DE2136256C3 - Greifvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifvorrichtung, bei der in einem mit dem Trag- und Steuerorgan eines Hebezeuges verbundenen hohlzylindrischen Gehäuse mehrere Greifklauen gleichzeitig zwischen einer die Last erfassenden Haltestellung und einer die Last freigebenden Lösestellung verschiebbar sind.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Greifvorrichtung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, zur Handhabung von Kernbrennstoffelementen in Atomkernreaktoren bestimmt.

Die Greifvorrichtungen für die Beschickung von Alomkernreaktoren mit Kernbrennstoffelementen finden in einer besonders gefahrenträchtigen Umgebung und bei hohen Temperaturen Verwendung. Nun erfahren sowohl mechanische als auch elektrische Steuerorgane bei den Umweltbedingungen in einem Atomkernreaktor insbesondere unter dem Einfluß der S dort herrschenden Kernstrahlung leicht Beeinträchtigungen ihrer Wirksamkeit und vermögen vor allem auch den dort herrschenden Temperaturen nur schwer zu widerstehen. Daher erweist sich eine sehr sorgfältige Überwachung und ein häufiger Austausch der Steuerorgane als notwendig, da deren Versagen zu Betriebsstörungen der Greifvorrichtungen mit schwerwiegenden Folgen führen müßte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Greifvorrichtung der eingangs erwähnten Art in der

lj Weise auszubilden, daß ihre Steuerorgane keinerlei Beeinträchtigung in ihrem Betriebsverhaltcn unterliegen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Greifklaue an zwei zueinander parallelen und

κι mindestens an einem Ende fest miteinander verbundenen Metallstangen angeordnet ist, von denen eine hohl ausgebildet, an einem Ende offen und am anderen Ende an eine Quelle für ein Steuerfluid angeschlossen ist. das eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperaiur aufweist und eine unterschiedliche Längung der beiden Metallstangen und damit eine Verschiebung der Greifklaue quer zu den Metallstange!! auslöst.

Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Greifvorrichtung wird also die Verschiebung der Greifklauen durch eine Änderung in den thermischen Einflüssen für die Tragorgane für die Greifklauen bewirkt, d. h. durch die Schaffung einer Temperaturdifferen/ zwischen den beiden Metallstangen, also durch eine unterschiedliche Längung dieser beiden Metallstangen. Es kommt also im Inneren der Greifeinrichtung weder ein mechanisches noch ein elektrisches Steuerorgan zum Einsatz, sondern es wird lediglich ein flüssiges oder gasförmiges Steuermedium benutzt, das im übrigen auch das gleiche Medium sein kann, das die Umgebungsatmosphare bildet, und das lediglich auf einer anderen Temperatur gehalten werden muß, während es die eine Metallstange in Berührung mit deren lnnenwanaung durchströmt. Die mechanische Widerstandsfähigkeit dieser Greifvorrichtung ist daher unabhängig von der Umgebungstemperatur und der Art des sie umgebenden Mediums sehr groß. Außerdem läßt sich eine hohe Betriebssicherheit ohne weiteres dadurch gewährleisten, daß die Einwirkung des Steuerfluids nur für eine Verschiebung der Greifklauen von ihrer Halteste'.lung in ihre Lösestellung verwendet wird, während die umgekehrte Verschiebung der Greifklauen von der Lösestellung in die Haltestellung sich von selbst durch einfache Ausschaltung des Einflusses des Steuerfluids vollzieht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die beiden Metallstangen für jede der Greifklauen jeweils aus dem gleichen Metall.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sollen nunmehr zwei in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Greifvorrichtung, wobei in der linken Zeichnungshälfte die Greifklauen ihre Haltestellung, in der rechten Hälfte der Zeichnung dagegen ihre Lösestellung einnehmen,

Fig. 2 eine Unteransicht der Greifeinrichtung von Fig. 1.

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsvariante, wobei in der linken Hälfte der Zeichnung die

Greifklauen in Losestellung. in der rechten /eichnungs halite dagegen in Haliesieilung djrgestelli sind und

Fig.4 einen Teilschniu durch die Darstellung ion F ι g. J längs der Schnittlinie Il in f ι g. J,

Die in Fig. 1 dargestellte Greifvorrichtung besii/i ein hohiz>lindnsches Gehäuse 1. das an seinem oberen Teil durch einen Sockel 2 abgeschlossen wird, der seinerseits mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Trag- und Steuerorgan ν erbunden ist.

Im Inneren des Gehäuses 1 sind über je zwei hohle und zueinander parallele Metallslangen 6 ui d 7. die auf ihrer gesamten Länge oder auch nur an mindestens einen, ihrer gemeinsamen Enden fest miteinander verbunden sind, zwei Greifklauen 4 aufgehängt. Die beiden Metallstangen 6 und 7 bestehen jeweils aus dem gleichen M^tali. Die Metallstange 6. die dem Ende der jeweiligen Greifklaue 4 näher liegt, ist an beiden Enden einerseits durch die Greifklaue 4 selbst und andererseits durch den Sockel 2 abgeschlossen, während die jeweils zweite Metallstange 7 durch die Greifklaue 4 hindurch in einem Kanal 8 verlängert ist. der 'hr Inneres mit dem Außenraum und insbesondere mit im Boden \2 des Gehäuses 1 vorgesehenen Auslassen 10 in Verbindung hält.

in der im linken Teil von F ι g. I dargestellten Stellung verlaufen die beiden Metallstangen 6 und 7 vertikal, also parallel zur Seitenwand des Gehäuses I Die Greifklaue 4 tritt dann durch eine Öffnung 14 in dieser Seitenwand hindurch und ragt nach außen vor. sie befindet sich also in einer Haltesteliung zum Ergreifen einer in der Zeichnung nicht dargestellten Last. Die beiden Metallstangen 6 und 7 sind in gleicher Weise der Temperatur eines beliebigen sie umgebenden Mediums ausgesetzt, sie können sich also nur gleichzeitig und in der gleichen Weise ausdehnen Irgendeine zufällige Verschiebung der Greifklaue 4 ist daher nicht zu befurchten. Die Greifklaue 4 selbst sitzt im übrigen am Rande der Öffnung 14 aui. so daß das Gewicht der an ihr hangenden Last auf diesen Rand und damit auf das Gehäuse 1 selbst übertragen wird.

Im oberen Teil der dargestellten Greifvorrichtung setzt sich das hohle Innere 7a der Metallstangen 7 im Sockel 2 jeweils in einer abgeknickten Leitung 16 fort, die eine Verbindung zu einem axialen Kanal 18 herstellt, an dem wiederum eine in der Zeichnung nicht dargestellte Quelle für ein Steuerfluid angeschlossen ist. Wird dieses Steuerfluid. das eine andere Temperatur als die Temperatur in der Umgebung d^r Greifeinrichtung aufweist. Jber den Kanal 18 und die Leitung 16 in die Stangen 7 eingeführt, so läßt es eine Temperaturdifferenz und damit eine unterschiedliche Längung für die Metallslangen 6 und 7 entstehen, die eine Verschiebung der Auslaß 4 in Richtung auf die kältere der beiden Meullstangen 6 und 7 zu bewirken sucht.

Folglich muß man. um die Greifklaue 4 beispielsweise aus ihrer in der linken Hälfte von Fig I dargestellten Haltesteliung in ihre in der rechten Zeichnungshälfte dargestellte Lösestellung zu überfuhren, über den Kanal 18 in das Innere Tu der Metallstange 7 ein kaltes Steuerfluid einführen, bis es eine Verschiebung der Greifklaue 4 auslöst. Bei dieser Verschiebung der Greifklaue 4 verschiebt sich auch der Kanal 8 gegenüber dem Auslaß 10und tritt dem zentralen Teil des Bodens \~> des Gehäuses I gegenüber. Damit wird das Innere 7,r der Metallstange 7 in zunehmendem Maße durch diesen Boden 12 abgeschlossen.

Sobald die Greifklaue 4 vollkommen nach innen in ihre Löse^tellung überführt ist. ist der Kanal 8 nahezu viillig abgeschlossen, und das Steuerfluid strömt nur mehr schwach. Die Kühlung hört damit auf, jedoch serbleibt die Metallstange 7 auf einer Temperatur, die ausreicht, um sie in ihrer zurückgezogenen Lösestellung zu halten. Diese Begrenzung für den Temperalurabfail fur die Metallstange 7 stellt gleichzeitig eine Begrenzung fur deren Verformung dar und verhindert den Übergang dieser Verformung in einen Dauerzustand. Damit behalten die Metallstangen 6 und 7 ihre

to Elastizität, und sobald die Speisung mit Steuerfluid unterbrochen wird, nimmt die Temperatur der Metallstange 7 allmählich wieder ihren anfänglichen Wert an. D<>mit kehrt die Greifklaue 4 nach und nach in ihre Hallestellung zurück.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Greifvorrichtung ist eine Last angenommen, die eine zentrale Bohrung enthält, in die die Greifvorrichtung eingeführt werden kann und die einen Kragen oder eine Schulter für die Festlegung der gespreizten

*> Greifklauen aufweist. Der Kanal 18 muß daher während der Einfuhrung der Greifvorrichtung in die Last so mit Steuerfluid gespeist werden, daß sich die Greifklauen 4 einander nähern. Diese Speisung mit Fluid wird dann unterbrochen, damit die Greifklauen 4 in den Kragen

J5 oder unter die Schulter in der Last eingreifen könnet*. Die weitere Handhabung und Bewegung der Last läßt sich dann einfach und ohne zusätzliche Speisung von Steuerfluid vornehmen und ist mit keiner Gefahr einer ungewollten Losung der Last von der Greifvorrichtung verbunden.

Unabhängig von der jeweils zu transportierenden Last erfolgt jedoch deren Festhalten an der Greifvorrichtung in sehr sicherer Weise, da die Haltestellung der Greifklauen gleichzeitig deren Ruhestellung darstellt, während für die Überführung der Greifklauen in ihre Lösesieliung und ihr Festhalten in dieser Stellung die Zuführung von Steuerfluid erforderlich ist. Die Form d^r Auslässe 10 im Boden 12 des Gehäuses 1 kann leicht trapezförmig sein, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist, um ein allmähliches Abschließen des Kanals 8 und damit eine vollständige Verschiebung der Greifklauen 4 sicherzustellen.

Eine automatische Regelung für das auf die Metallstangen wirkende Steuerfluid läßt sich auch in anderer Weise erreichen. Beispielsweise können die Kanäle 8 gekrümmt geführt sein und in Richtung der Achse der Greifvorrichtung münden. Der Austritt des Steuerfluids wird dann durch die allmähliche Annäherung der Greifklauen 4 aneinander immer stärker behindert, wobei die Kanäle 8 entweder unmittelbar aneinander in gegenseitiger Verlängerung oder zur Anlage an einem zentralen gehäusefesten Anschlag zu liegen kommen.

Selbst wenn eine solche Greifvorrichtung in einem Atomkernreaktor zum Einsatz kommt, wo sehr hohe Umgebungstemperaturen herrschen, besteht keinerlei Gefahr einer Beschädigung der Greifvorrichtung und ihre Betriebssicherheit bleibt auch nach sehr langer Betriebszeit unbeeinträchtigt.

Ist die Last massiv ausgeführt und besitzt sie an ihrer Oberseite einen Greifknopf, so muß ihre Erfassung durch eine gegenseitige Annäherung der Greifklauen erfolgen. Eine entsprechende Ausführungsform für die Greifvorrichtung ist in F i g. 3 und 4 dargestellt, wobei die Greifklauen wieder ohne Speisung mit Sieuerfluid ihre Hallestellung einnehmen, in der sie jedoch diesmal einander genähert sind, wobei ihre Enden auf die Achse der Greifvorrichtung zu zeigen und das Gehäuse 1 nach

unten hin offen ist.

Wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird jeweils die dem Ende der entsprechenden Greifklaue 4 abgewandte Metallstange 7 mit Steuerfluid gespeist und die beiden Metallstangen 6 und 7 nehmen ohne Speisung mit Steuerfluid eine vertikale gerade Stellung ein. Bei dieser Stellung der Metallstangen 6 und 7 sind die Greifklauen 4 an der Last an deren Kopf 22 verankert. Die Zuführung von Steuerfluid dient zur Spreizung der Greifklauen 4. also zu ihrer Verschiebung in Richtung auf die Seitenwände des Gehäuses 1. Das Gehäuse 1 besitzt bei diesem Ausführungsbeispiel keinen Boden, die Kanäle 8 in Verlängerung der Metallstangen 7 durch die Greifklauen 4 hindurch bleiben also auch in der Lösestellung der Greifklauen 4 offen und die Verformung der Metallstangen 6 und 7 wird durch die Anlage der Greifklauen 4 an der Innenwandung des Gehäuses 1 begrenzt.

Die Arbeitsweise der Greifvorrichtung nach F i g. 3 und 4 ist der der Greifvorrichtung von F i g. 1 ähnlich, jo "wie doii i.iuß die Greifvorrichtung mit Steuerfluid gespeist werden, das diesmal eine Spreizung der Greifklauen 4 bewirkt, während die Greifvorrichtung an die handzuhabende Last angenähert oder nach deren Freigabe davon entfernt wird. Außerdem besitzt die Greifvorrichtung von F i g. 3 und 4 nocii einen zentralen Vorsprung 20, der bei Absenkung der Greifvorrichtung auf die Last, die beispielsweise ein Kernbrennstoffelcment für einen Atomkernreaktor sein kann, zur Anlage an deren Kopf 22 kommt. Die Berührung zwischen dem Vorsprung 20 der Greifvorrichtung und dem Kopf 22 der Last beendet dann das Absenken der Greifvorrichtung und schließt gleichzeitig den Kanal 18 für die Zuführung von Steuerfluid. so daß sich die Greifklauen 4 unter allmählicher Erwärmung der Metallstangen 7 und 3$ der damit gegebenen Temperaturangleichung zwischen den Metallstangen 6 und 7 einander nähern können. Sobald die Greifklauen 4 im Eingriff mit dem Kopf 22 stehen, kann die Greifvorrichtung zusammen mit der Last abgehoben werden.

Bei der Handhabung von Kernbrennstoffelementen in einem Atomkernreaktor oder bei der Handhabung anderer ebenfalls bei sehr hoher Umgebungstemperatur gehaltener Gegenstände ist naturgemäß das Steuerfluid für die Steuerung der Greifklauen ein relativ kaltes Fluid, jedoch liegt es auf der Hand, daß bei einem Einsatz der Greifvorrichtung für die Handhabung von Gegenständen in einer Atmosphäre mit niedriger Temperatur eine entsprechende Arbeitsweise der Greifeinrichtung unter Verwendung eines relativ heißen Steuerfluids erreicht werden kann. Ein solches heißes Sieuerfluid durchfließt dann die Metallstangcn 6, die den Enden der Greifklaue 4 näher liegen, und führt damit zu einer analogen Verschiebung der Greifklauen. Auch in diesem Falle sind die gleiche Betriebssicherheit und die gleiche Einfachheit der Bedienung gewährleistet.

Dabei kann bei einer solchen Greifvorrichtung über entsprechende zusätzliche Kanäle 16 und 18 für die Metallstangen 6 und 7 ein Anschluß an eine Quelle für heißes Steuerfluid für die Speisung der Metallstangen 6 und an die Quelle für kaltes Sieuerfluid für die Speisung der Metallstangen 7 geschaffen werden. Die Auswahl der Speisequelle und der steuernden Stangen wird dann durch die Verwendung der Greifvorrichtung bestimmt.

Anstelle einer hohlen und endseilig abgeschlossenen Ausführung kann eine nicht von Steuerfluid zu durchströmende Metallstange 6 oder 7 auch massiv ausgeführt sein.

Die Temperaturdiflerenz zwischen zwei nebeneinander angeordneten Metallstangcn 6 und 7 kann außerdem durch Einfügung einer thermischen Isolation beispielsweise in Form einer Lage aus Metalldrähten, vergrößert werden, die auf der gesamten Länge der Metallstangen eine gegenseitige thermische Entkopplungbewirkt.

Außerdem können die beiden Metallstangen 6 und 7 auch nur an einem ihrer beiden Enden lest miteinander verbunden werden, so daß sich ihre Verformung entlang unterschiedlicher Kurven vollziehen kann, jedoch immer noch eine hinreichende Verschiebung der entsprechenden Greifklaue unter der Einwirkung einer unterschiedlichen Längung bewirkt.

Auch die Anzahl der in der Greifvorrichtung vorzusehenden Greifklauen kann je nach dem Gewicht der handzuhabenden Last variieren. So sind beispielsweise bei der Ausführungsvariante nach Fig. 1 und 2 zwei Greifklauen 4 vorgesehen, während die Ausführungsvariante nach Fig. 3 und 4 acht Grcifklauen 4 aufweist.

In allen Fällen wird die Verschiebung der Greifklauen auf deren Überführung in ihre Lösestellung begrenz! und die Steuerung dient allein der Oberführung de: Greifklauen in die Lösestellung, die bei Ausbleiben dei Steuerung in ihre Haltestellung zurückkehren, so daf: die gesamte Handhabung der Greifvorrichtung sehi betriebssicher wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (8)

Paterkanspruche:

1. Greifvorrichtung, bei der in einem mit dem Trag- und Steuerorgan eines Hebezeuges verbundenen hohlzylindrischen Gehäuse mehrere Greifklauen gleichzeitig zwischen einer die Last erfassenden Haltestellung und einer die Last freigebenden Lösestellung verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Greifklaue (4) an zw ei zueinander parallelen und mindestens an einem Ende fest miteinander verbundenen Meiallstangen (6 und 7) angeordnet ist, von denen eine (7) hohl ausgebildet, an einem Ende offen und am anderen Ende an eine Quelle für ein Steuerfluid angeschlossen ist, das eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur aufweist und eine unterschiedliche Längung der beiden Meiallstangen und damit eine Verschiebung der Greifklaue (4) quer zu den Me'allstangen auslöst.

2. Greifvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metallslangen (6, 7) aus dem gleichen Metali bestehen.

3. Greifvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Metailstangen (6, 7) gleich lang sind und ohne Durchlauf von Steuerfluid parallel zur Achse des Gehäuses (I) verlaufen, wobei sich die Greifklauen (4) in ihrer Haltestellung befinden.

4. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche i bis J. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1;) seitliche Öffnungen (14) fur den Durchtritt der Spitzen der Greifklauen (4) in deren Haltestellung und an der Unterseite Auslasse (10) aufweist, die während des überwiegenden Teils der Verschiebung der Greifklauen (4) in ihre Lösestellung einen Austritt von Steuerfluid zulassen.

5. Greifvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeicnnet. daß die der Spitze der jeweiligen Greifklaue (4) abgewandte (7| der beiden Metallslangen (6, 7) die Greifklaue (4) durchsetzt und das Steuerfluid Pihrt.

6. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß beide Metallstangen (6,7) hohl ausgebildet sind.

7. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusammengehörige Metallstangen (6, 7) über ihre gesamte Länge fest miteinander verbunden sind.

8. Greifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstangen (6,7) thermisch voneinander entkoppelt sind.