DE2547918A1 - Einschiebvorrichtung fuer den regelstab eines kernreaktors - Google Patents

Description

Rechts- und Patentanwalt
Dr.-Ing. Joachim Bossker 2 547918

β FRANKFURT/M. 1

Rathenaup!.2-Tel.(06ii)2823 55 Frankfurt/&5ain, den 23. 10. 1975

B/P 20.032 P

Aktiebolaget ASEA-ATOM, Västeras/Schweden.

Einschiebvorrichtung für den Regelstab eines Kernreaktors

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einschiebvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art für den Regelstab eines Kernreaktors. Eine solche Einschiebvorrichtung ist bekannt aus dqr schwedischen Patentschrift 314 749·

Bei der bekannten Einschiebvorrichtung ist für die Bewegung zwischen der Schraubenspindel und dem umhüllenden Kohlkolben ein Gleitlager aus Graphit vorgesehen. Ein solches Lager unterliegt jedoch einem starken Verschleiß. Dies kann nach einer gewissen Betriebsdauer des Reaktors zu einer Herabsetzung der Betriebssicherheit führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einschiebvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit durch die Relativbewegung zwischen Steuerspindel und umhüllenden Hohlkolben im wesentlichen beseitigt ist und bei der die Herstellung der Antriebsvorrichtung durch die Zulässigkeit relativ großer Toleranzen erleichtert ist.

Zur lösung dieser Aufgabe wird eine Einschiebvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist,

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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüehen genannt.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig. 1 in perspektivischer Darstellung eine

Einheit, die aus 4 Brennstoffkassetten besteht, welche auf einer Grundplatte stehen, die über ein Leitrohr für den Regelstab mit der Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden ist,

die Figuren 2-5, die man sich, mit der Figur 2

beginnend, übereinander zusammengesetzt vorstellen muß, einen Axialschnitt durch eine Einschiebvorrichtung gemäß der Erfindung; die Aufteilung in 4 Zeichnungen findet nur aus darstellungstechnischen Gründen statt,

die Figuren 6-9 zeigen Schnitte längs der Linien VI-VI, VII-VII, VIII-VIII und IX-IX in den Figuren 3-5.

Die in Fig. 1 gezeigte Einheit besteht aus vier Brennstoffkassetten 5, die auf einer Grundplatte 6 stehen, welche über ein Leitrohr für den Regelstab mit der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung verbunden ist.

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Die Steuervorrichtung besteht aus einem Kegelstab 3» der über eine Kupplung: S mit einer Antriebsvorrichtung 4 für den Regelst ab verbunden ist. Wie aus den Figuren hervorgeht, besteht die Antriebsvorrichtung 4 aus folgenden Hauptteilen: Elektromotor 9 mit Zahnradgetriebe in Standardausführung, Wellendichtung 10, Schraubenspindel 11, Kutter 12, Kolbenstange 13, Gehäuse 14 und einer Lagezeigevorrichtung.

Der Elektromotor 9 mit Zahnradgetriebe liegt außerhalb der Reaktoratmosphäre und ist an die Schraubenspindel 11 gekuppelt, deren Antriebsende durch die Wellendichtung 10 passiert. Diese ist mit einem Leckflüssigkeitsabzug versehen. Die Drehung der Kutter" 12 wird mittels axialer Nuten in einem Leitrohr

14 verhindert. Die Kutter bewegt sich bei der Rotation der Schraubenspindel 11 in axialer Richtung. Das innere Gewindeteil 12· der Hutter 12 besteht aus Graphit oder einem weniger temperaturbeständigen Material, wie z.B. Ferrabestos oder Polyamid. Das innere Teil 12 ♦ wird von einem metallischen Außenteil 12" umgeben. Der Hohlkolben 13 ist rohrförmig und umhüllt die Schraubenspindel 11. Das untere Ende des Hohlkolbens 13 ist mit einem Kopf 16 (Verdickung) versehen, an dem drei Leiträder

15 und drei federnde Sperren 17 befestigt sind. Oben ist der Hohlkolben 13 mit einer Kupplung 18 versehen, an die das Kupplungsteil 3 des Regelstabes gekuppelt ist. Der Kohlkolben 13 passiert eine Dichtung 19 im oberen Ende des Leitrohres 14.

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Normalerweise ruht der Kohlkolben 13 auf der Mutter 12 und folgt somit deren Bewegungen. Dabei sind die federnden Sperren 17 unwirksam, da sie eingezogen sind. Beim Schnelleinschieben wird der Hohlkolben vom Hydraulikdruck beaufschlagt, wobei er zusammen mit dem liegelstab 3 nach oben geschoben wird und von' der Mutter 12 abhebt. Dabei werden die Sperren 17 an dem Hohlkolben 13 freigegeben und liegen federnd an dem Leitrohr 14 an, ohne in dessen Sperröffnung 23 einzurasten, solange der Hohlkolben sich nach oben bewegt. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Hohlkolbens rasten die Sperren 17 dagegen in die in Bewegungsrichtung nächsten Sperröffnungen 23 ein. Dadurch wird verhindert, daß der Regelstab wieder aus dem Kern herausgleitet, wenn der hydraulische Druck nachläßt. Bei einem Sehne11einschubvorgang läuft zugleich der Elektromotor 9 an, wodurch die Mutter 12 in ihre höchste Lage geschraubt wird. Sobald der Stab 3 mit seinem Gewicht wieder auf der Mutter 12 ruht, werden die Sperren 17 automatisch gelöst, so daß ein Herunterführen des Stabes möglich ist.

Der elektrische Zahnradgetriebemotor 9 besteht aus dem Elektromotor 9' und dem Zahnradgetriebe 9". Der Zahnradgetriebemotor wird über die Leitung 25 mit elektrischem Strom versorgt. Die vom Zahnradgetriebemotor abgehende Welle ist über eine Drehmomentenkupplung 26 und eine separate Welle 27 an die Schraubenspindel 11 angeschlossen. Die Drehmomentenkupplung 26 bildet einen mechanischen Überbelastungsschutz. Sie hat ein innerhalb gewisser Grenzen einstellbares Drehmoment, d.h. sie schaltet den Strom zum Elektromotor 9¹ ab, wenn das eingestellte maximale Drehmoment erreicht ist.

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Am unteren Ende der SchraubensOindel 11 befindet sich eine festsitzende, mit Schlammkla^pe 71 versehene Kupplung 13, die mittels eines Hut-Feder-Verbandes an die Welle 27 gekupnelt ist (Fig. 3). Die Welle läuft durch eine Dichtungsbuchse 10 zu einer Zahnkupplung 29. Die Dichtungsbuchse 10 ist mit einem Flansch 34 umgeben, der einen Dränierungsablauf 37 hat. Der Flansch 34 bildet den Anschlußflansch der Antriebsvorrichtung zum Anschluß an den Stutzen 2 im Boden des Reaktorgefä£es und hat ein in den Stutzen 2 hineinragendes Teil, an dem das Zentrierrohr 14^s festgeschraubt ist. Dieses ist an der Innenseite mit drei vertikalen SperrÖffnungsreihen 23 und drei vertikalen Nuten für die Leiträder 15 und 20 versehen.

Der Hohlkolben 13 ist - wie bereits erwähnt — an seinem unteren Teil mit einem Kopf 16 versehen, an dessen unterem Ende drei auf horizontalen Drehachsen 42 drehbar angebrachte und von Federn 48 beaufschlagte Sperrhaken 17 angeordnet sind. Die Drehung des Hohlkolbens 13 wird durch drei auf dem Kopf 16 angebrachte, von Fuhrungsarmen 29 getragene Leiträder 15 verhindert.

Das obere Ende der Schraubenspindel 11 ist mittels vier Leiträder 44 im Kohlkolben 13 gelagert, die rotierbar an einem Ende je einer federnden Wellenstange 45 angeordnet sind, welche mit ihrem anderen Ende an einem Endstück 47 befestigt ist. Die Länge jeder vVellenstange 45 ist, ausschließlich des in das Endstück 47 eingeschraubten Teils, mindestens doppelt so groß wie die axiale Erstreckung eines Leitrades 44.

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Die Lagerung schafft zwei verschiedene Bewegungskombinationen, nämlich

a) die Schraubenspindel rotiert, und der Hohlkolben bewegt sich axial,

b) die Schraubenspindel steht still, und der Hohlkolben bewegt sich axial.

Bei der Bewegungskombination a erhält man nahezu eine rein rollende Reibung, insbesondere dann, wenn die V/ellenstangen 45 etwas schräggestellt sind, normalerweise 3 - 10 ·

Bei der Bewegungskombination b, die seltener vorkommt, ist ein Gleiten zwischen der Außenfläche des Rades und der Tnnenflache des Hohlkolbens zulässig. Als. Material für das Rad wird ein hartes Material gewählt, wie z.B. Stellit oder Hartmetall. Dadurch wird die Gefahr des Schneidens und ein großer Verschleiß vermieden.

Nach dem hydraulischen Einschieben des Hohlkolbens 13 wird dieser durch eine hydraulische Bremse gebremst. Die Bremse besteht aus der Verdickung 16 am Ende des Hohlkolbens, die in einen Bremszylinder 14' einläuft. Bei älteren Konstruktionen hat man als Dichtung und Führung für den Hohlkolben eine Buchse aus Graphit verwendet. Bei der in den Figuren gezeigten Lösung hat man zur Verhinderung eines Verschleißes und einer Verschlechterung der Wirkung der Hydraulikbremse jegliches Gleiten zwischen dem Bremszylinder und dem Hohlkolben vermieden und zugleich

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erreicht, da£ maaa eine genaue Kontrolle des Lecks zwischen Hohlkolben 13 und Bremszylinder 14 erhält, welches erforderlich ist, um einen sanften Bremsvorgang zu erreichen. Gemäß den figuren ist de:·· Bremszylinder 14' mit einer berührungsfreien Labyrinthdichtung in Form einer großen Anzahl kreisrunder Nuten 19 versehen, während' die Zentrierung des Kohlkolbens im Verhältnis zum Bremszylinder 14' durch drei Leiträder 49 geschieht. Die Leiträder 49 sind aus hartem Material, wie z.B. Stellit oder Hartmetall, hergestellt und jeweils in einer wasserdichten, in den Bremzylinder eingearbeiteten, zum Kohlkoloen hin offene Ausnehmung 70 angeordnet«, Die Räder können ohne Spiel an dem Hohlkolben anliegen, weil sie auf Exzenterwellen gelagert sind.

Die Drehung der Mutter 12 und des hohlkolbens 13 ist durch Leiträder 20 bzw. 15 verhindert. Jedes der Hader ist auf einen freien Arm 39 bzw. 29 montiert, der so lang ist, daß die Leiträder mit großer Kraft gegen ihre Führungsnuten gedruckt werden, während der Arm gleichzeitig in einem großen Bereich elastisch verformbar ist.

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Claims (3)

1. Patentansprüche;

   *\ ·) Einschiebvorrichtung für den Regelstab eines Kernreaktors, bei dem der Regelstab von unten in den Reaktorkern einschiebbar ist, mit einem mechanischen Antrieb für den Normalbetrieb und einem hydraulischen Antrieb für das Schnelleinschieben des Regelstabes, wobei der mechanische Antrieb eine motorgetriebene Schraubenspindel und eine axial bewegliche, am Drehen gehinderte Mutter enthält und der hydraulisehe Antrieb einen in Längsrichtung der Schraube beweglichen Hohlkolben, der die Schraubenspindel umgibt und bei Normalbetrieb auf der Mutter ruht, Kupplungsglieder zur Verbindung des Hohlkolbens mit dem Regelstab, ein die Schraubenspindel, die Mutter und den Hohlkolben umgebendes Leitrohr, durch dessen oberes Ende der Hohlkolben dichtend hindurchlaufen kann, mindestens einen Strömungskanal, der das Innere des Hohlkolbens mit dem Inneren des Leitrohres verbindet,und eine am unteren Ende des Eohlkolbens vorhandene Sperranordnung, die beim mechanischen Verschieben des Regelstabes unwirksam ist, beim Schnelleinschieben des Regelstabes jedoch automatisch aktivierbar ist und ein Heruntergleiten des nicht auf der Mutter ruhenden Hohlkolbens verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Schraubenspindel

   (11) mittels mehrerer je we ils mit ihrem einen Ende am Ende der Schraubenspindel (11) befestigten, im wesentlichen axial verlaufenden und im wesentlich außerhalb der Schraubenspindel angeordneten Wellenstangen (45) in dem Hohlkolben Ö3)gelagert ist, welche Wellenstangen an ihren anderen Enden je ein im Verhältnis zur Wellenstange koaxial montiertes Bad (44 Hragen, welches an

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   der Innenwand des Hohlkolbens (13)rollbar anliegt und längs des überwiegenden Teils der Länge des Kohlkolbens in axialer Richtung auf der inneren Zylinderfläche des Hohlkolbens gleiten kann.
2. 2. Einschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Länge jeder Wellenstange (45)mindestens doppelt so groß ist wie die axiale Erstreckung des Rades (44).
3. 3. EinschubVOrrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Räder (44) in mindestens zwei axial hintereinander liegenden Radgruppen angeordnet sind.

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