DE3615588A1

DE3615588A1 - Bearing pin connection for transporting and/or storage containers for radioactive materials

Info

Publication number: DE3615588A1
Application number: DE19863615588
Authority: DE
Inventors: Werner Botzem
Original assignee: Transnuklear GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-12
Also published as: JPS62267698A

Abstract

The bearing pins for transporting and/or storage containers for radioactive materials are normally screwed to the basic body of the container. The security of the connection can be increased if the fixing contour of the bearing pin on the basic body of the container is designed to be completely or partially conical or in the form of a sloping plane and is fitted into a corresponding contour on or in the basic body of the container.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Tragzapfenverbindung für Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe bei der ein Tragzapfen über eine Schraubverbindung an Behältergrundkörper befestigt ist.The invention relates to a trunnion connection for transport and / or storage containers for radioactive Fabrics with a trunnion over a screw connection is attached to the container body.

Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe weisen Tragzapfen zur Handhabung über Krangehänge auf. Entsprechend den hohen Gewichten dieser Strahlenschutzbehälter, die über hundert Tonnen betragen können, müssen die Tragzapfen und deren Verbindung mit dem Behältergrundkörper entsprechend stabil ausgelegt sein.Transport and / or storage containers for radioactive Fabrics have trunnions for handling over crane hangers on. According to the high weights of these Radiation protection containers that are over a hundred tons may be, the trunnions and their Connection with the container body accordingly be designed to be stable.

Es sind mehrere Verbindungsarten zwischen Tragzapfen und Behältergrundkörper bekannt.There are several types of connection between trunnions and container body known.

Angegossene Tragzapfen haben den Nachteil, daß die Festigkeit des Zapfens durch die des Gußwerkstoffes bestimmt wird. Zudem muß bei einem Lunker oder Riß im Tragzapfen jeweils der gesamte Behälter verworfen werden.Cast trunnions have the disadvantage that the Strength of the pin through that of the cast material is determined. In addition, a blow or crack the entire container is discarded in the trunnion will.

Angeschweißte Tragzapfen sind nur bei gut schweißbaren Werkstoffen möglich, so daß die Verwendung von Gußwerkstoffen als Behältermaterial ausscheidet. Zudem bereiten die Eigenspannungen der meist dicken Schweißnähte Probleme, ebenso deren Prüfung. Welded-on trunnions are only for weldable ones Possible materials so that the use of Casting materials excreted as container material. In addition prepare the residual stresses of the mostly thick Welds problems, as well as their testing.

Diese Probleme werden durch angeschraubte Tragzapfen vermieden. Problematisch ist dabei jedoch das durch die äußere Kraft in den Tragzapfen eingeleitete Moment, das durch die Mehrschraubverbindung auf einer Seite und die Druckbeanspruchung in der Trennfuge auf der anderen Seite aufgenommen wird. Die Querkräfte werden über einen Scherbund in die Flanken der Behälterkörperbohrung eingeleitet. Aufgrund des Passungspieles zwischen Scherbund und Behälterkörperbohrung und der Tatsache, daß die Querkräfte nicht über Reibung unter dem Schraubenkopf übertragen werden können, bewegt sich der Zapfen bei Belastung im Rahmen der gegebenen Toleranzen. Dadurch, daß je nach Schraubvorspannung und Reibwert zwischen Schraubenkopf und Tragzapfen Reibkräfte in die Schraube quer zu ihrer Achsrichtung eingeleitet werden, werden die Schrauben neben ihrer bestimmungsgemäßen Zugspannung zusätzlich durch ein Biegemoment belastet. Die Auslegung von Tragzapfenschrauben führt dadurch nachteilig zu wesentlich größeren Schrauben und Tragzapfendimensionen als dies ohne Biegebelastung der Schraube erforderlich wäre. Besonders nachteilig ist diese Biegebelastung, da es bei Transport und Handhabung um eine schwellende dynamische Last handelt.These problems are caused by screwed-on trunnions avoided. However, this is problematic because the moment introduced into the trunnion, through the multi-screw connection on one Side and the pressure load in the parting line the other side is recorded. The lateral forces are sheared into the flanks of the container body bore initiated. Because of the fit game between the shear collar and the container body bore and the fact that the lateral forces are not transmitted via friction under the screw head can, the pin moves in the frame when loaded the given tolerances. Because, depending on the screw preload and coefficient of friction between screw head and Trunnion friction forces in the screw transverse to it Axis direction are initiated, the screws in addition to their intended tension loaded by a bending moment. The interpretation of trunnion screws leads to disadvantageous much larger screws and trunnion dimensions than this without bending the screw would be required. This is particularly disadvantageous Bending load as it is in transportation and handling is a swelling dynamic load.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Tragzapfenverbindung für Transport- und/oder Lagerbehälter für radioaktive Stoffe, bei der ein Tragzapfen über eine Schraubverbindung am Behältergrundkörper befestigt ist, zu schaffen, die die Biegebelastung der Befestigungsschrauben verhindert und die Verbindungssicherheit erhöht. The invention was therefore based on the object Trunnion connection for transport and / or storage containers for radioactive substances with a trunnion via a screw connection on the container body is attached to create the bending load the fastening screws prevented and the Connection security increased.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungskontur des Tragzapfens am Behältergrundkörper teilweise oder völlig konisch oder in Form einer schiefen Ebene ausgebildet und in eine entsprechend ausgebildete Einpassungskontur im Behältergrundkörper eingepaßt ist.According to the invention, the object was achieved by that the mounting contour of the trunnion on the container body partially or completely conical or in the form of an inclined plane and in a suitably designed fitting contour is fitted in the container body.

Anhand der schematischen Abb. I und II soll die erfindungsgemäße Tragzapfenverbindung beispielhaft näher erläutert werden.The trunnion connection according to the invention is to be explained in more detail by way of example using the schematic FIGS .

An einen Behältergrundkörper (2) eines Transport- und/oder Lagerbehälters für bioschädliche, insbesonders radioaktive Stoffe (bestrahlte Brennelemente aus Kernreaktoren, radioaktive Abfälle u. dgl.) sind Tragzapfen (1) durch mehrere Schrauben (4) angeschraubt. Die Befestigungskontur (3) des Tragzapfens (1), also die dem Behältergrundkörper (2) zugewandte Seite, ist teilweise oder völlig konisch ausgestattet. Diese Befestigungskontur (3) findet ihre Entsprechung in der Einpassungskontur (6) im Behältergrundkörper (2). Die Konturen (3, 6) können angegossen, angeschmiedet, angedreht oder gefräst sein, wobei das für den Behältergrundkörper (2) bzw. für den Tragzapfen (1) jeweils günstigste Verfahren gewählt wird. Im Bereich der Sacklochbohrung (13) für die Schrauben ist es vorteilhaft, den Konus zu unterbrechen, um das Sacklochgewinde im Behältergrundkörper (2) auf ebener Fläche (12) einschneiden zu können.Carrier pins ( 1 ) are screwed to a container base body ( 2 ) of a transport and / or storage container for bio-harmful, in particular radioactive substances (irradiated fuel elements from nuclear reactors, radioactive waste and the like) by means of several screws ( 4 ). The fastening contour ( 3 ) of the trunnion ( 1 ), that is to say the side facing the container base body ( 2 ), is partially or completely conical. This fastening contour ( 3 ) finds its correspondence in the fitting contour ( 6 ) in the container body ( 2 ). The contours ( 3, 6 ) can be cast on, forged, turned or milled, the most favorable method being chosen for the container base body ( 2 ) or for the trunnion ( 1 ). In the area of the blind hole ( 13 ) for the screws, it is advantageous to interrupt the cone in order to be able to cut the blind hole thread in the container body ( 2 ) on a flat surface ( 12 ).

Bei Tragzapfen mit einer quadratischen Tragzapfenbasis (9) sind die Konturen (3, 6) als sich entsprechende schiefe Ebenen gestaltet. In the case of trunnions with a square trunnion base ( 9 ), the contours ( 3, 6 ) are designed as corresponding inclined planes.

Durch Anziehen der Tragzapfenschrauben (4) wird der Tragzapfen (1) über die konischen Konturen (3, 6) am Behältergrundkörper (2) zentriert. Schon bei geringen Vorspannkräften F _v der Schrauben (4) wird die bisher nachteilige Relativbewegung zwischen dem Tragzapfen (1) und dem Behältergrundkörper (2) verhindert.By tightening the trunnion screws ( 4 ), the trunnion ( 1 ) is centered on the conical contours ( 3, 6 ) on the container body ( 2 ). Even with low preload forces F _{v of} the screws ( 4 ), the previously disadvantageous relative movement between the support pin ( 1 ) and the container body ( 2 ) is prevented.

Aus dem Zusammenhang der Summe der Vorspannkraft F _v der Schrauben mit der äußeren Last F ergibt sich unter Berücksichtigung des Haftreibungskoeffizienten μ o (normalerweise 0,1 μ o 0,5) sowie des Neigungswinkels α des Konus bzw. der schiefen Ebene, daß sich die Vorspannkraft F mit dem Winkel verringert. Gegenüber bisher bekannten Tragzapfenverbindungen für Behälter gängiger Geometrie kann über den Vorteil der vermiedenen Relativbewegung zwischen Tragzapfen und Behälter im Lastfall hinaus auch der Schraubenquerschnitt mit Schraubenneigungswinkeln von 20-40° um etwa die Hälfte reduziert werden, da die maximalen Schraubenspannungen nur noch vom äußeren Moment bestimmt werden. Dadurch ergeben sich zusätzliche Vorteile der geringeren Sacklochtiefe und des Sacklochquerschnittes für die Schrauben im Behältergrundkörper, da die Behälterwandung weniger geschwächt und die Systemsicherheit (Unfallsituation u. a.) vergrößert wird.From the relationship between the sum of the preload force F _{v of} the screws and the external load F , taking into account the static friction coefficient μ o (normally 0.1 μ o 0.5) and the angle of inclination α of the cone or the inclined plane, the result is that Preload force F reduced with the angle. Compared to previously known trunnion connections for containers of common geometry, in addition to the advantage of the avoided relative movement between trunnion and container, the screw cross-section with screw inclination angles of 20-40 ° can also be reduced by about half, since the maximum screw stresses are only determined by the external moment . This results in additional advantages of the lower blind hole depth and the blind hole cross section for the screws in the container body, since the container wall is less weakened and the system security (accident situation etc.) is increased.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen dem Tragzapfen (1) und dem Behältergrundkörper (2) ein Konusring (5) angeordnet, dessen eine Konusflanke (7) in eine entsprechende Behälterkörpereinpassungskontur (10) und dessen andere Konusflanke (8) in eine behälterseitige Tragzapfeneinpassungskontur (11) eingepaßt ist. In a particularly advantageous embodiment, a cone ring ( 5 ) is arranged between the trunnion ( 1 ) and the container base body ( 2 ), one cone flank ( 7 ) of which corresponds to a corresponding container body fitting contour ( 10 ) and the other cone flank ( 8 ) of which is a container-side trunnion fitting contour ( 11 ) is fitted.

Insbesondere bei Tragzapfenverbindungen mit einem Steigungswinkel 0° oder nahe Null können durch Bearbeitung der entsprechenden Verbindungsflächen, z. B. durch Einfräsen oder Eindrehen, Konuskonturen (10, 11) eingearbeitet werden, in die der Konusring mit seinen beidseitigen Flanken (7, 8) als Verbindungselement eingefügt ist und die beschriebenen Vorteile wie Vermeidung der Relativbewegung Tragzapfen - Behälter, Verringerung der Vorspannkraft F _v der Schrauben, Verbesserung der Systemsicherheit, ebenfalls bewirkt. Bestehende herkömmliche Verbindungsarten können also auf einfache Weise erfindungsgemäß verbessert werden.In particular with trunnion connections with a pitch angle of 0 ° or close to zero, the corresponding connection surfaces, e.g. B. by milling or screwing, cone contours ( 10, 11 ) are incorporated, into which the cone ring with its flanks ( 7, 8 ) is inserted as a connecting element and the advantages described such as avoiding the relative movement of the trunnion - container, reducing the pretensioning force F _v the screws, improving system security. Existing conventional connection types can thus be improved in a simple manner according to the invention.

Der Steigungswinkel α muß nicht konstant sein, d. h. auch gewölbte oder bogenförmige Konturen können verwendet werden. Solche Konturen können sich u. a. fallweise durch die Art der Materialbearbeitung ergeben.The angle of inclination α does not have to be constant, ie curved or arched contours can also be used. Such contours can arise from the type of material processing, for example.

Claims

1. trunnion connection for transport and / or storage containers for radioactive materials, in which a trunnion is fastened via a screw connection to the container base body, characterized in that the fastening contour ( 3 ) of the trunnion ( 1 ) on the container base body ( 2 ) is partially or completely conical or in the form of an inclined plane and is fitted in a correspondingly designed fitting contour ( 6 ) on or in the container body.

2. trunnion connection according to claim 1, characterized in that between the trunnion ( 1 ) and the container base body ( 2 ) a cone ring ( 5 ) is arranged, one cone flank ( 7 ) in a corresponding container base body fitting contour ( 10 ) and the other cone flank ( 8 ) is fitted into a corresponding trunnion fitting contour ( 11 ) on the container side.