DE1481864C - Gerat zum schrittweisen Bewegen von zylindrischen Lasten in axialer Richtung, insbesondere von Steuerstäben fur Kernreak toren - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Gerät zum schrittweisen zeugen ein stabförmiges Element zu halten und zu

Bewegen von zylindrischen Lasten in axialer Rieh- bewegen. Dabei sind die Stäbe und die Greifwerk-

tung, insbesondere von Steuerstäben für Kernreak- zeuge mit Nuten bzw. Rillen und Zähnen versehen,

toren, das zwei die Last konzentrisch umschließende und die G reif werkzeuge sind mittels Schalter, Klin-

und wechselweise haltende Greifvorrichtungen mit in 5 ken od. dgl. magnetisch betätigbar, so daß das stab-

der Greifstellung die Last von außen zwischen sich förmige Element schlupffrei gegriffen wird. Diese Art

festklemmenden und in der Freigabestellung sich Greifwerkzeuge besitzt ein hohes Belastungsver-

parallel zur Last erstreckenden, durch eine elektro- mögen. Jedoch haben sie eine große Abnutzung der

magnetische Spulenanordnung betätigten, schwenk- stabförmigen Elemente und damit, eine Verminderung

bar gelagerten Greifarmen aufweist, wobei eine der io der Betriebssicherheit zur Folge, insbesondere dann,

Greifvorrichtungen ortsfest und die andere durch eine wenn die stabförmigen Elemente schnell und mit

elektromagnetische Hubvorrichtung in Achsrichtung einem verhältnismäßig großen Hub bewegt werden

der Last bewegbar ist. sollen. Außerdem treten bei sprunghafter Betriebs-

In vielen Fällen, z. B. zur Steuerung von chemi- weise häufig Klemmstörungen auf, wenn diese Geräte sehen Prozessen oder Kernreaktionen, ist es er- 15 in einem Heißwasserdrucksystem verwendet werden, wünscht, ein Steuerelement linear in eine gewünschte da dann hohe Reibungskoeffizienten an dem Greifoder vorgegebene Stellung zu verschieben. Oftmals werkzeug auftreten.

muß das Steuerelement vollständig in einem dicht ab- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gegeschlossenen und unter Druck stehenden System rät zum schrittweisen Bewegen von zylindrischen untergebracht sein. Beispielsweise benötigt man für ao Lasten in axialer Richtung zu schaffen, dessen zueinen Kernreaktor Steuerstäbe, die durch eine eine lässige Belastung sehr hoch ist, das aber trotzdem geradlinige Verschiebung bewirkende Vorrichtung im auch unter erschwerten Bedingungen, wie hoher Reaktorbehälter verschiebbar sind, um die im Kern Temperatur und in korrosiver Atmosphäre, selbst bei des Reaktors auftretende Kettenreaktion zu steuern. großen Schrittgeschwindigkeiten zuverlässig arbeitet.

In der USA.-Patentschrift 1 528 857 ist eine pneu- 35 Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gerät der ein-

matische Hebevorrichtung zum Anheben von Beton- gangs genannten Art verwandt, das sich erfindungs-

verschalungen beschrieben. Die Hebevorrichtung ist gemäß dadurch auszeichnet, daß die Schwenkachse

mit der Betonverschalung verbunden und stützt sich jedes Greifarmes sich dicht an dem einen Ende des

auf einer feststehenden Stange ab, an der sie schritt- Greifarmes befindet, wodurch jeder Greifarm in einen

weise emporklettern kann. Hierzu besteht die Vor- 30 ersten kurzen Hebelarm und einen zweiten sehr viel

richtung aus zwei relativ zueinander beweglichen längeren Hebelarm unterteilt ist, der einen Pfad für

Teilen, von denen jedes gezahnte Greifklauen besitzt, die magnetischen Feldlinien der Spulenanordnung bil-

die die Stange zwischen sich einklemmen und sie det und bei Erregung der Spulenanordnung von der

lediglich beim Aufwärtsbewegen des entsprechenden Last wegbewegt wird, wodurch der kurze Hebelarm

Teiles freigeben. Auseinanderbewegen der beiden 35 und die zylindrische Last, die beide relativ glatte

Teile erfolgt durch einen mit Preßluft beaufschlag- nichtgekerbte Oberflächen aufweisen, kuppelbar sind,

baren Kolben, während das Zusammenbewegen der In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der

Teile durch die Teile zusammenspannende Zugfedern Erfindung dargestellt. Es zeigt

bewirkt wird. ■ F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung

Solche Hebevorrichtungen lassen jedoch nur eine 40 nach der Erfindung,

Bewegung in einer Richtung zu und sind schon aus F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in

diesem Grunde z. B. zum Bewegen von Kontroll- F i g. 1,

stäben in Kernreaktoren nicht geeignet. F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in

Es sind ferner aus der USA.-Patentschrift Fig.l,

2 803 761 Greifwerkzeuge bekannt, deren Arbeits- 45 Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in weise auf der gegen die Bohrung eines verschiebbaren Fig. 2, wobei die Magnetspulen weggelassen worden Kolbens gerichteten magnetischen Ausdehnung eines ■ sind.

flexiblen Stabbündels beruht. Die durch magnetische Die Vorrichtung nach Fig. 1 dient zum Bewegen Ausdehnung auf die Wandung der Bohrung ausgeübte einer als Hohlstab 10 ausgebildeten Last, die innerKraft erzeugt schließlich die notwendige Haftreibung. 50 halb eines rohrförmigen Gehäuses 12 angeordnet und Die Betriebssicherheit und das Schnellschließver- in dessen Achsenlängsrichtung verschiebbar ist. Mit mögen werden durch diese Arten Greifwerkzeuge dem Gehäuse 12 fest verbunden sind zwei büchsenwesentlich verbessert, da unabhängig von eventuell förmige Anschläge 14,16, die zur Begrenzung des möglichen hohen Reibungskoeffizienten kein uner- Hubs in einer von beiden Richtungen einer inswünschtes Sperren bzw. Klemmen eintreten kann. Da 55 gesamt mit 18 bezeichneten Anordnung dienen. Die jedoch die Reibverbindung allein im Bereich des Ma- Anordnung 18 weist ein Paar rohrförmiger Bauteile gnetspaltes auftreten kann, wird die Verwendungs- 20 und 22 aus magnetischem Material auf, die gemäß möglichkeit dieser Art Greifwerkzeuge erheblich F i g. 4 durch Zugstangen 24 miteinander gekoppelt eingeschränkt, wenn Lasten großen Gewichts vor- sind. Jede Zugstange 24 ist in eine im Teil 20 anhanden sind oder Stoßbelastungen auftreten. Darüber 60 geordnete Bohrung 26 eingeschraubt und greift in hinaus muß zur Erzielung gleichmäßiger Arbeits- eine im Teil 22 vorgesehene Bohrung 28 ein. Jede bedingungen diese Art Greifwerkzeuge eine große Stange ist durch einen Schraubbolzen 30 in der je-Anzahl von Spulen aufweisen, die in entsprechend weiligen Bohrung 28 gehalten, wobei die Schraubvielen Spalten magnetische Kräfte ausüben. bolzen in die Stirnenden der Stangen 24 ein-Weiterhin sind aus der USA.-Patentschrift 65 geschraubt sind.

3 158 766 Transporteinrichtungen bekannt, bei denen Die äußeren Umfangsflächen der Bauteile 20 und mehrere elektromagnetische Spulen vorgesehen sind, 22 sind mit einer Legierungsschicht 32 von harter um in Verbindung mit mechanischen Greifwerk- sowie glatter Oberflächenbeschaffenheit bedeckt, z. B.

Claims (2)

1. mit einer auf der Basis von Kobalt beruhenden 44 ist, sind diese Teile mit gleichen, sich nur durch Schicht, welche die gleitende Bewegung der Anord- einen hochgesetzten Strich unterscheidenden Bezugsnung 18 zwischen den Anschlägen 16 und 14 erleich- zeichen gekennzeichnet. Es ist noch zu bemerken, tert. Zwischen dem Anschlag 14 und dem Bauteil 22 daß die Arme 42' und 44' nicht linear verschiebbar, ist eine scheibenförmige Dämpfungsfeder 34 angeord- 5 sondern ortsfest sind. Die Magnetspulenanordnungen net. Im Raum zwischen den Teilen 16 und 20 ist . sind durch ringförmige magnetische Abstandhalter ebenfalls eine scheibenförmige Dämpfungsfeder 36 68 ergänzt, die sich jeweils zu beiden Seiten der angeordnet. Diese Federn dienen zur Dämpfung des Spulen befinden und die durch relativ kurze, zylinder-Stoßes der Anordnung 18, wenn diese gegen einen förmige magnetische Abschnitte 70 voneinander geder Anschläge 14 oder 16 anschlägt. Im rohrförmigen io trennt sind, die als äußerer, Gehäuse für die Vorrich-Bauteil 22 sind zwei zueinander um 180° versetzte tung dienen. Die Abstandhalter 68 und Abschnitte 70 Schlitze 38 und 40 angeordnet (s. F i g. 3). Jeder bewirken einen geringen magnetischen Widerstand Schlitz nimmt das eine Ende eines Greifarmes 42 bzw. für die durch die entsprechenden Spulen erzeugten 44 aus magnetischem Material auf. Die entgegen- Flußlinien. Nichtmagnetische Abstandhülsen 73 sind gesetzten Enden der Greifarme 42 bzw. 44 greifen in 15 zwischen benachbarten Spulenanordnungen vor-Schlitze 46 bzw. 48 ein, die im Bauteil 20 angeordnet gesehen und ergänzen die Haltevorrichtung der sind. Im Bauteil 22 sind ferner Bohrungen 50 vor- Spulen.

   gesehen, die zur Aufnahme von Schwenkachsen 52 Es sei angenommen, daß der Laststab 10 durch die

   dienen. Die Achsen 52 durchdringen die Greifarme erregten Greiferspulen 64' und 66' in seiner Lage ge-42 bzw. 44, so daß unterhalb jeder Achse 52 ein ao halten wird, wobei die kurzen Hebelarme 54'mit dem relativ kurzer, erster Hebelarm 54 und über jeder Stab 10 im Eingriff stehen. Zum Aufwärtsbewegen des Achse 52 ein relativ langer Hebelarm 56 geschaffen Stabes 10 werden die Spulen 64 und 66 abgeschaltet, wird. während die Spule 60 erregt wird, wodurch die An-

   Gemäß Fig. 3Weist die nach innen gerichtete Ordnung 18 im Gehäuse-12 nach untergezogen wird. Oberfläche jedes Hebelarmes 54 eine gewölbte Ober- 35 Hierauf werden die Spulen 64 und 66 erregt, wofläche 58 auf, die mit dem Laststab 10 in reibende durch die Flächen 58 der Arme 42 und 44 den Stab Verbindung gelangen kann. Diese Anordnung hat zur 10 greifen. Nun werden die Spulen 64', 66' und 60 Folge, daß unter der Wirkung radial nach außen ge- abgeschaltet, während die Spule 62 erregt wird. Darichteter, auf die langen Hebelarme 56 einwirkender durch wird die Anordnung 18 samt dem Stab 10 um Kräfte die Hebelarme 54 radial nach innen gedrängt 30 einen Betrag nach oben verschoben, der dem Abwerden, wobei deren Oberflächen 58 mit dem Last- stand entspricht, der bei Hubbeginn zwischen dem stab 10 in reibende Verbindung gelangen. Bauteil 20 und dem Anschlag 16 bestand.

   Das Gehäuse 12 besteht aus Abschnitten eines Die Spulen 64' und 66' werden nun zur Sicherung

   permeablen magnetischen Materials, wie z. B. aus des Stabes 10 in seiner erreichten Stellung wieder ereinfachem Kohlenstoffstahl. Zwischen diesen Ab- 35 regt, wonach die Spulen 62, 64 und 66 abgeschaltet schnitten sind ringförmige Abstandhalter 59 aus und die Spule 60 erregt wird, so daß die Anordnung nichtmagnetischem permeablem Material, wie z. B. aus 18 relativ zum Stab 10 wieder nach unten verschoben nichtmagnetischem rostfreiem Stahl, angeordnet. Die wird, bis er an dem Anschlag 14 anliegt. Hierauf Abstandhalter 59 sind von Magnetspulen umgeben, wiederholt sich der oben beschriebene Zyklus,
   deren erste, mit 60 bezeichnete, so erregbar ist, daß 40 Zum Absenken des Stabes 10 wird der vorein magnetischer Fluß erzeugt wird, der das Bauteil - genannte Zyklus umgekehrt, wobei die Spulen 64' 22 in Richtung zum Anschlag 14 zu verschieben und 66' zum Haltern des Stabes erregt werden und sucht. Hierbei wird die gesamte Anordnung 18 in die Spulen 64, 66 und 62 abgeschaltet werden. Die Richtung auf den Anschlag 14 verschoben, wobei die Spule 62 wird hierauf erregt, wodurch die Anord-Dämpfungsfeder 34 zur Wirkung kommt. Am hierzu 45 nung 18 nach oben verschoben wird. Die Spulen 64 entgegengesetzten Ende der Anordnung 18 befindet und 66 werden nun erregt und die Spulen 64' und sich eine sogenannte »Hebespule« 62, die bei Er- 66' abgeschaltet, wodurch die Greifarme 42, 44 mit regung das Bauteil 20 in Richtung gegen den An- dem Stab 10 in Eingriff gelangen. Der Stab 10 und schlag 16 zu verschieben sucht. Die Hebelarme 56 die Anordnung 18 können nun unter dem Einfluß sind von einem Paar Greiferspulen 64 und 66 um- 50 der Schwerkraft nach unten verschoben werden. Soll geben, die bei Erregung die Hebelarme 56 radial dieses Verschieben mit erhöhter Geschwindigkeit ernach außen ziehen, wobei die äußersten Enden der folgen, so genügt es, die Spule 60 "zu erregen. Die Arme in den Schlitzen 46 und 48 des Bauteils 20 Spulen 60, 64 und 66 werden nun abgeschaltet und gleiten. Hierbei werden über die gewölbten Flächen die Spule 62 erregt, wodurch die Anordnung 18 rela-58 große Greifkräfte auf den Laststab 10 übertragen, 55 tiv zum Stab 10 nach oben bis zum Anschlag 16 verwodurch dieser mit der Anordnung 18 verbunden schoben wird. Der vorbeschriebene Abwärtszyklus wird, während er um einen Betrag nach oben oder wird hierauf wiederholt,
   unten verschoben wird, der durch den zwischen den _p „»„„,.„..,••„,u.,.

   Bauteilen 20 und 22 und den Anschlägen 16 und 14 ratentansprucne.

   festgelegten Abstand bestimmt ist. Unterhalb der 60 1. Gerät zum schrittweisen Bewegen von zylin-

   Spule 60 befindet sich ein zweiter Satz von Greif- drischen Lasten in axialer Richtung, insbesondere

   armen 42' und 44', die schwenkbar in Schlitzen 38' von Steuerstäben für Kernreaktoren, das zwei die

   und 40' des ortsfest angeordneten Anschlags 14 vor- Last konzentrisch umschließende und wechselgesehen sind. Mit ihren anderen Enden greifen die weise haltende G reif vorrichtungen mit in der

   Greifarme 42' und 44' in Schlitze 46' und 48' eines 65 Greifstellung die Last von außen zwischen sich unteren ortsfesten Anschlages 71 ein. festklemmenden und in der Freigabestellung sich

   Da die Konstruktion und Wirkungsweise der Greif- parallel zur Last erstreckenden, durch eine

   arme 42' und 44' analog jener der Greifarme 42 und elektromagnetische Spulenanordnung betätigten,

   schwenkbar gelagerten Greifannen aufweist, wobei eine der Greifvorrichtungen ortsfest und die andere durch eine elektromagnetische Hubvorrichtung in Achsrichtung der Last bewegbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (52) jedes Greifarmes (42,44) sich dicht an dem einen Ende des Greifarmes (42,44) befindet, wodurch jeder Greifarm (42,44) in einen ersten kurzen Hebelarm (54) und einen zweiten sehr viel längeren Hebelarm (56) unterteilt ist, der einen Pfad für die magnetischen Feldlinien der Spulenanordnung (64,66) bildet und bei Erregung der Spulenanordnung (64,66) von der Last wegbewegt wird, wodurch der kurze Hebelarm (54) und die zylindrische Last (10), die beide relativ glatte nichtgekerbte Oberflächen aufweisen, kuppelbar sind.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei zu einem Paar zusammengefaßte Greifarme (42, 44) in bezug auf die zylindrische Last (10) diametral gegenüberliegen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen