DE1906748A1

DE1906748A1 - Greifzange

Info

Publication number: DE1906748A1
Application number: DE19691906748
Authority: DE
Inventors: Gilbert Michot
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1968-02-15
Filing date: 1969-02-11
Publication date: 1969-08-21
Also published as: NL6902148A; DE1906748C3; LU57989A1; CH502676A; BE727454A; FR1563044A; DE1906748B2; JPS5011555B1; ES363665A1; SE331140B; US3601261A; GB1197862A

Description

Patmtonwgft· 410-14.278p II.2.1969

Dipl.-In \ Γ.. Qoetz u. Dipl.-Inc;. Umpradit

München 22. Stoinidorfstr. It

Commissariat ä l^f6nergie Atomique, Paris (Prankreich)

Greifzange

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifzange, die sich insbesondere zum Entnehmen und zum Einbringen von
Brennstoffelementen aus dem bzw. in den Kern eines Kernreaktors, der im allgemeinen aus einer Nebeneinander&nordnung einer Hehrzahl derartiger Elemente besteht, und/ oder zur Handhabung anderer Gegenstände, wie etwa von Steuerstäben, Schutzhülsen für diese usw. eignet, die In die Anordnung der Brennstoffelemente eingeschoben oder daraus zurückgezogen werden sollen. Vorzugsweise ist die •erfindungsgemäße Greifzange fernsteuerbar und sitzt am Ende eines einstellbaren Handhabungsarmes, der in abgedichteter Weise eins ami Reaktorkern überragende Schutzwand durchquert .

Ziel der Erfindung ist es vor allem, sit Hilfe einer Vorrichtung-j, die sich durch eine sehr einfache Grundkonzeption auszeichnet und eine hohe Betriebssicherheit aufweist, eine erleichterte Ausrichtung der Greifsänge selbst

-r (7) 909834/0314

gegenüber dem Handhabungsarm sowie ein automatisches Aus- * richten auf das Ende dee in dem Reaktorkern zu ergreifenden Brennstoffelementes zu ermöglichen, wenn dieses Element gegenüber dem Ende des Armes, an dem die Greifzange angebracht ist, versetzt ist.

Zu diesem Zwecke ist die erfindungsgemäße Greifzange _t die einen Rotationskörper von konischer Allgemeinform, der in Ausnehmungen an Achsen angelenkte Greifklauen enthält, eine axial verschiebliche Steuerstange, die einen axial in den Rotationskörper einschiebbaren und dabei die Greifklauen aus einer Ruhestellung, Inder sie sich ganz innerhalb des Rotationskörpers befinden, in eine Spraizst©llung„ in der sie aus dem Rotationskörper vorspringen, verschwsnkenden Nocken trägt, und eine den Rotationskörper und die Steuerstange umgebende zylindrisch© Hülse aufweist, die einen an dem Ende des zu ergreifenden Gegenstandes benachbarten Brennstoffelementen zur Anlage kommenden Kragen aufweist, dadurch gekennzeichnet; daß die Steuerstange über ein Kugelgelenk mit einem Balken für die Steuerung ihrer Axialverschiebung, durch den Rotationskörper hindurch verbunden ist und ein konisches Zentrierstück trägt, das mit mindestens drei in gleichem Abstand voneinander an der zylindrischen Hülse radial nach innen vorspringenden Zentrierfingern zusammenwirkt.

Abgesehen von diesem hauptsächlichen Merkmal zeichnet sich die erfiudungsgemäße Greifzange duroh weitere Merkmal© aus, die sich insbesondere aus der nachstehenden Beschreibung einer Ausfuhrungsform der Erfindung ergeben, die jadoeii lediglich als Erläuterung, nicht ab©r als Einschränkung für die Erfindung zu verstehen ist und auf die Zeichnung Besisg nimmt, in der die Fig. 1 bis 4 schematich© Schnitt© ein or erfindungsgemäßen Greifzange darstellen, die In diesen Figuren zur Erläuterung ihrer Arbeitsweise in Stellungen gezeichnet ist.

909834/0314

Wie man aus der Zeichnung sieht, weist die erfindungsgemäße Greifzange einen Rotationskörper 1 auf, der aus einem metallischen Bauteil beäeht, das einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 2 mit einem seitlichen Absatz 2 a und einen ersteren verlängernden Kopf 3 mit einer breiten kreisförmigen Hohlkehle 4 aufweist. In den Rotationskörper 1 sind transversale Schlitze eingearbeitet, von denen es bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Stück gibt, die in der Zeichnung mit den Bezugszahlen 5 und 6 bezeichnet sind. Im Innern der Schlitze 5 und 6 sind Greifklauen 7 bzw. 8 untergebracht, die an Achsen 9 bzw. 10 angelenkt sind, die ihrerseits ebenfalls in dem Rotationskörper 1 sitzen. ^g

Selbstverständlich kann man in Variation dieser Zahl von Greifklauen bei anderen Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Greifzangen auch eine größere Anzahl von Greifklauen vorsehen.

Die Verschwenkung der Greifklauen 7 und 8 um ihre jeweiligen Achsen 9 bzw. 10 wird mit Hilfe einer Steuerstange 11 vorgenommen, die an ihrem unteren Ende ein Bauteil aufweist, das einen Nocken 12 darstellt, der je nach seiner Stellung im Innern einer Ausnehmung 2 b in dam Rotationskörper 1 unter der Einwirkung der Axialverschiebung der Steuerstange 11 entweder auf die Endstücke 7 a bzw. 8 a der Greifklauen 7 bzw. 8 oder auf deren Mittelabschnitte 7b Λ

bzw. 8b (s. Fig. 1 und 2) zur Einwirkung kommt. In der Nähe ihres dem Nocken 12 entgegengesetzten Endes ist die Steuerstange 11 mit einem Käfig 13 für eine Kugel 14 versehen, die ihrerseits am Ende eines Balkens 15 befestigt ist, dessen Verschwenkung um eine in der Zeichnung nicht dargestellte Achse, die axiale Verschiebung der Steuerstange 11 im Innern des Rotationskörpers 1 bestimmt. Oberhalb des Käfigs 13 ist die Steuerstange 11 mit einem Kopf 16 oder einem anderen geeigneten Organ für den Angriff eines in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Hilfswerkzeugs versehen, das auf die Steuerstange 11 für den Fall eines Blockie-

909834/031A

rens oder Klemmens des Balkens 5 die erforderliche Kraft auszuüben vermag. Das aus dem Rotationskörper 1 der Steuerstange 11 und dem Balken 15 bestehende Gesamtgebilde ist im Innern eines Auslegers 17 untergebracht, der den Balken 15 umgibt und an seinem Ende mit einer zylindrischen Hülse 18 verbunden ist, in der sich die Steuerstange 11 verschiebt,

Xn ihrem mittleren Teil ist die Hülse 18 mit einer geeigneten Anzahl (bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gibt es drei, von denen in der Zeichenebene nur zwei sichtbar sind) Zentrierfingern 19 versehen, deren radiale Stellung durch ihre Anbringung zwischen zwei Flanschen 20 und 21 der Hülse 18 einstellbar ist und die mit einem an der Steuerstange 11 befestigten Zentrierstück 22 von konischer Form zusammenwirken. Xn ihrem unteren Teil weist die Hülse 18 einen Kragen 23 auf, dessen Ende 24 auf eine Abstützung auf den Kopfstücken der in dem Kernreaktoraufbau dem zu ergreifenden Gegenstand 26 benachbarten Elemente eingerichtet ist.

Xn seinem mittleren Teil weist der Kragen 23 einen ringförmigen Kranz 27 auf, der mit Sfciel in das Innere der Hohlkehle 4 an dem Kopf 3 des Rotationskörpers 1 eingreift. Die Größe dieses Spiele ist so bemessen, daß es eine ReIatiwerschiebung zwischen dem Kopf 3 des Rotationskörpers 1 und dem Kragen 23 zuläßt, deren Sinn weiter unten näher erläutert wird.

Schließlich ist die dargestellte Greifzange mit verschiedenen weiteren Organen ausgestattet, die im folgenden beschrieben werden und im Innern einer zylindrischen Fassung 28 untergebracht sind, welche die Hülse 18 koaxial umgibt und in ihrem seitlichen Hantel einen Durchbruch 29 aufweist, dessen Abmessungen groß genug sind, um die' Relativ-

909834/.0 3U

des Auslegers 17 zuzulassen, die zum Absenken oder Anheben der Hülse 18 und der darin enthaltenen Bauelement· erforderlich ist.

Als nächstes soll nun di· Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Greifzange betrachtet werden, wobei zwei verschiedene Fälle zu unterscheiden sind, nämlichχ

1) Die Entnahme eines auf die Achse der Fassung 28 zentrierten Brennstoffelementes 26 (Fig. 1 und 2)t

Bei der Entnahme eines Brennstoffelementes 26 mit Hilfe der Greifklauen 7 und 8 der Greifzange, die dazu in eine im oberen Teil des Brennstoffelementes 26 vorgesehene Hohlkehle 30 eingreift, wird in folgender Weise vorgegangen*

Zunächst wird die Greifzange mit der in Fig. 1 dargestellten Lage ihrer einzelnen Bauteile, d. h. mit in das Innere des Rotationskörpers 1 eingezogenen Greifklauen 7 und 8, nach und nach in Richtung auf das zu ergreifende Brennstoffelement 26 abgesenkt, wobei diese Absenkbewegung eine Folge einer durch einen äußeren₈ in der Zeichnung nicht dargestellten Steuermeohanismus gesteuerten Bewegung des Auslegers 17 gegenüber der Fassung 28 ist. Am Ende des Weges kommt der Anschlag 2k an dem Kragen 23 zur Anlage an der oberen Stirnfläche der dem zu ergreifenden Brennstoffelement 26 benachbarten Elemente, und der kegelstumpf förmige Abschnitt 2 des Rotationskörpers 1 greift zufolge dessen richtiger Zentrierung auf di· Achse des zu ergreifenden Brennstoffelementes 26 in dessen oberes End· ein. .Im Verlauf· der Absenkbewegung wird der Rotationskörper 1 in gleicher Wels« bezüglich der Achs« der Hülse 18 durch das Zentrieretück 22 zentriert, daa ait den Zentrie^fingern 19 zusammenarbeitet, solang· sich die S teuer stange 11 in ang«hob«n«r Stellung befindet, d. h. solang· der Nocken 12 allein auf dl· Endstück· 7 a und 8 a d«r Greifklauen 7

909834/Q3U

19067Λ8

• bzw. 8 einwirkt und diese in ihrer in den Rotationskörper zurückgezogenen Ruhestellung (Fig. 1) hält. Dagegen kommt die Abwärtsbewegung zum Stillstand, wenn der Anschlag Zk mit den das zu ergreifende Brennstoffelement 26 umgebenden Elementen in Berührung kommt; in diesem Augenblick befindet sich der Absatz 2 a in einer vorgegebenen Entfernung von dem Ende des zu ergreifenden Brennstoffelements 26.

In dar nächstfolgenden Arbeitsphase wird die Verschwenkung des Balkens 15 durch den damit gekoppelten Mechanismus in der Weise vorgenommen, daß sich die Steuerstange 11 und der Rotationskörper 1 in das Kopfstück des zu ergreifenden Brennstoffelementes 26 absenken, wobei der Absatz 2 a bis zu seinem Anliegen an dem zu ergreifenden Brennstoffelement 26 in dieses eindringt<> Die Steuerstange 11 setzt ihre Bewegung fort, das Zentrierstück 22 kommt von den Zentrierfingern 19 frei, während der Nocken 12 in die Ausnehmung 2 b eintritt und dabei sich von den Endstücken 7 a und 8 a der Greifklauen 7 bzw. 8 löst und auf deren Mittelabschnitten 7 b bzw. 8 b zur Einwirkung kommt und damit die Spreizung der Greifklauen 7 und 8 in dia Hohlkehle 30 des Brennstoffelements 26 hinein bewirkt _a

Mit dem Abschluß der Bewegung des Nockens 12 ist dl© Phase der Verankerung der erfindungsgemäßen Greifzange an dem zu ergreifenden Brennstoffelement 26 beendet. Eine Bewegung der Hülse 18 in umgekehrter Richtung ermöglicht dann die Entnahme des so erfaßten Brennstoffelements 26 aus dem Reaktorkern.

Anzumerken bleibt, daß die oben beschriebenen Anordnungen während ihres Einsatzes eine Überwachung der Relativlage des zu entnehmenden oder einzubringenden Brennstoff= elemente 26 gegenüber seinen Nackbarelement©» ermöglichenο Zu diesen Zwecke ist die Tiefe der Ausnahmung 2 h so festgelegt, daß der Nocken 12 eine ergänzend© Bewegung üb®r dia

909834/0314

Stelle hinaus, die der Spreizung der Greifklauen 7 und 8 der Greifzange mittels Beaufschlagung ihrer Mittelabschnitte 7 b bzw. 8 b entspricht, ausführen kann, die eine genaue Regelung der Stellung des jeweils in Frage stehenden Brennstoffelements ermöglicht. Befindet sich dieses Brennstoffelement 26 genau auf der gleichen Höhe wie seine Nachbarelemente, so kann der Nocken 12 um eine vorgegebene Entfernung abgesenkt werden, bis er am Grund der Ausnehmung 2 b ankommt. Befindet sich dagegen das Brennstoffelement auf einem höheren Niveau als seine Nachbarelemente, so erfolgt die Absenkung des Nockens 12 bis zum Grunde der Ausnehmung 2 b nur um eine Strecke, die um genau den Unterschied zwischen dem Niveau des zu ergreifenden Brennstoffelementes 26 und dem Niveau der dieses umgebenden Elemente kleiner ist als der oben erwähnte Abstand. Diese Variation hat naturgemäß Rückwirkungen auf die Steuerorgane für die Steuerstange 11 und gestattet es daher, eine Überwachung der Lage der Elemente vorzunehmen oder zumindest dem Bedienungsmann einen Anhaltspunkt für deren Größenordnung anzugeben.

In Fig. 1 und 2 sind die oben beschriebenen Einrichtungen schematisch veranschaulicht, wobei in Fig. 2 die dem von den Greifklauen 7 und 8 der erfindungsgemäßen Greifzange erfaßten Brennstoffelement 26 benachbarten Brennstoffelemente um ein geringes dagegen versetzt dargestellt sind.

2) Die Entnahme eines gegenüber der Achse der Fassung 28 dezentrierten Brennstoffelements (Fig. 3 und k)i

Xn diesem Falle ist die anzuwendende Arbeitsweise in ihrer ersten Phase der oben in Verbindung mit Fig. 1 und beschriebenen Arbeitsweise analog, indem die Greifzange bei zurückgezogenen Greifklauen 7 und 8 nach und nach in

909834/03U

Richtung auf das zu ergreifende Brennstoffelement 26 abgesenkt wird, wobei sich das Zentrierstück 22 unter diesen Bedingungen auf der Höhe der Zentrierfinger 19 befindet und so die Zentrierung der Steuerstange 11 im Innern der Hülse 18 bewirkt. Im Verlaufe dieser Absenkbewegung trifft das untere Ende des kegelstumpfförmigen Abschnitts 2 des Rotationskörpers 1 auf das Ende des Brennstoffelementes 26 (Fig. 3) und legt eine Relatiwerschwenkung der Steuerstange 11 um die Kugel 1Ί fest. Die Absenkbewegung der Greifzange setzt sich fort und führt unter diesen Umständen zu einer automatischen Zentrierung des kegelstumpfförmigen Abschnitts 2 des Rotationskörpers 1, der nach und nach in das Kopfstück des Brennstoffelemente 26 eindringt, bis der Kragen 23ι der der Bewegung des Rotationskörpers 1 folgt, mit seiner Ansohlagflache Zk mit der Nachbarschaft des zu ergreifenden Brennstoffelementes 26 in Berührung kommt. In diesem Augenblick wird die Hülse 18 festgelegt, und der Balken 15 erfährt eine solche Steuerung seiner Verschwenkung, daß er eine axiale Verschiebung der Steuerstange 11 und ein Eintreten des Absatzes 2 a in das Kopfstück des Brennstoffelementes 26 bewirkt· Die Steuerstange 1 1 setzt ihre Bewegung fort, es kommt zu einer Spreizung der Greifklauen 7 und 8, der Nocken 12 kommt wie bei der weiter oben erläuterten Betriebsweise von den Endstükken 7 a und 8 a der Greifklauen 7 bzw. 8 frei, tritt mit deren Mittelabschnitten 7 *> bzw. 8 b in Wechselwirkung und bringt die Greifklauen 7 und 8 in ihre Spreizstellung, in der ihre freien Enden in die Hohlkehle 30 des zu ergreifenden Brennstoffelementes 26 eingreifen. Am Abschluß der Bewegung kommt der Nocken 12 zum Anschlag auf dem Grunde der Ausnehmung 2 b in dem Rotationskörper 1.

Für beide oben ins Auge gefaßte hauptsächliche Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Greifzange ist anzumerken, daß die erfindungsgemäße Greifzange dank der Kopplung zwischen einem frei beweglichen, aus der Steuerstange 11

909834/03U

und dem die Grelfklauen 7 und 8 tragenden Rotationskörper bestehenden Teil und einem aus der zur Anlage an den das zu ergreifende Brennstoffelement 26 umgebenden Elementen kommenden Hülse 18 bestehenden Führungsteil eine Entnahme eines solchen Brennstoffelementes 26 unabhängig von dessen etwaiger Dezentrierung gegenüber seiner Normallage vorzunehmen gestattet. Außerdem ermöglicht es die Anbringung der Steuerstange 11 an dem Balken 15 mittels eines Kugelgelenkes nicht nur, die Achse der Greifzange in die Achse des Brennstoffelementes zurückzuüberführen, sondern ermöglicht in gleicher Veise eine ReIatiwerdrehung, die ihrerseits eine immer passende Einstellung der Greifklauen 7 und 8 durch eine automatische Orientierung der Greifzange selbst zuläßt. Die Anbringung einer führenden Hohlkehle an dem die Greifklauen 7 und 8 tragenden Rotationskörper 1 schließlich, die mit einem an der Hülse 18 sitzenden kreisförmigen Kranz 27 zusammenwirkt, ermöglicht es auf jeden Fall, den Ausschlag dieser beiden Bauteile zu begrenzen und eine Anhebung der gesamten Anordnung mittels mechanischen Anschlages auch für den Fall eines Verklemmens eines Elementes oder einer Blockierung des Balkens 15 zu bewirken. Im letzteren Falle wird die Steuerstange 11 von einem Hilfsgerät erfaßt, das frei entlang der Achse der Fassung 28 eingeführt wird, bis es den am oberen Ende der Steuerstange 11 vorgesehenen Verankerungekopf 16 erfassen und die gesamte Steuerstange 11 unter Aufwendung der erforderlichen Kraft nach oben herausziehen kann.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das oben gesondert beschriebene und veranschaulichte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern erstreckt sich ganz im Gegenteil auch auf alia möglichen Varianten davon.

9 09 83 4/03U

Claims

Patentansprüche

M.)Greifzange zum Handhaben von Gegenständen in Kernreaktoren mit einem Rotationskörper von konischer Allgemeinform, der in Ausnehmungen an Achsen angelenkte Greifklauen enthält, einer axial verschieblichen Steuerstange, die einen axial in den Rotationskörper einschiebbaren und dabei die Greifklauen aus einer Ruhestellung, in der sie sich ganz innerhalb des Rotationskörpers befinden, in eine Spreizstellung, in der sie aus dem Rotationskörper vorspringen, verschwenkenden Nocken trägt, und einer den Rotationskörper und die Steuerstange umgebenden zylindrischen Hülse, die einen an dem Ende des zu ergreifenden Gegenstandes benachbarten Brennstoffelementen zur Anlage kommenden Kragen aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerstange (11) über ein Kugelgelenk (13, Τ4) mit einem Balken (15) für die Steuerung ihrer Axialverschiebung durch den Rotationskörper (i) hindurch verbunden ist und ein konisches Zentrierstück (22) trägt, das mit mindestens drei in gleichem Abstand voneinander an der zylindrischen Hülse (18) radial nach innen vorspringenden Zentrierfingern (19) zusammenwirkt.
2. Greifzange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskörper (1) an seinem oberen Teil fest mit einem Kopfstück (3) verbunden ist, das eine ringförmige Hohlkehle (4) aufweist, in die ein an der Hülse (l8) sitzender Kranz (27) mit merklichem Spiel eingreift, der durch seinen Anschlag an den Oberflächen der Hohlkehle (4) di© Relativbewegung des Rotationskörpers (1) gegenüber der zylindrischen Hülse (18) begrenzt.
3. Greifzange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (11) oberhalb des Kugelg©-

909834/03U

lenks (i3f 1*0 ein Verankerungsorgan (i6) für den Angriff eines Hilfsgeräte aufweist, das auf die Steuerstange (11) für den Fall eines Blockierens des Balkens (15) eine axiale Kraft ausüben kann.

h. Greifzange nach einem der Ansprüche 1 bis 3t dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (18) fest mit einem den Balken (15) umgebenden Ausleger (17) verbunden ist, der eine Axialverschiebung der zylindrischen Hülse (18) im Inneren einer dazu koaxialen, festen Schutzfassung (28) bewirkt.

909834/0 314