DE1186695B - Bremsvorrichtung fuer bewegte Koerper - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: F06f

Deutsche KL: 47 a-16/10

Nummer: 1186 695

Aktenzeichen: P 22596 XII/47 a

Anmeldetag: 16. April 1959

Auslegetag: 4. Februar 1965

Die Erfindung bezieht sich auf Bremsvorrichtungen für bewegte Körper.

Insbesondere in Kernreaktoren, in denen Kontroll- bzw. Steuerstäbe vertikal aufgehängt sind, ist es erforderlich, Vorkehrungen zum Bremsen und Anhalten des Stabs vorzusehen, falls die Aufhängeeinrichtungen versagen sollten. Derartige Vorrichtungen sind auch für Brennstoffelemente erforderlich, sollten die Halterungen, die sie während des Ladens und Entladens stützen, ausfallen.

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich daher auf Vorrichtungen zum Bremsen und Anhalten eines fallenden Körpers, wobei die Bewegungsenergie durch Verformung eines plastischen Werkstoffes in Wärme umgewandelt wird, so daß größere Stoßkräfte vermieden werden. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der plastische Werkstoff aus einer Rolle aus gekräuselter oder mit Einbuchtungen versehener Folie besteht.

Es sind zwar schon Bremsvorrichtungen für bewegte, insbesondere fallende Körper, z. B. Aufzugskörbe, bekannt. Dabei werden meist federnde Elemente, gegebenenfalls in Verbindung mit hydraulischen Stoßdämpfern, verwendet. Derartige Vorrichtungen sind teuer und beanspruchen viel Raum, der beispielsweise bei den in Kernreaktoren abzubremsenden Körpern nicht zur Verfügung steht. Ein wesentlicher Nachteil dieser Einrichtungen besteht auch darin, daß sie keine gleichmäßige oder wenigstens annähernd gleichmäßige Verzögerung ermöglichen, da die Federelemente eine mit zunehmender Verformung wachsende Charakteristik aufweisen. Außerdem speichern die Federelemente die abgebremste Energie, und diese muß in irgendeiner Weise nachträglich wieder freigesetzt werden.

Bei Verwendung rein hydraulischer Vorrichtungen läßt sich zwar eine gleichmäßige Verzögerung erreichen, doch sind diese Einrichtungen in der Herstellung sehr teuer, raummäßig aufwendig und bedürfen einer ständigen Wartung und Überwachung, was ihrer Anwendung, insbesondere beim Reaktorbetrieb, hindernd im Wege steht, zumal sie gerade dort nur für nach menschlichem Ermessen nie eintretende Notfälle erforderlich sind. Da sich die Bremsvorrichtung bei Kernreaktoren dauernd im Bereich intensiver radioaktiver Strahlung befindet, wird gerade hier sehr auf große Billigkeit, auf größte Betriebssicherheit und Wartungsfreiheit Wert gelegt.

Es ist auch eine Vorrichtung zum Abbremsen fallender Förderkörbe bekannt, die aus einem Rahmen besteht, der mit Metalldrähten gefüllt ist und welche beim Auftreffen des fallenden Förderkorbes plastisch

Bremsvorrichtung für bewegte Körper

Anmelder:

C. A. Parsons & Company Limited,

Newcastle-upon-Tyne, Northumberland

(Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. C-H. Huss, Patentanwalt,

Garmisch-Partenkirchen, Rathausstr. 14

Als Erfinder benannt:

Peter McGregor Ross,

Brian Oldfield Dowsett, Newcastle-upon-Tyne,

Northumberland (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 18. April 1958 (12 321),
vom 26. März 1959

verformt werden. Abgesehen davon, daß diese Vorrichtung bei gegebener Verzögerungsleistung viel größer ausgeführt sein muß als die nach der Erfindung, ist bei ihr die aufzuwendende Verformungskraft proportional der erzielten Verzögerung, so daß sie mit einer sich schnell steigernden Verzögerung arbeitet. Beim Abbremsen fallender Brennstoff- oder Kontrollstäbe bei Kernreaktoren, aber auch beim Aufhalten von beispielsweise über ihre Höchstlage hinaus aufgezogenen Aufzügen ist jedoch, um Beschädigungen zu vermeiden, eine möglichst gleichmäßige Verzögerung wichtig, die durch die erfindungsgemäßen Rollen aus gekräuselter oder mit Einbuchtungen versehener Folie gewährleistet wird. Außerdem lassen sich die erfindungsgemäßen Rollen leicht der jeweils zu erwartenden Belastung anpassen, indem einfach mehr oder weniger Wicklungen der Folie zu einer Rolle aufgewickelt werden.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise zur Anschauung gebracht. Es stellt dar

F i g. 1 einen Schnitt durch den unteren Teil eines Kernreaktor-Kontrollstabes, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Bremsvorrichtung, die zur Anbringung am unteren Ende eines Brennstoffkanals in einem Kernreaktor geeignet ist,

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F i g. 3 eine Rolle aus gekräuseltem oder mit Ein- sich die Rolle 20 abstützt. Weitere Rippen 23 halten

buchtungen versehenem Blech nach der Erfindung. das Gehäuse 21 in der Mitte des Brennstoffkanals.

Bei der Verwirklichung der Erfindung gemäß dem Wenn auf das obere Ende des Plungers durch ein Beispiel nach F i g. 1 paßt das untere Ende eines mit 1 fallendes Brennstoffelement eine stoßförmige Bebezeichneten Kontrollstabes mit Gleitsitz in ein Ge- 5 lastung ausgeübt wird, so wird diese über den Kopf häuse 2. Das Gehäuse 2 ist mit dem Kontrollstab 1 13a auf die zwei Rollen übertragen, die unter der Bemittels eines Stiftes 3 verbunden, der in den Stab 1 lastung zusammenschrumpfen, die kinetische Energie eingesetzt in einer Nut 4 in dem Gehäuse gleitet. des Brennstoffelementes in Wärmeenergie verwandeln

Es können auch andere Anordnungen zur Stützung und es mit dem erforderlichen Abstand zum Stillstand

des Gehäuses 2 verwendet werden, z. B. ein Ring, der io bringen.

innerhalb des Gehäuses vorsteht und an diesem durch Bei einer abgewandelten Form können die zwei

Auflage auf einer vorspringenden Leiste des Kontroll- Rollen 16 und 20 nach Fig. 2 durch eine einzige

Stabes befestigt ist. Rolle ersetzt, sein. Die Verwendung von zwei Rollen

In Berührung mit der unteren Endfläche 5 des Sta- hat allerdings den Vorteil, daß die abzubremsende bes 1 befindet sich eine Rolle 6 aus gekräuselter oder 15 Energie durch einen in zwei Stufen wachsenden Wimit Einbuchtungen versehener Folie. Das andere Ende derstand in Wärmeenergie umgesetzt werden kann, inder Rolle 6 liegt an dem Kopf la eines Plungers 7 an, dem eine der Rollen weniger Windungen aufweist wobei die äußeren Kanten des Kopfes la in gleitender oder aus schwächerem Material besteht und somit Berührung mit der Wand des Gehäuses 2 stehen. Der der plastischen Verformung geringeren Widerstand Plunger 7 hat unmittelbar unter dem Kopf la einen ao entgegensetzt als die andere. Andererseits kann Teil Ib, der von kleinerem Durchmesser ist, und um . natürlich auch das starre Glied 18 durch eine Feder diesen Teil ist eine Feder 8 angeordnet. Das untere ersetzt werden, so daß geringfügige und für das Ende Ic des Plungers 7 hat einen kleineren Durch- Brennstoffelement ungefährliche Stöße ohne Vermesser als der Teil Ib und gleitet in einer Bohrung 9, formung der Rollen elastisch aufgefangen werden, die ineinerEndkappe 10 vorgesehen ist, welche in ein 25 Auch die Ausführungsform nach Fig. 1 läßt sich an das Ende des Gehäuses angelötetes oder ange- dahingehend abwandeln, daß eine einzige große Rolle schweißtes Glied 11 eingeschraubt ist. Verwendung findet, wobei diese sich mit ihrem un-

Das untere Ende der Endkappe 10 ist als Kegel 12 teren Ende gegen die Endkappe 10 abstützt, so daß

ausgebildet. auf den Plunger 7 und die Feder 8 verzichtet wer-

Sollten während des Betriebes die den Kontroll- 30 den kann. Auch der Kegel 12 kann durch eine Rolle stab haltenden Mittel versagen, so fällt der Stab in ersetzt werden, wobei das untere Ende der Endkappe seine Bohrung im Moderatorkern des Reaktors, bis 10 flach ausgebildet und mit einem Vorsprung in er mit einem Glied am Boden des Kanals in Beruh- der Achse der Rolle versehen ist, um das Schrumprung kommt, das auf einem den Kern als Ganzes fen in axialer Richtung bei einem Stoß zu unterstützenden Gitter abgestützt ist. 35 stützen.

Dabei kommt zunächst der Kegel 12 mit dem vor- F i g. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer

genannten Glied in Berührung, wodurch sich zu- Rolle nach der Erfindung. Als Material kann Fluß-

nächst das Gehäuse 2 nach oben über das Ende des stahl oder, falls hohen Temperaturen widerstanden

Stabes 1 bewegt, wobei die Feder 8 zusammenge- werden muß, rostfreier Stahl verwendet werden. Die

drückt wird. Auf diese Weise können geringfügige 40 Dicke der Folien und die Größe der Einbuchtungen

Stöße, bei welchen eine Beschädigung des Kontroll- oder Kräuselungen kann den jeweiligen Umständen

Stabes ausgeschlossen ist bzw. entsprechend geringe angepaßt werden.

Fallhöhen durch die elastische Verformung der Feder Bei der Anwendung der Erfindung in Kontroll-

aufgefangen werden, ohne daß die erfindungsgemä- stabhaltevorrichtungen wurde eine Blattdicke von

Ben Rollen aus gekräuselter oder mit Einbuchtungen 45 etwa 0,13 bis 0,36 mm aus rostfreiem Stahl verwandt,

versehener Folie verformt werden. Wenn der Stoß wobei die Einbuchtungen etwa 1,3 mm zwischen

dagegen genügend stark ist, wird die Feder so weit zu- den höchsten Punkten auf gegenüberliegenden Seiten

zusammengedrückt, bis sie praktisch starr ist, wobei des Bleches betrugen.

die Schulter des Teiles Ib des Plungers 7 auf der End- Wie bereits erwähnt, liegen die Vorteile der erkappe 10 aufsitzt. Bei der Weiterbewegung des Kon- 50 findungsgemäßen Rolle aus gekräuselter oder mit trollstabes nach abwärts, wird nunmehr die Rolle 6 Einbuchtung versehener Folie in ihrer Billigkeit sozusammengedrückt und setzt die Fallenergie in War- wie in der Möglichkeit, sie den jeweiligen Verhältmeenergie um. nissen in einfacher Weise anzupassen und in der Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 sitzt die dar- Möglichkeit, eine praktisch gleichmäßige Bremsvergestellte Vorrichtung auf einem Gitter am Boden 55 zögerung über den ganzen Bremsweg zu erzielen. Es jedes Brennstoffkanals auf. Sie besteht aus einem kann dabei kein Bruch des Metalles vorkommen, so Plunger 13, der in Führungen 14 gleitet, die im Brenn- daß im Reaktor keinerlei Metallteilchen verbleiben. Stoffkanal mittels Rippen 15 zentrisch gehalten sind. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rollen Das untere Ende des Prangers hat einen erweiterten besteht darin, daß sie nicht wesentlich durch die Ar-Kopf 13a, der auf einer Rolle 16 aus gekräuselter Fo- 60 beitstemperatur des Reaktors oder die Ausgangsge-He aufsitzt. schwindigkeit des Stoßes in ihrer Wirksamkeit beein-

Das andere Ende der Rolle wird durch einen Vor- flußt werden.

sprang 17 auf einem starren Glied 18 zentriert. Ein Wenn auch die erfindungsgemäßen Bremsvorrichähnlicher Vorsprung 19 zentriert eine zweite Rolle 20. tungen vorstehend unter Bezugnahme auf ihr bevor-Die Rollen 16 und 20 sowie das Glied 18 sind in ein 65 zugtes Anwendungsgebiet bei Kernreaktoren beGehäuse 21 eingesetzt, das an seinem oberen Ende schrieben wurden, so lassen sie sich doch auch vormit den Führungen 14 verschweißt ist. An sein unte- teilhaft auf anderen Gebieten anwenden, beispielsres Ende sind Endkappen 22 geschweißt, gegen die weise bei Aufzügen, wo es gelegentlich vorkommt,

daß diese über ihre Höchstlage hinaus aufgezogen werden und wo entsprechende Vorrichtungen vorgesehen werden müssen, um den Aufzug in schonender Weise zum Stillstand zu bringen. Hierfür wurden bisher federnde Elemente, gegebenenfalls in Ver- S bindung mit hydraulischen Stoßdämpfern, verwendet. Dabei treten jedoch bei der elastischen Abbremsung der Bewegungsenergie wesentlich höhere Kräfte auf als bei der plastischen Verformung der erfindungsgemäßen Rollen, weshalb die Anwendung der Erfindung die Verwendung wesentlich schwächerer Trägerelemente zur Aufnahme der Abbremsvorrichtung ermöglicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Bremsvorrichtung für bewegte Körper, insbesondere für fallende Kontroll- oder Trimmstäbe oder Brennstoffelemente in Kernreaktoren, bei der die Bewegungsenergie durch Verformung eines plastischen Werkstoffes in Wärme umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der plastische Werkstoff aus einer Rolle aus gekräuselter oder mit Einbuchtungen versehener Folie besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei durch eine Feder getrennte Rollen verwendet werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 in Verbindung mit einem Kernreaktor-Kontrollstab, gekennzeichnet durch ein mit dem unteren Ende des Stabes (1) axial verschiebbar verbundenes Gehäuse (2), das durch eine Endkappe (10) abgeschlossen ist, wobei im Inneren des Gehäuses eine oder mehrere Rollen (6) gegebenenfalls in Verbindung mit einem axial gegen die Wirkung einer Feder (8) verschiebbaren Plunger (7) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2 zur Verwendung in einem Brennstoffkanal eines Kernreaktors, gekennzeichnet durch einen in einer Führung (14) axial verschiebbaren Plunger (13), dessen erweiterter Kopf (13 a) sich gegen eine Endfläche einer Rolle (16) abstützt, die gegebenenfalls zusammen mit einer weiteren Rolle (20), von der sie durch ein starres Glied (18) getrennt sein kann, in ein Gehäuse (21) eingesetzt ist, dessen unteres Ende durch eine auf einem Gitter aufsitzende Endkappe (22) verschlossen ist und das durch Rippen (15, 23) zentrisch im Brennstoffkanal gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 835189, 924 319;
USA.-Patentschriften Nr. 2 661 942, 2 680 585.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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