DE2259583C3 - Elektromagnetischer Hebemechanismus für einen Steuerstab eines Kernreaktors - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Hebemechanismus für einen Steuerstab eines Kernreaktors, bei dem ein Steuerstabfortsatz mit im Axialabstand liegenden Umfangsnuten versehen ist, in die eine von einem ersten Solenoid betätigte Hebeklinke und eine von einem zweiten Solenoid betätigte Sperrklinke einrastbar sind, wobei die Hebeklinke mittels eines solenoidbetätigten Hubankers axial verschiebbar ist, die Sperrklinke als freies Ende einer Kniehebelanordnuiig ausgebildet ist, deren Betätigungshebel am federvorgespannten Anker des zweiten Solenoids angelenkt ist, und zwei Solenoidspulen vom gleichen Strom durchflossen werden. Ein Hebemechanismus dieser Gattung ist aus der DT-AS 12 06 102 bekannt.

Bei dem bekannten Mechanismus ist die Sperrklinke als sogenannte »Kenterklinke« ausgebildet, d. h., sie soll verhindern, daß der Steuerstab aus dem Reaktorkern nach außen gelangt unter dem Einfluß äußerer Kräfte, wie der Schwerkraft wenn etwa ein mit Reaktorantrieb versehenes Schiff kentert. Diese Kenterklinke verhindert mithin die Bewegung des Steuerstabes vollständig nur in einer Richtung. Die beiden vom gleichen Strom durchflossenen Solenoidspulen sind dabei Teilabschnitte ein und derselben Spule, die auf die Anker sowohl des Hebe- wie des Kentersystems einwirkt: die Lufispalten sind dabei unterschiedlich bemessen, damit zuerst die Kentersicherung aufgehoben wird, bevor eine Hubbewegung des Steuerstabes bewirkt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mechanismus der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei dem der Steuerstab in jeder Phase seiner E.ewegungen, einschließlich der Ruheposition, sicher unter Kontrolle steht also nicht nur gegen Auswärtsbewegungen (»Kentern«) gesichert ist und diese Sicherheit selbst bei Ausfall der Stromversorgung für die Solcmoide gegeben isi.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß bei stromlosem zweiten Solenoid der Anlenkpunkt des Betätigungshebels am Anker in Axialnchtung zwischen dem Schwenkpunkt des Kniehebels und dem Angriffspunkt des Betätigungshebels an diesem »egt und daß die Spulen des ersten und zweiten Solenoids in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Ausbildung des Sperrklinkenmechanismus erhält man eine sogenannte »Übertotpunktlage« der Kniehebelanordnung, venn das zweite Solenoid stromlos ist. d. h. eine so'che relative Lage der drei Schwenklagerachse für die Kniehebelanordnung und ihren Betätigungshebel, daß eine radial auswärts gerichtete Kraft auf die Sperrklinke diese nicht mehr zu betätigen vermag, weil die Elemente, an die die Sperrklinke einerseits, ihr Betätigungshebel andererseits angelenkt sind, in Axialrichtung blockiert sind. Diese Blockierung kann nun nur aufgehoben werden, wenn das zugeordnete zweite Solenoid stromdurchflossen ist was wiederum nur möglich ist wenn auch das Solenoid, das der Hebeklinkenanordnung zugeordnet ist, von Strom durchflossen ist, da die beiden Solenoide in Reihe liegen. Infolgedessen wird die Sicherungsblockierung der Sperrklinke nur aufgehoben, wenn der Steuerstab tatsächlich bewegt werden soll und die dafür vorgesehenen Einrichtungen auch in der gewünschten Weise arbeiten.

Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung, die — wie noch im einzelnen zu erläutern — ebenfalls der Erhöhung der Betriebssicherheit dienen, ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es sei darauf hingewiesen, daß aus dem DT-Gbm 71 00 063 bereits ein elektromagnetischer Hebemechanismus für den Steuerstab eines Kernreaktors bekannt ist bei dem eine allerdings mechanische Kopplung zwischen den Ankern für eine Hebeklinke und eine Sperrklinke vorgesehen ist; wegen einer weiteren Solenoidspule zwischen den entsprechenden zugeordneten Betätigungsspulen wäre hier auch die Anordnung einer gemeinsamer. Spule, wie etwa in der oben erwähnten DT-AS, nicht möglich.

An Hand der Zeichnung soll nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden.

F i g. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Hebemechanismus:

F i g. 2 ist ein Schemadiagramm der elektrischen Anordnung der verschiedenen Solenoide;

F i g. 3 ist ein Zeitdiagramm des Stromes in dem Schaltkreis nach F i g. 2, bei dem die Solenoide in Serie geschaltet sind, und bei dem die Abfolge der verschiedenen Betätigungen erkennbar ist.

In dem hier dargestellten Ausfürtnjngsbeispiel ist ein Träger 10 in Form eines luftdichten Rohres in ebenfalls luftdichter Weise mit seinem unteren Ende an den lösbaren Kopf U eines Kernreaktordruckbehäliers 13 angeschlossen und am oberen Ende geschlossen, so daß sich ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse für den Steuerstab mit Fortsatz 12 ergibt, der sich in den Reaktordruckbehälter erstreckt utvl vom Träger 10 umschlossen ist. Der Steuerstab ist axialbeweglich in einer schrittweisen Bewegung innerhalb des Trägers 10 durch selektive Erregung der Solenoide A. B, QD und £ welche außerhalb des Trägers 10 angeordnet sind und diesen umschließen. Ein Rohrglied 14 befindet sich innerhalb des Trägers 10 und umgibt den Steuerstabfortsatz 12. Dieses Rohrglied 14 ist an seinem oberen ss Ende mit dem oberen Abschnitt des Trägers 10 verbunden und trägt alle inneren betriebsnotwendigen Mechanismen für die Axialbewegung und Verriegelung des Steuerstabes. Der Steuerstabfortsatz 12 ist linear in Axialrichtung gleitbeweglich innerhalb des Rohrgliedes 14. Dieses umfaßt eine Röhre 16, die aus magnetischem oder unmagnetischem Material, vorzugsweise aus letzterem, besteht und in eine Muffe 18 aus nichtmagnetischem Material am unteren Ende und eine Muffe 20 aus magnetischem Material am oberen Ende eingeschraubt ist. Eine Röhre 22, ähnlich der Röhre 16. ist in die gegenüberliegende Seite der Muffe 20 eingeschraubt und an ihrem anderen Ende ist sie eingeschraubt in eine Muffe 24 aus magnetischem Material. Die Muffe 24 wird durch eine Mutter 28. die in den Träger 10 eingeschraubt ist, nach unten gegen eine Schulter 30 des Tragers 10 gedrückt und damit das gesamte Rohrglied 14 fest in diesem verankert.

Die Muffen 18 und 20 sind demgemäß im Träger 10 fest positioniert. Entsprechende Sicherungseinrichtungen. wie (nicht dargestellte) Stifte, können verwendet werden, um eine Relativdrehung der zusammengeschraubten Teile zu unterbinden. Eine Muffe 32 aus magnetischem Miterial ist ferner fest positioniert auf der Muffe 18 des Rohrgliedes 14 zwischen den Muffen 18 und 20. Gleitbeweglich auf dem Rohrglied 14 befindet sich ein oberer Anker 34 aus magnetischem Material für den Steuerstab, dessen eines Ende nahe der Muffe 20 liegt und dessen anderes Ende nahe der Muffe 32 liegt, so daß der Anker zwischen diesen beiden Muffen hin und her beweglich ist, die andererseits als Anschläge für den Anker dienen und dessen lineare Bewegung begrenzen. Ein unterer Anker 36 ist ebenfalls axial in linearer Weise gleitbeweglich auf dem Rohrglied 14 angeordnet und liegt mit seinem oberen Ende nahe dem unteren Ende der Muffe 32, während sein unteres Ende nahe dem oberen Ende der Muffe 18 liegt; auch in diesem Fall dienen die Muffen als Anschläge und begrenzen die axiale lineare Bewegung des untere.i Ankers.

Bei Erregung des Solenoids A wird der Anker 34 nach oben in Richtung der Muffe 20 durch den Magnetfluß gezogen, der durch die Muffe 20 und den Anker 34 verläuft, und wenn das Solenoid Cerregt wird, wird der Anker 34 nach unten in Richtung der Muffe 32 durch den Magnetfluß gezogen, der durch die Muffe 32 und das untere Ende des Ankers 34 verläuft. Eine Erregung des Solenoids E veranlaßt das Heraufziehen des Ankers 36 in Richtung der Muffe 32, und eine Feder 37 bewirkt eine Vorspannung des Ankers 36 nach unten und unterstützt dessen Abwärtsbewegung in Richtung der Muffe 18 bei Entregung des Solenoids E Demgemäß bilden die Solenoide A. C und E die Mittel für selektive Bewegung der Anker 34 und 36 in einer von zwei einander entgegengesetzten Richtungen zwischen den zugeordneten Anschlägen.

Eine Klinkenanordnung 38 ist schwenkbeweglich an dem Anker 34 angeienkL Eine Klinkenbetätigungshülse 40 ist in Axialrichtung gleitbeweglich auf dem Anker 34 und steht unter Abwärtsvorspannung durch eine Feder 42. Ein Gestänge 34 steht unter Abwärtsvorspannung durch eine Feder 42. Ein Gestänge 44 ist mit einem Ende an der Hülse 40 und mit dem anderen Ende an dem äußeren Ende der Klinkenarordnung 38 angelenkt, so daß eine Axialbewegung der Hülse 40 relativ zum Anker 34 die Klinkenanordnung 39 um ihren Anlenkpunkt verschwenkt, und in Eingriff bring», mit dem Steuerstabfortsatz 12 unter Verbindung des Ankers 34 mn diesem, während bei Bewegung in der entgegengesetzten Richtung die Klinkenanordnung 38 außer Eingriff gebracht wird und damit den Anker 34 vom Steuerstabfortsatz 12 abkoppelt. Dieser ist mit einer Folge von entsprechend ausgebildeten Vorsprüngen 46 versehen, mit dazwischen liegenden Umfangsnuten, die mit der Klinkenanordnung 38 zusammenwirken und damit für den Eingriff sorgen. Bei Eingriff der Klinkenanordnung in den Steuerstabfortsatz 12 nimmt der Anker 34 bei seiner Axialbewegung den Steuerstab mit und bewegt ihn in der gewählten Richtung, wobei diese Bewegung begrenzt ist, wie die des Ankers 34. zwischen den zugeordneten Anschlägen. Der Anker 34 wirkt als Abstützung für die Klinkenanordnung 38 und das Gelenk 39. welches die Klinkenanordnung mit dem Anker 34 verbindet, und hält diesen gegen lineare Axialbewegung relativ zum Anker 34. Der Anker 36 weist eine angelenkte Klinke 48, eine Klinkenbetätigungshülse 50, eine Vorspannfeder 52 für die Hülse sowie einen Lenker 54 auf. mit dem die Hülse 50 und die Klinke 48 gekoppelt werden, wobei die Wirkungsweise die gleiche ist, wie oben in Verbindung mit dem Anker 34 beschrieben. Erregung des Solenoids B zieht die Hülse 40, die aus magnetischem Material besteht, in Richtung des oberen Abschnitts des Ankers 34 und bringt damit die Klinkenanordnung 38 in Eingriff mit dem Fortsatz 12, und die Feder 42 wird mit Schwerkraftunterstützung die Hülse 40 nach unten drücken, um den Eingriff der Klinkenanordnung 38 zu lösen. In ähnlicher Weise zieht eine Erregung des Solenoids D die Hülse 50 aus magnetischem Material nach üben gegen die Wirkung der Feder 52 in Richtung des oberen Abschnitts des Ankers 36, womit die Klinke 48 in Eingriff gebracht wird mit dem Steuerstabfortsatz 12. während die Feder 52 unter Schwerkraftuntersiützung die Hülse 50 nach unten drückt in Richtung der Lösung der Klinke 48 aus dem Eingriff.

Typischerweise sorgt der Anker 34 mit der Klinkenanordnung 38 für den Hauptteil der axialen Schrittbewegung des Steuerstabes, und die Klinke 48 wird verwendet, um den Steuerstab festzuhalten, während dei Anker 34 und die Klinkenanordnung 38 in ihre Aus gangsposition für den nächsten Schritt zurückkehren.

Demgemäß bewegt sich der Anker 36 um einen wesentlich kleineren axialen Weg als der Anker 34. Die Axialstrecke, die der Anker 36 zurücklegt, ist begrenzi auf eine Länge, die erforderlich ist, um die Belastung des Stcuerstabes zwischen den Klinken 38 und 4f 'vechseln zu lassen. Die Solenoide A und C werder dann für den Hauptschritt verwendet, und das Solenoic E wird verwendet bei der Belastungstransferfunktior für das Anheben des Ankers 36. Die Abwärtsspannunj der Feder 37 und das Gewicht des Steuerstabes korn plettieren den Be'astungstransferzyklus bei Entregung

des Solenoids E

Auf der Röhre 22 ist am oberen Abschnitt des Rohrgliedes 14 eine Muffe 56 aufgeschraubt und in ihrer Position gesichert durch (nicht dargestellte) Mittel, wie einen Stift, der sich durch die Muffe 56 und die Röhre 22 erstreckt. Das obere Ende der Muffe 56 kann einen oder mehrere Sperrklinken 58 aufnehmen, vorzugsweise mindestens drei in Umfangsrichtung verteilt, jede Sperrklinke 58 ist auf einem Gelenk 60 in der Muffe gelagert, die zusammen mit der Röhre 22 und dem Träger 10 als Abstützung für die Sperrklinke dient. Die Sperrklinke 58 weist einen Stabeingriffsabschnitt nahe einem Ende auf. Das Gelenk 60 dient dazu, die Sperrklinke gegen lineare Längsbewegung relativ zu ihrer Abstützung zu halten. Eine Gleithülse 62 ist linear in Längsrichtung axialbeweglich im Träger 10 und auf der Röhre 22. Die Gleithülse 62 ist bei 64 geschlitzt zur Aufnahme eines Lenkers 66, der an einem Ende bei 68 an der Gleithülse 62 angelenkt ist, während das andere Ende bei 70 an das Ende der Sperrklinke 58 nahe dem Eingriffsabschnitt angelenkt ist, der dem Gelenk 60 abgewandt ist. Eine Vorspannfeder 72 in der Muffe 24 drückt die Gleithülse 62 nach unten weg von der Muffe 24. Diese Abwärtsbewegung wird begrenzt durch Kontakt der Stirnseite 74 auf der Gleithülsc 62 mit dem oberen Ende der Muffe 56, die so als Anschlag für die Bewegung der Gleithülse 62 dient. Die Geometrie des Lenkers 66 und der Sperrklinke 58 sind so gewählt, daß bei Positionierung der Gleithülse 62 durch den Anschlag 76 der Lenker und die Sperrklinke mit ihren Gelenken eine Kniehebelanordnung in sogenannter Übertotpunktlage bilden. In dieser Position hat eine auf die Klinke 58 ausgeübte radial auswärts gerichtete Kraft die Tendenz, die Gleithülse 62 weiter nach unten zu drücken gegen den Anschlag 76, so daß die Sperrklinke 58 sicher mechanisch in Eingriffsstellung mit dem Steuerstabfortsatz 12 verriegelt wird und damit dieser sicher gegen Linearbewegung in einer der beiden Richtungen gehalten ist. Die Schwerkraft unterstützt das Halten der Gleithülse 62 in ihrer unteren Position und damit der Kniehebelanordnung in der Verriegelungsstellung, wie auch die Abwärtsbewegung der Gleithülse 62 nach unten durch die Schwerkraft gefördert wird. Die Abwärtsbewegung der Gleithülse 62 drückt den Eingriffsabschnitt am äußeren freien Ende der Sperrklinke 58 in die Umfangsnuten zwischen den Vorsprüngen 46 auf dem Steuerstabfortsatz 12, um so die erforderliche Eingriffsaktion zu bewirken.

Ein sechstes Solenoid F ist nahe dem oberen Ende des Trägers 10 angeordnet und dient bei Erregung dazu, mittels seines Magnetflusses die Gleithülse 62 nach oben entgegen der Wirkung der Vorspannungsfeder 72 und der Wirkung der Schwerkraft in eine Position nahe dem unteren Ende der Muffe 24 zu ziehen, und damit das äußere Ende des Lenkers 66 nach oben zu bewegen, wobei die Sperrklinke 58 aus der Eingriffsstellung mit dem Steuerstabfortsatz 12 herausgezogen wird. Der Steuerstab wird damit freigegeben für eine Bewegung in einer der beiden Richtungen mittels des oben beschriebenen Hebemechanismus. Wenn jedoch das Solenoid F entregt wird, drückt die Federwirkung zusammen mit der Schwerkraft die Sperrklinke 58 wieder in Fingriff mit dem Steuerstabfortsatz 12, so daß bei Ausfall der elektrischen Energie der Steuerstab sofort verriegelt und gegen Axialbewegungen in beiden Richtungen gesichert ist Die Sperrklinke 58 und ihr Betätigungsmechanismus dienen damit als Verriegelung und verhindern, daß der Steuerstab bei Ausfall des elektrischen Netzes oder unter Schnellschallbedingungen herunterfällt.

Um die richtige Betätigung des Mechanismus zu ermöglichen, welcher die Schrittschaltung des Steucrstabes bewirkt, ist vorgesehen, daß die Sperrklinke 58 in Eingriff mit dem Steuerstabforisatz steht, solange keine Axialbewegung erwünscht ist. und daß sie außer Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz gebracht wird, sobald eine Axialbewegung bewirkt werden soll. Kotiventionellerwcise ist jedes Solenoid A, B. C, D. fund F mit einer separaten Leistungsquelle versehen zwischen einer Hauptleistungsquelle und dem jeweils zugeordneten Solenoid. Diese separaten zwischcngeschalteten Lcistungsquellen werden individuell gesteuert durch einen zentralen Taktgeber für die Steuerung von deren Ausgangsspannung.

Gemäß der Erfindung ist das Solenoid /-""elektrisch in Serie geschaltet mit dem Solenoid B, wodurch sich eine korrekte Schritischaltbewegung des Steuerstabes mit einfacher Steuerung der zwischengeschalteten Leistungsquelle ergibt, welche die beiden Solenoide erregt. Während der Zeitperiode der Erregung des Solenoids B und des Eingriffs der Klinkenanordnung 38 in den Steuerstabforlsatz 12 ist also auch das Solenoid Ferregt zum Lösen der selbstschließcnden Sperrklinke 58 aus dem Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz, womit die Klinkenanordnung 38 axial bewegt werden kann und die Schrittschaltung besorgt. Wenn umgekehrt das Solenoid B entregt ist. ist auch das Solenoid Fentregt, und die Sperrklinke 58 gelangt in Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz zur Verhinderung jeglicher merkbarer Axialbewegung. Die Klinke 48 legt nur eine kleine Axialstrecke zurück, während die Sperrklinke 58 mit dem Steuerstabfortsatz 12 gekoppelt ist.

Wie aus F i g. 2 zu erkennen, ist jedes der Solenoide A, C. D und E individuell über Leitungen 77 mit den Ausgängen zugeordneter zwischengeschalteter Leistungsquellen 78a, 78c, 78c/ bzw. 78e verbunden. Die Solenoide B und F sind in Serie geschaltet über die zwischenliegende Leistungsquelle 78bf. Jede der zwischengeschalteten Leistungsquellen 78a. 78W. 78c. 7Sd und 78c ist mit der Hauptleistungsquelle 80 verbunden, die im allgemeinen dreiphasigen Starkstrom liefert. Jeder der zwischengeschalteten Leistungsquellen umfaßt Schaltungskomponenten (normalerweise gesteuerte Siliziumgleichrichter) für das Gleichrichten und Schalten der dreiphasigen Netzspannung. Steuersignale von einem Haupttaktgeber 82 an sich bekannten Typs werden den zwischengeschalteten Leistungsquellen zugeführt für die Steuerung der Amplitude der Gleichspannung, die an den Ausgangsklemmen 84 und 86 erscheint. Diese Steuersignale ändern sich von einer zwischengeschalteten Leistungsquelle zur nächsten in einer vorgegebenen Abfolge, von der ein Teil noch zu erläutern sein wird. Allgemein gesagt, dienen die Steuersignale dazu, die Ausgänge jeder zwischengeschalteten Leistungsqueile von OV auf eine hohe Gleichspannung (ungefähr 150V) umzuschalten, und diese Spannung wird den elektromagnetischen Kreisen zugeführt. Wenn die Länge eines bestimmten Luftspalts in einem Magnetkreis sich verringert, wird der Magnetstrom, der erforderlich ist um den Luftspalt zu schließen oder in der Schließstellung zu halten, stark vermindert und somit kann die einem Solenoid zugeführte

Spannung auf einen Haltewert herabgesetzt werden. Schließlich wird die Spannung wieder auf 0 gebracht worauf die Vorspannungskräfte das bewegliche magnetische Teil in die Ausgangsposition zurückführen.

Die Reihenschaltung des Betätigungssolenoids /'für die Sperrklinke 58 mit dem Betätigungssolenoid F der Hebeklinkenanordnung 38 stellt sicher, daß ein elektrisches Versagen in den elektrischen Schaltkreisen, die irgendeinem der verschiedenen Solenoide zugeordnet sind, nicht zu einer ungebremsten Axialbewegung des Steuerstabes führt, sondern vielmehr sicherstellt, daß der Steuerstab im Eingriff gehallen wird. Wenn die Klemme 86 der Leistungsversorgung 786/ bei oder nahe Massepotential liegt, ist es wünschenswert, das Solenoid F elektrisch als nächstes anzuschalten, wie in F i g. 2 dargestellt, derart, daß im Falle eines elektrischen Kurzschlusses gegen Masse in der Verbindung zwischen dem Solenoid B und dem Solenoid F die Sperrklinke 58 in Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz gebracht wird.

Ein weiterer Vorteil läßt sich dadurch erzielen, daß die magnetischen Kreise, welche den Klinken 38 und 58 zugeordnet sind, so ausgelegt werden, daß bei Bewegung einer Klinke in oder auch außer Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz eine kurze Zeitperiode verbleibt, während der beide Klinken in Eingriff sind. Zwar kann man dies erzielen durch entsprechende Bemessung der Federn 42 und 72 relativ zueinander, damit sich eine härtere Eingriffsvorspannung für die Sperrklinke 58 ergibt als die Außereingriffvorspannung bei Klinke 38. doch schließt der Mangel an Platz innerhalb des Trägers 10 im allgemeinen die Verwendung einer Feder aus, die eine entsprechend genügende Größe für die Klinke 58 besitzen würde.

Da beide Solenoide Sund Fin jedem Moment vom gleichen Strom durchflossen werden, haben ihre jeweiligen Amperewindungen in jedem Augenblick das gleiche Verhältnis zueinander, wie der Windungszahl in den beiden Solenoiden entspricht. Die Amperewindungen eines Solenoids repräsentieren aber die magnetomotorische Kraft. Die magnetomotorische Kraft dividiert durch den magnetischen Widerstand des Magnetkreises repräsentiert den Gesamtfluß des Magnetkreises. Wenn in jedem anderen Aspekt die beiden Magnetkreise, welche den Solenoiden Sund Fzugeordnet sind, einander gleichen, so sind die Magnetkräfte, welche auf die beweglichen Teile 40 bzw. 62 einwirken, proportional der Anzahl der Windungen in den Solenoiden. In der bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist der magnetische Widerstand R im wesentlichen derselbe in den den beiden Solenoiden B und F zugeordneten Magnetkreisen, und das Solenoid B umfaßt 800 Windungen, und das Solenoid F500 Windungen. Die Wirkung dieser Anordnung ergibt sich aus F i g. 3, in der der Strom in den Spulen der beiden seriengeschaiteten Solenoide über der Zeit aufgezeichnet wurde. Diese Stromaufzeichnung ergibt sich, wenn ein Steuersignal von dem Taktgeber 82 die Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 84 und 86 der Leistungsquelle 78Wvon 0 auf 150 V zum Zeitpunkt to umschaltet, und dann die Gleichspannung auf einen Haltepegel von etwa 25 V zum Zeitpunkt ö herabsetzt, wonach die Spannung auf 0 V zum Zeitpunkt te zurückgeschaltet wird.

Im Augenblick to nimmt der Strom und infolgedessen auch die magnetomotorische Kraft der Solenoide B und Fin der für induktive Schaltelemente charakteristischen Weise zu, bis zu einem Pegel oder bis zu Pegeln, die erforderlich sind, um die Vorspannkräfte oder die Vorspannungskraft zu überwinden. Im Augenblick ii ist die magnetomotorische Kraft des Solenoids B groß genug, daß die Klinkenanordnung 38 in Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz 12 bewegt wird. Wenn die Betätigungshülse 40, welche die Klinkenanordnung 38 betätigt, magnetisch in Richtung des Ankers 34 verschoben wird, der in dem Augenblick stationär ist. wird in dem s elektrischen Schaltkreis eine Gegen-EMK induziert, welche einen Stromabfall zwischen (ι und ti hervorruft. Bei ti hat die Bctatigungshiil.se ihre gesamte Strecke zurückgelegt und schlägt an. Die Klinkenanordnung ist nun im Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz 12. Der

ίο Strom baut sich weiter auf vom Zeitpunkt (2. bis er eine so hohe magnetomotorischc Kraft im Magnetfeld des Solenoids F entwickelt, daß die Sperrklinke 58 außer Eingriff mit dem Steuerstabfortsalz 12 bewegt wird. Wie beim Solenoid B wird auch hier, wenn die Muffe 56 magnetisch in Richtung der Muffe 24 (die stationär ist) bewegt wird, eine Gegen-EMK induziert, welche einen Stromabfall zwischen (3 und M hervorruft. Bei M hat die Muffe 56 ihren Anschlag erreicht, und die Sperrklinke 58 ist nicht mehr im Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz

12. Da nun keine Gegen-EMK mehr erzeugt wird, steigt der Strom nach M weiter an, bis auf den Endwert, der mindestens so groß ist, wie der bei π und bestimmt wird durch die elektrische Impedanz des Kreises. Bei fi wird die Spannung herabgesetzt auf den Haltewert, und der Strom fällt ab auf einen Haltepegel, der festgehalten wird, bis zum Zeitpunkt tt>, bei welchem die Spannung auf 0 oder irgendeinen Wert geschaltet wird, der jedenfalls niedriger ist als der erforderliche Wert, um den auf die Hülse 40 und die Muffe 56 wirkenden Vorspannungskräften entgegenzuwirken. Diese Abfolge wird mit einer Frequenz von etwa 1 Hz wiederholt, und die Verzögerung zwischen dem Eingriff der Klinketanordnung 38 und dem Außereingriffgelangen der Sperrklinke 58 beträgt typischerweise 0.25 see.

Es ist Vorsorge dafür getroffen, nichtmagnetische Spalte vorbestimmter Länge zwischen den Magneten nach Erregung der Solenoide und Bewegung der magnetischen Polstücke in dichte Anlage aneinander aufrechtzuerhalten. Diese Spalte erhöhen den magnetisehen Widerstand, der der magnetomotorischen Kraft, erzeugt von dem Strom in den Solenoiden, entgegenwirkt, und dienen damit dazu, die magnetische Kraft herabzusetzen, welche auf ein magnetisches Polstück bei einer bestimmten magnetomotorischen Kraft einwirkt. Diese Verringerung der magnetischen Haltekraft erlaubt es der Schwerkraft und/oder den Vorspannmitteln, diese Haltekraft schneller zu überwinden und die beweglichen Magnetkreisteile in ihre Nichterregungsvorspannposition zurückzuführen. Nichtmagnetische Klebeblättchen 88 und 90 sind typisch für solche Abstandshalter. Das Klebeblättchen 88 ist an der Betätigungshülse 40 oder am Anker 34 befestigt, um einen Spalt zwischen der Hülse 40 und dem Anker 34 bei Erregung des Solenoids B aufrechtzuerhalten. Das KIebeblättchen 90 ist an der Gleithülse 62 oder der Muffe 24 befestigt, um einen Spalt zwischen diesen bei Erregung des Solenoids F aufrechtzuerhalten. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Klebeblättchen 90 in Axialrichtung etwa 14 mm dick, während das Klebe blättchen 88 etwa 0,75 mm dick ist Der resultierende Unterschied in der Spaltabmessung unterstützt die Wirkung der Differenz der Windungszahlen zwischen den der Klinkenanordnung 38 bzw. der Sperrklinke 58 zugeordneten Solenoide, um die Magnetkraft merkbar herabzusetzen, welche die Gleithülse 62 hält relativ zu der, die die Betätigungshülse 40 hält Dies führt dazu, daß die Sperrklinke 58 schneller in Eingriff mit dem Steuerstabfortsatz 12 zurückkehrt, als die Klinkenan-

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Ordnung 38 außer Eingriff gelangt, wenn die Haltespannung bei ft abgeschaltet wird. Diese Überlappung bei Betätigung der Klinke 58 bzw. 38 sorgt für zusätzliche Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Fallen des Steuerstabes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Hebemechanismus für einen Steuerstab eines Kernreaktors, bei dem ein Steuerstabfortsatz mit im Axialabstand liegenden Umfangsnuten versehen ist in die eine von einem ersten Solenoid betätigte Hebeklinke und eine von einem zweiten Solenoid betätigte Sperrklinke einrastbar sind, wobei die Hebeklinke mittels eines solenoidbetätigten Hubankers axial verschiebbar ist. die Sperrklinke als freies Ende einer Kniehebelanordnung ausgebildet ist, deren Betätigungshebel am federvorgespannten Anker des zweiten Solenoids angelenkt ist und zwei Solenoidspulen vom gleichen Strom durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei stromlosem zweitem Solenoid der Anlenkpunkt des Betätigungshebels am Anker in Axialrichtung zwischen dem Schwerpunkt des Kniehebels und dem Angriffspunkt des Betätigungshebels an diesem liegt und daß die Spulen des ersten und zweiten Solenoids in Reihe geschaltet sind.

2. Hebemechanismus nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei Anlegen eines Stromes an die in Reihe geschalteten Spulen zuerst der erste und dann der zweite zugeordnete Anker anspricht und daß bei Abschalten des Stromes zuerst der zweite und danach der erste Anker abfällt.

3. Hebemechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichem Aufbau der Magnetkreise für das erste und zweite Solenoid die Windungszahl der ersten Solenoidspule niedriger ist als die der zweiten.

4. Hebemechanismus nach Anspruch 2, wobei in den Solenoidluftspalten nichtmagnetische Klebeblättchen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei sonst gleichem Aufbau der Magnetkreise das Klebeblättchen des ersten Solenoids dünner ist als das des zweiten.

5. Hebemechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule des zweiten Solenoids mit einem Anschluß an Masse gelegt ist.

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