DE1473778C3 - Vorrichtung zum Aussortieren von Kugeln mit beschädigter Oberfläche und verändertem Durchmesser aus einer Kugelschüttung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aussortieren von Kugeln mit beschädigter Oberfläche und verändertem Durchmesser aus einer Kugelschüttung, vorzugsweise einer Kugelschüttung eines Kernreaktors, mit einem aus mehreren Gängen bestehenden drehbaren Gewindeteil, dessen Gänge vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt besitzen, wobei die Spitze des Dreiecks in das Innere des Gewindeteiles zeigt und die Gänge so voneinander beabstandet sind, daß zwischen die Gänge eingebrachte Kugeln im unbeschädigten Zustand nicht aus ihnen herausfallen können und in jedem Gewindegang mindestens ein mit diesen umlaufendes Umlenkstück vorgesehen ist.

Eine Vorrichtung mit diesen Merkmalen ist durch die DT-PS 14 48 376 unter Schutz gestellt. Weiterhin sind bisher Vorrichtungen bekannt (US-PS 13 35 522, DP-PS 42 043, Eckerkunst: »Automatisierung in der Längenmeßtechnik«. 19b4, S. 80/81), bei denen ein keilförmiger MelJspalt von zwei nebeneinander angeordneten Walzen gebildet wird und eine auf einer der Walzen angebrachte und sich um diese drehende Schnecke s vorgesehen ist. die den Vorschub der rollen- oiler kugelförmigen Prüfkörper bewirkt. Diese Vorrichtungen arbeiten lediglich als Sortiervorrichtungen, wobei die Prüfkörper je nach Durchmesser voneinander getrennt werden. Die Prüfkörper rollen so lange

ίο zwischen den beiden Walzen entlang, bis die Breite des keilförmigen Meßspaltes mit dem Maß der Prüfkörper übereinstimmt. Dann fallen sie nach unten und werden in besondere Gefäße geleitet. Die Aussortierung erfolgt also lediglich nach der Größe der Prüfkörper, wobei Unrundheiten oder Beschädigungen der Oberfläche nur in bestimmten Fällen erfaßt werden, da nicht die gesamte Oberfläche der Prüfkörper abgetastet wird.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung (US-PS 11 66 537) wird ein keilförmiger Meßspalt von zwei Schienen, deren Abstand sich stetig vergrößert, gebildet. Für den Transport der Prüfkörper dient hierbei ebenfalls eine sich drehende Schnecke, die unter den Schienen angeordnet ist. Die Aussortierung erfolgt auch hierbei nur nach der Größe der Prüfkörper.

Weiterhin ist es bekannt (DT-Gbm 19 24 620), die aus einem Kugelabzugsrohr austretenden Kugeln in den Raum zwischen zwei parallel angeordneten und zur Waagerechten geneigten drehbaren Walzen zu führen und die unbeschädigten Kugeln aus den Kugelbruchstücken herauszusortieren. Diese Einrichtung wirkt also lediglich als Bruchabscheider.

Zum Stand der Technik gehört ferner eine Vorrichtung (DT-Gbm 19 14 085), mit deren Hilfe die aus einem Reaktorkern abströmenden kugelförmigen Brennstoffelemente vereinzelt werden können. Sie besteht aus einem rotierenden Teller mit einer Bohrung und einer fest angeordneten Scheibe, in die ein Ringspalt von der gleichen Breite und auf dem gleichen Radius liegend wie die Bohrung eingearbeitet ist. Ein Aussortieren der kugelförmigen Elemente findet bei der Vereinzelung nicht statt.

Die erstgenannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß ein genaues Aussortieren von Kugeln mit vermindertem Durchmesser oder beschädigter Oberfläehe nur dann möglich ist, wenn der Testweg zum Abtasten der Kugeln möglichst lang gemacht wird, was eine große Baulänge der Vorrichtungen mit sich bringt. Steht, wie z. B. in der Reaktortechnik, eine hinreichend große Baulänge nicht zur Verfugung, so muß auf eine größere Genauigkeit verzichtet werden.

Bei der Vorrichtung nach der DT-PS 14 48 376 wird das Problem, bei hinreichend kurzer Baulänge einen genügend langen Testweg zur Verfugung zu haben, dadurch gelöst, daß die Führungsbahn für die abzutastenden Kugeln nicht gerade, sondern gekrümmt verläuft. Die Vorrichtung weist ein aus mehreren Gängen bestehendes Gewindeteil auf, dessen Gänge vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt besitzen, wobei die Spitze des Dreiecks in das Innere des Gewindeteils zeigt. Die Gewindegänge sind so voneinander beabstandet, daß zwischen die Gänge eingebrachte Kugeln im unbeschädigten Zustand nicht aus ihnen herausfallen können, und in jedem Gewindegang ist mindestens ein mit diesem umlaufendes Umlenkstück vorgesehen.

In der Praxis ist es erforderlich, daß dem Vorgang des Aussortieren der Kugeln eine Vereinzelung vorausgeht, um Verstopfungen oder Stockungen im Kugelzu-

lauf zu vermeiden. Die Hintereinanderschaltung einer bekannten Vereinzeinereinrichtung und der eben beschriebenen Sortiervorrichtung würde aber den Vorteil wieder zunichte machen, den die Anordnung eines Gewindeteils als Führungsbahn für die auszusortierenden Kugeln darstellt; d. h. die kurze Bauweise ginge wieder verloren. Ferner müßten mehrere drehende Teile in die Anlage, /.. B. die Beschickungsanlage für einen Kernreaktor, eingebaut werden, was sich ungünstig auf die Betriebssicherheit auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die eingangs genannte Vorrichtung zum Aussortieren von Kugeln dahingehend zu verbessern, daß bei Einhaltung einer kurzen Baulänge eine hohe Betriebssicherheit und ein zuverlässiger Betriebsablauf gewährleistet sind.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einem der Zufuhr der Kugeln aus der Kugelschüttung dienenden gebogenen Kugelabzugsrohr ein in bekannter Weise zur Waagerechten geneigter rotierender Teller mit einer am Rand des Tellers angebrachten Bohrung von etwas größerem Durchmesser als eine der Kugeln vorgesehen ist und daß das aus mehreren Gängen bestehende Gewindeteil starr mit dem Teller verbunden ist, wobei der Innenraum des Gewindeteils durch die Bohrung mit dem Kugelabzugsrohr in Verbindung steht.

Die in dem Kugelabzugsrohr anstehenden Kugeln werden einzeln durch die in dem rotierenden Teller vorhandene Bohrung abgezogen, treten in das Innere des Gewindeteils ein und geraten in den ersten Gewindegang. Stockungen und Verstopfungen sind nicht möglich. Durch die Drehung des mit dem Teller starr verbundenen Gewindeteils durchlaufen die Kugeln die weiteren Gewindegänge, wobei ihre Oberflächen an allen Stellen abgetastet werden. Aber nur Kugeln mit unbeschädigter Oberfläche gelangen an das Ende des Gewindeteils und treten hier aus diesem aus. Beschädigte Kugeln jedoch, die das zulässige Maß an irgendeiner Stelle der Oberfläche um einen bestimmten Betrag unterschreiten, bei Brennstoffkugeln von 6 cm Durchmesser etwa um 0,5 mm, werden auf ihrer Wanderung durch das Gewindeteil mit Sicherheit ausgeschieden.

Da infolge der starren Verbindung von Vereinzelner-Teller und Gewindeteil nur ein drehendes Teil vorhanden ist, verfügt die Vorrichtung über eine hohe Betriebssicherheit, wie bereits in der Praxis erprobt wurde. Dabei zeigte sich auch, daß der Antrieb der Kugeln durch den Vereinzelner-Teller nur sehr gering ist und daß die Vorgänge Kugelsäule-Teller-Bohrung völlig störungsfrei verlaufen. Die Baulänge der gesamten Vorrichtung ist außerordentlich kurz; die Teststrekke, die die Kugeln zu durchlaufen haben, besitzt jedoch etwa die achtfache Länge. Es ist daher ausgeschlossen, daß beschädigte Kugeln nicht ausgeschieden werden.

Sämtliche Bauteile sind mit einer zentralen Achse verbunden und werden von dieser angetrieben. Eine besondere Lagerung für das Gewindeteil entfällt daher. Zwischen dem einen Ende des Gewindeteils und der zentralen Achse ist eine lösbare konische Verbindung vorgesehen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung erfolgt der Antrieb von Teller und Gewindeteil durch eine starre Steckachse, die ohne besondere Vorbereitung am Vereinzelner-Teller oder an dem Gewindeteil unabhängig von diesen ausgebaut werden kann. Die in dem Kugelabzugsrohr anstehenden Kugeln werden dabei von dem Teller zurückgehalten. Wird die Vorrichtung in einer Kernreaktorbeschickungsanlage verwendet, so kann die Lagerung der Steckachse außerhalb der kritischen Zone vorgenommen und dadurch einer Wartung zugänglich gemacht werden.

Zweckmäßig ist am äußeren Durchmesser jedes Gewindeganges mindestens ein fingerartig ausgebildetes Formstück fest angebracht, und außerhalb des Gewindeteils befindet sich im Bereich jedes Formstükkes ein mit diesem zusammenwirkendes, ortsfest angeordnetes Gegenstück.

Die Verwendung derartiger Form- und Gegenstücke hat den Zweck, Verklemmungen und Verstopfungen innerhalb des Gewindeteils zu beheben. Das Zusammenwirken der Form- und Gegenstücke hat zur Folge, daß festgeklemmte Kugeln oder Kugelbruchstücke wieder in das Innere des Gewindeteils gedruckt werden. Weiterhin wird durch das Anbringen der Formstücke sowie der Umlenkstücke an den Gewindegängen eine ausreichende Versteifung des an sich elastischen Gewindeteils erzielt.

Vorteilhaft ist unterhalb des Gewindeteils ein trogartiger Behälter vorgesehen, der zwei getrennte Kammern umfaßt, von denen die eine zur Schrottaufnahme und die andere zur Aufnahme der unbeschädigten Kugeln bestimmt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, wobei der untere Teil des Gewindeteils versetzt gezeichnet ist, und

Fi g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1.

In der F i g. 1 ist ein gebogenes Kugelabzugsrohr 1 zu erkennen, das aus einer nicht dargestellten Kugelschüttung führt. Am unteren Ende dieses Rohres befindet sich ein zur Waagerechten geneigter Teller 2, der in einem an dem Rohr 1 angesetzten Flansch rotiert. Der Teller 2 weist eine Bohrung 4 auf, die einen etwas größeren Durchmesser als die Kugeln 5 besitzt. Der Antrieb des Tellers 2 erfolgt mittels einer zentralen Achse, die als Steckachse 6 ausgebildet ist und unabhängig von dem Teller 2 ausgebaut werden kann. Ein aus mehreren Gewindegängen 7 bestehendes Gewindeteil 8 ist starr mit dem Teller 2 verbunden, d. h. es nimmt an seiner Rotation teil. An seinem unteren Ende weist das Gewindeteil 8 eine lösbare, konische Verbindung 9 mit der Steckachse 6 auf. Die Gewindegänge 7 zeigen einen dreieckigen Querschnitt, wobei die Spitze des Dreiecks ins Innere des Gewindeteils gerichtet ist. Unterhalb des Gewindeteils 8 ist ein großer, trogartiger Behälter 10 angebracht, der zwei getrennte Behälter 11 bzw. 12 zur Aufnahme von unbeschädigten Kugeln bzw. Kugelbruchstücken aufweist. Durch zwei Rohre 13 bzw. 14 werden die Kugeln bzw. die Bruchstücke weiterbefördert. Die gesamte Vorrichtung ruht auf einem Gestell 15, das mit einem Arm 16 über das Gewindeteil 8 hinwegragt. An diesem Arm 16 ist ein Träger 17 befestigt, der eine Anzahl von Gegenstücken 18 aufweist. Diese wirken mit Formstücken 19 zusammen (s. Fig. 2), die an mehreren Stellen außen an den Gewindegängen 7 angebracht sind und mit dem Gewindeteil umlaufen. Dabei gleiten sie durch die entsprechend ausgebildeten Gegenstücke 18. Innerhalb der Gewindegänge 7 befindet sich eine Anzahl von Umlenkstücken 20, die derartig geformt sind, daß eine über sie hinweggleitende Kugel sich um einen gewissen Grad dreht, d. h. mit einem anderen Teil der Oberfläche auf dem Gewindegang aufliegt. Der Abstand der Gewindegänge 7 voneinander ist so gewählt, daß eine

unbeschädigte Kugel 5 nicht zwischen ihnen hindurchfiillen kann. Durch die Anordnung der Formstücke 19 außen an den Gewindegängen und der Umlenkstücke 20 innerhalb der Gewindegänge erhält das an sich elastische Gewindeteil genügend Festigkeit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet wie folgt: Die in dem Kugelabzugsrohr 1 anstehenden Kugeln 5 treten einzeln durch die Bohrung 4 in dem Teller 2 in das Innere des Gewindeteils 8 ein. Da jeweils nur die Randkugeln abfließen, die für eine eventuelle Brückenbildung verantwortlich sind, kann keine Stockung beim Abfluß der Kugeln eintreten. Infolge der Rotation des Gewindeteils wandern die Kugeln 5 zwischen Gewindegängen 7 hindurch, bis sie an deren Ende in den Behälter 11 fallen. Von dort werden sie durch ein Rohr 13 abgezogen. Bis zum Ende des Gewindeteils 8 und damit in den Behälter 11 gelangen aber nur solche Kugeln, deren Durchmesser gänzlich unbeschädigt ist. Alle übrigen Kugeln werden vorher auf ihrem Weg durch das Gewindeteil 8 ausgeschieden, d. h. sie fallen zwischen den Gewindegängen 7 hindurch und in den Behälter 12, von wo sie durch ein Rohr 14 weiterbetördert werden.

Durch die Umlenkstücke 20 werden die Kugeln ständig um kleine Beträge gedreht, so daß nacheinander sämtliche Teile ihrer Oberfläche mit den Gewindegängen 7 in Berührung kommen und abgetastet werden. Kugeln, deren Durchmesser an beliebigen Stellen um 0,5 mm kleiner ist als der Abstand der Gewindegänge, werden durch die beträchtliche Länge der Teststrecke mit Sicherheit ausgeschieden. Klemmen sich Kugeln in den Gewindegängen fest, so werden sie durch das Zusammenwirken der Formstücke 19 und der Gegenstücke 18 wieder ins Innere des Gewindeteils 7 zurückbefördert. Die in den Gewindegängen 7 festgeklemmten und daher mit dem Gewindeteil 8 umlaufenden Kugeln werden durch die Gegenstücke 18 aus den Gewindegängen herausgedrückt, und sich eventuell an den Gegenstücken festsetzende Bruchstücke werden durch die Formstücke 19 von diesen abgestreift.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung /um Aussortieren von Kugeln mit beschädigter Oberfläche und verändertem Durchmesser aus einer Kugelschüitung, vorzugsweise einer Kugelschüttung eines Kernreaktors, mit einem aus mehreren Gängen bestehenden drehbaren Gewindeteil, dessen Gänge vorzugsweise einen dreieckigen Querschnitt besitzen, wobei die Spitze des Dreiecks in das Innere des Gewindeteils zeig! und die Gänge so voneinander beabstandet sind, daß zwischen die Gänge eingebrachte Kugeln im unbeschädigten Zustand nicht aus ihnen herausfallen können und in jedem Gewindegang mindestens ein mit diesen umlaufendes Umlenkstück vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Zufuhr der Kugeln aus der Kugelschüttung dienenden gebogenen Kugelabzugsrohr (1) ein in bekannter Weise zur Waagerechten geneigter rotierender Teller (2) mit einer am Rand des Tellers angebrachten Bohrung (4) von etwas größerem Durchmesser als eine der Kugeln (5) vorgesehen ist und daß das aus mehreren Gewindegangen (7) bestehende Gewindeteil (8) starr mit dem Teller verbunden ist. wobei der Innenraum des Gewindeteils durch die Bohrung mit dem Kugelabzugsrohr in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für den Einbau in eine Kernreaktorbeschickungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb von Teller (2) und Gewindeteil (8) durch eine starre Steckachse (6) erfolgt, deren Lagerung außerhalb der kritischen Zone des Kernreaktors vorgenommen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Durchmesser jedes Gewindeganges (7) mindestens ein fingerartig ausgebildetes Formstück (19) fest angebracht ist und daß außerhalb des Gewindeteils (8) im Bereich jedes Formstückes ein mit diesem zusammenwirkendes, ortsfest angeordnetes Gegenstück (18) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Gewindeteils (8) zwei getrennte Behälter (11, 12) zur Aufnahme von Schrott und von unbeschädigten Kugeln vorgesehen sind.