DE2102727B1

DE2102727B1 - Zählspule mit einem Joch

Info

Publication number: DE2102727B1
Application number: DE2102727A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dipl.-Ing. 5800 Hagen. G05g 5-08 Schweiger
Original assignee: Hochtemperatur Kernkraftwerk GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Kernkraftwerk GmbH
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1971-01-21
Publication date: 1972-05-25
Also published as: BE778249A; FR2122446A1; NL166897B; IT948254B; GB1362731A; NL7200878A; FR2122446B1; DE2102727C2; NL166897C; JPS5548342B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zählspule zur Abgabe von elektrischen Impulsen an eine Zähleinrichtung mit einem Joch aus magnetisierbarem Material, dessen Magnetfeld eine aus nichtmagnetisierbarem Material bestehende Leitung durchsetzt, in der mittels eines Mediums elektrisch leitende Körper gefördert werden, deren elektrische Leitfähigkeit sich von der des Mediums unterscheidet.

Insbesondere bei gasgekühlten Hochtemperatur-Reaktoren mit kugelförmigen Brennelementen stellt das zuverlässige und den besonderen Wartungsanforderungen gerecht werdende Zählen der Brennelemente während der Beschickungsphase ein bisher nur unvollkommen gelöstes Problem dar, obwohl bereits verschiedene Zähleinrichtungen Verwendung finden. Bei diesen Reaktoren sind Spalt- und Brutstoff auf eine Vielzahl kleiner Brennelemente verteilt, die als Kugelschüttung das »core« bilden. Um insbesondere einen möglichst gleichmäßigen Abbrand zu erreichen, ist eine Beschickungsanlage vorhanden, mit deren Hilfe die im »core« befindlichen Brennelemente während des Betriebes in einem Kreislauf umgewälzt werden und in einem Rohrsystem nach Messung des Abbrandes pneumatisch mit Kühlgas gemäß einem Beschickungsplan auf verschiedene Zonen der »core<Oberfläche gefördert werden. Diese Beschickungsanlage gestattet es, auch während des Betriebes neue Brennelemente in den Kreislauf ein- und abgebrannte Brennelemente auszuschleusen, wozu jedoch die kugelförmigen, hauptsächlich aus Graphit bestehenden Brennelemente an den verschiedensten Stellen der Beschickungsanlage gezählt und registriert werden müssen.

Eine zum Zählen bereits verwendete Einrichtung der in den aus nichtmagnetisierbarem Stahl bestellenden Förderrohren transportierten Brennelemente besteht aus zwei axial zueinander mit ihrem Spulenquerschnitt senkrecht zum Rohrciuerschnitt angeordneten Spulen, wobei an der jeweiligen Meßstellle das Rohr entsprechend dem Spulenquerschnitt ausgeschnitten ist. Die Spulen svV. als Induktivitäten eine-, Transistor-Oszillators in Sperrschwingschaltung geschaltet. Befindet sich ein Brennelement an der McG-stelle, so ist die Kopplung zwischen den beiden Spulen, durch deren Felder in dem Brennelement Wirbelströmc induziert werden, gedämpft, d. h., der ohne Bcdämpfung niederohmige Eingangswiderstand des Oszillators wird hochohmig. In Verbindung mit einem nachgeschalteten Verstärker mit überkritischer Rückkopphing wird am Ausgang des Oszillators ein Zählimpuls gewonnen.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß sich die Spulen unmittelbarem Fördergas befinden, da sie andernfalls bereits durch die Rohrwand zu stark bedampft würden. Bei Defekten an den Spulen muß deshalb der radioaktive Fördergaskrcislauf unter entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen geöffnet werden. was auf Cirund der damii verbundenen betrieblichen Einschränkungen und Vorbereitungen zeitraubend und kostspielig ist.

Bei einer anderen bekannten Zähleinrichtung ist an der Mcßstelle um die aus nichtmagnetisierbarem Edelstahl bestehende Rohrleitung konzentrisch eine Spule gewickelt, die mit Wechselspannung gespeist wird. Passiert ein Brennelement die MelJstellc. so werden in ihm Wirbclströnie erzeugt, die eine Änderung der Stromstärke und der Phasenlage des Stromes in der Spule bewirken. Die Spule bildet dabei einen Zweig einer Meßbrücke, deren Verstimmung nach Verstärken einen Zählimpuls liefert.

Diese Anordnung weist den Nachteil auf, daß die konzentrisch um die Leitung gewickelte Spule bei einem Sptilendefckt nur schwierig ausgetauscht wer-

den kann, Entweder ist es dann notwendig, eine neue Spule von Hand um die Leitung zu wickeln oder das gesamte Rohrslück mit der defekten Spule ist bei gleichzeitiger Unterbrechung des Fördergaskreislaufes auszutauschen. In beiden Fällen muß in einem Raum mit hoher Umgebungstemperatur und radioaktiver Strahlung gearbeitet werden.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Zählspule mit Joch für eine Zähleinrichtung zu schaffen, die die aufgezeigten Nachteile nicht besitzt, welche vielmehr bei einem Defekt schnell und leicht gegen eine neue ausgetauscht werden kann, ohne daß dabei der radioaktive Fördergaskreislauf unterbrochen oder gar geöffnet werden muß.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Enden des Jochs magnetisch leitend und lösbar mit den einen Endseiten von mindestens zwei sich gegenüberliegenden Stiften aus magnetisierbarem Material verbunden sind, deren andere Endseiten im Mantel der Leitung angeordnet sind, ^ei der erfindungsjiemäßen Problemlösung bestellt somit das Joch mit 5er Zählspule aus zwei voneinander trennbaren Teilen, nämlich den in der Leitung befestigten Stiften lind dem die Erreger- und/oder Zählspule tragenden, rnit den Stiften lösbar verbundenen Joch, so daß bei einem Defekt der Spule das Joch leicht gegen ein anderes mit einer funktionsfähigen Spule ausgetauscht werden kann, ohne daß an der Leitung selbst ein Eingriff vorgenommen werden muß und der Austausch einer defekten Meßeinrichtung ohne Unterbrechen ties Fördergaskreislaufs vorgenommen werden kann.

Es ist vorteilhaft die Stifte gasdicht in den Leitungsmantel einzusetzen, so daß ein Entweichen des radioaktiven Fördergases an der Meßstelle nicht möglich ist. Eine gasdichte und unlösbare Verbindung der Stifte mit der Leitung ist deshalb möglich, da die Stifte im Falle eines Spulenaustauschs nicht ausgetauscht werden müssen.

Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Joch U-förmig mit zwei Schenkeln ausgebildet und besteht aus einem wcichmagnetischcn Iainellierten Eisenpaket, wobei die Schenkel des Jochs rechtwinklig zu den Schenkeln abgewinkelte, cinander zugewandte freie Enden besitzen und das Magnetfeld durch Anlegen der Zählspule an Wechselspannung erzeugt wird. Dabei ist die Leitung im eingebauten Zustand zwischen den rechtwinklig zu den Schenkeln abgewinkelten Enden des Jochs angeord- !net. und sind die einen aus dem Leitungsmantel hcrtiusragenden Endseifen der Stifte mit den Enden des Jochs formschlüssig verbunden. Diese Anordnung gcwährk'istet. daß der von der Eiregerspule induzierte elektromagnetische Fluß imv.Thalb des Jochs und durch die Stifte hindurch gebündelt verläuft und auch im Bereich zwischen den freien Stillenden ein gebündelter Induktionsfluß und somit ein relativ starkes Magnetfeld vorhanden ist.

Die Stifte sind vorteilhafterweise derart ausgebildet und in den Rohrmantel eingelassen, daß die im Mantel der Leitung angeordneten Eridseiten der sich gegenüberliegenden Stifte mit der Innenfläche der Leitung bündig abschließen, wodurch ein ungehindertes Passieren der Brennelemente im Mcßstcllenbcrcich erreicht wird. D;c mit den Endscitcn der Stifte lösbar verbundenen .lochenden weisen vorzugsweise abgeschrägte Flächen auf. die zum Jochkörenr hin konisch verengend verlaufen, wobei die jeweiligen Ueriihrungsflächen der einen Endseiten der Stifte dem Neigungswinkel der Jochflüchen angepaßt sind. Dadurch kann das geblechte Eienpaket mit der Erregerspiile leicht von der Seite auf die Stifte aufgeschoben und von diesen entfernt werden, ohne daß die abgewinkelten Jochschenkelenden beim Aufschieben über die Stifte hinaus geschoben werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also den Vorteil auf, daß die defekten Zählspulen sehr schnell gegen neue ausgetauscht werden können, ohne daß der radioaktive Förderkreisiauf geöffnet werden muß. Wenn es aus Gründen der Strahlendosis erforderlich sein sollte, kann der Austausch sogar mit Manipulatoren vorgenommen werden.

An Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung naher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Zählspule mi» Joch und Rohrleitung im Querschnitt,

F i g. 2 die Anordnung gemäß F i g. 1 in Draufsicht.

Auf ein Joch 1 ist eint Erreger- und Zählspule 2 gewickelt. Das Joch 1 btsteht aus einem U-förmiuen, geblechten Eisenpaket, dessen Schenkel 3 und 4 rechtwinklig abgewinkelte, einander zugewandte Enden besitzen. Zwischen den abgewinkelten Jochschenkelenden befindet sich eine Leitung 5 aus nichtmagnetisierbarem Material, vorzugsweise Edelstahl, in deren Mantel einander gegenüberliegende, parallel zueinander angeordnete Stifte 7 und 8 gasdicht eingeklebt oder eingeschweißt sind. Diese Stifte 7. 8 bestehen aus magnetisierbaren"! Material, z. B. Eisen odei Sintermaterial. Im Innern der Leitung 5 schließen die Stifte bündig mit der Innenfläche der Leitung 5 ab und stehen außen mit den abgewinkelten Jochschenkelenden in Berührung. Die Flächen der Jochschenkelendcn sind derart abgeschrägt, daß zwischen ihnen ein konischer, sich in Richtung auf das Joch 1 verengender Raum 9 gebildet wird. Die außerhalb der Leitung 5 liegenden Stiftenden sind entsprechend der Abschrägung der Jochschenkclcnden ausgebildet. Dadurch kann das die Spule 2 tragende Joch 1 leicht seitwärts auf die Stifte 7, 8 aufgeschoben werden und ist gleichzeitig in seiner Lage fixiert. Im dargestellten Beispiel (Fig. 2) sind jeweils neun Stifte 7. 8 in dem Mantel c'cr Leitung 5 befestigt. Die Anzahl der Stifte 7, 8 ist jedoch nicht auf neun beschränkt, sondern sowohl die Zahl als auch der Durchmesser der Stifte 7. 8 sowie die Spannung und Frequenz der Erregcrspulc 2 ist variabel und kann den elektrischen Eigenschaften der jeweiligen Konstruktionselemente optimal angepaßt werden, so daß im Raum 9 zwischen ikn inneren Stillenden beim Durclnrilt eines zu zählenden Körpers in diesem maximale Wirbelstromverluste entstehen.

Wird nun die Zähl- und Errej,erspulc 2 mit einer Wechselspannung gespeist, so wird im Joch 1 ein magnetischer Wechselfluß erzeugt, der sich über das Joch 1, lüc Schenkel 3 und 4, die Stifte 7 und 8 und den Raum 9 schließt. Beim Durchtritt eines elektrisch leitenden, beispielsweise aus Graphit bestehenden Elements werden in diesem durch das magnetische Wcchselfeld nach dem Induktionsgesetz Wirbelströme erzeugt. Diese Wirbclströme erzeugen selbst ein Magnetfeld, das auf cias erzeugende Magnetfeld derart zurückwirkt, daß dieses eeschwäcl.l wird Dies

bewirkt eine Änderung der Stromstärke und der Phasenlage des Stromes der F.rregerspule 2. whs durch bekannte Meßeinrichtungen, z. B. Meßbrücken, gemessen und in einen Zählimpuls umgesetzt werden kann.

Anstatt des geblechten U-föimigen F.iscnpakctcs und einer mit einer Wechselspannung erregten, auf diesem angeordneten Zählspule kann auch ein Dauermagnet, der eine nichterregte Ziihlspule trägt, auf die Stifte aufgeschoben werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Zählspule zur Abgabe von elektrischen Impulsen an eine Zähleinrichtung mit einem Joch aus magnetisicrbarem Material, dessen Magnetfeld eine aus nichtmagnetisierbarem Material bestehende Leitung durchsetzt, in der mittels eines Mediums elektrisch leitende Körper gefördert werden, deren elektrische Leitfähigkeit sich von der des Mediums unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Jochs (J) magnetisch leitend und lösbar mit den einen Endseiten von mindestens zwei sich gegenüberliegenden Stiften (7, 8) aus magnetisierbarem Material verbunden sind, deren andere Endseiten im Mantel der ! eitung (5) angeordnet sind.

2. Ziiiilspule mit einem Joch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (7, 8) gasdicht in den Leitungsmantel eingesetzt sind.

3. Zählspule mit einem Joch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (1) U-förmig mit zwei Schenkeln (3, 4) ausgebildet ist und aus einem weichmagnetischen lameliierten Eisenpaket besieht, daß die Schenkel (3, 4) des Jochs (1) rechtwinklig zu den Schenkeln (3, 4) abgewinkelte einander zugewandte freie Enden besitzen, u.id daß das Magnetfeld durch Anlegen der Zählspule (2Ί an Wechselspannung erzeugt wird.

4. Zählspulc mit einen Joch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld durch ein Joch, welches vorzugsweise als U-förmiger Dauermagnet ausgebildet ist, erzeugt wird.

5. Zählspule mit einem Joch nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (5) zwischen den rechtwinklig zu den Schenkeln (3. 4) abgewinkelten Enden des Jochs angeordnet ist und die einen aus dem Leitungsmantel herausragenden Endsciten der Stifte (7. 8) mit den Enden des Jochs formschlüssig verbunden sind.

6. Zählspule mit einem Joch nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Mantel der Leitung (5) angeordneten Endseiten der sich gegenüberliegenden Stifte (7, 8) mit der Innenfläche der Leitung (5) bündig abschließen.

7. Zählspule mit einem Joch nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Endseiten der Stifte (7. 8) lösbar verbundenen Jochcndcn abgeschrägte Flächen aufweisen, die zum Jochkörper hin konisch verengend verlaufen, und daß die jeweiligen Berührungsflächen der einen Einheiten der Stifte dem Neigungswinkel der Jochflächen angepaßt sind.