DE2032029C3

DE2032029C3 - Steuerstabantrieb für einen gasgekühlten Kernreaktor

Info

Publication number: DE2032029C3
Application number: DE2032029A
Authority: DE
Inventors: Josef Waldis
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1981-03-19
Also published as: FR2083559B3; DE7024322U; GB1353349A; DE2032029A1; DE2032029B2; CH513493A; FR2083559A7; US3785923A

Description

20

Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines an einem Seil hängenden Steuerstabes für einen gasgekühlten Kernreaktor, wobei der Antrieb eine Dauermagnetwirbelstrombremse. deren für das Bremsen wirksamer Magnetfluß von der Stellung des Steuerstabes abhängt, und eine auslenkbar gelagerte Sewumlenkrolle enthält, deren Auslenkung von der Seilspannung abhängt Ein derartiger Steuerstabantrieb ist aus dem »J. BriL Nucl. Energy Soc.«( 1957), S. 192 bis 194 bekannt. JO

Zur Steuerung der nuklearen Reaktion werden bei gasgekühlten Kernreaktoren im allgemeinen vertikal in den Kern des Reaktors eintauchende Steuerstäbe verwendet. An solche Steue. stäbe wird die Forderung gestellt, einerseits dauernd regelt rreit zu sein und andererseits, im Falle der Gefahr, eine Schnellabschaltung der Reaktion /u gewährleisten.

Bei dem aus dem »J. Brit. Nucl. Energy Soc.« (1957), S. !92—194 bekannten Steuerstabantrieb wird die Fallgeschwindigkeit des Steuerstabs durch Einwirken einer Dauermagnetwirbelstrombremsc abgebremst. Die Intensität der Wirbelstrombremse ist automatisch verstellbar und hängt von der jeweiligen Steuerstabstellung ab. Bei einem tief eingefahrenen Steuerstab zeigt die Wirbelstrombremse ihre maximale Wirkung. Bei « Unterschreiten einer bestimmten Seilspannung wird durch Auslenkung einer Seilumlenkrolle ein Schalter ausgelöst. Es sind jedoch keine Maßnahmen vorgesehen, die beispielsweise bei Klemmen oder Verkanten des Steuerstabes und dadurch bedingtem Abbremsen eine sichere Seilführung gewährleisten. So ist ein Verhaspeln des Seiles möglich.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auch bei möglichen Störungen eine sichere Seilführung ru erzielen. «

Dip zur Lösung der Aufgabe dienende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine weitere, mechanische Bremse enthält, deren Betätigung über ein Bremshebelsystem sowohl auf Grund der Auslenkung der Seilumlenkrolle bei Unterschreitung einer bestimmten Seilspannung als aueh über eine Kurvenscheibe bei Erreichen der Endstellung des Steuerstabes erfolgt.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird neben dem Vorteil der dauernden Überwachung der Seilspannung erreicht, daß der Antrieb in der Endstellung *>s verriegelt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema des Aufbaus des Steuer-Stabantriebes,

F i g. 2 eine Darstellung des Steuerstabantriebes im Schnitt und

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

In F i g. 1 sind die Bestandteile des Steuerstabantriebs lediglich symbolisch dargestellt Ein Motor 1 ist über eine Transmission 2 mit einem Zwischengetriebe 3 verbunden, an das eine elektromagnetische Kupplung 4 angeschlossen ist An den Antrieb der Kupplung 4 sind ein Untersetzungsgetriebe 5, ein Obersetzungsgetriebe 6, und eine Seiltrommel 8 angeschlossen. Der Antrieb des Untersetzungsgetrieoes 5 ist mit einer Kurvenscheibe 7 verbunden, und versetzt diese in Drehung. Das Übersetzungsgetriebe 6 treibt eine Scheibe 9 einer Wirbelstrombremse 10 an. Die Wirbelstrombremse 10 ist so ausgeführt, daß die Magnetflußintensität durch zwei gegeneinander verdrehbare Polkreuze 11 und 12 verstellt werden kann. Die Verstellung des Polkreuzes 12 wird von einem Zahnsegment 13, das auf ein mit dem Polkreuz 12 starr verbundenes Stellritzel 14 einwirkt, bewerkstelligt wobei das Schwenken des Zahnsegmentes 13 durch einen Taster 15 ausgelöst wird, der die Bewegung an der Kurvenscheibe 7 abgreift. Mit der Kurvenscheibe 7 steht auch ein Geber 16 in Verbindung, der. z. B. auf elektrisciem Wege, mit einer Lageanzeige 17 für den Steuerstab 19 verbunden ist. Auf der Seiltrommel 8 ist ein Seil 18 aufgewickelt, das mit dem Steuerstab 19 verbunden ist An die Seiltrommel 8 ist eine Feststellbremse 20 angeflanscht deren Bremshebelsystem 21 mit einem Seilwächter 22 verbunden ist. Weitere Wirkverbindungen 23, 24, 25 des Seilwächters 22 bestehen mit der Wirbelstrombremse 10, mit der Kupplung 4 und mit dem Motor 1; die Wirkverbindungen können hydraulisch, mechanisch oder elektrisch sein.

Das in F i g. 1 dargestellte Schema des Steuerstabantriebes ist in seiner konstruktiven .''usführung in den F i g. 2 und 3 dargestellt. Entsprechende Teile sind in den F i g. 2 und 3 mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gekennzeichnet. In den Fig. 2 und 3 sind ferner einfache Maschinenelemente, wie Keile, Schrauben, Stifte und teilweise Lager fortgelassen worden, soweit sie nicht zum unmittelbaren Verständnis erforderlich sind.

Der Motor 1 ist über die als Kettentrieb ausgebildete Transmission 2 mit dem Zwischengetriebe 3 verbunden. Ein weiterer Kettentrieb 26 treibt über ein Kettenrad 28 den auf einer Welle 27 festsitzenden Teil der elektromagnetischen Kupplung 4 an. Die Seiltrommel 8 ist drehbar auf der Welle 27 gelagert. Das Untersetzungsgetriebe 5 besteht aus mehreren Zahnrädern 29, die die Kurvenscheibe 7 in Drehung versetzen Der Antrieb des Untersetzungsgetriebes 5 erfolgt durch einen auf der Seiltrommel 8 angebrachten Zahnkranz 30. Die Seiltrommel 8 weist einen weiteren Zahnkranz 31 auf. der das aus Zahnrädern 32 bestehende Übersetzungsgetriebe 6, das die Scheibe 9 der Wirbelstrombremse 10 dreht, antreibt. Eine Bremsscheibe 33 der als Bandbremse ausgeführten Feststellbremse 20 ist gleichfalls starr mit der Seiltrommel 8 verbunden. Ein Bremsband 34 ist an dem Bremshebelsystem 21 befestigt.

Die Wirbelstrombremse 10 besteht aus einem Gehäuse 36, de? auf einer Achse 37 drehbar gelagerten und vom Übersetzungsgetriebe 6 angetriebenen Scheibe 9, dem mit der Achse 37 festverbundenen Polkreuz

12, dem ortsfesten Polkreuz 11 und dem .Stellritzel 14. Das Stellritzel 14 steht mit dem, an einem Hebel 38 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. Der Hebel 39 und die Rolle 40 bilden den Taster 15. Die von dem Untersetzungsgetriebe 5 angetriebene Kurvenscheibe 7 sitzt auf einer Welle 61 und weist zur Aufnahme der Rolle 40 eine Ringnut 41 auf, deren Kurvenverlauf über die Hebel 38 und 39 zum Polkreuz 12 übertragen wird. Auf der Welle 61 sitzt auch ein Zahnrad 42, das über das Zahnrad 43 die jeweilige Stellung des Regelstabes 19 auf den Geber 16 überträgt. Der Geber 16 ist, wie schon in Fig. 1 beschrieben, mit der Lageanzeige 17, z. B. einem Voltmeter, verbunden.

Die Seiltrommel 8 ist derart ausgestaltet, daß bei angehobenem Steuerstab 19 in einer Wickelnut 44 Seilschlinge über Seilschlinge zu liegen kommt. Zur Seilführung wird der Seilwächter 22 herangezogen, der eine Seilumlenkroile 45 enthält. Das mit der Scilumlenkrolle zusammenwirkende Bremshebelsystem t\ wird anhand von F i g. 3 näher beschrieben.

Um die mit der Seiltrommel 8 verbundene Bremsscheibe 33 ist das Bremsband 34 geschlungen. Das Bremsband 34 ist an einem Ende mit dem einem Hebelarm eines Spannhebels 46 verbunden, dessen andere/ Hebelarm über eine Feder 47 gegen ein Gehäuse 58 abgestützt ist.

Das andere Ende des Bremsbandes 34 ist an einem Bremshebel 35 über eine vorgespannte Feder 49 befestigt. Der Bremshebel 35 ist mit dem Tastarm 48 starr verbunden; sie sind gemeinsam um den Drehpunkt 50 schwenkbar. Der Bremshebel 35 und der Tastarm 48 bilden das Bremshebelsystem 21. Die Seilumlenkroile 45. welche das von der Seiltrommel 8 ablaufende Seil 18 führt, ist an einem Winkelhebel 51 befestigt, dessen Schenkel 52 und 53 in einem Auge 63 gemeinsam am Drehpunkt 54 drehbar gelagert sind. Der Schenkel 53 ist mit einer Vorspannfeder 57 gegenüber dem Gehäuse 58 abgestützt, und bewirkt ein dauerndes Anliegen der Seilumlenkroile 45 am Seil 18. Der Schenkel 52 trägt die Seilumlenkrolle 45 auf einem Bolzen 55 und wird in einer Schwenkrichtung durch einen ortsfesten Anschlag 56 begrenzt. Bei Überschreiten eines bestimmten *"> Seilzuges kann dieser Anschlag ein Steuersignal auslösen. In der anderen Schwenkrichtung liegt der Schenkel 52 an einer Rolle 59 an. Diese Rolle sitzt am Ende des Tastarmes 48. Am Tastarm 48 ist noch eine weitere Rolle 60 vorgesenen. die an einer Nocke 62 abrollt. Diese Nocke 62 ist am Außenumfang der K urvenscheibe 7 angebracht.

Die Wirkungsweise des Sfeuerstabantriebs ist folgen de:

Der Kernreaktor wird mit Steuerstäben gesteuert, die von oben in den Kern des Reaktors eingefahren werden und in Notfällen durch ihr Eigengewicht hineinfallen können. Bei Regelbetrieb wird der Motor 1 in Betrieb gesetzt und durch Kopplung mit der Kupplung 4 die Seiltrommel 8 in Drehung versetzt. Die Magnete der (Ό Wirbelstrombremse sind in diesem Falle in einer solchen Stellung, daß kein Magnetfeld über das als Eisenring ausgebildete Gehäuse 36 entsteht. Damit wird eine Bremswirkung der Wirbelstrombremse vermieden Tritt nun während des Regelbetriebes eine Störung auf, die sich entweder durch Entlastung des Seiles 18 oder durch Überlastung desselben äußert, so wird im ersten Fall der Motor über das Bremshebelsystem 21 stillgesetzt oder bei Überlastung im zweiten Fall die Magnetkupplung 4 ausgerückt und der Motor 1 stillgesetzt

Die Entlastung des Seiles kann entweder durch Seüriß oder durch Steckenbleiben des Steuerstabes in einem Steuerstabkana! des Reaktorkerns erfolgen. In beiden Fällen wird der Schenkel 52 des Winkelhebels 51 gegen die Rolle 59 gedrückt und durch den Tastarm 48 wird der Bremshebel 39 in Bewegung gesetzt, so daß die Bremsscheibe 33 der Feststellbremse 20 gebremst wird.

Wird der Steuerstab bis zur Endstellung im Reaktorkern eingeführt, so löst die Nocke 62 in Verbindung mit der Rolle 60 am Tastarm 48 eine gleiche Bremsbewegung aus, so daß der St- i.-rstab 19 seine Endsteliung im Reaktorkern nicht überiar "en kann, im Gefahrenfall wird die Stromzufuhr zu dem Steuerstabantrieb völlig unterbrochen. Dadurch wird der Motor stillgesetzt und gleichzeitig die elektromagnetische Kupplunr gelöst, so daß ein Mitschleppen des Zwischengetriebes 3 und des Motors 1 ausgeschlossen ist. Dagegen bleiben der Seilwächter 22 und die Wirbelstrombremse mit der Seiltrommel verbunden. Die Polkreuze der Wirbelstrombremse sind in der Anfangsstellung so angeordnet, daß der Steuerstab im oberen Teil des Hubes praktisch ungebremst in den Kern einfallen kann. Die Geschwindigkeit des Steuerstabes muß jedoch vor Erreichen der Endstellung vermindert werden, da ein ungebrem ter Fall Beschädigungen zur Folge haben würde. Aus d esem Grund wird bei halbem Hube das Polkreuz 12 über das Stell-Ritzel 14 die Hebel 38, 39 und das Zahn-Segment 13 von der Kurvenscheibe 7 um 90^c gedreht. Damit wird der Wirbelstrombremse die volle Magnetflußintensität zugeführt, und sie kann nun das volle Bremsmoment abge-.en. Um ein genügendes Bremsmoment zu erhalten, is» das Übersetzungsgetriebe 6 vorgesehen, welches die Scheibe 9 in ein Vielfaches der Drehzahl der Seiltrommel 8 versetzt.

Das Untersetzungsgetriebe 5, welches die Kurvenscheibe 7 antreibt, ist so ausgelegt, daß die Kurvenschei be während des Steuerstabhubes eine volle Umdrehung macht. Der durch die Wirbelstrombremse abgebremste Steuerstab 19 wird kurz bevor er seine unterste Endstellung erreicht durch Betätigung der Feststellbremse 20 stillgesetzt. Dies erfolgt entsprechend der vorhergehenden Beschreibung durch die an der Kurvenscheibe vorgesehene Nocke 62, welche den Bremshebel der Bandbremse betätigt. Zur Regulierung und Begrenzung dr: Bremskraft sind an beiden Bandenden vorgespannte Federn angeordnet.

Nach F i g. 2 ist auch ein Handantrieb 64 vorgesehen. Ein einschiebbares und über eine Feder abgestütztes Kegelrad 65 wird r.iit einem Tellerrad 66 in Eingriff gebracht, so daß die Seiltrommel 8 in der gewünschten Richtung verdreht werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Antrieb eines an einem Seil hängenden Steuerstabes fQr einen gasgekühlten Kernreaktor, wobei der Antrieb eine Dauermagnetwirbelstrombremse, deren för das Bremsen wirksamer Magnetfluß von der Stellung des Steuerstabes abhängt, und eine auslenkbar gelagerte Seilumlenkrolle enthält, deren Auslenkung von der Seilspannung abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb eine weitere, mechanische Bremse (20) enthält, deren Betätigung über ein Bremshebelsystem (21) sowohl auf Grund der Auslenkung der Seilumlenkrolle (45) bei Unterschreitung einer bestimmten Seilspannung als auch über eine Kurvenscheibe (7) bei Erreichen der Endstellung des Steuerstabes (19) erfolgt.