DE1294635B - Greifkopfanordnung, insbesondere fuer Kernreaktorbeschickung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Greifkopfanordnung mit mehreren Greifklauen, die von einem bewegbaren Tauchkolben geöffnet oder geschlossen oder in einer Endstellung verriegelt werden, der durch ein Solenoid mit von einer Gleichstromquelle gespeister Solenoidwicklung zwischen mehreren Stellungen gegenüber dem Solenoid bewegt wird, und mit einer Anzeigeeinrichtung für die Stellung der Greifklauen, insbesondere für Kernreaktorbeschickung.

Bei den bereits bekannten Anordnungen, wie sie beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1078 246 oder der französischen Patentschrift 1190 100 beschrieben sind, wird zur Überwachung der jeweiligen Klauenstellung eine elektrische Anzeigeschaltung und in der Greifkopfanordnung vorgesehene Mikroschalter verwendet. Derartige Mikroschalter sind in ihrer Funktion unzuverlässig. Bei fehlerhafter Wirkungsweise oder Ausfall eines Mikroschalters ist bei den bekannten Anordnungen eine Feststellung über die jeweilige Klauenstellung von außen her nicht mehr möglich, d. h. der Greifkopf müßte eigens aus dem Reaktor zur visuellen Beobachtung hochgezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter ren Hülse 11, einem in die Hülse 11 eingeschraubten Zwischenblock 12 und einem unteren hohlen Block 13 besteht, welcher an dem Zwischenblock 12 befestigt ist und eine Nase 14 trägt, welche mittels einer SchraubelS koaxial an einem stirnseitigen Endteil 13 A des unteren Blocks 13 befestigt ist. Durch radiale Seitenöffnungen 13 B am unteren Ende des unteren Blocks 13 stehen vier in gleichen Abständen angeordnete Greifklauen 16, die an dem unteren

ίο Block 13 mittels Zapfen 17 in radialer Richtung schwenkbar gelagert sind, nach unten und auswärts vor; die Greifklauen 16 sind mit Greifnasen 16 A zum Ergreifen eines (nicht dargestellten) Kernreaktor-Brennstoffelements od. dgl. versehen.

An ihrem inneren Ende sind die einzelnen Greifklauen 16 jeweils mit zwei Nockenvorsprüngen 18,19 versehen, die zum Eingriff mit einem Stößelkopf 20 eines Kolbens 21 angeordnet sind. Der Kolben 21 ist in dem unteren Block 13 koaxial und begrenzt ver-

ao schiebbar angeordnet, und zwar zwischen einer (in der Zeichnung dargestellten) oberen Stellung, in welcher seine flach ausgebildete obere Stirnseite 21A gegen den Zwischenblock 12 anliegt, und einer unteren Stellung, in welcher der Stößelkopf 20 gegen

Vermeidung der Nachteile der bisherigen Lösungen bei as das obere Ende des Endteils 13^4 des unteren Blocks

einer derartigen solenoidbetätigten Greifkopfanord- 13 anliegt.

nung die jeweilige Stellung der Greifklauen (Schließ- Die Nockenvorsprünge 18,19 und der Stößelkopf

20 sind so ausgebildet und angeordnet, daß in der oberen Stellung des Kolbens 21 der Stößelkopf 20 die 30

oder Öffnungsstellung) sicher festzustellen.

Zu diesem Zweck ist bei einer Greifkopf anordnung der genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß als Anzeigeeinrichtung die Solenoidwicklung außer mit der Gleichstromquelle noch mit einer Wechselstromquelle und mit einer Vorrichtung, die auf den Wert einer Komponente des Wechselstroms Greifklauen 16 in der in der Zeichnung dargestellten Schließstellung hält; in der unteren Stellung des Kolbens 21 hingegen hält der Stößelkopf 20 die Greif klauen 16 in der in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Öffnungsstellung. Durch Axialverschie-

anspricht, verbindbar ist, um die Stellung des Tauch- 35 bung des Kolbens 21 zwischen seinen beiden Endstelkolbens auf Grund von Änderungen des Werts der lungen werden somit die Greifklauen 17 aus ihrer Wechselstromkomponente, die durch Änderungen öffnungs- in ihre Schließstellung bzw. umgekehrt

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der Eisenverluste verursacht sind, festzustellen und anzuzeigen.

Dieses Prinzip der Ausnutzung der Abhängigkeit der Eisenverluste des aus der Solenoidwicklung und dem Tauchkolben gebildeten magnetischen Kreises von der jeweiligen Relativstellung des Tauchkolbens in dem Solenoid durch eine zusätzliche Wechselstrombeaufschlagung der Solenoidwicklung und Messung des jeweiligen Werts des Wechselstroms bildet eine besonders elegante Lösung des Problems der Überwachung der Greifklauenstellung, falls die Greifklauen nicht unmittelbar visueller Beobachtung zugänglich sind.

Demgemäß kann daher bei Verwendung einer vorzugsweise durch das Aufhängeseil bzw. -kabel der Greifkopf anordnung geführten elektrischen Zuleitung zur üblichen Gleichstromerregung des Solenoids vorgesehen sein, daß die Solenoidwicklung über die Zuleitung elektrisch sowohl mit der üblichen Gleichstromquelle zur Erregung der Solenoidwicklung für die Betätigung des Tauchkolbens als auch mit einer Wechselstromquelle zur zusätzlichen Beaufschlagung mit Wechselstrom zum Zweck der Anzeige der jeweiligen Stellung der Greifklauen verbunden ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Greifkopf anordnung nach der Erfindung zur Verwendung in einem Kernreaktor dargestellt, wobei die Zeichnung eine Längsschnittansicht der Greifkopfanordnung zeigt.

Die Greifkopfanordnung weist einen im Ganzen zylindrischen Körper 10 auf, welcher aus einer obeübergeführt.

Durch eine in dem hohlen Innenraum des unteren Blocks 13 um den Kolben 21 herum angeordnete Rückstellfeder 22, welche sich gegen eine Schulter 13 C des unteren Blocks 13 abstützt, wird der Kolben 21 normalerweise in seine obere Stellung vorgespannt.

Gegen die Stirnseite 21A des Kolbens 21 liegt eine koaxial angeordnete Schubstange 23 mit ihrem unteren Ende an; die Schubstange 23 ist starr mit einem Tauchkolben 31 eines Solenoids 30 verbunden. Das Solenoid 30 ist in der oberen Hülse 11 koaxial angeordnet.

Das Solenoid 30 weist eine äußere Hülse 32 aus verchromtem Eisen oder einem sonstigen magnetischen Material, auf, in welcher koaxial ein Rohr 33 aus rostfreiem Stahl angeordnet ist, innerhalb welchem der Tauchkolben 31, dessen Außenoberfläche mit Chrom behandelt ist, axial verschieblich ist. Das Rohr 33 kann mit Chrom behandelt sein, vorzugsweise ist es jedoch mit einem Keramiküberzug versehen. Das Solenoid 30 weist eine von einer Gleichstromquelle gespeiste Solenoidwicklung 34 auf, die aus mit Glas-Glimmer durchschossenem anodisiertem Aluminiumdraht besteht und in einem Keramikzement gekapselt ist.

Der Tauchkolben 31 weist eine obere Stirnkappe 35 mit Ausnehmungen 35 A auf, derart, daß sich die Stirnkappe 35 an überstehenden Enden zweier Metall-Abdichtungen 36 in einer oberen Stirnkappe 37 des Solenoids 30 vorbeibewegen kann. Innerhalb der Abdichtungen 36 sind (nicht dargestellte) Nickel-Zu-

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leitungen zu der Solenoidwicklung 34 mit zwei elektrischen Zuleitungen 38 verbunden. Von den beiden Zuleitungen 38 ist eine mit der Masse des Körpers 10 der Greifkopfanordnung und die andere mit einer glasisolierten, als Nickelleiter ausgebildeten Zuleitung 39 verbunden, welcher koaxial durch eine dicht gewickelte Greif kopf-Strahltrosse 40 verläuft. Die Greifkopfstahltrosse 40 verläuft durch eine im oberen Ende der oberen Hülse 11 vorgesehene, längliche, koaxiale Verankerung 41 zu einer (nicht dargestellten) Winde zum Aufziehen und Herablassen der Greifkopfanordnung.

Zum Betrieb wird das Solenoid 30 mit einem über die Zuleitung 39 zugeführten elektrischen Gleichstrom beaufschlagt bzw. erregt, wodurch der Tauchkolben 31 abwärts in seine untere Grenzstellung gedrückt wird, in welcher ein konisches unteres Endteil 31A des Kolbens 31 in Eingriff mit einer in der oberen Stirnseite einer unteren Abschlußkappe 42 des Solenoids 30 koaxial vorgesehenen konischen Sitzfläche 42 A gelangt. Die Schubstange 23 wird dabei ebenfalls abwärts gedrückt und drückt ihrerseits den Kolben 21 entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 22 abwärts, wodurch die Greifklauen 16 geöffnet werden. Bei Entregung des Solenoids 30 drückt die Rückstellfeder 22 den Kolben 21 und den Tauchkolben 31 in die in der Zeichnung dargestellte Stellung zurück, wodurch die Greifklauen 16 geschlossen werden.

Man erkennt, daß wenn sich der Kolben 21 entweder in seiner oberen oder seiner unteren Endstellung befindet, die Greifklauen 16 gegen jegliche Verschwenkung um ihre als Schwenkachsen dienenden Zapfen 17 verriegelt sind, und zwar durch den Eingriff der Nockenvorsprünge 18 bzw. 19 (je nach dem) mit dem Stößelkopf 20.

Die jeweilige Stellung der Greifklauen 16, d. h. ob sie sich in ihrer öffnungs- oder ihrer Schließstellung befinden, läßt sich aus den Eisenverlusten des Solenoids 30 erkennen, d. h. aus dem Leistungsverbrauch durch Hysterese und Wirbelströme in dem magnetischen Material des aus dem Solenoid 30 und dem Tauchkolben 31 gebildeten magnetischen Kreises; diese Verluste können gemessen werden, indem man die Solenoidwicklung 34 über die Zuleitung 39 mit einem Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle von im wesentlichen konstanter Frequenz beaufschlagt. Die Stärke dieses Wechselstroms hängt von den Eisenverlusten ab, die ihrerseits wiederum von der Relativstellung des Tauchkolbens 31 bezuglieh dem Solenoid 30 abhängen. Die Solenoidwicklung 34 ist ferner mit einer (nicht dargestellten) Vorrichtung verbunden, welche auf die Größe dieses Wechselstroms oder auf eine Komponente dieses Wechselstroms (beispielsweise seine Blindkomponente oder vorzugsweise die Wirkkomponente) anspricht. Die Vorrichtung kann ein geeignetes Anzeige- und/ oder Meßgerät aufweisen.

Es sei betont, daß diese Art des Nachweises der jeweiligen Stellung eines Solenoidkolbens durch Messung der Änderungen eines Wechselstroms als Folge der Änderung der Eisenverluste, auch bei Greifköpfen anwendbar ist, in welchen das Solenoid statt zum Antrieb der Greifklauen zur Betätigung einer Endverriegelung dient.

Die Rückleitung für die über die Zuleitung 39 zugeführten Gleich- und Wechselströme erfolgt vorzugsweise über die metallische Umhüllung der Stahltrosse 40.

Der untere Block 13 des Körpers 10 weist eine Anzahl radialer Rippen 13 D zur Ausrichtung der Greifkopf anordnung innerhalb eines (nicht dargestellten) Kernreaktor-Brennstoffkanals wie auch zur Ausrichtung der Greifkopfanordnung auf ein Brennstoffelement oder einen sonstigen Körper, der mit den Greifklauen 16 ergriffen werden soll, auf.

In dem Zwischenblock 12 ist um einen horizontalen Zapfen 51 schwenkbar ein Notauslösehebel 50 vorgesehen; dieser weist einen Arm 50 A und einen Gabelarm 50 B auf und ist so angeordnet, daß wenn der Arm 50 A durch nicht dargestellte Mittel einwärts gedrückt wird, der Gabelarm 50 B den Kolben zur öffnung der Greifklauen 16 abwärts drückt.

Das Solenoid 30 kann statt wie oben beschrieben in beliebiger anderer Art ausgebildet sein; vorzugsweise soll es sich zum Betrieb bei Temperaturen oberhalb 400° C eignen.

Greifkopfanordnungen gemäß der Erfindung eignen sich zur Handhabung von Brennstoffelementen wie auch anderer Körper wie beispielsweise Abschirmstopfen, Knebeln, Stützstreben für Brennstoffelemente usw.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Greif kopf anordnung mit mehreren Greifklauen, die von einem bewegbaren Tauchkolben geöffnet oder geschlossen oder in einer Endstellung verriegelt werden, der durch ein Solenoid mit von einer Gleichstromquelle gespeister Solenoidwicklung zwischen mehreren Stellungen gegenüber dem Solenoid bewegt wird, und mit einer Anzeigeeinrichtung für die Stellung der Greifklauen, insbesondere für Kernreaktorbeschickung, dadurch gekennzeichnet, daß als Anzeigeeinrichtung die Solenoidwicklung (34) außer mit der Gleichstromquelle noch mit einer Wechselstromquelle und mit einer Vorrichtung, die auf den Wert einer Komponente des Wechselstroms anspricht, verbindbar ist, um die Stellung des Tauchkolbens (31) auf Grund von Änderungen des Wertes der Wechselstromkomponente, die durch Änderungen der Eisenverluste verursacht sind, festzustellen und anzuzeigen.

2. Greifkopf anordnung nach Anspruch 1, die von einer eine elektrische Zuleitung enthaltende Seiltrosse od. dgl. gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidwicklung (34) über die Zuleitung (39) elektrisch leitend mit der Wechselstromquelle und mit der Gleichstromquelle zur Erregung der Solenoidwicklung (34) verbunden ist.

3. Greifkopf anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromquelle mit niedriger Frequenz und niedriger Spannung einspeist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen