DE2449009B1 - Vorrichtung zum Andrehen und Loesen einer von mehreren zum druckdichten Verschliessen eines Reaktordruckgefaesses bestimmten Mutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Andrehen und Lösen einer von mehreren zum druckdichten Verschließen eines Reaktordruckgefäßes bestimmten Mutter, deren Schraubenbolzen im Flansch des Reaktordruckgefäßes gehalten und vorgespannt ist, mit einem Elektromotor, der über ein Getriebe ein Ritzel antreibt, das mit einer Stirnverzahnung der Mutter zusammenwirkt.

Eine derartige Vorrichtung ist bekanni. Die Verwendung eines Elektromotors als Antrieb erfordert gegenüber einem hydraulischen Motor weniger Aufwand. Außerdem besteht keine Gefahr, daß austretendes Lecköl radioaktiv verseucht wird.

Mit einer bekannten Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art läßt sich zwar die Mutter auf dem vorgespannten Schraubenbolzen andrehen, es entstehen aber Schwierigkeiten beim Lösen der Mutter. Der Elektromotor läßt sich nämlich nicht so exakt abschalten, daß er das Andrehmoment der Mutter beim späteren Lösen wieder überwinden kann. Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich, wenn zwischen Elektromotor und Ritzel eine Kupplung geschaltet ist, die durch Steuerimpulse betätigt wird.

Auch die Verwendung von Rutschkupplungen in Verbindung mit einer Abschaltung des Motors in Abhängigkeit von dem Stromanstieg, der sich bei Erhöhung des Andrehmoments einstellt, hat sich nicht bewährt, weil keine eindeutige Kontrolle des Andrehmoments möglich ist.

Die Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß mit ihr eine Mutter mit kleinem und gleichbleibendem Andrehmoment angedreht und später auch wieder gelöst werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe bei der eingangs genannten Vorrichtung besteht darin, daß erfindungsgemäß der Motor ein Drehstrommotor ist, dessen Läufer die für ein kleines Trägheitsmoment und eine hohe Drehzahl kleinstmögliche Polzahl aufweist, daß das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe ist, und daß zum Abschalten des Motors in dessen Anschlußleitung ein Schaltschütz vorgesehen ist, das von wenigstens einem in einer Phase der Anschlußleitung angeordneten Überstromschalter betätigt wird, der während des Anfahrens des Motors mit einem einstellbaren Zeitschalter überbrückt ist.

Bei dieser Vorrichtung ist das Andrehmoment kleiner als bei der Bekannten Vorrichtung, weil es im wesentlichen nur durch die während des Andrehens von dem Drehstrommotor abgegebene Leistung bestimmt ist. Die in den rotierenden Massen gespeicherte Energie ist verhältnismäßig gering, weil der für die kleinstmögliehe Polzahl ausgelegte Läufer des Drehstrommotors ein geringes Trägheitsmoment besitzt und weil infolge des zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebes die Mutter sich nur langsam dreht. Infolgedessen bleibt das Andrehmoment immer so klein, daß der Drehstrommotor das zum Lösen der Mutter erforderliche Anzugsmoment ohne weiteres aufbringen kann. Diese Wirkungen lassen sich bei Verwendung eines für Netzfrequenz, z. B. 50 Hz, ausgelegten Drehstrommotors verwirklichen. Sie werden naturgemäß günstiger, wenn ein Drehstrommotor verwendet wird, der für höhere Frequenzen, z. B. 400 Hz, ausgelegt ist und der bei gleicher Leistung geringere Abmessungen besitzt.

Der Zeitschalter verhindert während des Anfahrens des Drehstrommotors die Betätigung des Schaltschützes. Der Zeitschalter wird so eingestellt, daß der Überstromschalter die erhöhte Stromaufnahme des Drehstrommotors während des Anfahrens nicht registiert. Erst nachdem der Anfahrvorgang abgeschlossen ist und der Motor lediglich den zum Drehen der Mutter erforderlichen Strom aufnimmt, öffnet der Zeitschalter, so daß der Strom von dem Überstromschalter registriert wird.

Beim Abschalten des Motors in Abhängigkeit von

dem Stromanstieg entstehen längere Schaltzeiten, die durch die Ansprechzeiten des Überstromschalters und des Schaltschützes bedingt sind. Während die Schaltzeit eines Überstromschalters etwa 1 ms beträgt, besitzen mechanische Schaltschütze Schaltzeiten von 5 bis 15 ms. Diese langen Schaltzeiten lassen sich erheblicher reduzieren, wenn das Schaltzschütz aus einer Triac-Schaltung besteht, deren Schaltzeit im Nano-Sekundenbereich liegt. Bei Verwendung einer Triac-Schaltung ergeben sich geringere Andrehmomente der Mutter, weil der Motor nach dem Ansprechen des Überstromschalters praktisch keinen Strom mehr aufnimmt.

Es ist zweckmäßig, wenn in der Anschlußleitung ein Wendeschalter vorgesehen ist, der von einem Vorsteuerschalter betätigt wird, welcher bei Anordnung von zwei auf verschiedene, vorgegebene Ströme ansprechende Überstromschalter auch den jeweils einzusetzenden Überstromschalter an das Schaltschütz anschließt. Durch Betätigung des Vorsteuerschalters kann die Drehrichtung des Elektromotors geändert werden. Werden für jede der beiden Drehrichtungen des Elektromotors bzw. der Mutter verschiedene Andrehmomente verlangt und deswegen zwei Überstromschalter angeordnet, dann werden Fehlschaltungen vermieden, weil mit dem Vorsteuerschalter auch der jeweils einzusetzende Überstromschalter an das Schaltschütz angeschlossen wird. Der Zeitschalter kann ein einfacher Ein-Ausschalter sein, der parallel zum Überstromschalter angeordnet ist. Der Zeitschalter kann aber auch ein Umschalter sein, dessen einer Ausgang am Eingang des Überstromschalters liegt. In diesen Fällen muß der Zeitschalter entsprechend der vom Motor aufgenommenen Leistung ausgelegt sein.

Günstigere Verhältnisse ergeben sich dann, wenn der Zeitschalter im Versorgungsstromkreis für den Überstromschalter angeordnet ist. In diesem Fall braucht der Zeitschalter nämlich nur für die Leistung des Versorgungsstromkreises ausgelegt sein. Da diese Leistung geringer als die vom Motor aufgenommene Leistung ist, lassen sich kontaktlos arbeitende Zeitschalter verwenden, die nur ein geringes Bauvolumen besitzen. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Zeitschalter zusammen mit dem Überstromschalter und weiteren kleinvolumigen Bauteilen z. B. unmittelbar am Anschlußkasten des Elektromotors anzuflanschen.

Wird die Vorrichtung mit mehreren gleichartigen an einem Reaktordruckgefäß angeordnet, dann müssen mit den einzelnen Vorrichtungen die betreffenden Muttern nicht nur gleichmäßig, sondern auch gleichzeitig angedreht bzw. gelöst werden. Um das zu kontrollieren, empfiehlt es sich, am Motor oder am Untersetzungsgetriebe einen Drehzahlrichter anzubringen. Das vom Drehzahlrichter abgegebene Signal läßt sich in einer zentralen Steuereinrichtung verarbeiten, die entweder automtisch das Andrehen bzw. Lösen der Muttern wiederholt oder entsprechende Warnsignale für eine Bedienungsperson abgibt.

Der Drehzahlrichter kann ein Untersetzungsgetriebe mit darin angeordneten Endschaltern, die eine Zweipunktregelung ermöglichen, oder mit einem Potentiometer, das eine Stedierregelung ermöglicht, sein. Es besteht auch die Möglichkeit, als Drehzahlrichter ein Mehrgangpotentiometer zu verwenden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Reaktordeckels mit einer Vorrichtung zum Andrehen einer Mutter,

Fig.2 in schematischer Darstellung die Schaltung des elektrischen Antriebs der Vorrichtung nach F i g. 1, F i g. 3 eine schematische Darstellung der Stromaufnähme des elektrischen Antriebs,

F i g. 4 eine andere Ausführung der Schaltung nach Fig.2.

Der in F i g. 1 dargestellte Deckel 1 eines Reaktordruckgefäßes besitzt einen Flansch 2 mit einer Vielzahl ίο von längs des Deckelumfanges angeordneten Löchern

3. Durch jedes dieser Löcher 3 ragt ein Schraubenbolzen

4, der in dem nicht dargestellten Gegenflansch des Reaktordruckgefäßes befestigt ist. Auf der Oberseite 5 des Flansches 2 stützt sich ein Spannring 6 ab, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Segmenten zusammengesetzt ist. Jedes Segment besitzt an seinen Enden Flansche 7, die mit Hilfe von Schrauben 8 zusammengeschlossen sind.

Von dem Spannring 6 ist nur der untere Teil dargestellt. Im oberen Teil des Spannringes 6 befindet sich eine hydraulische Spanneinrichtung bekannter Bauweise, mit der der Schraubenbolzen 4 vorgespannt wird. Der untere Teil des Spannringes 6 besitzt U-förmigen Querschnitt und stützt sich mit den Enden seiner U-Schenkel 9, 10 auf der Oberseite 5 des Flansches 2 ab. Im U-Steg 11 befindet sich eine Öffnung 12 für den Schraubenbolzen 4.

Der Schraubenbolzen 4 besitzt in seinem sich durch den Spannring 6 erstreckenden Bereich ein Außengewinde 13 für eine Mutter 14. Diese Mutter 14 ist auf ihrer dem Flansch 2 zugewandten Stirnseite 15 konisch ausgebildet und wird zum druckdichten Verschluß des Reaktorbehälters mit der konischen Stirnseite 15 gegen eine entsprechend ausgebildete Stützfläche 16 eines auf der Oberseite 5 des Flansches 2 um die Öffnung 3 herum angeordneten Lagerkörpers 17 angedreht. Das Andrehen der Mutter 14 erfolgt, nachdem der Schraubenbolzen 4 vorgespannt ist.
Die andere Stirnseite 18 der Mutter 14 ist eben und ihr ist auf der Unterseite des U-Steges 11 ein Anschlagring 19 zugeordnet.

An einer über den Schenkel 9 des Spannringes 6 vorkragenden Konsole 20 ist ein Drehstrommotor 21 mit angeflanschtem Untersetzungsgetriebe 22 befestigt.

Die Konsole besitzt eine Öffnung 23 für die Antriebswelle 24 des Untersetzungsgetriebes 22.

Am Ende der Abtriebswelle 24 ist ein Ritzel 25 befestigt, das durch einen Schlitz 26 im U-Schenkel 9 des Spannringes 6 ragt und im Eingriff mit einer Stirnverzahnung 27 der Mutter 14 steht. Die Stirnverzahnung 27 erstreckt sich über den größten Teil der Länge der Mutter 14, so daß bei der durch Drehung der Mutter 14 hervorgerufenen Verschiebung das Ritzel 25 stets in Eingriff mit der Stirnverzahnung 27 bleibt.

Bei dem im Ausführungsbeispiel dargestellten Drehstrommotor 21 handelt es sich um einen zweipoligen Drehstrommotor, der bei Nennleistung einen Strom von etwa 0,71 A aufnimmt. Beim Anfahren kann dieser Motor einen Strom bis zu 4,3 A aufnehmen. Dementsprechend hoch ist auch sein Anzugsmoment. Das dem Trägheitsmoment entsprechende Schwungmoment GEf¹ seines Läufers beträgt 0.0008 kp/m². Der Motor ist mit 10% ED (Einschaltdauer) ausgelegt. Das Untersetzungsgetriebe 22 reduziert die Drehzahl des Dreh-Strommotors 21 im Verhältnis 1 :156. Bei einer Nenndrehzahl von 3000 U/Min des Drehstrommotors 21 und gleichem Teilkreisdurchmesser der Verzahnung von Ritzel 25 bzw. Mutter 14 ergibt sich damit eine

Drehzahl der Mutter 14 von etwa 17 U/min.

In Fig.2 ist die Schaltung dargestellt, mit deren Hilfe der Drehstrommotor 21 abgeschaltet wird, wenn ein vorgegebenes Andrehmoment der Mutter 14 bzw. der dabei von dem Drehstrommotor 21 aufgenommene Strom überschritten wird.

Der Motor 21 liegt in Dreieckschaltung an den drei Phasen einer Anschlußleitung 28. In der Anschlußleitung 28 befindet sich ein von Hand betätigbarer Trennschalter 29, mit dem der Drehstrommotor 21 an das Netz angeschlossen oder davon gelöst werden kann.

An den Trennschalter 29 schließt sich ein Wendeschalter 30 an, durch dessen Verstellung eine Umkehr der Drehrichtung des Drehstrommotors 21 erreicht wird. Der Wendeschalter 30 wird von einem von Hand zu betätigenden Vorsteuerschalter 31 angesteuert. Dieser Vorsteuerschalter 31 enthält auch ein Relais, das die Ausgänge von zwei später noch zu erläuternden Überstromschaltern 32, 33 in Abhängigkeit von der Stellung des Wendeschalters 30 an einer Einrichtung 34 zur Erzeugung einer Steuerspannung für ein in der Anschlußleitung 28 angeordnetes Schaltschütz 35 anschließt. Das Schaltschütz 35 besitzt auch eine Handbetätigung 36.

Die Überstromschalter 32,33 liegen parallel zueinander in einer Phase der Anschlußleitung 28. Sie bestehen aus elektrischen Meßkreisen, in denen ein einstellbarer Stromwert mit dem von dem Drehstrommotor 21 aufgenommenen Strom verglichen wird. Überschreitet der von dem Drehstrommotor 21 aufgenommene Strom den eingestellten Sollwert, dann liefern die Überstromschalter 32, 33 ein Signal, durch welches die in der Einrichtung 34 vorhandene Steuerspannung an das Schaltschütz 35 gelegt wird, das daraufhin die Verbindung zwischen der Anschlußleitung 28 und dem Drehstrommotor 21 trennt.

Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorhandenen zwei Überstromschalter 32, 33 besitzen unterschiedlich eingestellte Sollwerte, die berücksichtigen, das auf Grund der unterschiedlich ausgebildeten Stirnseiten 15, 18 der Mutter 14 auch unterschiedliche Andrehmomente erforderlich sind.

Parallel zu den Überstromschaltern 32, 33 ist ein einstellbarer Zeitschalter 37 angeordnet, der zusammen mit dem Trennschalter 29 betätigt wird und verhindert, daß der nach dem Einschalten sehr hohe Anlaufstrom des Drehstrommotors 21 über die Überstromschalter 32,33 fließt.

Zusätzlich ist ein Sicherheitsschalter 38 vorgesehen, der bei Überhitzung des Drehstrommotors 21 anspricht.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung ergibt sich aus der Darstellung nach Fig.3. In der F i g. 3 ist die Stromaufnahme des Drehstrommotors 21 dargestellt, und zwar vom Lösen der Mutter 14 von dem Lagerkörper 17 bis zum Andrehen der Mutter 14 gegen den Anschlagring 19. Wie man aus der Darstellung entnimmt, steigt nach dem Einschalten des Trennschalters 29 und des Zeitschalters 37 der von dem Drehstrommotor 21 aufgenommene Strom sehr stark an, und zwar bis zu einem Maximalwert von etwa 2,4 A. Das dabei von dem Drehstrommotor 21 abgegebene Anzugsmoment reicht aus, um die Mutter 14 von ihrem Sitz zu lösen sowie seinen Läufer, das Untersetzungsgetriebe 22, das Ritzel 25 und die Mutter 14 in Drehung zu versetzen. Nach etwa 1500 ms fällt der von dem Drehstrommotor 2t aufgenommene Strom auf einen Wert von etwa 0,4 A, der erheblich unter dem bei Nennleistung aufgenommenen Strom von etwa 0,71 A liegt. Der Zeitschalter 37 wird geöffnet.

Der während des Drehens der Mutter 14 von dem Drehstrommotor 21 aufgenommene Strom liegt auch unterhalb des am Überstromschalter 32 eingestellten Sollwertes von 0,47 A, so daß der Überstromschalter 32 auch nach dem Lösen des Zeitschalters 37 kein Signal abgibt. Erst wenn die Stirnfläche 18 der Mutter 14 auf den Anschlagring 19 aufgesetzt und die Mutter 14 sowie die mechanisch damit verbundenen Teile abgebremst werden, steigt infolge der höheren Momentenbelastung die Stromaufnahme des Drehstrommotors 21 sehr schnell an. Dabei wird der am Überstromschalter 32 eingestellte Sollwert überschritten und der Überstromschalter 32 gibt ein Signal an die Einrichtung 34, so daß die Steuerspannung an das Schaltschütz 32 gelegt wird, das den Drehstrommotor 21 von dem Netz trennt. Wie im rechten Teil der F i g. 3 dargestellt, beträgt die Zeit zwischen dem Ansprechen des Überstromschalters 32 und dem Abschalten des Drehstrommotors vom Netz etwa 5 ms. Während dieser Zeit steigt der vom Drehstrommotor aufgenommene Strom auf 1,6 A.

Die Zeit zwischen dem Ansprechen des Überstromschalters 32 und dem Abschalten des Drehstrommotors 21 kann dadurch wesentlich verringert werden, daß an Stelle eines mechanischen Schaltschützes 35 eine Triac-Schaltung verwendet wird, deren Schaltzeiten im Nano-Sekundenbereich liegen. Dann ist auch der Stromanstieg nach dem Ansprechen des Überstromschalters entsprechend geringer.

Der zeitliche Verlauf des von dem Motor abgegebenen Drehmomentes entspricht im wesentlichen dem zeitlichen Verlauf der in F i g. 3 dargestellten Stromaufnahme. Allerdings ist die Momentenkurve gegenüber der Stromkurve wegen der zu beschleunigenden oder abzubremsenden mechanischen Teile etwas phasenverschoben.

Die in F i g. 4 dargestellte Zeichnung entspricht im wesentlichen der Schaltung nach Fig.2. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Teile. Anders als bei der Ausführung nach F i g. 2 besitzt jeder Überstromschalter 32, 33 einen Zeitschalter 37, der in dem jeweiligen Versorgungsstromkreis 40 für die Überstromschalter 32,33 angeordnet ist. Die Zeitschalter 37 arbeiten kontaktlos und besitzen ein sehr geringes Abbauvolumen, so daß sie zusammen mit weiteren Bauelementen zu einer Baueinheit 41 zusammengefaßt sind, die an den Motoranschlußkasten 42 des Elektromotors 21 angeflanscht ist (Fig. 1). Am unteren Ende der Antriebswelle 24 ist jenseits des Ritzels 24 ein Drehzahlrichter 43 angeschlossen, der am Schenkel 9 des Spannringes 6 gehalten ist Von diesem Drehzahlrichter 43 führen nicht dargestellte Signalleitungen zu einer zentralen Steuereinheit, die kontrolliert, ob alle auf einem Reaktordruckgefäß angeordneten Muttern 14 gleichzeitig angedreht bzw. gelöst werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Andrehen und Lösen einer von mehreren zum druckdichten Verschließen eines Reaktordruckgefäßes bestimmten Mutter, deren Schraubenbolzen im Flansch des Reaktordruckgefäßes gehalten und vorgespannt ist, mit einem Elektromotor, der über ein Getriebe ein Ritzel antreibt, das mit einer Stirnverzahnung der Mutter zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Drehstrommotor (21) ist, dessen Läufer die für ein kleines Trägheitsmoment und eine hohe Drehzahl kleinstmögliche Polzahl aufweist, daß das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe (22) ist, und daß zum Abschalten des Motors (21) in dessen Anschlußleitung (28) ein Schaltschütz (35) vorgesehen ist, das von wenigstens einem in einer Phase der Anschlußleitung (28) angeordneten Überstromschalter (32,33) betätigt wird, der während des Anfahrens des Motors (21) mit einem einstellbaren Zeitschalter (37) überbrückt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltschütz (35) aus einer Triac-Schaltung besteht.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlußleitung (28) ein Wendeschalter (30) vorgesehen ist, der von einem Vorsteuerschalter (31) betätigt wird, welcher bei Anordnung von zwei auf verschiedene, vorgegebene Ströme ansprechenden Überstromschaltern (32,33) auch den jeweils einzusetzenden Überstromschalter (32,33) an das Schaltschütz (35) anschließt.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (37) parallel zum Überstromschalter (32,33) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (37) ein Umschalter ist, dessen einer Ausgang am Eingang des Überstromschalters (32, 33) liegt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitschalter (37) im Versorgungsstromkreis (40) für den Überstromschalter (32,33) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Motor (21) oder am Untersetzungsgetriebe (22) ein Drehzahlrichter (34) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlrichter (43) ein Untersetzungsgetriebe mit Endschaltern oder mit einem Potentiometer ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlrichter (43) ein Mehrgangpotentiometer ist.