DE2032029A1

DE2032029A1 - Kombinierter Regel-Notabschalt-Stabantrieb

Info

Publication number: DE2032029A1
Application number: DE19702032029
Authority: DE
Inventors: Tihomir Dipl.-Ing. Dr. Wettingen; Waldis Josef; Zimmermann Max Dipl.-Masch.Techn.; Untersiggenthal. M Bratoljic
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1971-10-28
Also published as: FR2083559A7; DE7024322U; GB1353349A; DE2032029B2; CH513493A; FR2083559B3; DE2032029C3; US3785923A

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie,, (Baden) Schweiz

Kombinierter Regel-Notabschalt-Stabantrieb

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb eines, kombinierten Regel-Notabschalt-Stabantriebes eines in einem gasgekühltem Kernreaktor angeordneten Steuerstabes mittels eines Seilwinden.; -/.triebes, der mit einer mit kurzschliessbarem Magnetfluss arbeitenden Dauermagnet-Wirbelstrombremse ausgerüstet ist, wobei die Magnetflussintensität von der Fallbewegung des Steuerstabes abhängig regelbar ist.

Zur Steuerung der nuklearen Reaktion werden bei gasgekühlten Kernreaktoren im allgemeine in senkrechter Anordnung in den Kern des Reaktors eintauchende Regelstäbe verwendet.An solche Regelstäbe wird die Forderung gestellt einerseits dauernd regelbereit zu sein und andererseits im Falle der Gefahr eine Schneilab- · schaltung der Reaktion zu gewährleisten, wobei die kurze zulässige Abschaltzeit grosse Probleme aufwirft. ·

Es sind Seilwindenantriebe bekannt, bei denen die Regelstäbe oder Notabschaltstäbe unter Einfluss einer"Dauermagnetwirbel-

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strombremse mit kurzgeschlossenem Magnetfluss und unter Intensitäts regelung des Magnetflusses in Abhängigkeit von der Abfallbewegung des Steuerstabes in den Kernreaktor einfallbar sind.

Ein Nachteil der bekannten Seilwindenantriebe liegt darin, dass die durch die Beschleunigung auftretenden Kräfte ohne Ueberwachung· der Seilsicherheit vom Seil aufgenommen- werden» Ferner wird einer möglichen Störung bei Einführung des Regelstabes um den Reaktorkern keine Beachtung geschenkt,,

Diese Nachteile treten durch die heutigen Entwicklungen von gasgekühlten und gr-aphitmoderls-ten Kernreaktoren besonders augenscheinlich hervor,, da durch die Volumen- und Querschnittsänderungen am Moderatorblock auch die Regelstabkanäle betroffen werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannte Nachteile bei Regelstabantrieben zu vermelden und eine einwand- ^ freie Regelung des Reaktorkernes dauernd durchzuführen, wobei eine genügende Sicherheit sur Steuerung der Kraftwerksanlage gewährleistet wird»

Die zirLösung der Aufgabe dienende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen mit dem Seilwindentrieb und der Wirbelstrombremse gekuppelten und mit einer Feststellbremse verbundenem Seilwächter, der in jeder Regel- und Endstellüng die Belastung des Seiles anzeigt, und bei End- oder üeberlastung ein Signal für mindestens

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"teilweise Stillsetzung des Seilwindentriebes abgibt.

Eine besondere Ausfiihrungsf orm des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Seilwächter eine an einem mit Ansprechpunkten versehenen Schwenkhebel angeordnete Seilrolle ist, die mit einer die Wirbelstrombremse unterstützenden Feststellbremse über einen Steuerhebel gekuppelt ist.

Durch die erfindungsgeiaässe Anordnung wird neben dem Vorteil der dauernden Ueberwachung der Fallbewegung des liotabschalt-Regelstabes, eine grössere Funktionssicherheit des Antriebes erreicht, die insbesondere dann zur Geltung kommt, wenn die Gefahr des Verklemmens eines Regelstabes im Moderatorblock gegeben 1st. Ein weiterer Vorteil des kombinierten Regel-Notabschalt-Stabantriebes ergibt sich aus der Anwendung der Feststellbremse, da durch diese eine Verriegelung des Stabes in der Endstellung entfallen-kann. Es ist somit klar, dass'die vorliegende Ausführung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfacher gestaltet werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben- Es zeigt:

Fig. 1 ein Schema des Aufbaus des kombinierten Regel-Hotabschalt-

Stabantriebesj
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung des Seilwindentriebes im Schnitt unr?

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Fig. 3 ein Schnittbild entlang der Linie A-A nach Fig. 2.

In Fig. 1 sind die Teile des kombinierten Notabschalt-Regel-Stabantriebes symbolisch dargestellt. Der Schaltmotor 1 ist über ~ eine Transmission 2 mit dem Zwischengetriebe 3 verbunden, an das eine elektromagnetische Kupplung 4 angeschlossen 1st. An den Abtrieb der Kupplung 4 sind ein Untersetzungsgetriebe 5> ein Uebersetzungsgetriebe 6, und die Seiltrommel 8 angeschlossen. Der Abtrieb des Untersetzungsgetriebe 5 ist mit einer Kurvenscheibe 7 verbunden, und versetzt diese in Drehung.

Das Uebersetzungsgetriebe 6 treibt die Scheibe 9 der Wirbestrombremse 10 an. Die Wirbelstrombremse 10 ist so ausgeführt, dass die Magnetflüssintensität in beliebiger Welse verstellt werden kann. Dies wird durch die gegeneinander verdrehbaren Polkreuze 11 und 12 erreicht. Die Verstellung des Los-Polkreuzes 12 wird von einem Zahnsegment 13, das auf ein mit dem Polkreuz 12 starrverbundenes Stellritzel 1*1 einwirkt,bewerksteiligt, wobei das Schwenken des Zahnsegmentes 13 durch eine Taster 15 ausgelöst wird,der die Bewegung an der Kurvenscheibe 7 abgreift.

An den Abtrieb der Kurvenscheibe 7 ist ein Geber 16 angeschlossen, der in einfacher Welse z.B. auf elektrischem Wege mit einer Lageanzeige 17 für den Regelstab 19 verbunden ist.

das

Auf der Seiltrommel 8 isr^'Seil l8 aufgewickelt, das mit dem Regelstab 19 verbunden ist. An die Seiltrommel 8 ist eine Feststellbremse 20 angeflanscht, deren Bremshebelsystem 21 mit einem Seilwächter 22 verbunden ist. Weitere Wirkverbindungen 23,2*1,25

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des Seilwächters 22 bestehen mit der Wirbelstrombremse 10, mit der Kupplung h und mit dem Schältmotor 1, die hydraulisch> mechanisch oder elektrisch sein können. ·

Entsprechende Teile sind in Fig. 2 und mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gekennzeichnet. In den Figuren 2 und 3 sind ferner einfache Maschinenelemente, wie Keile, Schrauben, Stifte und teilweise Lager fortgelassen worden, da sie nicht zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung beitragen.

Das in Fig. 1 dargestellte Schema des Erfindungsgegenstandes ist in seiner konstruktiven Ausführung in Fig. 2 in einem Schnittbild dargestellt.

Ein Schaltmotor 1 ist über die Transmission 2, die hier durch einen Kettentrieb gebildet wird mit dem Zwischengetriebe 3 verbunden. Ein weiterer Kettentrieb 26 treibt über das Kettenrad 28 den auf der Welle 27 festsitzenden Teil der elektromagnetischen Kupplung k.

Die Seiltrommel 8 ist lose auf der Welle 27 gelagert und wird beim (j Betätigen des Schaltmotors 1 mit der Kupplung 4 elektromagnetisch fest verbunden. Das Untersetzungsgetriebe 5 ist aus mehreren Zahnrädern 29 gebildet, die die Kurvenscheibe 7 in Drehung versetzen, wobei der Antrieb durch einen auf der Seiltrommel 8 angeflanschten Verzahnungring 30 erfolgt.

Die Seiltrommel 8 weist einen weiteren Zahnkranz 31.auf, der mit Stirnrädern 32 kämmt, welche das Ueberseteungsgetriebe 6

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bilden,.das die Scheibe 9 der Wirbelstrombremse 10 antreibt.

Eine "Bremsscheibe 33 für die Peststellbremse 20 1st gleichfalls starr mit der Seiltrommel 8 verbunden, und ist wie dargestellt als Brandbremse ausgeführt. Das Bremsband 34 ist an den Bremshebelsystem 21 befestigt, welches in der Zeichnung nur angedeutet dargestellt ist.

Die Wirbelstrombremse 10 besteht aus dem Gehäuse 36, der auf der Achse 37 drehbar gelagerten und vom übersetzungsgetriebe 6 angetriebenen Scheibe 9, dem mit der Achse 37 festveebundenen Los-Polkreuz 12, dem Pest-Polkreuz 11 und dem Stellritzel 14.

Das Stellritzel 14 ist mit einem,an dem Hebel 33 befestigten, Zahnsegment 13 in Eingriff, wobei der Hebel 38 an einem Drehpunkt gelagert und über einen weiteren Hebel 39 und einer daran befestigten Rolle 40 von der Kurvenscheibe 7 in seiner Bewegung gesteuert wird.

Die von dem Untersetzungsgetriebe 5 getriebene Kurvenscheibe 7 weisst zur Aufnahme der Rolle 40 eine Ringnut 4l auf, deren Kurvenverlauf so ausgebildet ist, das die Hebel 38 und 39 den Verstellweg dem Los-Polkreuz 11 vermitteln*

An der gleichen Abtriebswelle 61 wie die Kurvenscheibe 7 sitzt eine Verzahnung 42, die über das als Taster 15 ausgebildete Stirnrad 43 die jeweilige Stellung des Regelstabes 19 an den Geber 16 abgibt. Der Geber l6 ist wiederum wie schon in Pig. I beschrieben

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mit einem Lageanzeigeinstrument 17 verbunden, was in einfacher Weise z.B. ein Voltmeter sein kann.

Die Seiltrommel 8 ist derart ausgestaltet, dass bei angehobenem Regelstab 19 in der Wickelnut M Seilschlinge über Seilschlinge zu liegen kommt. Zur Seilführunp; wird ein Seilwächter 22 herangezogen, der aus der Seilrolle 45 und einem Bremshebelsystem 21 mit vorgespannten Federn gebildet ist. Da dieses Bremshebelsystem in Fig. 2 nicht klar erkennbar gezeigt werden kann, wird dieses in der nachfolgenden Fig. 3 näher beschrieben.

Diese zeigt einen entlang der Linie A-A gelegten Schnitt durch

.nach Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der ErfindungMnit der auf der Welle 27 drehbar gelagerten Seiltrommel 8. An die Seiltrommel 8 ist die Bremsscheibe 33 angeflanscht und in einer Umschlingung das Bremsband 34 angelegt.

Das Bremsband 34 ist auf dem einen Ende mit einem Hebelsarm des Bremshebels 46 verbunden, dessen anderer Hebelarm über die Feder 47 gegen das Gehäuse 58 abgestützt ist.

Das andere Ende des Bremsbandes 34 ist am Kurz-Bremshebel 35 •über eine vorgespannte Feder 49 befestigt. Der Kurz-Bremshebel 35 ist mit dem Tastarm 48 starr verbunden; sie sind gemeinsam um den Drehpunkt 50 schwenkbar.

Die Seixrolle 45, welche das von der Seiltrommel 8 ablaufende Seil 18 führt, ist an dem Winkelhebel 51 befestigt, dessen Schenkel

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5.2 und 53 in einem Auge 63 gemeinsam!.am Drehpunkt 5*J beweglich gelagert sind.

Der Schenkel 53 ist mit einer Vorspannfeder 57 gegenüber dem Gehäuse 58 abgestützt, und bewirkt ein dauerndes Anliegen der Seilrolle *J5 am Seil 1-8.

Der Schenkel 52 trägt die Seilrolle H5 auf einem Bolzen 55 und wird in einer Schwenkrichtung durch den festen Anschlag 56 in seiner Bewegung begrenzt. In der anderen Schwenkrichtung ist der Schenkel 52 durch die anliegende Rolle 59 geführt. Diese Rolle sitzt am äusseren Ende des Tastarmes U8.

Am Tastarm ¹IB ist noch eine weitere Rolle 60 vorgesehen, die an der Nocke 62 abrollt. Diese Nocke 62 ist am Aussenumfang der Kurvenscheibe 7 angebracht und wird von der Abtriebswelle 6l des Untersetzungsgetriebes 5 in Drehung versetzt.

Die Wirkungswelse der erfindungsgemässen Anordnung wird im folgenden näher beschrieben.

Der Reaktor wird mit Regelstäben gesteuert, die von oben in den Kern des Reaktors eingefahren werden und in Notfällen durch ihr Eigengewicht hinein fallen können. Bei Regelbetrieb wird der Schaltmotor 1 im Betrieb gesetzt und durch Kopplung mit der Kupplung k die Seiltrommel 8 in Drehung versetzt. Die Magnete der Wirbelstrombremse, welche kreu^örmig und zweiteilig gebaut sind, sind,In diesem Falle in einer solchen Stellung^ das ein magnetischer —Kurzschluss entsteht somit kein Wirbelstromfeld über das als

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,Eisenring ausgebildete Gehäuse 36 entstehen kann. Damit wird auch eine Bremswirkung der Wirbelstrombremse vermieden. Bei der vorgesehenen Regelstellung wird die Bremse des Stopmotors in Betätigung gebracht und hält den Regelstab in seiner vorgesehenen Stellung fest. Tritt nun während des Regelbetriebes eine Störung auf, die sich entweder durch Entlastung des Seiles 18 oder durch üeberlastung desselben äussert, so wird im ersten Fall der Schaltmotor über das Bremshebelsystem 21.stillgesetzt oder bei Ueberlastung im zweiten Fall die Hagnetkupplung'ausgerückt und der Schaltmotor 1 stillgesetzt. In beiden Fällen wird die Feststellbremse 20 betätigt, so dass eine weitere Drehung oder ein Ablaufen des Seiles verunmöglicht wird.

Die Entlastung des Seiles kann entweder durch Seilriss oder durch Steckenbleiben des Regelstabes in einem Regelstabkanal des Moderatorblockes erfolgen. In beiden Fällen wird der Schenkel 52 des Winkelhebel 51 gegen die Rolle 59 gedrückt und durch den Tastarm kB wird der Kurz-Bremshebel 39 in Bewegung gebracht, so dass die' Bremsscheibe 33 der Feststellbremse 20 gebremst wird.

Wird jedoch der Regelstab so vielt eingeführt dass er die absolute Endstellung im Reaktorkern erreicht so löst die Nooke 62 in Verbindung mit der Rolle 60 am Tastarm kB eine gleiche Bremsbewegung aus, so dass der Regelstab 19. seine Endstellung im Reaktorkern nicht überfahren kann. Im Gefahrenfall wird die Stromzufuhr zu dem Regelstabantrieb völlig unterbrochen, so dass der Schaltmotor absolut stillgesetzt wird. Durch den Stromunterbruch

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wird gleichzeitig die elektromagnetische Kupplung gelöst und damit wird ein Mitschleppen des Zwischengetriebe 3 und des Kettenrad der Kettenübersetzung zum Schaltmotor 1 ausgeschlossen. Bei der s.g. Scram-Ausiösung bleibt wohl der Seiiwächfcer 22 und die Wirbelstrombremse mit der Seiltrommel verbunden. Die Polkreuze der Wirbelstrombremse sind in der Anfangstellung so geschaltet, dass der Magnetfluss kurzgeschlossen ist= Dadurch wird erreicht dass der Regelstab im oberen Teil des Hubes praktisch ungebremst in das Core einfallen kann» Die Geschwindigkeit des Regelstabes muss jedoch vor Erreichen der Endstellung ¥ermindert werden, da ein ungebremster Fall Beschädigungen zmt Folge haben würde„ Aus diesem Grund wird bei halbem Hube dem Los-Polkreuz 12 über das Stell-Ritzel lH die Hebel 38_S39 und das Zahn-Segment 13 von der Kurvenscheibe 7 die Verstellbewegung erteilt, so dass die Polkreuze des Los-Polkreuzes 12 um 90° gedreht werden. Damit wird der Wirbelstrombremse die volle Magnetflussintensität zugeführt und sie kann nun das volle Bremsmoment abgeben. Um ein genügendes Bremsmoment zu erhalten ist das Uebersetzyngsgetriebe 6 vorgesehen, welches die Scheibe 9 in ein vielfaches der Drehzahl der Seiltrommel 8 versetzt.

Das Untersetzungsgetriebe 5_a welches die Kurvenscheibe-7_antreibt, ist so ausgelegt dass diese Kurvenscheibe während des Regelstabhubes eine volle Umdrehung macht. Der durch die Wirbelstrombremse abgebremste Regelstab 19 wird kurz bevor er seine unterste Endstellung erreicht durch Betätigung des? Feststellbremse 20 stillgesetzt. Dies erfolgt sinngemäss der vorhergehenden, Beschreibung

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durch die an der Kurvenscheibe vorgesehenen Nocken 62 welche die Bremshebel der Bandbremse betätigen. Zur Regulierung und Begrenzung der Bremskraft sind an beiden Bandenden vorgespannten Federn angeordnet.

Die Stellung des Regelstabes im Reaktrokern soll aif einer Schaltaffel des Kommandoraumes des Kernkraftwerkes angezeigt werden. Das FernmeIdesystem beruht darauf> dass der Taster 15 an den Geber 16 einen Impuls abgibt, welcher in dem Lageanzeiger einen entsprechenden Impuls auslöst. Dies kann in einfacher Weise durch ein Voltmeter erfolgen welcher die Spannung der jeweiligen Stellung anzeigt.

Tritt im sogenannten Scramfall eine Störung auf, so werden wie bei der vorhin beschriebenen normalen Regelschaltung das Bremshebelsystem 21 betätigt und der Regelstab bzw. Notabschaltstab kommt zum Stillstand. Dabei wird verhindert, dass das Seil 18 von der Wickelnute hk weiter ablaufen kann und eine grössere Beschädigung der Moderetorblocke wird ausgeschlossen.

Um die Regelsicherheit auch bei Stromausfall oder ähnlichen Störungen zu gewährleisten, ist nach Fig. 2 ein Handantrieb vorgesehen. Das einschiebbare und über eine Feder abgestützte Kegelrad 65 wird mit dem Tellerrad 66 im Eingriff gebracht, so dass die Seiltrommel 8 in der gewünschten Richtung verdreht werden kann.

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.Der Erfindungsgegenstand ist auf das in der Zeichnung dargestellte selbstverständlich nicht beschränkt. So könnten an
Stelle der mechanischen Wirkverbindungen zwischen Seilwäch-· ter und den abhängig steuerbaren Organen auch elektrische
Wirkverbindungen eingesetzt werden.

Der Anschlag 56 gemäss Fig. 3 kann wie symbolisch dargestellt, starr aufgeführt sein und erst bei.einem bestimmten Seildruck einen Impuls an die Schaltorgane des Seilwindentriebes abgeben. Desgleichen ist es jedoch möglich eine federnde Führung vorzusehen oder elektrische Verbindungen zu verwenden, die
durch Festlegen der Kontaktstellen gleichartige Impulse auslösen.

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Claims

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Patentansprüche

\l/Einrichtung zum Betrieb-eines kombinierten Notabschalt-Regel-Stabantriebes eines in einem gasgekühlten Kernreaktor angeordneten Steuerstabes mittels eines Seilwindentriebes, der mit einer mit kurzschliessbarem · Magnetfluss arbeitenden Dauermagnetwirbels tr ombremse ausgerüstet ist, wobei die Mag- · netflussintensität von der Fallbewegung des Steuerstabes abhängig regelbar ist, gekennzeichnet durch einen mit dem Seilwindentrieb und der Wirbelstrombremse gekuppelten und mit einer Feststellbremse verbundenen Seilwächter, der in jeder Regel- und Endstellung die Belastung des Seiles anzeigt und bei End- oder Ueberlastung des Seiles ein Signal zur mindestens teilweisen Stillsetzung des Seilwindentriebes abgibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Seilwächter eine an einem mit Ansprechpunkten versehenen Schwenkhebel angeordnete Seilrolle ist, die mit einer die Wirbelstrombremse unterstützenden Feststellbremse über einen Steuerhebel gekuppelt ist»
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld der Wirbelstrombremse durch einen Eisenring (36) in einer solchen Feldrichtung geleitet wird, dass die Scheibe (9)

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mindestens an zwei Stellen des Umfanges den gleichen Magnetfluss schneidet. ·

Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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