DE1218079B

DE1218079B - Vorrichtung zum Abbremsen der Einfahrbewegung eines Sicherheitsstabes eines gasgekuehlten Kernreaktors

Info

Publication number: DE1218079B
Application number: DEG40590A
Authority: DE
Inventors: Klaus Marten
Original assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Current assignee: Gesellschaft fuer Kernforschung mbH
Priority date: 1964-05-13
Filing date: 1964-05-13
Publication date: 1966-06-02
Also published as: GB1088916A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

G21d

Deutsche KL: 21g-21/31

Nummer: 1218 079

Aktenzeichen: G 40590 VIII c/21 g

Anmeldetag: 13. Mai 1964

Auslegetag: 2. Juni 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbremsen der Einfahrbewegung eines Sicherheitsstabes eines gasgekühlten Kernreaktors, bei der sich ein an dem einen Ende des Stabes befindlicher Kolben in einem Zylinder bewegt und ein zwischen dem einen Ende des Zylinders und der einen Seite des Kolbens befindliches Gas verdichtet, welches über ein in einer vorgebbaren Phase der Abbremsbewegung automatisch sich öffnendes Ventil entweicht.

Als Betriebsmittel für Stoßdämpfer sind Flüssigkeiten am besten geeignet. Deshalb arbeiten die meisten Stoßdämpfer hydraulisch. Da aber ein flüssiges Betriebsmittel in der Nähe der Spaltzone ungeeignet ist und, wie beispielsweise Öl, der Strahlenbelastung nicht standhalten kann, müssen solche Stoßdämpfer außerhalb des Reaktorbehälters angeordnet sein. Sie sind deshalb für Sicherheitsstäbe, die zum Abschalten des Reaktors frei in die Spaltzone hinein- oder aus ihr herausfallen, nicht brauchbar. Am wenigsten empfindlich für radioaktive Bestrahlung, gleichzeitig aber brauchbar zum Abbremsen der Bewegungsenergie des Abschaltstabes sind Gase. Wird aber Gas als Betriebsmittel in einem pneumatischen Stoßdämpfer z. B. in einem Zylinder durch einen Kolben komprimiert, so muß es möglichst während des Komprimierens teilweise entspannt werden oder jedenfalls dann, wenn die Bewegung des abzubremsenden Stabes den Totpunkt erreicht hat, damit eine rückläufige Bewegung des Stoßdämpferkolbens verhindert wird. Die teilweise Entspannung des komprimierten Gases wird üblicherweise dadurch erreicht, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Kolbenstellung relativ zum Zylinder oder eines vorgegebenen Gasdruckes im Kompressionsraum automatisch eine Öffnung freigegeben wird, durch die das komprimierte Gas aus dem Kompressionsraum ausströmen kann. Solche Einrichtungen zum Entspannen des komprimierten Gases sind aber nur dann brauchbar, wenn der zu bremsende Gegenstand bei jeder Abbremsung annähernd die gleiche kinetische Energie besitzt, auf die das ganze System ausgelegt sein muß. Dies ist insbesondere bei Sicherheitsstäben für Versuchsanlagen aber nicht der Fall, weil z. B. die Stäbe je nach Beladung der Spaltzone unterschiedliche Gewichte aufweisen oder — wie z. B. in Ver-Suchsanlagen — auch unterschiedlich hohe Abstoßimpulse erhalten, so daß die Eintauchtiefe des Stoßdämpferkolbens in den Zylinder und auch der Höchstgasdruck im Zylinder unterschiedlich groß sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stoßdämpfer für Sicherheitsstäbe zu schaffen, mit einem Gas als Betriebsmittel, bei dem das Gas immer im Vorrichtung zum Abbremsen der
Einfahrbewegung eines Sicherheitsstabes
eines gasgekühlten Kernreaktors

Anmelder:

Gesellschaft für Kernforschung m. b. H.,
Karlsruhe, Weberstr. 5

Als Erfinder benannt:
Klaus Marten, Leopoldshafen

wesentlichen im Totpunkt des abzubremsenden Gegenstandes unabhängig von der Stellung des Stoßdämpferkolbens und unabhängig vom Druck des komprimierten Gases entspannt wird.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ventil im Stoßdämpferkolben angeordnet ist, so daß es eine Verbindung zwischen den beiden durch den Kolben getrennten Räumen des Zylinders herstellt, und sich entweder nach der auf die Verzögerung folgende Bewegungsumkehr des Stoßdämpferkolbens oder bei einer vorgegebenen Verzögerung des Stoßdämpferkolbens öffnet. Dadurch wird das komprimierte Gas immer zu dem Zeitpunkt entspannt, in dem der Stoßdämpferkolben seine Bewegungsrichtung umkehrt, unabhängig von der abzubremsenden Bewegungsenergie und auf diese Weise vom Druck des komprimierten Gases bzw. von der Stellung des Stoßdämpferkolbens relativ zum Zylinder, so daß diese Einrichtung bei unterschiedlichen Gewichten der Sicherheitsstäbe, unterschiedlich hohen Abstoßimpulsen für die Sicherheitsstäbe u. dgl. stets gleich gut stoßdämpfend wirkt.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert: Der Sicherheitsstab 1 ist in einem Führungskanal 10 gelagert, der an seinem unteren Ende durch einen Zylinder 8 abgeschlossen ist. Über eine Kolbenstange 2 ist der Sicherheitsstab 1 mit einem Stoßdämpferkolben 6 verbunden. Um das Einfahren des Stoßdämpferkolbens in den Zylinder 8 zu erleichtern, weist der Zylinder an seinem oberen Ende eine konische Erweiterung 11 auf. An seinem oberen Ende besitzt der Stoßdämpferkolben 6 eine Schiebemuffe 4, die durch eine Schraubenfeder 5 nach oben gegen einen Anschlag 12 gepreßt wird. In dieser Stellung verschließt die Schiebemuffe die Austrittsöffnung 16 eines Kanals 7, im Stoßdämpfer-

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kolben 6, der den Kompressionsraum 9 mit dem Zylinderraum über dem Kolben verbindet. Die Schiebemuffe 4 besitzt an ihrem Umfang federnde Lamellen 3, die fest an der Zylinderwand anliegen. Damit die Schiebemuffe 4 nicht durch Gas, das aus dem Kompressionsraum 9 am Kolben 6 entlang nach oben entweicht, zusätzlich gegen den oberen Anschlag 12 gepreßt wird, ist der Ringraum 13 durch eine Bohrung 14 mit dem Aufnahmeraum 15 für die Kolbenstange 2 verbunden, so daß bis dahin gelangtes Gas frei aus dem Kolben austreten kann.

Im allgemeinen wird die Kolbenstange 2 und damit auch der Kolben fest mit dem Sicherheitsstab verbunden sein und zusammen mit ihm beim Abschalten des Reaktors in die Spaltzone hineinfallen. Als Sicherheitsstäbe können natürlich auch Brennstoffstäbe dienen, die allerdings zum Abschalten des Reaktors aus der Spaltzone herausfallen müssen. Dabei dringt der mit dem Sicherheitsstab verbundene Kolben am unteren Ende des Führungskanals 10 in den Zylinder 8 ein, wobei er durch Kompression des dort lagernden Gases abgebremst wird. Wenn die ganze Bewegungsenergie vom Gas aufgenommen ist, wird der Stoßdämpferkolben durch das komprimierte Gas wieder nach oben bewegt. Die Aufwärtsbewegung macht aber die Schiebemuffe nicht mit, da sie sich mit ihren Lamellen 3 an der Zylinderwand festhält. Dabei wird die Öffnung 16 des Entspannungskanals 7 freigegeben, so daß das Gas aus dem Kompressionsraum 9 ausströmen kann.

Die Federstärke der Schraubenfeder 5 ist so ausgelegt, daß die Schiebemuffe infolge der durch die Verzögerung des Kolbens bei Bewegungsumkehr auftretenden Trägheitskräfte die Austrittsöffnungen freigibt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schiebemuffe zusätzlich noch radial nach außen vorgespannte Federlamellen besitzt, so daß die Entspannungsöffnungen auch noch nach der größten Verzögerung freigehalten werden.

Wie bei den bekannten Stoßdämpfern können noch Einrichtungen vorgesehen sein, die verhindern, daß ein vorgegebener Druck im Kompressionsraum überschritten wird. Manchmal ist es auch vorteilhaft, wenn der Stoßdämpferkolben nicht fest mit dem Sicherheitsstab verbunden ist. Beispielsweise kann der Stoßdämpfer hierbei durch eine Feder immer am oberen Ende des Dämpfungszylinders in Bereitschaft ge-

halten und erst durch Auftreffen des Sicherheitsstabes in den Dämpfungszylinder hineingeschoben werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abbremsen der Einfahrbewegung eines Sicherheitsstabes eines gasgekühlten Kernreaktors, bei der sich ein an dem einen Ende des Stabes befindlicher Kolben in einem Zylinder bewegt und ein zwischen dem einen Ende des Zylinders und der einen Seite des Kolbens befindliches Gas verdichtet, welches über ein in einer vorgebbaren Phase der Abbremsbewegung automatisch sich öffnendes Ventil entweicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil im Stoßdämpferkolben angeordnet ist, so daß es eine Verbindung zwischen den beiden durch den Kolben getrennten Räumen des Zylinders herstellt, und sich entweder nach der auf die Verzögerung folgende Bewegungsumkehr des Stoßdämpferkolbens oder bei einer vorgegebenen Verzögerung des Stoßdämpferkolbens öffnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende des Stoßdämpferkolbens (6) eine eine Austrittsöffnung (16) für das Gas im Kompressionsraum (9) verschließende in Schließstellung durch eine Feder (5) gehaltene Schiebemuffe (4) gelagert ist, die an der Innenwand des Zylinders (8) anliegende, radial nach außen vorgespannte Federlamellen (3) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (5) eine koaxial zum Kolben an . dessen Außenseite angeordnete Schraubenfeder ist, deren Federkraft so bemessen ist, daß die durch die Verzögerung des Stoßdämpferkolbens (6) bei Bewegungsumkehr durch die Schiebemuffe ausgeübten Trägheitskräfte größer sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßdämpferkolben (6) über eine Kolbenstange (2) fest mit dem Sicherheitsstab (1) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
britische Patentschrift Nr. 956 918;
USA.-Patentschrift Nr. 2 975 229.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen