DE1078246B

DE1078246B - Greifervorrichtung zum Aus- und Einbau von Brennstoffelementen bei Kernreaktoren

Info

Publication number: DE1078246B
Application number: DEK37332A
Authority: DE
Inventors: Benno Glaser
Original assignee: KERNREAKTOR BAU und BETR S GES
Current assignee: KERNREAKTOR BAU und BETR S GES
Priority date: 1959-03-26
Filing date: 1959-03-26
Publication date: 1960-03-24

Description

DEUTSCHES

Beim Ein- und Ausbau von Brennelementen bei Kernreaktoren ist eine Greifervorrichtung erforderlich, die es gestattet, die Brennstoffelementköpfe schnell und sicher zu greifen und nach dem Absetzen ebenso sicher wieder loszulassen, damit Beschädigungen der Brennstoffelemente durch Herausrutschen aus der Greifervorrichtung oder durch Hängenbleiben vermieden werden.

Zu diesem Zweck sind sowohl rein mechanische als auch elektromechanische Ausführungen vorgeschlagen worden. Unter den letzteren erscheint die Kombination eines Elektromagneten zum öffnen der Greiferklauen mit einer Spiralfeder zum Schließen der Greiferklauen besonders zweckmäßig. Hier, besteht aber die große Schwierigkeit, daß bei den erforderlichen normalen Greiferabmessungen der Weg für den Magnetanker zu groß ausfällt, so daß entweder die Anfangszugkraft des Elektromagnets zu gering oder der Elektromagnet zu groß und schwer ausfällt.

Diese Schwierigkeiten werden durch die vorliegende Erfindung auf einfache Weise beseitigt, indem die Greiferklauen, die in an sich bekannter Weise innerhalb eines zylindrischen, sämtliche Teile der Greifervorrichtung umschließenden, oben geschlossenen und unten offenen Außenmantels angebracht sind, an dessen unterem Ende an einer Rippe in senkrechter Richtung schwenkbar angebracht sind und zwecks öffnens und Schließens je einen mit dem Boden des Spiralfederführungskolbens durch eine Lasche gelenkig verbundenen Schwenkhebelarm besitzen, dessen Länge im Verhältnis zur Klauengreif länge so kurz gehalten ist (zweckmäßig im Verhältnis ungefähr 1 : 3), daß zum völligen Öffnen und Schließen der Greiferklauen ein geringer Feder- und Ankerweg· von nur ungefähr 3 bis 4 mm genügt, derart, daß einerseits eine dem geringen Federweg entsprechende, nahezu gleichbleibende, ausreichende Schließkraft der Feder und andererseits eine dem geringen Magnetankerhub entsprechende, zum Lösen der Greiferklauen ausreichende Anfangsmagnetzugkraft und außerdem ein derartig schnelles Anwachsen der Magnetzugkraft mit Abnahme des Abstandes zwischen Anker und Magnet bei eingeschaltetem Magnet erzielt wird, daß die dadurch erhöhte Magnetkraft ausreicht, um unter gleichzeitigem öffnen der Greiferklauen die Spiralfeder bis zu der für das völlige Schließen der Greiferklauen erforderlichen Federkraft zu spannen.

Zum besseren Verständnis sei die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erklärt.

In Fig. 1 ist-die Greifervorrichtung im Schnitt E-C (s. Fig. 5) über dem Brennstoffelementkopf 1 am Seil hängend dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, sind sämtliche Greiferteile innerhalb eines aus zwei gegeneinander in senkrechter Richtung etwas verschiebbaren Greifervorriehtung zum Aus-

und Einbau von Brennstoffelementen

bei Kernreaktoren

Anmelder:

ίο Kernreaktor Bau-

und Betriebs-Gesellschaft m.b.H.,
Karlsruhe, Weberstr. 5

Benno Glaser, Karlsruhe,
ist als Erfinder genannt worden

Teilen 2 und 3 bestehenden Außenmantels eingebaut, so daß auch die Greif erklauen 4 in keiner Arbeitsstellung aus dem Außenmantel herausstehen und alle Teile vor Verschmutzung und Beschädigungen geschützt sind. Der zum öffnen der Greiferklauen 4 dienende Elektromagnet 5 ist oben im Unterteil 3 untergebracht und darunter der Anker 6, die Spiralfeder 7 zum Schließen der Greiferklauen und der Federführungskolben 8.

Der Anker 6 ist mit dem Federführungskolben 8 durch ein starkwandiges zentrales Rohr 9 verbunden, das nach unten mit geringerer Wandstärke fortgesetzt und zu einem auf den Brennstoffelementpilz 10 aufzusetzenden Stempel 11 ausgebildet ist. Nach oben ist das Rohr 9 als dünnwandiges Rohr 12 durch den Magnet hindurch verschiebbar bis in die Deckelbohrung 13 des Greifermantels geführt und dort durch eine Dichtung 14 abgedichtet, derart, daß es zur Zuführung des Kühlwassers für die auszubauenden Brennstoffelemente verwendet werden kann.

Damit der Anker 6 in den Endstellungen nicht aufschlägt; ist er als Bremskolben ausgebildet. Außerdem ist, um ein Haften des Ankers am Magnet nach Ausschalten des Stromes zu verhindern, am Magnet unten ein dünner Aluminiumring 15 angebracht.

Die drei Greiferklauen 4 sind an einer Rippe 16 des Außenmantels 3 in senkrechter Richtung schwenkbar gelagert und mit je einem Schwenkhebelarm 17 versehen, der durch eine Lasche 18 mit dem Federführungskolben 8 gelenkig verbunden-ist.

Die zum Schließen der Greiferklauen dienende Spiralfeder 7 ist zwischen dem im Außenmantel eingeschraubten scheibenförmigen Gegenlager 19 und dem

909 767/331

Federführungskolben 8 eingespannt. Zwischen dem am Mantelunterteil 3 oben aufgeschraubten Kopf 20 und dem Innenflansch 21 des Manteloberteils 2, mit dem die Greifervorrichtung am Kranseil befestigt wird, sind Tellerfedern 22 eingelegt. Diese sind bei frei hängendem unbelastetem Greifer, wie in der Fig. 1 dargestellt ist, durch das Eigengewicht des Greiferunterteils nur so weit zusammengedrückt, daß zwischen den beiden Mantelteilen 2 und 3 in der Ebene A-A ein Abstand von ungefähr 1,5 bis 2 mm vorhanden ist. In dieser Stellung ist der Schalter I eingeschaltet und damit die Kontrollampe, die anzeigt, daß die Greiferklauen durch die Spiralfeder 7 bei ausgeschaltetem Magnet ganz nach innen (innere Endstellung) gedrückt sind. Das an dem Magnetanker angebrachte Rohr 12 ist durch die Spiralfeder 7 in die unterste Stellung gedrückt und dadurch der dreipolige Schalter I eingeschaltet, in dem die Schaltrolle in die Rille 23 (s. Fig. 4) des Rohres 12 eingerastet ist. In dieser Stellung hat der Anker 6 seinen größten Abstand vom Elektromagnet, der ungefähr 3 bis 4 mm beträgt.

In Fig. 2 ist die Greifervorrichtung bei eingeschaltetem Elektromagnet auf den Kopf 1 des Brennstoffelements aufgesetzt. Der Anker 6 ist ganz hochgezogen, und die Greiferklauen 4 sind völlig geöffnet. Mit dem Anker ist auch das Rohr 12 nach oben gezogen, so daß nunmehr der Schalter II in die ringförmige Rille 23 eingerastet und die Kontrollampe eingeschaltet ist, die die völlig geöffnete Greiferklauenstellung anzeigt.

Die Greifervorrichtung ist in Fig. 2 in der Ebene B-D (s. Fig. 5) geschnitten, so daß die Schalter II und IV zu sehen sind. Die beiden Mantelteile 2 und 3 sind ganz zusammengeschoben, so daß in der Ebene A-A kein Spalt mehr vorhanden ist. Die Tellerfedern 22 sind daher ganz entspannt, und der Schalter IV ist durch den Nocken 24 eingeschaltet und damit die Kontrollampe, die das Aufsitzen der Greifervorrichtung bzw. die Schlaffseilstellung anzeigt.

In Fig. 4 ist der Elektromagnet ausgeschaltet, so daß die Spiralfederkraft voll zur Auswirkung gekommen ist und dadurch die Greiferklauen fest unter die Hinterdrehung des Brennstoffelementpilzes 10 gepreßt sind. Der Stempel 11 mit seiner Dichtung 25 ist damit auf den Brennstoffelementpilz 10 dicht aufgedrückt. Der Schalter IV, der die Schlaffseilstellung anzeigt, ist durch den Nocken 24 und der Schalter I durch Verschieben des Rohres 12 nach unten (Rille 23 unterhalb der Schaltrolle) eingeschaltet, weshalb die Kontrolllampe brennt, die anzeigt, daß das Brennstoffelement fest gegriffen ist. Die Greifervorrichtung ist in der Ebene B-E geschnitten, weshalb die Schalter I und IV zu sehen sind.

Fig. 6 stellt die hochgezogene Greifervorrichtung (Schnitt in Ebene C-B) mit angehängtem Brennstoff; =55 element dar. Hierbei sind die beiden Manteltejle 2 und 3 bis zur Endstellung, d. h. bis zu ihrem größten Abstand in der Ebene A-A, auseinandergezogen, und die Tellerfedern sind völlig zusammengedrückt. Durch den Nocken 26 ist der Schalter III und damit die Kontrollampe für Lastanzeige eingeschaltet. Außerdem ist wie in Fig. 4 der Schalter I und die betreffende Kontrollampe eingeschaltet. Statt der Kontrollampe, die mit verschiedenen Farben versehen sind, können auch Leuchtschriftzeichen verwendet werden.

Um die Greifervorrichtung beim Aufsetzen auf den Brennstoffelementkopf 1 zu führen, sind an seinem Unterteil innen konische Segmente 27 angebracht.

Die vorliegende Erfindung stellt also eine völlig umir.antelte, vor Verschmutzung geschützte Greifervorrichtung dar, bei der alle Stellungen von Greifermantel und Greiferklauen in der für das sichere Heben und Absetzen der Brennstoffelemente erforderlichen Weise an dem Aufleuchten von verschiedenen Lampen oder Leuchtschriftzeichen beobachtet und das Öffnen und Schließen der Greiferklauen mit ganz geringen Magnetanker- und Federbewegungen in zuverlässigster und exaktester Weise durchgeführt werden können, so daß Beschädigungen der Brennstoffelemente durch Versagen der Greifervorrichtung ausgeschlossen sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Greifervorrichtung zum Aus- und Einbau von Brennstoffelementen bei Kernreaktoren mit einem Elektromagnet zum Öffnen und einer Spiralfeder zum Schließen der Greiferklauen, dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferklauen (4), die in an sich bekannter Weise innerhalb eines zylindrischen, sämtliche Teile der Greifervorrichtung umschließenden, oben geschlossenen und unten offenen Außenmantels (2, 3) angebracht sind, an dessen unterem Ende an einer Rippe (16) in senkrechter Richtung schwenkbar angebracht sind und zwecks Öffnens und Schließens je einen mit dem Boden des Spiralfederführungskolbens (8) durch eine Lasche (18) gelenkig verbundenen Schwenkhebelarm (17) besitzen, dessen Länge im Verhältnis zur Klauengreiflänge so kurz gehalten ist (zweckmäßig im Verhältnis von ungefähr 1:3), daß zum völligen Öffnen und Schließen der Greiferklauen ein geringer Feder- und Ankerweg von ungefähr 3 bis 4 mm genügt, derart, daß einerseits eine dem geringen Federweg entsprechende, nahezu gleichbleibende, ausreichende Schließkraft der Feder und andererseits eine dem geringen Magnetankerhub entsprechende, zum Lösen der Greiferklauen ausreichende Anfangsmagnetzugkraft und außerdem ein derartig schnelles Anwachsen der Magnetzugkraft mit Abnahme des Abstandes zwischen Anker und Magnet bei eingeschaltetem Magnet erzielt wird, daß die dadurch erhöhte Magnetkraft ausreicht, um unter gleichzeitigem Öffnen der Greiferklauen die Spiralfeder bis zu der für das völlige Schließen der Greiferklauen erforderlichen Federkraft zu spannen.

2. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (6) als Bremskolben ausgebildet ist, derart, daß ein Aufschlagen in seinen beiden Endstellungen verhindert wird.

3. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schließen der Greiferklauen dienende Spiralfeder (7) unterhalb des Magnetankers (6) eingebaut und zwischen dem Federführungskolben (8) und dem den Magnetankerweg nach unten begrenzenden scheibenförmigen Widerlager (19) eingespannt ist.

4. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetanker (6) mit dem Federführungskolben (8) durch ein starkwandiges zentrales Rohr (9) verbunden ist, dessen Verlängerung nach unten zu einem auf den Brennstoffelementpilz aufzusetzenden Stempel (11) ausgebildet und dessen Verlängerung (12) nach oben mit geringerer Wandstärke durch den Magnet hindurch verschiebbar bis in die Deckelbohrung (13) des Greifermantels geführt und dort abgedichtet ist,

derart, daß das zum Kühlen der auszubauenden Brennstoffelemente erforderliche Kühlwasser durch das zentrale Rohr (12) zugeführt werden kann.

5. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (2) des in zwei Teile (2 und 3) geteilten Außenmantels auf den zylindrisch abgesetzten Kopf des Unterteils (3) in senkrechter Richtung verschiebbar aufgesetzt ist und auf das Unterteil (3) durch Tellerfedern (22) aufgedrückt wird, die zwischen dem als Innenflansch (21) ausgebildeten unteren Ende des Oberteils (2) und einem auf das obere Ende des Unterteils aufgeschraubten Kopf (20) eingelegt ist, derart, daß die durch Aufhängung und Belastung her-

beigeführte gegenseitige Verschiebung der beiden Mantelteile die Einschaltung der die Belastung und Entlastung anzeigenden Kontrollampen bewirkt.

6. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Kontrollampen durch die verschiedenen Stellungen des Wasserzuführungsrohres (12) eingeschaltet werden.

7. Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (I bis IV) in einem Hohlraum des oberen Mantelteils (2) untergebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 780 339.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen