DE1238641B

DE1238641B - Gripper

Info

Publication number: DE1238641B
Application number: DEC30982A
Authority: DE
Inventors: Bernard Leclere; Georges Lemesle; Jean Bernard Morange; Jean Vivien
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-09-26
Filing date: 1963-09-26
Publication date: 1967-04-13
Also published as: NL298422A; BE637895A; GB971438A; LU44435A1; FR1342267A

Description

deutsches WTWWt PatentamtGerman WTWWt patent office

AUSLEGESCHRIFT B25j; G 21c
Deutsche Kl.: 35 b - 6/25 EDITORIAL B25j; G 21c
German class: 35 b - 6/25

Nummer: 1238 641Number: 1238 641

Aktenzeichen: C 30982 XI/35 bFile number: C 30982 XI / 35 b

1 238 64 1 Anmeldetag: 26. September 19631 238 64 1 Filing date: September 26, 1963

Auslegetag: 13. April 1967Opened on: April 13, 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Greifer, insbesondere zur Handhabung von BrennstofIelementen in Kernreaktoren, mit einem die Greifarme steuernden Greiferkopf, einem zur Bewegung des Greiferkopfes dienenden Endstück sowie einem lösbar den Greiferkopf mit dem Endstück verbindenden Kupplungssystem. The invention relates to a gripper, in particular for handling fuel elements in nuclear reactors, with a gripper head controlling the gripper arms, an end piece used to move the gripper head and a coupling system releasably connecting the gripper head to the end piece.

Bei bekannten Greifern ist das Endstück, an dem das Zugseil angreift, über eine feste Kupplung mit dem Greiferkopf verbunden. Verklemmt sich hierbei im Betrieb einmal der Greifer oder das von ihm getragene Brennstoffelement in einem Kanal des Reaktors, so besteht in hohem Maße die Gefahr, daß bei dem Bemühen, die Verklemmung zu beseitigen, das Zugseil überlastet wird und abreißt.In known grippers, the end piece on which the pull rope engages is connected via a fixed coupling connected to the gripper head. If the gripper or the fuel element carried by it becomes jammed in a channel of the reactor during operation, so there is a high risk that in the effort to remove the deadlock, the Pull rope is overloaded and tears off.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, den Greiferkopf mit dem Endstück über ein Kupplungssystem lösbar zu verbinden. Bei dieser älteren Ausführung enthält das Kupplungssystem Verriegelungskugeln, die mittels eines gesonderten ringförmigen Steuerorgans aus der Verriegelungsstellung, in der sie durch Federkraft gehalten werden, in eine Freigabestellung bewegt werden können. Der wesentliche Nachteil dieser älteren Lösung besteht in der Notwendigkeit des erwähnten gesonderten Steuerorgans, durch das sich — abgesehen von einer gewissen Komplizierung des ganzen Greifers — vor allem bezüglich der Verseuchung bei Kernreaktoren Probleme ergeben.It has also already been proposed to connect the gripper head to the end piece via a coupling system releasably connect. In this older version, the coupling system contains locking balls, which by means of a separate ring-shaped Control member from the locking position, in which they are held by spring force, can be moved into a release position. The essential one The disadvantage of this older solution is the need for the aforementioned separate control unit, by which - apart from a certain complication of the whole gripper - especially with regard to contamination in nuclear reactors pose problems.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung dieser Nachteile einen Greifer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Verklemmung des Greiferkopfes oder des Brennstoffelements im Reaktorkanal das Endstück auf besonders einfache Weise, insbesondere ohne zusätzliche Steuerorgane, vom Greiferkopf gelöst werden kann. Der erfindungsgemäß ausgebildete Greifer soll ferner auch die Möglichkeit bieten, auf einfache Weise eine gelöste Verbindung zwischen Endstück und Greiferkopf wieder herzustellen.The invention is therefore based on the object of avoiding these disadvantages to be designed in such a way that when the gripper head or the fuel element jams in the reactor channel the end piece in a particularly simple manner, in particular without additional Control organs, can be released from the gripper head. The gripper designed according to the invention should also also offer the possibility of a released connection between the end piece and the gripper head in a simple manner restore.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kupplungssystem ein einer Vergrößerung des Abstands des Endstücks vom Greiferkopf direkt entgegenwirkendes erstes elastisches Element sowie ein einer Annäherung des Endstücks an den Greiferkopf über die Verriegelungsstellung hinaus entgegenwirkendes zweites elastisches Element enthält und daß die Federkonstante des ersten elastischen Elements sowie die kleinere Federkonstante des zweiten elastischen Elements so gewählt sind, daß die Verriegelungsverbindung zwischen dem Endstück und dem Greiferkopf durch Einwirkung einer GreiferThis object is achieved according to the invention in that the coupling system is an enlargement the distance of the end piece from the gripper head directly counteracting the first elastic element as well as an approach of the end piece to the gripper head beyond the locking position contains counteracting second elastic element and that the spring constant of the first elastic Element and the smaller spring constant of the second elastic element are selected so that that the locking connection between the end piece and the gripper head by the action of a Grapple

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'Energie Atomique, Paris
Vertreter:Commissariat a l'Energie Atomique, Paris
Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lampreeht₅ Patentanwälte, Miinehen 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lampreeht ₅ Patentanwälte, Miinehen 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Bernard Ledere, Massy, Seine-et-Oise;Bernard Ledere, Massy, Seine-et-Oise;

Georges Lemesle, Paris;Georges Lemesle, Paris;

Jean Bernard Morange, Rueil, Seine-et-Oise;Jean Bernard Morange, Rueil, Seine-et-Oise;

Jean Vivien, Versailles, Seine-et-Oise (Frankreich)Jean Vivien, Versailles, Seine-et-Oise (France)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 26. September 1962 (910 459)France of September 26, 1962 (910 459)

die Nennlast übersteigenden Zugkraft auf das Endstück unter Zusammendrückung des ersten elastischen Elements lösbar und durch Einstecken des Endstücks in den Greiferkopf wieder herstellbar ist.the tensile force exceeding the nominal load on the end piece under compression of the first elastic Element is detachable and can be restored by inserting the end piece into the gripper head.

Die Verwendung von zwei elastischen Elementen in Verbindung mit einer Verriegelungseinrichtung ist bei Greifern an sieh bereits bekannt. Man hat hiervon bereits zu dem Zweck Gebrauch gemacht, eine lösbare Verriegelungsverbindung zwischen den,
ferkopf und einem vom Greifer zu befördernden Brennstoffelement herzustellen. Bei dieser bekannten Ausführung finden Verriegelungskugeln Verwendung, die in ihrer Lage von einer inneren und einer äußeren Buchse gesteuert werden, die unter der Wirkung von je einem elastischen Element stehen. Bei dieser bekannten Anordnung wirken die beiden elastischen Elemente jedoch nicht unmittelbar einander entgegen. Im Unterschied zum erfindungsgemäß ausgebildeten Greifer wird ferner in der Verriegelungsstellung keines der beiden elastischen Elemente der bekannten Ausführung durch das Gewicht" des Greiferkopfes und des von ihm getragenen Brennstoffelements beansprucht. Die Aufhebung der Verriegelung erfolgt bei der bekannten Ausführung im übrigen auch nicht durch Ausübung einer ZugkraftThe use of two elastic elements in connection with a locking device is already known for grippers. This has already been used for the purpose of creating a releasable locking connection between the,
ferkopf and produce a fuel element to be transported by the gripper. In this known embodiment, locking balls are used, the position of which is controlled by an inner and an outer bush, which are each under the action of an elastic element. In this known arrangement, however, the two elastic elements do not directly counteract one another. In contrast to the gripper designed according to the invention, neither of the two elastic elements of the known design is stressed by the weight of the gripper head and the fuel element carried by it in the locking position

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auf den Greifer unter Festhaltung des Brennstoffelements, sondern durch Verschiebung der äußeren Verriegelungsbuchse, während der Greifer und das Brennstoffelement ihre relative Lage beibehalten.on the gripper while holding the fuel element, but by moving the outer one Locking sleeve, while the gripper and the fuel element maintain their relative position.

Einzelheiten des erfindungsgemäß ausgebildeten Greifers ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels. Es zeigtDetails of the gripper designed according to the invention emerge from the following description an embodiment illustrated in the drawing. It shows

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Greifer, wobei die einzelnen Elemente in gekuppelter Betriebslage dargestellt sind,F i g. 1 shows a longitudinal section through a gripper, with the individual elements in the coupled operating position are shown,

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt gemäß Fig. 1, wobei die einzelnen Elemente in der Lage dargestellt sind, welche sie bei der Trennung der beiden Teile des Greifers einnehmen.F i g. 2 shows an enlarged section according to FIG. 1, the individual elements in the position are shown which they occupy when separating the two parts of the gripper.

Ein in der F i g. 1 dargestellter Greifer, der zum Einsatz in vertikalen Reaktorkanälen bestimmt ist, umfaßt ein Endstück A und als eigentlichen Greifermechanismus einen Greiferkopf B, welche durch ein Kupplungssystem C miteinander verbunden sind.One shown in FIG. 1, which is intended for use in vertical reactor ducts, comprises an end piece A and, as the actual gripper mechanism, a gripper head B, which are connected to one another by a coupling system C.

Das Endstück A besteht vor allem aus einem rohrförmigen Bolzen 4, welcher eine Achse 6 einer Seilrolle 8 für ein Seil 10 trägt, das zur Steuerung des Greifers um die Rolle geführt ist und den Greifer trägt. Ein Ende des Seils 10 ist fest, wogegen das andere durch eine nicht dargestellte Seilwinde betätigt wird. Gegenüber einer Lösung, bei welcher das Seil 10 mit einem Ende am Greifer befestigt ist, weist diese Lösung den Vorteil auf, daß das Seil 10 gewechselt werden kann, ohne das Endstück A aus dem Reaktor herausnehmen zu müssen.The end piece A consists primarily of a tubular bolt 4, which carries an axis 6 of a pulley 8 for a rope 10 , which is guided around the pulley to control the gripper and carries the gripper. One end of the rope 10 is fixed, while the other is operated by a winch, not shown. Compared to a solution in which one end of the rope 10 is attached to the gripper, this solution has the advantage that the rope 10 can be changed without having to remove the end piece A from the reactor.

Das Endstück A, welches ständig innerhalb des Reaktorbehälters oder eines mit Strahlenschutz versehenen Manipulators verbleibt, weist, außer der Seilrolle 8, keine beweglichen Teile auf, weshalb ein Versagen des Endstücks A so gut wie ausgeschlossen ist.The end piece A, which remains permanently inside the reactor vessel or a manipulator provided with radiation protection, has, apart from the pulley 8, no moving parts, which is why a failure of the end piece A is virtually impossible.

Der Greiferkopf B ist von beliebiger Bauart mit automatischer, durch die Berührung mit einem zu bedienenden Gegenstand ausgelöster Steuerung. Die in der F i g. 1 dargestellte Ausführung dient dazu, Brennstoffelemente innen an der Hülse, mit welcher sie versehen sind, zu erfassen. Die Abwärtsbewegung eines Stutzens 12 in bezug auf eine Buchse 13, welche stattfindet, sobald diese Buchse 13 auf eine Hülse trifft, wird durch einen Dorn 14, welcher auf eine Steuerkurve 15 eines auf der Buchse 13 verschiebefest gelagerten Ringes 16 einwirkt, in eine Drehung dieses Ringes 16 umgewandelt. Diese Drehung führt zum Ausschwenken von Klauen 17, deren obere Enden in eine Exzenternut 18 des Ringes 16 eingreifen. The gripper head B is of any design with automatic control triggered by touching an object to be operated. The in the F i g. The embodiment shown in FIG. 1 serves to grasp fuel elements on the inside of the sleeve with which they are provided. The downward movement of a connecting piece 12 with respect to a bushing 13, which takes place as soon as this bushing 13 hits a sleeve, is caused to rotate by a mandrel 14 which acts on a control cam 15 of a ring 16 mounted in a fixed manner on the bushing 13 Ring 16 converted. This rotation leads to the pivoting of claws 17, the upper ends of which engage in an eccentric groove 18 of the ring 16.

Diese Bauart eines Greifers ist bekannt und wurde nur als Beispiel erwähnt. Jedes andere durch Schwerkraft oder Trägheit gesteuerte System könnte ebenfalls Verwendung finden.This type of gripper is known and was only mentioned as an example. Each other through Gravity or inertia controlled systems could also be used.

Die Erfindung betrifft das Kupplungssystem C, welches normalerweise das Endstück A und den Greiferkopf B aneinander kuppelt; alle beweglichen Teile der Verriegelung sind am Greiferkopf B angebracht, damit sie mit diesem ausgewechselt werden können.The invention relates to the coupling system C, which normally couples the end piece A and the gripper head B to one another; all moving parts of the lock are attached to gripper head B so that they can be exchanged with it.

Das Kupplungssystem C ist in einer Ausnehmung 20 des Stutzens 12 untergebracht, welche oben durch einen mit dem Stutzen 12 verschraubten Ring 22 abgeschlossen ist. In der Mitte ist die Ausnehmung 20 mit einem durch zwei kegelförmige Schultern 26 und 28 begrenzten Bund 24 versehen. Die Elemente,The coupling system C is housed in a recess 20 of the sleeve 12 which is closed at the top by a screwed to the connecting piece 12 ring 22nd In the middle, the recess 20 is provided with a collar 24 delimited by two conical shoulders 26 and 28 . The Elements,

welche zur Kupplung des Greiferkopfes B mit dem Endstück A dienen, bestehen aus einer Anzahl von Kugeln 30, die in radialen Kanälen eines Käfigs 32 geführt werden und deren Durchmesser so bemessen ist, daß sie vom Bund 24 in einer umlaufenden Rille 34 des Bolzens 4 gehalten werden. Die Höhe des Bundes 24 ihrerseits ist so bemessen, daß die Kugeln 30 die Rille 34 nur dann verlassen können, wenn sie unter oder über dem Bund 24 einem erweiterten Teil der Ausnehmung 20 gegenüberstehen.which are used to couple the gripper head B to the end piece A , consist of a number of balls 30 which are guided in radial channels of a cage 32 and whose diameter is dimensioned so that they are held by the collar 24 in a circumferential groove 34 of the bolt 4 will. The height of the collar 24, for its part, is dimensioned such that the balls 30 can only leave the groove 34 when they face a widened part of the recess 20 below or above the collar 24.

Der Käfig 32 wird durch ein in der Ausnehmung 20 angeordnetes elastisches System in Höhe des Bundes 24 gehalten; dieses System besteht aus zwei Federn 36 und 38 mit sehr unterschiedlichen Federkonstanten, die beide annähernd entspannt sind, wenn sie die in der Fig. 1 dargestellte Lage einnehmen. The cage 32 is held at the level of the collar 24 by an elastic system arranged in the recess 20; this system consists of two springs 36 and 38 with very different spring constants, both of which are approximately relaxed when they assume the position shown in FIG.

Die obere Feder 36 wird zwischen zwei Endscheiben gehalten, von denen eine auf einer unteren Stirnfläche 40 des Ringes 22 aufliegt, die andere auf dem Käfig 32. Die zum Zusammendrücken der Feder 36 notwendige Kraft muß um ein Mehrfaches höher sein als die Nennlast des Greifers. Die untere Feder 38, die viel weicher ist als die Feder 36, wird zwischen zwei Endscheiben gehalten, deren eine am Käfig 32 und deren andere auf einem inneren Bund 44 des Stutzens 12 aufliegt. Wiegt die zu handhabende Last einige zehn Kilogramm, so können die Federn 36 und 38 beispielsweise so bemessen werden, daß sie durch Kräfte von 2000 N bzw. 300 N (etwa 200 Kp bzw. 30 Kp) zusammengedrückt v/erden.The upper spring 36 is held between two end plates, one of which rests on a lower end face 40 of the ring 22 , the other on the cage 32. The force required to compress the spring 36 must be several times higher than the nominal load of the gripper. The lower spring 38, which is much softer than the spring 36, is held between two end disks, one of which rests on the cage 32 and the other of which rests on an inner collar 44 of the connecting piece 12. If the load to be handled weighs a few tens of kilograms, the springs 36 and 38 can be dimensioned, for example, so that they are compressed by forces of 2000 N and 300 N (about 200 Kp and 30 Kp, respectively).

Bremsklötze 46 sind auf Achsen 48 gelagert, die in Ausnehmungen angeordnet sind, welche in die Wand des Stutzens 12 eingelassen sind. Durch eine Anzahl von Rückholfedern 50 werden die Bremsklötze 46 in eine Stellung gedrückt, bei welcher sie über die Wand des Stutzens 12 hervorstehen. Ist das Endstück A in den Greiferkopf B eingesteckt, so werden die Bremsklötze 46 durch als Steuerflächen 52 dienende Seitenflächen des Bolzens 4 in die Wand des Stutzens 12 eingeklappt.Brake pads 46 are mounted on axles 48 which are arranged in recesses which are let into the wall of the connecting piece 12. By means of a number of return springs 50 , the brake pads 46 are pressed into a position in which they protrude beyond the wall of the connecting piece 12. If the end piece A is inserted into the gripper head B , the brake pads 46 are folded into the wall of the connecting piece 12 by side surfaces of the bolt 4 serving as control surfaces 52.

Die Arbeitsweise des eigentlichen Greifers ist herkömmlich und braucht daher nicht im einzelnen wiederholt zu werden. Nur das Entkuppeln des Endstücks A vom Greiferkopf B und das Einkuppeln de: Endstücks A an einen neuen Greiferkopf B soll beschrieben werden.The operation of the actual gripper is conventional and therefore does not need to be repeated in detail. Only the uncoupling of the end piece A from the gripper head B and the coupling of the end piece A to a new gripper head B will be described.

Das Auskuppeln soll erfolgen, wenn der Greiferkopf B festgehalten wird und auf das Endstück A eine genügend große Zugkraft ausgeübt wird. Die Trennung ist in verschiedenen Fällen notwendig: Wenn der Greifer ein im Kanal verklemmtes Brennstoffelement oder einen ähnlichen Gegenstand gefaßt hat, muß das Endstück A ausgeklinkt werden, um die Bedienungsarbeit mit einem neuen Greifer weiterführen zu können. Ist der Greifer mit einem Brennstoffelement oder irgendeinem anderen beweglichen Teil verklemmt, so muß der Greiferkopf B zusammen mit diesem Teil in einen strahlengeschützten Schacht eingebracht werden und dort abgesetzt werden. Im ersten Fall erfolgt das Festsetzen des Greiferkopfes B von selbst, im zweiten Fall ist irgendeine herkömmliche Einrichtung vorzusehen, um den Greiferkopf B im Schacht festzusetzen.The disengagement should take place when the gripper head B is held firmly and a sufficiently large tensile force is exerted on the end piece A. Separation is necessary in various cases: If the gripper has grasped a fuel element or a similar object that is jammed in the channel, the end piece A must be disengaged in order to be able to continue the operating work with a new gripper. If the gripper is jammed with a fuel element or some other movable part, then the gripper head B must be brought into a radiation-protected shaft together with this part and placed there. In the first case, the grab head B is set automatically; in the second case, any conventional device is to be provided to set the grab head B in the shaft.

Ist der Greiferkopf B festgesetzt, so wird auf das Seil 10 (Fig. 2) eine zum Zusammenpressen der Feder 36 genügende Zugkraft ausgeübt. Dabei wirdIf the gripper head B is fixed, a tensile force sufficient to compress the spring 36 is exerted on the rope 10 (FIG. 2). It will

Claims

the bolt 4 is raised and with it the balls 3 © and the cage 32. The cage 32 therefore remains connected to the end piece A until the balls 30 pass over the conical shoulder 26. At this moment, the balls 30 are pushed outward in the radial direction from the lower inclined surface of the groove 34. The end piece A is now detached from the gripper head B and can be pulled out, while the cage 32 is moved by the spring 36 into the position shown in FIG. 1 position shown is brought back. If the end piece A is pulled out of the gripper head B, the return springs 50 pivot out the brake pads 46, which clamp the gripper head B or at least brake the fall. This avoids violent hitting of the gripper head B and the part carried by it, if the disengagement was caused by the impact of this element against an obstacle in the channel. If the end piece A is notched, it can be inserted into another shaft in which a new gripper head B is located, for example by means of a switch tube for several positions. The latching takes place by gravity, in that the end piece A is inserted into the gripper head B lying on the base of the channel or simply held in place by its brake pads 46. With a lower shoulder 54, the end piece A rests on the balls 30 and pushes the balls 30 and the cage 32 downwards, compressing the spring 38, which requires a force that is less than the weight of the end piece A. the shoulder 54 of the conical shoulder 28 of the connecting piece 12 opposite, the balls 30 jump outward in the radial direction, and the bolt 4 sinks, without further compressing the spring 38, down until the balls 30 face the groove 34. The spring 38 now causes the balls 30 to snap into the groove 34, which leads to a slight rise of the balls 30 along the shoulder 28. If the spring 38 is relieved of the weight of the end piece A, the spring 38 pushes the balls 30 together with the groove 34 upwards, whereby they are in the position shown in FIG. 1 position shown. As the end piece A penetrates into the gripper head B, the sliding of the control surface 52 on the brake pads 46 causes them to gradually pivot inward. The partial compression of the spring 38 by the weight of the end piece A occurs every time the rope 10 is unloaded; but this mutual displacement of the various parts of the gripper is not disadvantageous. Patent claims:

1. gripper, in particular for Handhabu H2 of fuel elements in nuclear reactors, with a gripper arms controlling the gripper head, one for movement of the gripper head serving end portion and a detachable gripper head connected to the end piece coupling system, characterized in that the coupling system (C) is an enlargement the distance of the end piece {A) from the gripper head (B) directly counteracting the first elastic element (spring 36) and an approach of the end piece (A) to the gripper head (B) beyond the locking position also counteracting second elastic element (spring 38) and that the spring constant of the first elastic element (spring 36) as well as the smaller spring constant of the second elastic element (spring 38) are chosen so that the locking connection between the end piece (A) and the gripper head (B) by the action of a tensile force exceeding the nominal load the end piece (A) with compression of the first elastic Chen element (spring 36) is detachable and can be restored by inserting the end piece (A) into the gripper head (B).

2. Gripper according to claim 1, characterized in that the coupling system has a cage (32 ) provided with radially movable balls (30) which is under the action of the two elastic elements (springs 36, 38) and is in the locking position in the area a collar (24 ) protruding on the inside of a tubular connecting piece (12) of the gripper head (B) , by means of which the balls (30) are held in engagement with a groove (34) provided on the end piece (A) .

3. Gripper according to claim 1, characterized in that the gripper head (B) carries pivotable brake pads (46) which are under the action of return springs (50) which seek to lead the brake pads outwardly into a braking position, and that the end piece (A) is provided with a control surface (52) which guides the brake pads (46) inwards when the coupling is made between the end piece (A) and the gripper head (B).

Documents considered: French Patent No. 1233 492.

Older patents considered: German Patent No. 1213 100.

1 sheet of drawings

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