DE2536990C2 - Vorrichtung zum Handhaben stabförmiger Gegenstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft cine Vo/ ichtung zum Handhaben stabförmiger Gegenstände, insbesondere der Brennelemente eines Kernreaktor , mit einem heb- und senkbaren Greifergestänge und einem Greifer, wobei das Greifergestänge an einem in zumindest angenähert vertikaler Richtung beweglich geführten Support aufgehängt ist, der mittels einer an demselben angeordneten Spindelmutter auf einer drehbaren Hubspindel verfahrbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist z. B. aus der DD-A-44 708 bekannt. Diese erfüllt zwar einige der Forderui.*- gen, die in Anbetracht der Schwierigkeiten zu stellen sind, die sich bei der Handhabung von Brennelementen eines Kernreaktors ergeben, doch wird auch besonders feinfühliges Arbeiten der Vorrichtungselemente bei der Möglichkeit kleinster Bewegungen und zugleich der Notwendigkeit hoher Präzision gefordert. Geringste außerregelmäßig auftretende Kräfte müssen konstatiert werden und ihnen muß unmittelbar Rechnung getragen werden. Dabei wird ein besonderes hohes Maß an Sicherheit verlangt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Handhaben stabförmiger Gegenstände, insbesondere der Brennelemente o. dgl. von Kernreaktoren, zu schaffen, die neben Ziehen und Drücken der Brennelemente deren azimutale Orientierung im hexagonalen Verband, eine Führung der Elemente und ein Niederhalten der dem zu handhabenden Element benachbarten Elemente ermöglicht und mit der ständig die an dem Greifer auftretenden Zug- und Druckkräfte erfaßt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Hubspindel in axialer Richtung beweglich an einer Feder aufgehängt ist, z. B. an einem Satz Scheibenfedern. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung gemäß d^m 2. Anspruch wird zwischen der Feder und dem der Aufhängung dienenden, vertikal ortsfesten Teil eine Einrichtung zur Messung der auf die Hubspindel ausgeübten

Zugkraft, z. B. eine Kraftmeßdose, eingeschaltet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Übertragung der Drehbewegung auf die Hubspindel mittels eines ortsfest gelagerten, mit derselben formschlüssig verbundenen und in Bezug auf diese axial verschieblichen Zahnrades, z. B. in der Weise, daß die Hubspindel über einen Kegelradantrieb mit einem Antriebsmotor, vorzugsweise mit einstellbarer Drehzahl verbunden ist, daß das der Hubspindel zugeordnete Kegelrad

ίο in der Aufhängung axial unveränderlich drehbar gelagert ist, und daß die Hubspindel in oder gegenüber diesem Kegelrad drehfest und — gegen die Federkraft — axial beweglich angeordnet ist, beispielsweise mittels einer Kerbverzahnung.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, das Greifergestänge sehr genau zu führen und die vertikale Bewegung sehr genau zu steuern. Die an dem Greifer auftretenden Zug- und Druckkräfte können feinfühlig erfaßt werden, wobei auf die Hubspindel ausschließlich Zugkräfte wirken, da die gegebenenfalls zum Drücken von Brennelementen in den Kernverband hinein aufzubringende Kraft einzig durch das Gewicht der auf der Hubspindel verfahrbaren Teile der Vorrichtung aufgebracht wird. Hierdurch sind Probleme der Festigkeit weitgehend vermieden. Di^ unmittelbare Erfassung der Kräfte hat den besonderen Vorteil, daß bei Auftreten außerregelmäßig großer oder kleiner Kräfte sogleich entsprechende betriebliche Maßnahmen ergriffen werden können, beispielsweise durch Verlangsamung des Antriebs der Hubspindel, wenn das Auftreten einer größeren Zugkraft auf eine stärkere Verbiegung ernes Brennelements schließen läßt

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. i die Vorrichtung zum Handhaben siabförmiger Gegenstände an einem Kernreaktortank, mehrfach in ihrer Länge verkürzt und geschnitten in einer in der Längsachse gelegenen Ebene, und

F i g. 2 einen Ausschnitt II aus F i g. 1, im vergrößerten Maßstab und geschnitten in einer in der zugehörigen Längsachse gelegenen Ebene.

Nach Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 ein Support 2 mittels Führungsrollen 3 in vertikaler Richtung beweglich geführt. Von einem Antriebmotor 4 ist über einen Kegelradtrieb, Kegelräder 5 und 6 eine Hubspindel 7 antreibbar, auf der eine an bzw. in dem Support 2 befestigte Spindelmuttcr 8 zwecks Antrieb und Steuerung des Supports 2 angeordnet ist.

Nach F i g. 2 ist die Hubspindel 7 in einer oberen Gehäuseplatte 10 mittels einer in einem Gehäuse 61 mit Deckel 62 sitzenden Hülse 67 und Lager 68 radial gelagert. In axialer Richtung ist die Hubspindel 7 mittels einer darauf sitzenden Mutter 72 und unter Einschaltung eines Satzes Scheibenfedern 56 über ein Axiallager 57 auf einer Auflage 58 aufgehangen. Die Auflage 58 ist durch Zapfen 59 mit Laschen 60 an einem Joch 64 aufgehangen, wobei die Laschen 60 mittels Muttern 63 an dem Joch 64 gehalten sind. Das Joch 64 ruht seinerseits auf einer Kraftmeßdose 9, die in einem Gehäuse 65 mit Bodenplatte 66 aufgenommen ist, das seinerseits an der Unterseite eines Schiebergehäuses 35 befestigt ist. In dem Gehäuse 61 ist das Kegelrad 6 mittels Lager 71, gesichert durch Buchse 69 und Sicherungsringe 70 und 73, untergebracht. Bei Zug auf die Hubspindel 7 und damit Verkürzung der Länge des Satzes Scheibenfedern 56 kann sich die Hubspindel 7 in dem Kegelrad 6, etwa in einer Kerbverzahnung o. dgl., axial einstellen.
Nach Fig. 1 ist in den Support 2 von oben her ein-

Greifergestänge 12 eingesetzt und durch eine Kugelkupplung 13 darin verriegelt.

Weiter sind in dem Support 2 axial bzw. in dessen Bewegungsrichtung liegende, zudem zu der Hubspindel 7 achsparallele Bohrungen vorgesehen, in denen Mitnehmerhülsen 42 und 44 drehbar gelagert sind. Durch diese Mitnehmerhülsen 42 und 44 greifen damit drehfest jedoch axial gleitbar verbundene Leitspindeln 41 bzw. 43.

Das Greifergestänge 12 und die — erste — Mitnehmerhülse 42 tragen an ihren über den Support 2 oben hinausstehenden Endabschnitten je ein Stirnrad 17 bzw. 18, die miteinander kämmen. Weiler ist an dem oberen Endabschnitt des Greifergestänges 12 ein Gewindeabschnitt 19 vorgesehen, auf dem eine Verriegelungsmutter 20 mi! kegliger bzw. unterschiedlich großer Mantelfläche sitzt, die in nicht weiter dargestellter Weise drehfest gehalten ist. Ein Antriebsmotor 14 greift über Kegelräder 15 und 16 an der — ersten — Leitspindel 41 an. Durch deren Drehen werden die Mitnehmerhülse 42, die Stirnräder 17 und 18 und damit das Greifergestänge 12 gedreht, so daß die Verriegelungsmutter 20 die Kugelkupplung verriegelt bzw. bei umgekehrter Laufrichtung entriegelt. Wenn die Kugelkupplung 13 verriegelt ist, dient die gleiche Antriebsweise zum Drehen des Greifergestänges 12 mit dem Greifer 74, beispielsweise zum azimuthalen Einstellen eines Brennelementes im hexagonalen Verband eines Reaktorkernes.

Die — zweite — Leitspindel 43 ist mittels eines Antriebsmotors 21 über Kegelräder 22 und 23 antreibbar. In dem oberen Endabschnitt des Greifergestänges 12 ist eine Spindelmutter 26 drehbar und axial gelagert, die an dem oberen mit Gewinde versehenen, als Axialsteuerspindel 27 dienenden Endabschnitt etner Steuerstange 28 angreift, die zum Betätigen des Greifers 74 dient, .si Oberhalb des Supports 2 tragen die — zweite — Mitnehmerhülse 44 und die Spindelmutter 26 je ein Stirnrad 24 bzw. 25, die miteinander kämmen. Durch diese Maßnahmen können die Spindelmutter 26 gedreht und damit die Steuerstange 28 axial bewegt werden. Oberhalb des Stirnrades 25 besitzt die Spindelmutter 26 einen Greifkopf 34, an dem das Greifergestänge 12 bei offenem Schieber 36 des Schiebergehäuses 35 mittels einer Wechselflasche eingehängt bzw. entnommen werden kann.

Mit den Antrieben über die Leitspindeln 41 und 43 sowie die Mitnehmerhülsen 42 und 44 ist es möglich, in jeder Höhenstellung des Supports 2 und damit des Greifergestänges 12, die Kugelkupplung 13 zu öffnen und zu schließen, den Greifer 74 zu drehen und schließlich letzten zu öffnen und zu schließen.

Der Greifer 74 besteht aus einem Greiferfingerträger 20a an dem in Gelenken 31 Greiferfinger 30, etwa in der Form zweiarmiger Hebel, gelenkig gelagert sind. Innen an den Greiferfingern 30 greift ein am unteren Ende der Steuerstange 28 angeordneter und damit axial einstellbarer Steuerpilz 29 an, um die Greiferfinger 30 je nach Stellung zu sperren oder zu öffnen. Weiter besitzt der Greifer 74 eine kegelförmige Greiferspitze 32, die auf ihrer rückwärtigen Seite einen Anschlag 75 besitzt. Der bo Greiferfingerträger 20a ist axial beweglich angeordnet. Sobald die an ihren unteren Enden hakenartig ausgebildeten Greiferfinger mit einem Brennelement belastet sind, wobei die Greifcrfinger 30 mit ihren Enden hinter Hinterschneidungen an dem Brennelementkopf 33 greifen, sind die Greiferfinger 30 durch den Anschlag 75 gesperrt. Erst mit Absetzen des Elements verschiebt sich der Greiferfingerträ-'er 2On und die Greiferfinger 30 vermögen sich von dem Brennelementkopf 33 zu lösen. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß ein bereits an dem Greifer 74 hängendes Brennelement o. dgl. nicht hinunterfallen kann.

Die kegelförmige Ausbildung der Greiferspitze erleichtert das Hineinfinden des Greifers 74 in einen Brennelementkopf 33. Dabei, beispielsweise durch Verbiegung des betreffenden Elements, auftretende seitliche Ablenkungen können mit einem im Bereich um die Greiferspitze 32, ggf. an einem Stutzen angeordneten, Meßsystem 55 erfaßt werden. Hierdurch ist es möglich, den Greifvorgang genau zu überwachen und Unregelmäßigkeiten sogleich festzustellen.

Unterhalb der unteren Gehäuseplatte 11 und oberhalb des unteren Schiebergehäuses 38 ist um das Greifergestänge 12 und mit radialem Abstand dazu eine mittels eines Verstellantriebes 51, einer Zahnstange 52. eines Ritzels 53 und ein&r daran selbst angebrachten Zahnstange oder sonstigen Verzahnung axial einstellbare Konsole 48 angeordnet, in die ein Nied;rhaiterohr46 zum Niederhalten der Nachbarelemente 45 des zu greifenden Elements eingehangen ist. Das Niederhai'erohr 46 enthält in einer an seinem oberen Abschnitt angebrachteErweiterung eine axial bewegliche Kupplungshülse 49 mit einem Greifkopf 47 an ihrem oberen Ende. Die Kupplungshülse 49 dient zugleich zum Betätigen einer Kugelkupplung 50 derart, daß diese bei entlastetem Greifkopf 47 verriegelt ist. Wiro das Niederhalterohr 46 zwecks Ausbau durch Angreifen an dem Greifkopf 47 angehoben, so geschieht dies zugleich der Kupplungsh'jlse 49 und die Kugelkupplung 50 ist in diesem Zustand entriegelt.

Die mit Schiebern 36 bzv.,39. dort mit Antriebmotor 40 verschließbaren Öffnungen in den Schiebergehäusen 35 und 38 dienen zum Einsetzen des Niedfcrhaiterohres 46 und des Greifergestänges 12 bzw. bei Betrieb der Vorrichtung für den Durchgriff des Niederhaltet ohres 46 und des Greifergestänges 12 in einer Schleusenfunktion.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Handhaben stabförmiger Gegenstände, insbesondere der Brennelemente eines Kernreaktors, mit einem heb- und senkbaren Greifergestänge und einem Greifer, wobei das Greifergestänge an einem in zumindest angenähert vertikaler Richtung beweglich geführten Support aufgehängt ist, der mittels einer an demselben angeordneten Spindelmutter auf einer drehbaren Hubspindel verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubspindel (7) in axialer Richtung beweglich an einer Feder (Scheibenfedern 56) aufgehängt ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Feder (Scheibenfedern 56) und dem der Aufhängung dienenden, vertikal ortsfesten Teil (35) eine Einrichtung (Kraftmeßdose 9) zur Messang der auf die Hubspindel (7) ausgeübten Zugkraft eingeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Drehbewegung auf die Hubspindel (7) mittels eines ortsfest gelagerten, mit derselben formschlüssig verbundenen und in Bezug auf diese axial verschieblichen Zahnrades (Kegelrad 6) erfolgt.