DE1204758B - Vorrichtung zum Steuern eines mit einem hydraulischen Mittel angetriebenen Motors fuer einen Regelstab in einem Kernreaktor - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G21d

Deutschem.: 21g-21/31

Nummer: 1204 758

Aktenzeichen: U 8432 VIII c/21 g

Anmeldetag: 31. Oktober 1961

Auslegetag: 11. November 1965

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines mit einem hydraulischen Mittel angetriebenen Motors, der eine Welle in Drehung versetzt, mit deren Hilfe ein Regelstab in einem Kernreaktor zu bewegen ist, bei der eine mechanisch gesteuerte Ventileinrichtung den Fluß des Hydraulikmittels von dem Vorratsgefäß des Hydraulikmittels zu dem Motorgehäuse und zurück beeinflußt.

Im einem Kernreaktor ist eine Vielzahl von Regelstäben angeordnet, die Neutronen absorbierendes Material enthalten und die relativ zu ihrer voll in dem Reaktorkern eingeschobenen Stellung verstellt werden können, um dadurch die Reaktivität des Reaktors zu regeln. Zum Bewegen der Regelstäbe ist es bekannt, hydraulische Antriebe zu verwenden. Wenigstens einige der Regelstäbe sind mit Antrieben versehen, die diese Regelstäbe plötzlich in den Reaktor einschießen können, um so im Katastrophenfall den Reaktor abzuschalten.

Um eine selbsttätige Steuervorrichtung für den Hydraulikmotor zu erhalten, die am Ende der Einfahrbewegung des Regelstabes dessen Bewegung verzögert, ist sie erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem an dem Hydraulikmotor befestigten zylindrischen Ventilgehäuse mit Einlaß- und Auslaßöffnung für das Hydraulikmittel besteht, in dessen Achse die Motorwelle angeordnet ist und an dessen Innenseite eine durch eine Feder einseitig vorgespannte Ventilhülse in axialer Richtung gleitet und den Fluß des Hydraulikmittels durch die Öffnungen steuert, und daß im Bereich des Ventilgehäuses auf der Motorwelle eine weitere Hülse festgekeilt ist, welche mit einem Außengewinde versehen ist und auf welcher eine Mutter aufgeschraubt ist, die in Längsrichtung der Welle verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert ist und die bei Verschiebung in Richtung auf die Ventilhülse diese gegen die Feder andrückt.

Durch diese Ausbildung der Steuervorrichtung wird eine verbesserte Einrichtung für den Antrieb eines Regelstabes in einem Kernreaktor geschaffen, die gleichzeitig eine Bremsvorrichtung aufweist, welche die Endbewegung des Regelstabes in den Reaktorkern hinein verzögert.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Sie zeigt einen Schnitt durch die Steuervorrichtung.

Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, dreht der Hydraulikmotor 24, der in einem Gehäuse 56 angeordnet ist, die Welle 92, die über einen Spindelantrieb den Regelstab bewegt. Die Motorwelle 92 ist mit dem Wellenstumpf 90 über einen Längskeil 96 ge-

Vorrichtung zum Steuern eines mit einem
hydraulischen Mittel angetriebenen Motors für
einen Regelstab in einem Kernreaktor

Anmelder:

United States Atomic Energy Commission,

Germantown, Md. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Arthur Marshall Harris,

Eric Ledin, La Jolla, San Diego, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 2. August 1961 (128 912)

koppelt. Das Ende des Wellenstumpfes 90 befindet sich in einer axialen Bohrung in dem Kopplungsende der Motorwelle, und der Längskeil ist zwischen den beiden Wellen eingesetzt. Die Motorwelle 92 ist mittels Kugellagern 98 innerhalb eines Ventilgehäuses 100, das über dem hydraulischen Motor 24 angeordnet ist, entsprechend gelagert. Eine Hülse 102 ist koaxial zu dem unteren Ende der Motorwelle 92 angeordnet und auf diese in einer Weise aufgekeilt, daß sich die Motorwelle relativ zu der Hülse in axialer Richtung verschieben kann. Der untere Teil dieser Hülse besitzt eine vergrößerte Mittelbohrung, in der sich eine Druckfeder 104 befindet, die die Motorwelle umgibt und die sich zwischen einem Absatz, der im Inneren der Hülse vorhanden ist, und einem Federgegenlager 106, das auf der Motorwelle angeordnet ist, erstreckt. Die Außenfläche der Hülse 102 ist mit einem Gewinde versehen, auf dem sich eine Mutter 108 befindet. Diese Mutter besitzt einen seitlich vorspringenden Teil 110, der auf das Ventilgehäuse 100 aufgekeilt ist, um eine Drehung der Mutter relativ zu dem Gehäuse zu verhindern. Deshalb verursacht eine Drehung des Wellenstumpfes 90 und der Motorwelle 92 eine Drehung der Hülse 102, jedoch, da die Mutter 108 gegen eine Verdrehung gehalten wird, führt die Drehung der Hülse zu einer Axial- oder Vertikalverschiebung der Mutter 108 innerhalb des Ventilgehäuses 100.

Die Mutter 108 ist auf dem unteren Ende ihres Verschiebungsweges auf der Hülse 102 dargestellt. In

509 737/282

Claims (1)

1. 3 4

   dieser Stellung befindet sich der Regelstab in seiner leitung 118 im wesentlichen unterbunden wird. Voruntersten Stellung innerhalb seines Führungsrohres. zugsweise findet diese Abdichtung der Absätze 140 Wenn der hydraulische Motor 24 betätigt wird, um und 142 einige Zentimeter vor dem Ende der Aufeine Drehung der Antriebswelle und eine Verschie- wärtsbewegung des Regelstabes statt, und die Endbung des Regelstabes nach oben zu bewirken, erfolgt 5 bewegung dieses Regelstabes wird durch den Leckdurch die gleichzeitige Drehung der Hülse 102 eine strom durch das Ventil ermöglicht, wodurch eine Verschiebung der Mutter 108 nach oben. Wenn die Dämpfung der Bewegung des Regelstabes erreicht Mutter ihre Aufwärtsbewegung fortsetzt, läuft sie auf wird. Im Falle einer Notabschaltung strömt das den unteren Absatz 112 einer gleitbar angeordneten Druckmedium natürlich wesentlich schneller durch zylindrischen Ventilhülse 114 auf, die so angeordnet io den Motor 24 als während der üblichen Regeltätig- und so ausgebildet ist, daß sie die Geschwindigkeit keit. Dementsprechend ist die Vorschubgeschwindigdes Abströmens des Druckmediums aus dem Motor keit der Mutter 108, und damit geht die Verschiebung 24 steuert und damit eine Verzögerung der Dreh- der Ventilspule 114 in die Drosselstellung viel schnelgeschwindigkeit der Motorwelle 92 und damit der ler als bei üblichem Betrieb vor sich. In diesem Fall Verschiebungsgeschwindigkeit des Regelstabes ver- 15 sollte die Ventilspule 114 oder die Mutter 108 anursacht, wenn dieser sich seiner oberen Stellung in gehalten werden, um das Ventil in einer offenen oder dem Reaktorkern nähert. teilweise offenen Stellung zu halten. Der resultierende Das Hydraulikmittel aus dem hydraulischen Axial- Stoß von dem Regelstab, wenn dieser das Ende seines kolbenmotor 24 wird über die Leitung 116 abgeleitet, Hubes mit einer zu großen Geschwindigkeit erreichen die mit dem Gehäuse 100 des Verzögerungsventils ao würde, würde sehr leicht eine Beschädigung des kommuniziert. Das abgeleitete Druckmittel wird aus Antriebsmechanismus für den Regelstab verursachen, dem Ventilgehäuse durch eine Leitung 118 zu der Um diese Möglichkeit zu vermeiden, sind deshalb Versorgungsquelle oder dem Reservebehälter zurück- mechanische Einrichtungen für die Verzögerung und geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit durch das die Absorbierung der Bewegungsenergie des Regel-Ventilgehäuse wird durch das Verzögerungsventil 25 Stabes vorgesehen, wenn dieser sich im Endstadium 94 gesteuert, das einen festen äußeren Mantel 120 der Bewegung in den Reaktorkern hinein befindet, besitzt, der Öffnungen 122 und 124, die mit der Zu diesem Zweck ist das Ende der Hülse 102, die die Motorablaßleitung 16 bzw. der Rücklaufleitung 118, angetriebene Welle 92 umgibt, mit einem ringförmigen die zu der Versorgungsquelle oder dem Reserve- Vorsprung versehen, auf dem sich ein Ring 150 bebehälter für den Motor zurückführt, kommunizieren. 30 findet, der vorzugsweise aus einem relativ weichen Koaxial zu der angetriebenen Welle 92 und innerhalb Metall besteht, beispielsweise aus Messing. Der undes Mantels 120 ist eine verschiebbare Ventilhülse tere Teil dieses Ringes befindet sich über einer Ge-114 angeordnet, die normalerweise mittels einer windeschneidevorrichtung, die in dem Gehäuse 100 Schraubendruckfeder 126 nach unten gedrückt wird. befestigt ist und die mehrere Gewindeschneidzähne Die Schraubendruckfeder 126 ist um die Welle 92 35 152 auf weist. Wenn die Mutter 108 so weit nach oben und zwischen einem Anschlag 128 auf der Ventil- vorgerückt ist, daß sie mit dem Absatz 112 auf dem hülse und einem Anschlag, der von einem Kragen unteren Ende der Spule 114 des Bremsventils in Ein-130 an dem oberen Ende des Ventilgehäuses 100 ge- griff gekommen ist und die letztere anschlägt, so daß bildet wird, angeordnet. Die Ventilhülse 114 ist an sie in Abhängigkeit von dem von der Bremsmutter ihrer Außenfläche mit einer Nut oder einer Ver- 40 ausgeübten Druck sich nicht mehr nach oben bewegt, tiefung 132 versehen, die einen konischen Abschnitt oder die Mutter 108 anschlägt, so daß sie sich nicht 134 an ihrem unteren Ende besitzt. Die Ventilhülse mehr weiter nach oben bewegt, veranlaßt der Dreh-114 sitzt normalerweise mit einem Ring 136 auf dem impuls der Hülse 102 diese Hülse, sich längs der Mantel 120 auf, so daß sich die Nut 132 in einer Welle 92 gegen den Druck der Feder 104 nach unten solchen Stellung befindet, daß eine vorbestimmte 45 zu bewegen. Diese Bewegung der Hülse 102 nach Menge aus der Motorauslaßleitung 116 durch die unten bringt andererseits den Messingring 150 mit Öffnung 122 in die Öffnung 124 und von da in die den Gewindeschneidern 152 in Eingriff, und die Rücklaufleitung 118 strömen kann. Diese voll offene Rotationsenergie der Hülse und der Welle 92 wird Stellung des Ventils wird während des unteren Teils durch das Einschneiden in den Messingring abder üblichen Regulierverschiebung des Regelstabes 50 sorbiert. Dies hält die Antriebswelle 92 ohne Be- und ebenfalls während der Anfangsverschiebung des Schädigung der Bremsventilteile an. Der Messingring Regelstabes, wenn dieser in den Kern eingeschossen 150 frißt sich natürlich in die Schneidbacken 152 ein, wird, aufrechterhalten. Wenn der Regelstab sich jedoch wird der Antriebsmechanismus leicht wieder seiner obersten Stellung in dem Reaktorkern nähert, in Funktionsfähigkeit gesetzt, indem das Antriebskommt die Mutter 108 mit dem unteren Absatz 112 55 gehäuse entfernt und der Messingring ersetzt wird, der Ventilhülse in Eingriff und drückt die letzt- Auf diese Weise wird eine mittels eines Druckgenannte nach oben. Die resultierende Aufwärts- mittels betätigte Antriebseinrichtung für einen Regelbewegung der Hülse 114 bewirkt, daß die geneigte stab geschaffen, die eine Verzögerungseinrichtung Wand 134 der Aussparung 132 sich gegen einen einen aufweist, welche in wirksamer Weise die Bewegungs-Absatz bildenden Ring 140 zu bewegt, der sich inner- 60 geschwindigkeit des Regelstabes in den Reaktor hinhalb des Ventilmantels 120 befindet. Hierdurch wird ein während des Endteils dieser Bewegung verzögert die Strömung durch die Öffnung 122 und in die und die ebenfalls eine Anhaltevorrichtung für die Rückstromleitung 118 gedrosselt. Diese Drosselungs- Antriebseinrichtung im Katastropheneinsatz besitzt, wirkung findet vorzugsweise während der letzten

   61 cm eines 2,44 m großen Hubes für den Regelstab 65 Patentansprüche:
   statt. Schließlich kommt ein Absatz 142 auf der

   Ventilspule 114 mit dem Absatz 140 in dem Mantel 1. Vorrichtung zum Steuern eines mit einem

   120 in Eingriff, wodurch der Strom in die Rückstrom- hydraulischen Mittel angetriebenen Motors, der

   eine Welle in Drehung versetzt, mit deren Hilfe ein Regelstab in einem Kernreaktor zu bewegen ist, bei der eine mechanisch gesteuerte Ventileinrichtung den Fluß des Hydraulikmittels von dem Vorratsgefäß des Hydraulikmittels zu dem Motorgehäuse und zurück beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem an dem Hydraulikmotor befestigten zylindrischen Ventilgehäuse (100) mit Einlaß- und Auslaßöffnung für das Hydraulikmittel besteht, in dessen Achse die Motorwelle (92) angeordnet ist und an dessen Innenseite eine durch eine Feder (126) einseitig vorgespannte Ventilhülse (114) in axialer Richtung gleitet und den Fluß des Hydraulikmittels durch die öffnungen steuert, und daß im Bereich des Ventilgehäuses (100) auf der Motorwelle (92) eine weitere Hülse (102) festgekeilt ist, welche mit einem Außengewinde versehen ist und auf welcher eine Mutter (108) aufgeschraubt ist, die in Längsrichtung der Welle verschiebbar, aber gegen Drehung gesichert ist und die bei Verschiebung in Richtung auf die Ventilhülse diese gegen die Feder andrückt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (126) die Ventilhülse (114) gegen eine Stellung vorspannt, in welcher der Fluß des Hydraulikmittels durch die Öffnungen erfolgen kann.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch einen an der Hülse (102) befestigten metallischen Ring (150) und eine Gewindeschneidvorrichtung am unteren Ende (152) innerhalb des Ventilgehäuses (100), wobei eine Feder (104) die Hülse von der Gewindeschneidvorrichtung wegdrückt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 915 519.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 737/282 11.65 © Bundesdruckerei Berlin