DE2442722A1

DE2442722A1 - Stellantrieb fuer absorberstaebe eines kernreaktors

Info

Publication number: DE2442722A1
Application number: DE2442722A
Authority: DE
Inventors: Heinz Acher
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Kraftwerk Union AG
Priority date: 1974-09-06
Filing date: 1974-09-06
Publication date: 1976-03-25
Also published as: GB1509270A; CH583956A5; BE832609A; FR2284168A1; JPS5153194A; IT1042066B; SE7509879L

Description

KRAFTWERK UNION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, den Werner-von-Siemens-Str»

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Stellantrieb für Absorberstäbe eines Kernreaktors

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 950 646 ist ein Stellantrieb für Absorberstäbe eines Kernreaktors mit einer Spin del und einer Wandermutter bekannt, die in die Gewindegänge der Spindel eingreifende Fahrrollen umfaßt. Die Fahrrollen sind bei dem bekannten Antrieb in gelenkig gelagerten Hebeln angeordnet, die in der Eingriffsstellung der Fahrrollen einen Winkel von etwa 45° mit der Längsachse der Spindel einschließen. Dadurch soll erreicht werden, daß die Fahrrollen bei der einen Bewegungsrichtung der Spindel nach Art einer Ratsche außer Eingrifi gelangen können.

Die Erfindung hat sich dagegen das Ziel gesetzt, den Eingriff der Fahrrollen in die Gewindegänge der Spindel so zu verbes sern, daß zwischen der Spindel und der Wandermutter Relativgeschwindigkeiten erreicht werden können, die bisher nicht möglich waren. Mit so hohen Relativgeschwindigkeiten, die durch die Anwendung einer hohen Drehzahl oder einer besonders großen Steigung zu einer schnellen Bewegung der Absorberstübe führen, ist es möglich, die zum Beispiel zur Schnellabschaltung des Kernreaktors erforderlichen schnellen Bewegungen der Absorberstäbe zu erreichen, ohne daß der Eingriff zwischen den Fahrrollen und den Gewindegängen aufgehoben werden »uß.

Die erfindungsgemäße Lösung der genannten Aufgabe sieht vor, daß die Achsen der Fahrrollen rechtwinklig zur Längsachse der Spindel verlaufen und mindestens zu dritt mit Hilfe von reibungsarmen Lagerkörpern in einem Wandermuttergehäuse vereinigt sind. Hierdurch werden von der Spindel nur geringfügige Kräfte auf die Fahrrollen ausgeübt, die dieser außer Eingriff mit den Gewindegängen zu bringen versuchen. Diese

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Kräfte können noch dazu durch die Vereinigung von wenigstens drei Fahrrollen in einem Wandermuttergehäuse in sich, ausgeglichen werden, so daß keine Kräfte nach außen entstehen, die etwa zu einem Verkanten oder Klemmen der Fahrrollen führen. Dabei ist gleichzeitig durch die Verwendung reibungsarmer Lagerkörper für eine geringe Abnutzung gesorgt, so daß die erfindungsgemäßen Stellantriebe für die bei Kernreaktoren erforderliche lange Betriebsdauer ohne zusätzliche Wartung geeignet sind.

Die Fahrrollen in einem Wandermuttergehäuse können bei üblichen Spindeln vorteilhaft in den gleichen Gewindegang eingreifen, wodurch die Einstellung der Wandermutter auf die Spindel besonders einfach wird. Man kann aber auch mehr als drei Fahrrollen in einem Wandermuttergehäuse unterbringen, die insbesondere gruppenweise elastisch gegeneinander abgestützt sind. Hier kann man also zum Beispiel zwei Gruppen von je drei Wandermuttern in einem gemeinsamen Gehäuse unterbringen, wobei zwischen den beiden Gruppen eine Feder vorgesehen ist, die die Fahrrollen an unterschiedlichen Stellen der Spindel anpreßt.

Den Fahrrollen können ferner Führungsrollen zugeordnet; sein, die nur dafür sorgen, daß der ständige Eingriff zwischen Fahrrollen und Gewindegängen ohne größere Kräfte gewährleistet ist. Zu diesem Zweck sollten die Führungsrollen mit parallel zur Längsachse der Spindel oder rechtwinklig zur Steigung der Gewindegänge verlaufender Drehachse versehen sein. Die Führungsrollen können zweckmäßig im Wandermuttergehäuse mit untergebracht sein. Sie können vorteilhaft auf gleicher Höhe mit einer der Fahrrollen liegen und sind in diesem Fall günstig auf der der Fahrrolle gegenüberliegenden Seite der Spindel zu befestigen.

Die Fahrrollen können mit Hilfe von ringsegmentförmigen Füllkörpern in einem zylindrischen Wandermuttergehäuse angeordnet sein. Die Ausbildung der Ringsegmente richtet sich zweckmäßig

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nach der Zahl der in einer Wandermutter zusagst: agsf aßt en Fahrrollen. Bei drei Fahrrollen ist es günstig, wenn die Ringsegmente einen Umfangswinkel von 120° in dem zylindrischen Wandermuttergehäuse überdecken.

Der Durchmesser der Fahrrollen ist bei einer bevorzugten Ausfährungsform der Erfindung kleiner als die Breite der Gewindegänge. Hier liegen also die Fahrrollen nur an einer Stelle ihres Umfanges an einer Flanke der Gewindegänge an, so daß zwischen Wandermutter und Spindel nur eine rollende Reibung vorliegt. Dies unterscheidet die Erfindung vorteilhaft von anderen bekannten Stellantrieben für Absorberstäbe von Kernreaktoren, wie sie beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift 1 075 756 beschrieben sind. Bei solchen Kugelumlaufrauttern ist keine derart eindeutige Rollreibung vorhanden, wenn man die für ein sicheres Arbeiten des Stellantriebes notwendigen engen Toleranzen einhält, die zu deia eine recht teuere Fertigung erfordern»

Die Fahrrollen können auch konisch® Laufflächen aufweisen. Für diesen Fall liegt die Spitze des Konus zweckmäßig auf der Längsachse der Spindel. Hierdurch erreicht man eine linienhafte Berührung zwischen Fahrrollen und Spindel mit relativ gleicher Flächenpressung, ohne daß die gewünschte reine Rollreibung darunter leidet.

Obwohl die Erfindung in bezug auf Reibung und Zuverlässigkeit in jedem Fall erhebliche Vorteile für die Ausbildung von Stellantrieben bietet, ist sie besonders dann wertvoll, wenn die Steigung der Gewindegänge mehr als 7»5° beträgt, vorzugsweise größer als 10° ist. Mit so großen Steigungen gelingen, wie bereits eingangs angedeutet wurde, die für Schnellabschaltung notwendigen großen Bewegungen auch ohne eine Entkopplung zwischen Wandermutter und Spindel. Dabei kann man die für den normalen Regelbetrieb nicht benötigten schnellen Relativbewegungen entweder mit Hilfe von zwei Antriebsmotoren erreichen oder mit Antriebsmotoren mit zwei

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genügend verschiedenen Drehzahlen. Auf die Art der Antriebsenergie kommt es dabei nicht entscheidend an, so d&ß die Erfindung nicht nur mit Elektromotoren, gegebenenfalls polumschaltbarer Bauart, sondern auch mit druckmittelbetätigten Motoren ausgeführt werden kann, wobei als Druckmittel u.a. Druckluft und Hydraulikflüssigkeit in Frage kommt.

Bei der Verwirklichung der Erfindung kann mit Vorteil der Durchmesser der Fahrrollenachse 1/3 bis 1/5 des Durchmessers der Fahrrollen betragen. Als Fahrrollendurchmesser wird dabei der Durchmesser an der Stelle angesehen, an der die Berührung zwischen der Fahrrolle und der Spindel vorliegt. Außerdem können die Fahrrollen eine in radialer Richtung zur Spindel verlaufende Stützfläche aufweisen, mit der die gegebenenfalls geringen Kräfte aufgenommen werden, die die Fahrrollen außer Eingriff mit der Spindel zu drängen versuchen. Für die Stützfläche kann man einen um das 1,5 bis 2,5-fache kleineren Durchmesser als den der Fahrrollen verwenden, weil dadurch die Reibung klein gehalten wird.

Wie schon erwähnt, können zur Relativbewegung zwischen der Spindel und den Fahrrollen zwei voneinander unabhängige Antriebe vorgesehen sein. Dabei empfiehlt es sich, den einen über ein richtungsabhängig koppelbares Schneckenrad mit der Spindel zu verbinden. Eine solche richtungsabhängige Kopplung kann als Freilauf in bekannter Weise mit Kugeln ausgeführt werden, die auf einer schiefen Ebene laufen und sich deshalb in der einen Bewegungsrichtung verkeilen. Eine andere Ausführungsform richtungsabhängiger Kopplungen arbeitst mit Klinken, wie dies zum Beispiel bei Ratschen bekannt ist.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung mit ihren besonderen Details werden nachfolgend mehrere Beispiele anhand der Zeichnung beschrieben, bei denen dafür gesorgt ist, daß selbst bei kleinstmöglichen Achsial- und Radialspielen eine Blockierung der Rollkörperbewegung und damit der gesamten Wendelspindel ausgeschlossen wird. Die Bedeutung dieser Tatsache

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erkennt man daran, daß auf Grund der Sicherheitsphilosophie 3Qtriebsstörunge:n an ein oder zwei Absorberstabantrieben schon zur Abschaltung des Kernkraftwerkes führen. Wie groß diese Wahrscheinlichkeit ist, ergibt sich daraus, daß in einar 1300 MWe Siedewasserreaktoranlage 205 Absorberstabantriebe bzw. 205 Spindelmechanismen enthalten sind. Ein gestörter Absorberstabantrieb, der außerhalb des Reaktordruckgefäßes angeordnet ist, würde zum Beispiel für das Auswechseln des spindel-uaechanisehen Antriebes den Kernreaktor für einen Tag stillegen. Bei'Absorberstabantrieben, die im Inneren des Reaktordruckbefäßes angeordnet sind, muß man, um Zugang zu den Antrieben zu bekommen, den Deckel des Reaktordruckgefäße? abnehmen und Bauteile, wi^ zum Beispiel Dampftrockner, Dampfabscheider, den Absorberstab selbst und einige Brennele mente versetzen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann ferner mit konstruktiven Details gut für ein gleichmäßiges Tragen aller Laufrollen gesorgt werden.

In Fig. 1 ist ein Lösungsbeispiel für eine in vertikaler Lage angeordnete eingängige Wendelspindel 8 dargestellt, die in bekannter Weise einem nicht gezeichneten Reaktordruckbehälter zugeordnet ist. Dabei kann auf der oberen Stirnfläche eines Wandermuttergehäuses 1 zum Beispiel der Hohlkolben eines hydraulischen Antriebsystems innerhalb eines Absorberstabantriebes frei aufsitzen, an dessen oberen Ende dann der Absorberstab gekuppelt ist.

In dem Wandermuttergehäuse 1 befinden sich zwei Mutterkörper 2 und 3. die durch ein elastisches Glied 4, zum Beispiel Tellerfedern, auf Distanz gehalten werden.

In den Mutterkörpern 2 und 3 befinden sich jeweils, anders als dargestellt, im Winkel von 120° Abstand nebeneinander und untereinander jeweils auf der Lauffläche einer Wendelnut sit-

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zend drei gleiche Fehrrollen 5, 6 und 7. Sofern entsprechend dem Verwendungszweck auf Grund der zulässigen Flächenmessung die drei Fahrrollen eines Mutterkörpers nicht ausreichen, kann zum Beispiel der zweite untere Mutterkörper durch entsprechende Auslegung des elastischen Gliedes 4 die Hälfte der zu übertragenden Last aufnehmen, wenn die Vorspannkraft der Hälfte der zu übertragenden Last entspricht. Bei dieser Anordnung können auch Steigungsfehler in der Spindel 8 ausgeglichen werden, so daß alle Fahrrollen gleiche Traganteile haben.

Die drei Fahrrollen 5, 6, 7 eines Mutterkörpers liegen auf ihrer Lauffläche des Gewindeganges 20 sehr genau auf. Sofern die hier geforderte Genauigkeit mit mechanischen Mitteln nicht ohne weiteres erreicht werden kann, kann durch eine Zwischenlagerung der Fahrrollen zum Muttergehäuse, zum Beispiel durch eine Exzenterbuchse 9, die dann für mindestens zwei von drei Rollenlager Anwenden;g finden müßte, eine Justage erfolgen. Es ist allerdings auch möglich, bei Anwendung mehrerer Mutterkörper, dieses Prinzip für alle Rollen im Muttergehäuse anzuwenden und dabei das Federglied 4 entfallen zu lassen. Dieses kann r-um Beispiel insbesondere bei einer eingängigen Wendelspindel eher durchgeführt werden als bei einer nicht dargestellten mehrgängigen Wendelspindel. Bei einer mehrgängigen Wendelspindel müssen noch die Fertigungstoleranzen für die Abstände der Gewindegänge untereinander berücksichtigt werden, die die Anwendung von Justagegliedern, wie sum Beispiel Exzenterbuchse 9_S notwendig machen kann. Bei Anwendung einer zum Beispiel dreigängigen Spindel, die in den Figuren nicht dargestellt ist und mit neun Fahrrollen besetzt ist, besteht die Möglichkeit, die Mutterkörper nicht als Ringzylinder sondern als Ringzylindersegment auszubilden, wie zum Beispiel in Fig. 2 im Horizontalschnitt dargestellt ist. In diesem Fall sind jedem Gewindegang die jeweils zu einem Mutterkörper gehörigen drei Fahrrollen zugeordnet. Die Fahrrollen sind dann untereinander

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im Abstand der Spindelsteigung an den jeweiligen !utterkörper direkt oder über ein Justageglied. 9 sngeschlc-östjr-. Die Fertigungstoleranzen zwischen den drei Wendelnuten können nun dadurch kompensiert werden, daß zwischen der inneren Stirnfläche des Wandermuttergehäuses 1 und der oberen Stirnfläche des Mutterkörpers 10 ein elastisches Glied 11, zum Beispiel in Form mehrerer Schraubenfedern, vorhanden ist, und daß diese Anordnung nach Fig. 3 bei allen Mutterkörpern 10 angewendet wird.

Ferner ist es ebenso möglich, für eine mehrgängige Spindel sinngemäß den nach Fig. 1 beschriebenen Lösungsvorschlag anzuwenden, indem zum Beispiel bei einer zweigängigen Wendelschraube die Fahrrollen 5, 6 ιιτκΐ 7 in den Mutterkörpern und 3 Jeweils einem Wendelgang zugeordnet sind.

Für die Lagerung der Fahrrollen werden verschiedene Lösungsbeispiele angegeben. Bei der Auswahl muB besonders der Verwendungszweck der Spindel 8 beachtet werden, Zum Beispiel eignet sich die in Fig. 1 an der Fahrrolle 5 dargestellte Lagerung in Form eines handelsüblichen Radial- und Achsiallagers mit Nadeln und Kugeln zunächst einmal grundsätzlich für die Anwendung in atmosphärischer Luft, wie dies auch im allgemeinen Maschinenbau üblich ist. Füt den Anwendungsbereich in Kernreaktoren mit anderen Umgebungsmeaien ist vor allem auf die Umgebungstemperatur und Sauberkeit des Mediums zu achten. Allenfalls wäre diese Lagerufcgsart; für Yendelspindeln in Absorberstabantrieben vor&usc-hen, wenn das '.«gebende Medium, wie zum Beispiel Reaktorwasser ssehr sauber und allenfalls handwarm ist. Dieser Eigenschaft können vorwiegend Absorberstabantriebe entsprechen, die außerhalb des Reaktordruckgefäßes liegen und von Kühlwasser, das in der Regel aus Kondensatvorratsbehältern stammt, durchspült werden.

Bei den Lösungsbeispielen an den Fahrrollen 6 und 7 handelt es sich um die Anwendung einer reduzierten gleitenden Rei-

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bung an den Rollenachsen 5a. Es ist deshalb wicht⁴g, daß die Rollenachsen 5a an den Gleitflächen ein relativ großes Spiel haben, damit sie bei Anwendung in heißem Reaktorwasser von 300⁰C durch thermischen Einfluß, Oxyd- und Schmutzbildung an ihrem Umlauf nicht gehindert werden. Dafür eignet sich besonders eine Lösung, wie an der Fahrrolle 6 in Fig. dargestellt ist. Diese Fahrrolle wird mit ihrer Achse 6a in einer Lagerbuchse 12 und in einer Kegelspitze 13 geführt. Dabei übernimmt die Kegelspitze nicht nur Radialkräfte sondern auch Seitenkräfte, die bei Anwendung von kegeligen Fahrrollen auftreten können und sonst an der Stirnseite einer Lagerbuchse 14 geführt werden müssen, wie das im Lösungsbeispiel an der Fahrrolle 7 mit der Lagerbuchse 14 gezeigt ist. Die kegelige Lagerspitze übernimmt die Lagerkräfte in Nähe der Rollenachse 6a, wo die Umlaufgeschwindigkeiten gering bis nahezu 0 sind, Die Lagerbuchse 12 kann ähnlich wie die der Fahrrolle 7 zugeordnete Lagerbuchse 14 gegenüber ihrer unteren Druckfläche einen mondsichel£linl.ielu»n Freiraum bilden, der etwa über einen Winkel von 9Q^J reicht, um an dieser Stelle einen Abscheider für Oxyde und Schmutz zu hs^en.

Bei Anwendung des Lösungsbeispiels an der Fahrrolle 7 kann zu dem Zweck, daß sich keine unzulässige Kleramkraft durch die hier max. vorhandenen Gleitflachen ergibt, gegenüber dem mittleren Rollendurchmesser der Durchmesser der Rollenachse 7a um das 3,5 bis ^ 5-fache kleiner und de¹" äußere Durchmesser der stirnseitigen Gegendruckfläche 7^ zwischen der Fahrrolle 7 und der Lagerbuchse 3 4 2,5 bis 1. 5-.faoh kleiner sein. Bei einem Lagerspiel vcn ca. 0,1 mm. wti einem Achsdurchmesser von ca. 10 mm 0 ergibt sich ein in der Regel gangbarer Weg, wobei die Einbringung des Drehmomentes aus dem Ablauf der Fahrrolle 7 auf der Flanke 21 des Gewindeganges 20 noch durch ihre Kegel.forra verstärkt wird.

Für die Funktion der Spindel 8 ist auch das Radial- und Axialspiel zwischen Wandermutter und Spindel von großer

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Bedeutung, ßei einer in S'ig. 1 dargestellten vertikal angeordneter 3pl.,dei ergibt sich durca die einseitige unter der Bewegcuigsla;yu ^t eilen:! sr Berührung der Fahrrollen mit dem Gewindagang <d") koit) Problem bezüglich des Axialspiels. Bei Am and> ^!.ng von Kegel stumpf rollen nach Fig. 1, Pos. 5, 6 und 7, insbesondere mit ^ineiu Ke-gel%-ix±el von ca» 90°, wird der Bewegungslast auch die iivzdt für die Fiadialführung eingeleitet, die dann allerdings von den vorgenanrcen Seitenführungen aufgenommen werden mui3. Es ist bijsonders von Vorteil, wenn der Kegelwinkei derart ausgebildet ist, daß der geometrische Scheitelpunkt des Kegelwinkels mit der Mittellinie der Spindel 8 zusammenfäll%, Auf disse Weise ergibt sich unabhängig von der Winkelgröße des Kegels stets ein echtes Abrollen an allen Kontaktstellen zwischen Fahrrolle und Flanke des Gewiudfcganges. An der RoIlenablaa.fstelle treten dann keine Relativgesch^iudigkf-item auf, die eine Gleitreibung zwischen den Laufpartnern erzeugen. Will man diese jedoch zum Zweck der Verhinderung von Seitenkräften auf die Fahrrollen in Kauf nehmen, empfehlen sich solche mit zylindrischen oder nahezu zylindrischen Oberflächen, wobei dann für die radiale Führung der Wandermutter zusätzliche Rollen 15 von Vorteil sind, wie in Fig. 4 dargestallt ist.

In Fig. 4 befinden sich in einem Mutterkörper an der den Fahrrollen 5, 6, 7 gegenüberliegenden Seite je eine Seitenführungsrolle 15. Für die Lagerung der Rolle 15 gilt im Prinzip das,was bereits vorher zu den Fahrrollen 5, 6 und 7 vorgeschlagen wurde. Die komplette Lagerung der Führungsrolle 15 kann durch zwei Kegelspitzen 13 vorgenommen werden. Wenn an der Berührungsstelle zwischen Fahrrolle 5, 6, 7 und Gewindegang 20 keine Relativbewegungen und damit Gleitreibung austreten soll, ist es erforderlich, die Rollenachse 15a um den Steigungswinkel gegenüber der Spindelachse 8a versetzt anzuordnen, wie das aus der Seitenansicht der Fig. 5 prinzipiell hervorgeht.

Die Führungsrolle 15 kann gegenüber der Spindel 8 relativ

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eng geführt sein. Die Feineinstellung dieser Führt,. len kann jedoch mittels der bereits erwähnter; Jus^a^ glieder erfolgen.

In der Fig. 6 ist ein weiteres Beispiel für die Lagerung von zwei Mutterkörpern der Ausführung 2 oder 3 mit nicht weiter gezeichneten Fahrrollen angegeben. Darin befindet sich in einem allseitig umschlossenen Wandermuttergehäuse 1 ein elastisches Glied 16 zwischen einem der Mutterkörper und dem Wandermuttergehäuse 1, so daß auf diese Weise die Muttereinheit gegenüber der Spindel δ ohne Jegliches Axialspiel ist, was insbesondere bei Einrichtungen von Bedeutung sein kann, deren Spindeln schräg oder nahezu waagrecht liegen. Zur Radialführung sind Rollen 15» Fig. 4 und 5, angebracht.

Für die technische Verwirklichung der Spindel 8 sind korrosionsund verschleißfeste Stähle vorzusehen, die insbesondere für in heißem Reakto("wasser laufende Spindeln kein Xobalt als Legierungsbestandteil er -balten sollten und auch spannungsriß-korrosionsunaiAfällig sein müssen. Der dadurch eng begrenzten Auswahl kommt dia komplette Lafenrag in Fahrrollen mit allen Ansprüchen entgegen, weil d,i3 ausschließlich gleitende Reibung zumindest für die Spindel einen h';rue*^ven Werkstoff als das für die rO-leacte Reibung erforderlich zu sein braucht verlangt, tiärte- und Korrosionsbeständigkeit sind in der Regel bei derartig;«:. Stählen entgegengesetzte Parameter.

Bei relativ großer Gewindesteigung und Anwendung der Rollenreibung ist bei vertikal angeordneten Spindeln, ip^besondere bei Siedewasserkemreaktoren, bei denen verhindert werden muß, daß durch die Spindel angetriebene oder auf Position gehaltene Absorberstäbe nicht unkontrolliert in Folge der fehlenden Selbsthemmung aus dem Kern herausfahren, mindestens eine Rücklaufsperre erforderlich, wie sie in Pos. 17 der Fig. 1 prinzipiell dargestellt ist. Die Rücklaufsperre kann

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mit bekannten Mitteln der Technik ausgebildet wer!?n. Sie kann zum Beispiel darin bestehen, daß an der Spindel 8 ein Zahnrad mit sägeförmigem Zahnprofil befestigt ist, in das mehrere federbelastete Klinken eingreifen und die Mutter und damit den Absorberstab sicher positionieren. Bei einer Bewegung des Absorberstabes in den Reaktorkern wirken die Klinken als Ratsche. Für eine Bewegung aus dem Kern müssen die Klinken mit bekannten Mitteln der Technik entriegelt werden. Eine zweite, davon unabhängige Sicherung gegen unbeabsichtigtes Ausfahren des Absorbers aus dem Kern ist ferner dadurch gegeben, daß in aller Regel die für derartige Spindelsysteme vorgesehenen motorischen Antriebe Bremsen besitzen, wie zum Beispiel bei Elektromotoren die Ankerbremse, die automatisch bei Stromausfall wirkt.

Ferner kann, wie die Fig, 7 und 8 In Längs;- \m<i Querschnitt zeigen, die Rücklaufsperre darin bestehen, daß an der Spindel 8 ein Schneckenrad 25 mit mindestens einer sell?stheromeD-den, in Drehung versetzbaren Schnecke 26 befestigt ist. Das Schneckenrad 25 kann auch über eine Freilauf- oder eine nicht entriegelbare Rücklaufsperre 27* die nur eine Drehrichtung, zum Beispiel bei Siedewasserreaktoren in Kerneinfahrrichtung zuläßt, mit der Spindel 8 verbunden sein. Hierbei ergibt sich die Möglichkeit, den Absorberstab für das; zweite Schnellabschaltsystem schneller als es sonät üblich ir-st, von eineia zweiten in axialer Richtung angeordneten Motor 28 anzutreiben, gegenüber einem Motor 29_f an dem die Schnecke 26 befestigt ist und der die Spindel 8 zur Regelung oder für dia Piormalverstellung antreibt. Die Rücklaufsperre 2? k?nn_f wie Fig. zeigt, in Form eines Freilaufe 27a oder als Ratsche 27b ausgeführt sein.

Ohne Verwendung eines Schneckenrades 25 kann die Spindel 8 zur Erteilung von zwei verschiedenen großen Drehzahlen von zwei verschiedenen Motoren oder auch nur von einem zum Beispiel polumschaltbaren Motor angetrieben werden.

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Die vorliegende Erfindung findet Anwendung bei Stellgliedern von Kernreaktoren für Absorber stabantriebe, it. denen eine rotierende in eine axial verschiebare Bewegung umgesetzt wird, wobei der dafür erforderliche Mechanismus vorwiegend in anderen Medien als der atmosphärischen Luft läuft. Gegenüber den bekannten Spindelmechanismen ermöglicht die erfindungsgemäße Wendelspindel eine dauerhafte und betriebssichere Bewegungsumkehrung selbst bei oxydierten oder mit Schmutz behafteten Lauf- und Lagerflächen.

Der technische Fortschritt liegt insbesondere darin, daß der ständigen Forderung nach weiterem Ausbau der nuklearen Sicherheit und Verfügbarkeit eines Kernreaktors an einer der empfindlichsten Stellen, nämlich den Absorberstabantrieben, über das bis dahin Mögliche hinaus entsprochen werden kann. So können zum Beispiel die den Absorberstab oder andere Elemente bewegenden motorisch oder von Hand angetriebenen Spindeln anstelle der herkömmlichen Bauweise durch diese spezielle Lösung einer Wendelspindel in ihrem Durchmesser kleiner und in der Steigung größer ausgebildet werden, so daß für größere Geschwindigkeitsanforderungen die bis dahin üblichen Drehzahlen derartiger Spindeln nicht erhöht zu werden brauchen, soweit dieses aus anderen zum Beispiel schwxngungstechnisehen Gründen nicht erfolgen darf, gleichzeitig können aber die Lager und Durchdringungen für diese Spindeln noch verkleinert werden.

Bei den Absorberstabantrieben kommt es gerade auf einen relativ kleinen Durchmesser der Spindel an, weil durch ihn entscheidend die darüber befindlichen Bauteile bis zum Antriebsgehäuse in ihren Abmessungen erheblich beeinfluß werden. Außerdem ist durch die erfindungsgemäße Wendelspindel der gehbare Weg einer technischen Lösung für im Innern eines Druckgefäßes angeordneten Steuerstabantriebe vorgezeigt. Derartige Antriebe, soweit sie vom System her Spindelmechanismen aufweisen und bereits mehrfach vorgeschlagen worden sind,

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konnten - wenn überhaupt - mit herkömmlichen bekannten Mitteln der Technik nicht eingesetzt werden.

12 Patentansprüche
8 Figuren

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Claims

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Patentansprüche

yStellantrieb für Absorberstäbe eines Kernreaktors, insbesondere eines Siedewasserreaktors, mit einer Spindel und einer Wandermutter, die in die Gewindegänge der Spindel eingreifende Fahrrollen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (5a, 6a, 7a) der Fahrrollen (5, 6, 7) rechtwinklig zur Längsachse (8a) der Spindel (8) verlaufen und mindestens zu dritt mit Hilfe von reibungsarmen Lagerkörpern (12, 13» 14) in einem Wandermuttergehäuse (1) vereinigt sind.
2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrrollen (5, 6, 7) in den gleichen Gewindegang (20) eingreifen.
3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Fahrrollen (5, 6, 7) Führungsrollen (15) mit parallel zur Längsachse der Spindel (8) oder rechtwinklig zur Steigung der Gewindegänge verlaufender Drehachse (15a) zugeordnet sind.
4. Stellantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (15) im Wandermuttergebäuse (1) angeordnet sind.
5. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als drei Fahrrollen (5, 6, 7) in einem Wandermuttergehäuse (l) insbesondere gruppenweise elastisch gegeneinander abgestützt sind.
6. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrrollen (5, 6, 7) mit Hilfe von ringsegmentförmigen Füllkörpern (10) in einem zylindrischen Wandermuttergehäuse (1) angeordnet sind (Fig. 2).
7. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch

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gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fahrrollen (5, 6, 7) kleiner als die Breite der Gewindegänge (20) ist.
8. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrrollen (5, 6, 7) konische Laufflächen haben und daß die Spitze des Konus auf der Längsachse (8a) der Spindel (8) liegt.
9. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Gewindegänge (20) mehr als 7,5° beträgt, vorzugsweise größer als 10° ist.
10. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Fahrrollenachse (5a, 6a, 7a) 1/3 bis 1/5 des Durchmessers der Fahrrollen (5, 6, 7) beträgt.
11. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrrollen (5, 6, 7) eine in radialer Richtung zur Spindel (8) verlaufende Stützfläche (7b) aufweisen, deren Durchmesser um der 1,5 bis 2,5-fache kleiner als der Fahrrollendurchmesser ist.
12. Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Relativbewegung zwischen der Spindel (8) und den Fahrrollen (5, 6, 7) zwei voneinander unabhängige Antriebe (28, 29) vorgesehen sind, von denen der eine (29) über ein richtungsabhängig koppelbares Schneckenrad (26) mit der Spindel (8) verbunden ist (Fig. 7, 8).

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