DE2028856A1

DE2028856A1 - Vorrichtung zum Handhaben und Ein stellen eines prismatischen Bauelements

Info

Publication number: DE2028856A1
Application number: DE19702028856
Authority: DE
Inventors: Pierre Nanterre Lemoing (Frank reich) G21d5OO
Original assignee: Societe pour llndustrie Atomique (Socia), Paris
Priority date: 1969-06-13
Filing date: 1970-06-11
Publication date: 1971-02-04
Also published as: FR2045644B1; GB1281507A; FR2045644A1; CH517992A

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. B E E T Z ■·«. DlpMng. K. LAMPRECHT

Dr.-!ng.R.BEETZjr.
8 München 22, Steinsdorfstr. 10 ^₁ Q_- ^ ^ ^gg_p 11.6. 1970.

sooiste poim l¹Industrie

ATOMIQIJE ( s 0 C I A ), Paris (Frankreich)

Vorrichtung zum Handhaben und Einstellen eines prismatischen Bauelements

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Handhaben und Einstellen eines prismatischen, in den Aufbau eines Kernreaktor-Kernes einzufügenden Bauelements innerhalb eines zylindrischen Führungsrohres mit ,vertikaler Achse, das auf einem verfahrbaren Wagen oder Schlitten einer über dem Reaktorkern bewegbaren Handhabungsmaschine angeordnet ist·

Mit Hilfe einer derartigen Handhabungsmaschine werden die prismatischen Bauelemente in nebeneinander angeordneten vertikalen Säulen aufeinandergesetzt, deren Anordnung nach einem gegebenen Netz den Kern oder das "Herz" eines Kernreaktors bildet. Die Vorrichtung läßt sich ganz speziell, wenn auch nicht ausschließlich, in denjenigen Fällen anwenden, in denen der Reaktor ein Hochtemperaturreaktor 1st, bei dem das spalt-

bare Material in den prismatischen Bauelementen innig mit einem Stützmaterial, wie Graphit, gemischt ist·

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BADORiGlNAL

Bekanntlich ist es bei einem Reaktor dieser Art notwendig, nach einer gegebenen Betriebszeit einen Austausch bestimmter prismatischer Elemente des Reaktorkerns vorzunehmen» die wegen ihrer Erschöpfung durch neue, genau gleiche Elemente ersetzt werden. Diese Handhabung der prismatischen Bauelemente in den Säulen wird im allgemeinen mit Hilfe einer Handhabungs- oder Beschickungsmaschine vorgenommen, die sich zwischen der Oberseite der Säulen, über dem Reaktorkern, und einer oberen Deckenplatte bewegen läßt, die ihrerseits den oberen Teil der biologischen Abschirmung des Reaktors ergibt.

Diese Handhabungsmaschine kann insbesondere einen verfahrbaren Wagen oder Schlitten aufweisen» der die gesamte, aus den nebeneinander angeordneten Kolonnen bestehende Kernanordnung überstreichen und bedienen kann, indem er sich radial auf einer Drehbrücke verschießen läßt. Ein neues prismatisches Bauelement wird in das Reaktorgehäuse an einem bestimmten Punkt eingeführt, an dem die Handhabungsmaschine dieses Element mit Hilf© eines Aufbahmeorgane ergreift, etwa eines am End© eines Seiles befestigten Greifers, und dieses Element in die Achse eines vertikalen Führungsrohres einbringt,das fest auf dem verfahrbaren Wagen oder Schlitten angeordnet ist*

Dieser Wagen oder Schlitten wird anschließend in geeigneter Weise verschoben, um das Element über denjenigen Bereich des Reaktorkern» su bringen^ in dem es- als Ersatz für ein vorher herausgenommenes Element eingebaut werden .soll·

Der vorliegenden Erfindung liegt» di@ Auf gate© zugrund©* ©in© Vorrichtung zum Handhab©» seieher prlsmatisohen"Bauelemente zu schaffen* mit «Sei· auefe ©in genaues EiRsteXlen, d©© prismatlsol: Elements innerhalb des und relativ, su dem vertikal©» FQhrunge- -

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rohr der Maschine möglich ist, damit das betreffende Element,-wenn es über seinen Aufnahmeort in dem Reaktorkern gebracht worden ist, für sein exaktes Einführen in diesen Kern nur noch eine zusätzliche Drehbewegung des Rohres erforderlich macht, das dieses Element enthält.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Vorrichtung der eingangs gekennzeichneten Art im wesentlichen darin, daß das Führungsrohr mit einer Gruppe von um horizontale Achsen schwenkbaren Klappen versehen ist, die über eine Umfangszone des Rohres gleichmäßig verteilt und mittels synchron arbeitender Betätigungsorgane um ihre Achsen derart in das Innere des Rohres schwenkbar sind, daß sie mit den ihren Achsen gegenüberliegenden Enden mit den Seitenflächen des in das Rohr eingeführten prismatischen Bauelements im Sinne von dessen Einstellung zusammenwirken.

Zweckmäßigerweise bestehen die Betätigungsorgane der Klappen aus Winden, deren Gehäuse oder Zylinder an dem Rohr und deren beweglichen Teile an der entsprechenden Klappe angelenkt sind. Nach einer Variante können jedoch die Betätigungsorgane einen Ring umfassen, der koaxial an der Außenseite des Führungsrohres angeordnet ist und an der Stelle jeder Klappe eine Ausnehmung aufweist, deren Profil derart bestimmt ist, daß die Ausnehmung nach Art einer Nocke auf einen an der Klappe sitzenden radialen Zapfen einwirken kann, und zwar stetig mit der relativen Drehung des Ringes gegenüber dem Führungsrohr. Bei einer solchen Variante kann die Drehung des Ringes entweder mittels eines Elektromotors erfolgen, der ein Zahnrad antreibt, das in eine Verzahnung am Ring eingreift, oder durch eine oder mehrere Winden mit gelenkigen Kuppelorganen.

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Außerdem kann nach einem zusätzlichen Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Mechanismus zum Abtasten der Einstellung der Klappen vorgesehen sein, der zumindest drei parallel zueinander verschiebbare Stangen umfaßt, die in einer horizontalen Ebene mit einem gegebenen Neigungswinkel zur Kipprichtung der erwähnten Klappen angeordnet sind; diese Stangen führen durch die Wand des Führungsrohres hindurch und sind in geeigneten Abständen voneinander und in einer bestimmten Beziehung zu den Mitten der Klappen angeordnet.

Schließlich ist zum Bestimmen und/oder Ändern der relativen Stellung des PUhrungsrohres gegenüber dem Schlitten dieses Rohr an seinem Umfang mit einem Zahnkranz versehen, der mit , einem Ritzel zusammenwirkt, das von einem auf dem Wagen oder Schlitten angeordneten Motor angetrieben wird.

Weitere Kennzeichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden sich noch aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels ergeben, das jedoch keine Einschränkung bedeutet; dieses Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung veranschaulicht, in der zeigen:

Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 eine Aufsicht auf den zentralen Teil der Vorrichtung nach Flg. 1;

Fig. 5 eine in vergrößertem Maßstab dargestellte Einzelheit einer Ausführungsvariante der Einstellklappen und ihrer Betätigungsorgane.

In der Fig. 1 ist der Wagen einer Maschine für die Handhabung von prismatischen Bauelementen eines Kernreaktors, insbesondere

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eines Hochtemperaturreaktors, mit 1 bezeichnet; dieser Wagen besteht aus einem Rahmen 2, der sich auf dem Längsträger 3 einer Drehbrücke bewegen kann,und zwar unter Abstützung auf Laufrollen 4, die von fest mit dem Rahmen 2 verbundenen Stützhalterungen 5 gehalten sind. Der Rahmen 2 trägt mittels Rollenlagern 6 und 7 ein vertikales Rohrstück 8, das an seiner äußeren Umfangsflache einen Zahnkranz 9 trägt, mit dem ein Ritzel 10 in Eingriff stehtj dieses Ritzel wird von einem Elektromotor 11 angetrieben, der seinerseits fest an einer Konsolei2 des Rahmens 2 festgelegt ist. Dieser Motor 11 gestattet so eine relative Drehung des Rohrstückes 8 gegenüber dem Wagen oder Schlitten 1; die überwachung oder das Ablesen der Stellung dieses Rohresrelativ zu dem Träger 3 der Drehbrücke kann in sehr genauer Weise durch einfaches Zählen der Umdrehungen des Motors 11 durchgeführt werden. Das Rohrstück 8 dient als Führungselement oder Führungsrohr für prismatische Bauelemente, wie eines mit 13 bezeichnet ist, und deren Aneinanderreihen und Übereinandersetzen in vertikaler Richtung die Säulen in dem Kernaufbau des Reaktors ergibt.

Bei dem speziellen, beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiel habendie prismatischen Elemente 13 einen regelmäßigen hexagonalen Querschnitt* Infolgedessen 1st jede Säule im Reaktorkern von sechs einander gleichen Säulen umschlossen (Bezugszeichen 13a bis 13f in der Fig. 2); sämtliche Säulen sind nach einem regelmäßigen geometrischen Netz mit Dreieckeinheit oder -masohe angeordnet. Das hier betrachtete prismatische! Element 13 ist im Inneren des Rohres 8 mittels eines Orelfaas 14 gehalten, der das Element an einem am oberen Ende des Elements vorgesehenen Kopf 15 erfaßt; die Bewegung des Greifers erfolgt mitteig einer Seilwinde oder einer ähnliohen Antriebsvorrichtung (nioht dargestellt), auf die eich ein feet mit dem Greifer verbundenes Seil 16 aufwiokeln kann·

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Gemäß der Erfindung ist das Rohrstück oder Führungsrohr ö mit Mechanismen versehen, welche die Einstellung des pris- * matisehen Elementes relativ zu dem Rohr 8 bewirken; das Führungsrohr 8 umgibt das Element derart,. daß die Winkeleinstellung dieses Elements sehr genau durchgeführt und überwacht werden kann. Um das Element 15 in genaue Übereinstimmung mit der Aufnahme zu bringen» in die es zwischen den anderen Säulen des Reaktorkerns eingeführt werden soll« muß man nunmehr lediglich den das Element enthaltenden Rohr δ eine einfache Drehung um seine Achse zu geben· Zur ersten

φ Einstellung des Elementes in dem Rohr ist das Rohr 8 mit einer Reihe von Klappen 17 versehen, die innerhalb der in der Rohrwand vorgesehenen öffnungen 18 angeordnet und um horizontale Achsen 19 schwenkbar slnd| dabei ist insbesondere ihre Schwenkbewegung in Richtung auf den Innenraum des Rohres und auf das Element 13 hin möglieh, das in das Rohr eingebracht ist. Jede der Klappen 17 hat gegebensEfalls an ihrem in das Rohr eindringenden lade ©ine zur Schwenkachse 19 parallele Roll® 20, während sie an ihren entgegengesetzten Ende ein© Sabelhalterung 21 aufweist, an der mittels einer Achse 22 die Stange 2j5 eines pneumatischen Arbeitszylinders oder eines elektromagnetischen Gerätes angelenkt lsfe₅

α dessen Gehäuse oder Zylinder 24 seinerseits um eine parallele Achse 25 unter dem oberen Flanschrand 26 des Rohres 8 schwenkbar angelenkt ist» In dem betrachteten Beispiel sind drei Klappen 17 vorgesehen und regelmäßig mit einem Teilungewinkel von 120° voneinander am Umfangfies Bohres 8 verteilt*

Aus den Fig* 1 und 2 erkennt -man klar« wie die Reaktionen bzw. die Kräfte der in dag Rote 8 hine&nbeifegten Klappten das an dem Ende des Seiles 16 eturoh dan Greifer lh gehaltene prismatische Element w& ssslae lohe® drehen und das Element gegenüber dem Rohr ierarfe auerlohton- teOnn«g&, dad sein© Seitenflächen in LiRieÄerttettag mit um 1q11@xi S@

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die an den Enden der Klappen vorgesehen sind. Man erkennt jedoch auch, daß in demjenigen Qrenzfall, in dem die Kanten des Elements IJ> genau in der Mitte jeder der Klappen 17 liegen würden, die Vorrichtung nicht einwandfrei arbeiten könnte. Es genügt auch, wenn die Kanten sich nur in der Nähe der Mitte der Klappen befinden, da die Reibung zwischen Kanten und Klappen eine Relativbewegung verhindert, wenn die Abweichung von der Mitte nicht relativ groß ist.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, ist der Gesamtheit der Klappen 17 eine zusätzliche Vorrichtung zugeordnet, die ein vorheriges Abtasten des Elements 13 durchführt und diesem Element eine genügend große Relativdrehung aufzwingen kann, um einwandfrei zu vermeiden, daß die Klappen derart auf die Kanten des Elementes auftreffen, daß die Klappen nicht in der Lage sind, das Element zu drehen.

Zu diesem Zweck ist eine insbesondere aus Fig. 2 ersichtliche Vorrichtung vorgesehen; diese "Abtastvorrichtung" setzt sich aus zumindest drei stößelartigen Tastern 27* 28 und 29 zusammen, die aus drei parallelen Stangen bestehen, in einer horizontalen Ebene angeordnet sind und relativ zu der Richtung bzw. den Ebenen der Schwenkbewegungen der Klappen eine genau festgestellte Ausrichtung haben, wobei ihre Lage räumlich relativ zu den Mitten der Flächen der Klappen ebenfalls genau vorbestimmt ist..

Die Wirkungsweise dieser Tast- und Voreinstellvorrichtung ergibt sich aufgrund ihrer Ausbildung wie folgt: Wenn der zentrale Taster 28 auf eine Kante des hexagonal«prismatischen Elements 13 auftrifft, befindet sich eine andere Kante des Elements ebenfalls in der Mitte der Fläche jeder Klappe; diese Klappe der Klappen entspricht dann genau demjenigen Fall, in

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dem die Klappen nicht als Einstellvorrichtung arbeiten können. Um unter diesen Bedingungen die Stellung des zentralen Tasters relativ zu den Kanten des prismatischen Elementes zu ermitteln, werden dauernd die relativen Längen der Stangen der drei Taster 27, 28 und 29 in bezug auf eine tangential zum Rohr 8 verlaufende Ebene an der Stelle des zentralen Tasters 28 verglichen. Wenn die homologen Punkte der drei Stangen auf einer Geraden liegen, liegt der zentrale Taster ganz eindeutig von einer Kante gegenügend weit entfernt. Dann können die Klappen die Einstellung des Elements durchführen. Wenn andererseits diese homologen Punkte nicht in einer Reihe liegen, befinden sich die beiden Taster 27 und 29 jeweils an der einen bzw. anderen Seite einer Kante des Elements Ij5j man kann aus einer Überwachung der Tasterbewegungen auf die näherungsweise Stellung des Bauelements schließen. Der Abstand der drei Taster 1st in Abhängigkeit von den Abmessungen des Bauelements und der Größe derjReibungswerte bestimmt. Die Messungen und der Vergleich sowie eine anschließende Steuerung der Taster im Sinne eines Drehens des ungünstig eingeführten Elements 15 erfolgen unter Verwendung elektromagnetischer Geräte, die an einen elektrischen Steuer-Stromkreis angeschlossen sind; die gesamte Anordnung dieser elektrischen Geräte ist in der Zeichnung durch das Bezugszeichen JO bezeichnet.

Man erreicht auf diese weise mit Hilfe einer einfachen elektromechanischen Vorrichtung, die auch zum Einstellen dient, daß irgendein prismatisches Element vor seinem Einführen in die Reaktorkern-Aufnahmei in die es passend zwischen den anderen Elementen des Reaktorkernes eingesetzt werden soll, eine Voreinstellung innerhalb des Rohres 8 relativ zur Achse des von dem Schlitten 1 der Handhabungsmaschine, getragenen Rohres oder Pührungsrohres erfährt.

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Nachdem einmal diese Einstellung des prismatischen Elements in dem Rohr 8 genau ausgeführt und der Brückenträger der drehbaren Brücke auf die Einführungsstelle hin eingerichtet worden ist, genügt es, das Rohr mit dem in ihm sitzenden Element um denjenigen Betrag zu drehen, der gerade notwendig ist, damit das Element in genaue Übereinstimmung mit seiner Aufnahme kommt.

Es dürfte klar sein, daß die Erfindung keinesfalls auf das beschriebene und veranschaulichte Ausführungsbeispiel begrenzt ist. Sie umfaßt vielmehr sämtliche Varianten und läßt sich insbesondere bei irgendeinem anderen geometrischen Mehr- oder Vieleckquerschnitt der prismatischen Elemente anwenden. Überdies ist es selbstverständlich, daß die Steuerung der Kippbewegung der Einstellklappen mit Hilfe irgendeines anderen Mechanismus durchgeführt werden konnte als mit dem nach den Fig. 1 und 2; die einzige Forderung ist, daß die Schwenkbewegung sämtlicher Klappen im Synchronismus gesteuert werden muß.

Die Fig. 3 zeigt als Beispiel eine andere Variante der Ausführung dieses Betätigungsmechanismus, der in diesem Falle im wesentlichen aus einem Ring 31 besteht, in dem gegenüber jeder Klappe eine Führung, etwa ein Führungsschlitz 32 vorgesehen ist, dessen Profil derart bestimmt ist, daß er als Nooke auf einen Radialzapfen 33 der entsprechenden Klappe wirkt. Der Ring 31 wird um die Achse des Rohres 8 durch fgendeinen geeigneten Mechanismus gedreht, entweder mittels eines Elektromotors mit Ritzel und Zahnkranz oder - wie in der Fig· 3 dargestellt - mit Hilfe einer gelenkig angekuppelten Winde 35, deren Kolbenstange 36 ebenfalls gelenkig an einem Gabelansatz 37 angreift, der an dem Ring 3I sitzt.

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Claims

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Patentansprüche

1·) Vorrichtung zum Handhaben und Einstellen eines prismatischen in den Aufbau eines Kernreaktor-Kerns einzufügenden Bauelements innerhalb eines zylindrischen Führungsrohres mit vertikaler Achse, das auf einem verfahrbaren Wagen oder Schlitten einer über dem Reaktorker bewegbaren Handhabungsmaschine angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsrohr (8) mit einer Gruppe von um horizontale Achsen (19) schwenkbaren Klappea (iy) versehen ist, die über eine Umfangszone des Rohfes gleichmäßig verteilt und mittels synchron arbeitender Betätigungsorgane (23, 24 bzw. 31 bis 37) um ihre Achsen derart in das Innere des Rohres schwenkbar sind, daß sie mit den ihren Achsen gegenüberliegenden Enden (Rollen 20) mit ü®n S@itenflä©hen des in das Rohr eingeführten prismatischen Bauelementes (13) im Sinne von dessen Einstellung zusammenwirken«
2. Vorrichtung naafo Anspruch 1>, dadurch gekennzeichnet,da® die Betätigungsoifgane der Klappen (17) aus Winden (23, 24) bestehen, deren Gehäuse (24) an dem Rohr (8) und deren beweglicher Teil (23) an der betreffenden Klappe angelenkt ist«,
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß

die Betätigungsorgane ©inen Ring (31) umfassen, der·koaxial. an der AuBenseite d©s Rohreg (B) ängeteaofet ist und gegenüber jeder Klappe (17) eine Ausnehmung (32) aufweist, deren Profil derart 'bestimmt ist, daß es 'wie ©in© Nooke auf einen ' radial an jeöer -Klapp© s»its®nd©E ^apfoa (33) einwirkt^ entsprechend einer Helativiretang des Bi»g<es gegenüber". den Bohr«,

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,daß die Drehung des Ringes mittels eines Elektromotors über ein Ritzel erfolgt, das mit einer an dem Ring vorgesehenen Verzahnung zusammenwirkt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Drehung des Ringes mittels einer oder mehrerer Winden (34,36) erfolgt, die an ihren Enden gelenkig mit Stütz- und Bewegungspunkten (35, 37) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß sämtliche Klappen (17) ein Abtäst- und Stellmechanismus (37-30) zum Abtasten und Drehen des prismatischen Elements (13) innerhalb des Rohres (ö) zugeordnet ist, der zumindest drei parallel zueinander verschiebbare Stangen (27# 2§,29) umfaßt, die in einer horizontalen Ebene unter einem gegebenen Neigungswinkel gegenüber der Schwenkrichtung der Klappen liegen, wobei diese Stangen durch die Wand des Rohres (ö) hindurchführen und in geeigneter Weise mit Abstand zueinander und einer bestimmten Beziehung zu den Mitten der Klappen angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolle und Steuerung der Verschiebebewegungen der Stangen (27, 2b, 29) gegenüber dem in das Rohr (Ö) eingeführten Bauelement (13) mit Hilfe elektromagnetischer Steuer-Geräte (30) erfolgt. "
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (B) an seinem Umfang einen Zahnkranz (9) aufweist, der mit einem Hitzel zusammenwirkt, das seinerseits von einem auf dem Wagen oder Schlitten (2) angeordneten Elektromotor (11) angetrieben ist. '

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