DE1539941A1 - Greifervorrichtung an einer Lademaschine fuer Kernreaktoren - Google Patents

Description

17 729/0 Berlin, den 28· November 1966

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EUROPÄISCHE ATOMGEMETKSCHAFT (EURATOM)

Patentanmeldung Greifervorrichtung an einer Lademaschine für Kernreaktoren ™

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifervorrichtung an einer Lademaschine für Kernreaktoren mit einem ausfahrbaren Greiferarm, an dessen vorderem Ende mehrere Betätigungsorgane zum Greifen von Reaktorteilen, insbesondere von Brennelementen, vorgesehen sind_o

Solche Greifervorrichtungen sind im Gegensatz zu Manipulatoren im allgemeinen nur zum Greifen von wenigen, speziell geformten Gegenstanden bestimmt, wie z»B· von Brennelementen, Kanaldeckeln, Kanaleinbauten etc» Der Kuppel- und Entkuppelvorgang muß hier mit hoher Sicherheit und oft ohne optische Kontrolle automatisch ablaufen» Zu diesem Zweck sind bekannte Vorrichtungen, wie z.B. in der deutschen Patentschrift 1.0'+6_u791 beschrieben, mit Hebeln ausgerüstet, die auf

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Seitenflächen eines topf- oder stempelfÖrnig ausgebildeten Ansatzstücks des Reaktorteils bei Annäherung der Greiferarme gleiten und dabei in eine Kuppelstellung geraten, in der entsprechende Vorsprünge in den Seitenflächen und den Hebelenden hintereinandergreifen. Diese Kuppelstellung wird oft nit Hilfe eines Blockierstößels überprüft und gesichert. Zum Entkuppeln wird der Greiferarm zuerst über die Kuppelstellung hinaus dem Reaktorteil angenähert, wodurch dafür gesorgt wird, daß beim anschließenden Zurückziehen des Greiferarms die Hebel über die Vorsprünge in den Seitenflächen.hinweggehoben werden«

In der Praxis hat sich gezeigt, daß es erwünscht wäre, die Reaktor- ' teile vor dem Anheben leicht anzulüften, damit der Greiferarm nicht ruckartige Kräfte aufnehmen muß, die beim Lösen des Teils von seiner Unterlage oft auftreten« Durch die hohen Temperaturen, denen R^alctorteile im Betrieb ausgesetzt sind, kleben die Teile leicht an Ih:* er Unterlage fest. Besonders schwer lassen sich Teile eines organisch gekühlten Reaktors lösen, da d-.e Kühlflüssigkeit bei Zimmertemperatur erstarrt. Will man diese ruckartigen Kräfte von der Tragkonstruktion der Greifvorrichtung fernhalten, dann müßte man die bekannten Greifervorrichtungen um einen speziellen Lösemechanismus erweitern, der sich auf der Unterlage der zu lösenden Reaktorteile abstützt. Die Erfindung löst diese Aufgabe auf wesentlich einfachere Weise und trägt damit dem hohen Sicherheitsbedürfnis bei Greifvorrichtungen Rechnung.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Greiferarm der obenerwähnten Art, dessen Betätigungsorgane aus Hebeln bestehen, die auf entsprechenden Seitenflächen des Reaktorteils gleiten und bei hinreichender Annäherung des Greiferarms an das Reaktorteil in Vertiefungen der Seitenflächen eingreifen und in dieser Stellung blockierbar sind,

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Die Erfindung besteht darin, daß die Vertiefungen an den dem Greiferarm entfernten, einer Auflage benachbarten Begrenzungen der Seitenflächen angeordnet sind und so geformt sind, daß bei Annäherung des Greiferarms die Hebelendien zunächst in Jie Vertiefungen hineinnleiten und sich bei weiterem Annähern so darin schräg legen, daß das Reaktorteil geringfügig von der Auflage abhebt, worauf erst der Greiferarni in umgekehrter Richtung bewegt wird und Blockdermittel wirksam v/erden.

Diese und weitere erfindungsgemäßen Merknale werden nachfolgend anhand

eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Figuren 1 und 2 näher er- Λ

läutert.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt dur~h einen Reaktorkern_; dosssn konzentrisch angeordnete Teile mit der erfindur.gsgemäfien Greiferverrichtung ergriffen werden sollen, während Figur 2 einen Greiferhebel der in Figur 1 gezeigter. Anordnung in Detail und in sczhs verschiedenen Betrdebsctellungen r.eigt. Di«Tc retriebsstollungen sii-d:

Fig, 2a und Fig. 2b Hinführen , Fig. 2c Ar.lüften ,

Fig. 2d Anheber, in Iransportstellung , Fig. 2e Entkuppeln .

Fig. 2f Entfernen des entkuppelten Greiferkopfes.

Der Querschnitt durch einen speziellen Versuchsreaktor gemäß Figur 1 bezieht sich auf einer. Kehrzoner-reaktor^ dessen verschiedene Zonen konzentrisch ineinandergeschachtelt sind und an je einer Zonentragplatte derart befestigt sind, daß durch Anheben einer solchen Platte

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die zugehörige Zone insgesamt angehoben wird. In der Figur sind eine zentrale Zone 1 und zwei diese utaschließende Ringzonen 2, 3 schematisch, angedeutet. Sie bestehen aus je einer bestimmten Mischung von Kernbrennstoff, Konstruktionselementen und möglicherweise Moderatorelementen. Die Zontralzone hängt oben an einer obersten Tragplatte 4, die sich auf den Tragplatten 5 und 6 für die äußeren Zonen abstützt. Die unterste Tragplatte 6 wiederum stützt sich auf Tragelementen 7 im Reaktordruckbehälter ab. *

Da sich die Erfindung nicht auf den Reaktor bezieht, sondern auf den zugehörigen Greifmechanismus, ist auf die detaillierte Darstellung des Reaktorkerns und des Kühlmittellaufs verzichtet worden. Der erfindungsgemäße Greifmechanismus eignet sich darüberhinaus auch für das Greifen einzelner Brennelemente oder Brennelementbündel in Kernreaktoren mit vertikaler Brennstaborientierung-,

Die Erfindung bezieht sich auch nicht allein auf das Greifen von ineinandergeschachtelten Brennelementanordnangcnj wie sie in der Figur dargestellt sind, sie läßt sich vielmehr auch bei einfacheren Konfigurationen verwenden. In diesem Fall besteht die Aufgabe also lediglich darin, ein Reaktorteil von seiner Unterlage abzuheben«

Von der erfindungsgemäßen Greifervorrichtung erkennt man in der Figur nur das vordere Ende 8, das die Form eines nach unten offenen Topfes aufweist. In der Nähe des Topfrandes sind an mindestens drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Stellen (in der Figur sind zwei solche Stellen im gezeichneten Querschnitt angedeutet) dreischenklige

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Räder 9 gelagert, die - wie noch, zu beschreiben sein wird - die Funktion der beweglichen, den Kraftschluß herbeiführenden Hebel übernehmen sowie das Loslösen der festgeklebten Reaktorteile besorgen. Die Räderachsen lagern in Langlöchern 10, die am unteren Ende nach außen verbreitert sind, und werden von einer Feder 11 in die untere Ecke der Langlöcher gedrückt» Befindet sich die Radachse in der oberen Ecke des Langlochs, dann ist das Rad frei drehbar, während die Radschenkel in der unteren Endstellung gegen Slockiermittel 12 stoßen, die am Topfrand befestigt sind_u Schließlich ist noch eine Anschlagnase 13 in der Nähe jeden Rads an dem topf förniigen Greiferkopf vorgesehen- Diese Nase gleitet auf einer Horizontalschiene und wird, wie später zu erläutern ist, in einer bestimmten Betriebsstellung radial nach außen geschoben, wobei sie auf einem mit den Tragplatten verbundenen Steg 1*f zu liegen kommt und damit die Annäherung des Greiferkopfes an den Reaktorkern begrenzt» Da die Figur 2 einen Ausschnitt der interessanten Elemente aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab in verschiedenen Betriebsstellungen zeigt, was durch gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile demonstriert wird, sei die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Greifervorrichtung nunmehr anhand von Figur 2 im einzelnen erläutert.

Figur 2a zeigt den Zustand des Einführens der Greifervorrichtung in den Reaktorkern, um die oberste Tragplatte 4 zu ergreifen und abzuheben» Das dreischenklige Rad 9 liegt dabei aufgrund der Wirkungen der Feder in seiner unteren Lagerstellung im Langloch 10. Zwei der drei Schenkel des Rads gleiten dabei auf den Seitenflächen der Tragplatte k. Weder die Blockiermittel 12 noch die Anschlagnase 13 treten dabei in Funktion»

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Bei weiterer Annäherung der Greifervorrichtung an den Reaktorkern entsteht der Betriebszustand gemäß Figi.r 2b. Die Tragplatten besitzen an ihrem unteren Rand Vertiefungen 15, in die die Schenkelenden hineinzugleiten vermögen. Diese Vertiefungen sind also teilv/eise von der Tragplatte h und teilweise von der darunterliegenden Auflagefläche (Tragplatte 5) begrenzt und so geformt, daß das entsprechende Schonkelende in sie hineingleitet, wenn die Greifervorrichtung weiter abgesenkt wird. Dabei hebt der zweite bisher auf der Plattenseitenflächo gleitende Schenkelarm von dieser ab und,während sich das Ead langsam dreht, drückb dieser Schenkelarm die Anschlagnase 13 radial nach außen. In Fi^ur 2c ist der Endzustand dieser Drehbewegung des Rads dargestellt. Dieser Endzustand ist definiert durch den Anschlag der Naee 13 auf dem nit der Tragplatte k verbundenen Steg 1A·, da nunmehr die Nase von dem einen Radschenkel in ihre äußerste Position gebracht is⁺, Gleichzeitig ist die Drehachse des Rads in die obere Endstellung im Langloch geraten, da der in die Vertiefung 15 eingreifende Schenkelarm die Abwärtsbewegung der Greifervorrichtung nicht mehr mitmacht. Dieser Schenkelara hat sich über seine waagrechte Stellung hinaus in der Vertiefung schräg gelegt, so daß er, sich auf der unteren Tragplatte 5 abstützend, die obere Tragplatte h nach oben drückt. Aufgrund der vorhandenen Auf lagc-verhältnisse "' genügt schon ein leichter Druck der Greifervorrichtung nach unten, "um einen durch Verkleben bewirkten Anfangswiderstand zu überwinden. Die Anschlagnase und der Steg sind so zueinander angeordnet, daß die Tragplatte gerade einige Bruchteile eines Millimeters angehoben wird, ehe der Anschlag wirksam wird_o

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Nachdem nunmehr die Platte H gelöst itrt, wird sie durch umgekehrte Bewegungsrichtung der Greifervorrichtrng wieder abgesetzt, v/obei der in die Vertiefung eingred fende Schenkelarm in die Waagrechte gelangt und die Lagerachse des Rdds in dem Langloch mangels Gegßndruck von der Feder in die untere Endlage gebracht wird. Dieser Zustand ist in Figur 2d gezeigt. Die Anschlsgnase wird dabei von aer.i oben liegenden Hebelarm freigegeben und schnellt durch die Kraft einer Feder 16 in ihre innere Endstellung zurück= Gleichzeitig hat der bis dahin unten liegende Schenkelarm in einer Nut der Blockiermdttel 12 eingerastet, so daß eine Drehung des Rads verhindert wird Bed*n v.v.iteren Aufwärtsbewegen de-r Greifervorri ;htung bleibt al~o der In die Vertiefung eingreifende Hebelarm waagrecht und trägt damit die Tragp'ctte und die Bronnelcraentenzono nut nach oben. Beide können nunmehr auf einer ähnlich geformten Unterlage außerhalb des Reaktors abgesetzt v/erden bzWi, nachdem sie auf einer solchen Unterlage außerhalb des Ee-.-ktors entsprechend dpn Figuren ?-i Vcw, 2b aufger.cr.Ticri werder» '«raren, ic Reaktor abgesetzt werden. Dieser letztere Vorgang ist in den Figuren 2e und 2f dargeste+lt:

Nachdem die Tragplatte auf ihre- Unterlage abgesetzt wurde, wird die Greifervorrichtung in derselben Richtung, nänlich nach unten, weiterbewegt ι wobei der tragende Schonkelarm aus der Vertiefung koraus auf die seitliche Gleitfläche der Unterlage (Tragplatte 5) hcrausschlüpft. Gleichzeitig wandert die Radachse in dem Langloch 10 nach obon und gibt damit den an den Blockiermitteln 12 eingerasteten Schenkelara frei. Dieser legt sich daraufhin an die Gleitfläche der Tragplatte 5 an (Fig. 2e),

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Die Abwärtsbewegung ist begrenzt durch einen Anschlag 17» der auf den Außenring der transportierten Platte aufläuft* Kun wird die Bewegungsrichtung der Greifervorriehtung umgekehrt (Fig_e 2f) und die Lagerachse des Rads gelangt in die untere Endstellung,, Zwei Schenkelarme gleiten über die Vertiefung hinweg (daß sie nicht in die Vertiefung hineingleiten _t kann durch entsprechende Formgebung der letzteren verhindert werden), und schließlich wird die Greifervorrichtung frei vom Reaktorkern abgehoben.

Wenn die Erfindung auch anhand eines in. der Praxis erprobten üusführungsbeispiels dargestellt wurde, so bildet diese jedoch nicht - wie mehrfach

im Laufe der Beschreibung betont - die einzig mögliche Äusführung-sforffle. Beispielsweise kann der Greiferkopf, anstatt topfförmig, stempeiförmig ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die zu greifenden Reaktorteile ein topfförmiges Gegenstück besitzen müssen, Auch kann die Anschlagnase in geeignete Vertiefungen der Tragplatten selbst eingreifen, womit die außen liegende Stegkonstruktion der Tragplatten entfällto

Die erfindungsgemäße Anordnung weist einen außerordentlich einfachen Bewegungsablauf auf, und führt trotzdem nacheinander die Funktionen des Anlüftens (leichtes Lösen der Tragplatte von der Unterlage) und anschließendes Kuppeln des Reaktorteils für den Abtransport durch. Eine Fehlbedienung ist aufgrund der linearen Greiferbewegung und der automatisch wirksamen Anschläge unmöglich. Es sind keine zusätzlichen Betätigungsmechanismen für das Greifen und Lösen der Reaktorteile nötig« Zudem zeichnet sich die dargestellte Konstruktion dadurch aus, daß die miteinander verhakten Blockiermittel und Räder innen liegen und gegen äußere Stöße und Schläge geschützt sind,

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Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1_O[Greifervorrichtung an einer Lademaschine für Kernrealctoren mit einem ausfahrbaren Greiferarm_s an dessen vorderem Ende mehrere Betätigungsorgane zum Greifen von Reaktorteilen, insbesondere Brennelementen, vorgesehen sind, wobei die Betätigungsorgane aus Hebeln bestehen, die auf entsprechenden Seitenflächen des Reaktorteils gleiten und bei hinreichender Annäherung des Greifer- ™ arms an das Reaktorteil in Vertiefungen der Seitenflächen eingreifen und in dieser Stellung blockierbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Vertiefungen (15) an den dem Greiferarm (8) entfernten, einer Auflage (5) benachbarten Begrenzungen der Seitenflächen angeordnet sind und so geformt sind; daß bei Annäherung des Greiferarms die Hebalenden (9) zunächst in die Vertiefungen hineingleiten und sich bei weiterem Annähern so darin schräg legen, daß das Reaktorteil (^f) geringfügig von der Auflage abhebt, worauf erst, der Greiferarm in umgekehrter Richtung bewegt wird und ,

   Blockiermittel (12) wirksam werden.

   2_Ö Greifervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (9) drei gleiche und gleichmäßig um die jeweilige Hebellagerachse angeordnete Schenkel aufweisen, von denen sich während des Gleitvorgangs zwei auf den Seitenflächen des Reaktorteils abstützen, und von denen im Zustand des Pesthaltens des Reaktorteils einer in . die Vertiefung (15) eingreift und einer von den Blockiermitteln (12) gehalten wird,

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   3» Greifervorrichtung nach Ant-pruch 2, daöurch gekennzeichnet, daß die Hebellngerachsen in LanglöYhern (10) lose gelagert sind und daß Federn (11) vorgesehen sind, die die Achsen in die für den Blockierzustand vorgesehene Stellung zu drücken suchen,,

   ^o Greifervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gexsnr-zeichnct, daß Anschlagnasen (13) am Greiferara (8) angebracht sind, die die Annäherung an das Reaktorteil begrenzen., sobald die Hebel (9) ia den Vertiefungen schräg liegen«

   5s Greifervorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagnasen (1?) beweglich sind, derart, dr.ß sie während des Entku.ppe.lns unwirksam sind*

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