Seitenreflektor 14 in der erforderlichen
Weise verschließt. In Figur 2 sind drei dieser die Umfangsdichtung 1 bildenden Dichtelemente
2 dargestellt. Jedes der Dichtelemente 2 istebenso wie das in Figur 1 dargestellte
Dichtelement 2, über den Flansch e und die Schrauben 10 am thermischen Seischild
7
befestigt. Jedes Dichtelement wird auch hierbei mittels der als Federtopf 6 ausgebildeten
Spannvorrichtung am Seitenreflektor 14 abgestützt. Bei der in Figur 2 dargestellten
Ausführungsform der Umfangsdichtung sind die Abmessungen der einzelnen, als Konsole
ausgebildeten Dichtelemente 2 so gewählt, daß für die Halterung eines jeden Dichtelementes
ein Federtopf 6 ausreicht. Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Dichtelemente
2 auch wesentlich größer auszubilden. In diesem Fall muß das zweite Ende eines jeden
Dichtelementes auf mehreren als Dichtzargen ausgebildeten Verbindungselementen 3
abgestützt werden. Diese Dichtzargen 3 sind dann in vorgebbarem Abstand voneinander
unterhalb des zweiten Endes des Dichtelementes anzuordnen. Bei einer solchen Ausführungsform
sind dann zur Halterung eines einzelnen Dichtelementes 2 mehrere Federtöpfe 6 erforderlich.
Insbesondere ist dann auf jeder zusätzlichen Dichtzarge.ein Federtopf 6 abzustützen,
mit dessen Hilfe das als Dichtleiste ausgebildete Verbindungselement 4 zwischen
die Verbindungselemente 3 und den Seitenreflektor 14 gedrückt wird. Bei Verwendung
von Dichtelementen 2 mit größeren Abmessungen ist es sinnvoll, auf deren Oberfläche
mehrere Aussteifungsrippen 13 in vorgebbarem Abstand voneinander anzuordnen.
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