DE2547919A1 - Einschiebvorrichtung fuer den regelstab eines kernreaktors - Google Patents

Description

Rechts- und Patentanwalt
Dr.-Ing.JoachimBoecker Brankfurt/Main, den 23-10.1975

6 FRANKFURT/M. t _R/p ?_{n n},, _p

Rathenaupl.2«TeI.(0611)282355

Aktiebolaget ASEA-ATOM, Västeras/Schweden. Einschießvorrichtung für den Regelstab eines Kernreaktors

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einschiebvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art für den Regelstab eines Kernreaktors. Eine solche Einschiebvorrichtung ist bekannt aus der- schwedischen Patentschrift 314 749.

Bei der bekannten Einschiebvorrichtung werden an der Stelle, wo der Hohlkolben den obersten Teil, den sogenannten Bremszylinder, des umhüllenden Leitrohres passiert, stramm eingesetzte Dichtungsringe und ein Gleitlager aus Graphit verwendet. Diese Teile sind einem starken Verschleiß unterworfen, was nach einer gewissen Betriebszeit des Reaktors zu einer Verminderung der Betriebssicherheit führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einschiebvorrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der eine Beeinträchtigung der Betriebssicherheit durch die oben beschriebene Durchführungslagerung vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Einschubvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale aufweist.

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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch genannt.

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden". Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine

Einheit, die aus 4 Brennstoffkassetten besteht, welche auf einer Grundplatte stehen, die über ein Leitrohr für den Regelstab mit der Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden ist,

die Figuren 2-5, die man sich, mit der Figur 2

beginnend, übereinander zusammengesetzt vorstellen muß, einen Axialschnitt durch eine Einschiebvorrichtung gemäß der Erfindung} die Aufteilung in 4 Zeichnungen findet nur aus darstellungstechnischen Gründen statt _t

die Figuren 6-9 zeigen Schnitte längs der Linien VI-VI, VII-VII, -VIII-VIII und IX-IX in den Figuren 3-5.

Die in Fig. 1 gezeigte Einheit besteht aus vier Brennstoffkassette^ 5, die auf einer Grundplatte 6 stehen, welche über ein Leitrohr für den Regel stab mit der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung verbunden ist.

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Die Steuervorrichtung besteht aus einem Regelstab 3, der über eine Kupplung 8 mit einer Antriebsvorrichtung 4 für den Regelstab verbunden ist. Wie aus den Figuren hervorgeht, besteht die Antriebsvorrichtung 4 aus folgenden Hauptteilen: Elektromotor 9 mit Zahnradgetriebe in Standardausführung, Wellendichtung 10, Schraubenspindel 11, Mutter 12, Kolbenstange 13» Gehäuse 14 und einer Lagezeigevorrichtung.

Der Elektromotor 9 mit Zahnradgetriebe liegt außerhalb der Reaktoratmosphäre und ist an die Schraubenspindel 11 gekuppelt, deren Antriebsende durch die Wellendichtung 10 passiert. Diese ist mit einem Leckflüssigkeitsabzug versehen. Die Drehung der Mutter 12 wird mittels axialer Nuten in einem Leitrohr

14 verhindert. Die Mutter bewegt sich bei der Rotation der Schraubenspindel 11 in axialer Richtung. Das innere Gewindeteil 12' der Mutter 12 besteht aus Graphit oder einem weniger temperaturbeständigen Material, wie z.B. Ferrabestos oder Polyamid. Das innere Teil 12' wird von einem metallischen Außenteil 12" umgeben. Der Hohlkolben 13 ist rohrförmig und umhüllt die Schraubenspindel 11.⁽Das untere Ende des Hohlkolbens 13 ist mit einem Kopf 16 (Verdickung) versehen, an dem drei Leiträder

15 und drei federnde Sperren 17 befestigt sind. Oben ist der Hohlkolben 13 mit einer Kupplung 18 versehen, an die das Kupplungsteil 8 des Regelstabes gekuppelt ist. Der Hohlkolben 13 passiert eine Dichtung 19 im oberen Ende des Leitrohres 14.

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Normalerweise ruht der Hohlkolben 13 auf der Mutter 12 und folgt somit deren Bewegungen. Dabei sind die federnden Sperren 17 unwirksam, da sie eingezogen sind. J3eim Schnelleinschieben wird der Hohlkolben vom Hydraulikdruck beaufschlagt, wobei er zusammen mit dem lie ge 1st ab 3 nach oben geschoben wird und von der Mutter 12 abhebt. Dabei werden die Sperren 17 an dem Hohlkolben 13 freigegeben und liegen federnd an dem Leitrohr 14 an, ohne in dessen Sperröffnung 23 einzurasten, solange der Hohlkolben sich nach oben bewegt. Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Hohlkolbens rasten die Sperren 17 dagegen in die in Bewegungsrichtung nächsten Sperröffnungen 23 ein. Dadurch wird verhindert, daß der Regelstab wieder aus dem Kern herausgleitet, wenn der hydraulische Druck nachläßt. Bei einem Schnelleinschubvorgang lauft zugleich der Elektromotor 9 an,_ wodurch die Mutter 12 in ihre höchste lage geschraubt wird. Sobald der Stab 3 mit seinem Gewicht wieder auf der Mutter 12 ruht, werden die Sperren 17 automatisch gelöst, so daß ein Herunterführen des Stabes möglich ist.

Der elektrische Zahnradgetriebemotor 9 besteht aus dem Elektromotor 9' und dem Zahnradgetriebe 9"· Der Zahnradgetriebemotor wird über die Leitung 25 mit elektrischem Strom versorgt. Die vom Zahnradgetriebemotor abgehende Welle ist über eine Drehmomentenkupplung 26 und eine separate Welle 27 an die Schraubenspindel 11 angeschlossen. Die Drehmomentenkupplung 26 bildet einen mechanischen Überbelastungsschutz. Sie hat ein innerhalb gewisser Grenzen einstellbares Drehmoment, d.h. sie schaltet den Strom zum Elektromotor 9^? ab, wenn das eingestellte maximale Drehmoment erreich^ (j.gig.2 0/0317

Am unteren Ende der Schraubenspindel 11 befindet sich eine festsitzende, mit Schlammklappe 71 versehene Kupplung 18, die mittels eines Nut-Feder-Verbandes an die Welle 27 gekuppelt ist (Fig. 3). Die Welle läuft durch eine Dichtungsbuchse 10 zu einer Zahnkupplung 29. Die Dichtungsbuchse 10 ist mit einem Flansch 34 umgeben, der einen Dränierungsablauf 37 hat. Der Flansch 34 bildet den Anschlußflansch der Antriebsvorrichtung zum Anschluß an den Stutzen 2 im Boden des Reaktorgefäßes und hat ein in den Stutzen 2 hineinragendes Tedl, an dem das Zentrierrohr 14 festgeschraubt ist. Dieses ist an der Innenseite mit drei vertikalen Sperröffnungsreihen 23 und drei vertikalen Nuten für die Leiträder 15 und 20 versehen.

Der Hohlkolben 13 ist - wie bereits erwähnt - an seinem unteren Teil mit einem Kopf 16 versehen, an dessen unterem Ende drei auf horizontalen Drehachsen 42 drehbar angebrachte und von Federn 48 beaufschlagte Sperrhaken 17 angeordnet sind. Die Drehung des Hohlkolbens 13 wird durch drei auf dem Kopf 16 angebrachte, von Führungsarmen 29 getragene Leiträder 15 verhindert.

Das obere Ende der Schraubenspindel 11 ist mittels vier Leiträder 44 im Hohlkolben 13 gelagert, die rotierbar an einem Ende je einer federnden Wellenstange 45 angeordnet sind, welche mit ihrem anderen Ende an einem Endstück 47 befestigt ist. Die Länge jeder Y/ellenstange 45 ist, ausschließlich des in das Endstück 47 eingeschraubten Teils, mindestens doppelt so groß wie die axiale Erstreckung eines Leitrades 44.

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— ν —

Die Lagerung schafft zwei verschiedene Bewegungskombinationen, nämlich

a) die Schraubenspindel rotiert, und der Hohlkolben bewegt sich axial,

b) die Schraubenspindel steht still, und der Hohlkolben bewegt sich axial.

Bei der Bewegungskombination a erhält man nahezu eine rein rollende Reibung, insbesondere dann, wenn die Wellenstangen 45 etwas schräggestellt sind, normalerweise 3 - 10 .

Bei der Bewegungskombination b, die seltener vorkommt, ist ein Gleiten zwischen der Außenfläche des Rades und der Innenfläche des Hohlkolbens zulässig. Als Material für das Rad wird ein hartes Material gewählt, wie z.B. Stellit oder Hartmetall. Dadurch wird die Gefahr des Schneidens und ein großer Verschleiß vermieden.

Nach dem hydraulischen Einschieben des Hohlkolbens 13 wird dieser durch eine hydraulische Bremse gebremst. Die Bremse besteht aus der·Verdickung 16 am Ende des Hohlkolbens, die in einen Bremszylinder 14* einläuft. Bei älteren Konstruktionen hat man als Dichtung und Führung für den Hohlkolben eine Buchse aus Graphit verwendet. Bei der in den Figuren gezeigten Lösung hat man zur Verhinderung eines Verschleißes und einer Verschlechterung der Wirkung der Hydraulikbremse jegliches Gleiten zwischen dem Bremszylinder und dem Hohlkolben vermieden und zugleich

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erreicht, dal;" man cine genaue Kontrolle des Lecks zwi sehen Hohlkolben 13 und Bremszylinder 14 erhält, welches erforderlich ist, um einen sanften Bremsvorgang zu erreichen. Gemäß den Figuren ist der Bremszylinder 14' mit einer berührungsfreien Labyrinthdichtung in Form einer großen Anzahl kreisrunder Nuten 19 versehen, während die Zentrierung des Hohlkolbens im Verhältnis zum Bremszylinder 14' durch drei Leiträder 49 geschieht. Die Leiträder 49 sind aus hartem Material, wie z.B. Stellit oder Hartmetall, hergestellt und jeweils in einer wasserdichten, in den Bremzylinder eingearbeiteten, zum Hohlkolben hin offene Ausnehmung 70 angeordnet. Die Räder können ohne Spiel an dem Hohlkolben anliegen, weil sie auf Exzenterwellen gelagert sind.

Die Drehung der Mutter 12 und des Hohlkölbens 13 ist durch Leiträder 20 bzw. 15 verhindert. Jedes der Räder ist auf einen freien Arm 39 bzw. 29 montiert, der so lang ist, daß die Leiträder mit großer Kraft gegen ihre Führungsnuten gedruckt werden, während der Arm gleichzeitig in einem großen Bereich elastisch verformbar ist.

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Claims (2)

1. ι 1J Einschießvorrichtung für den Regelstab eines Kernreaktors, "bei dem der Rcpelstab von unten in den Reaktorkern einschiebbar ist, mit einem mechanischen Antrieb für den Normalbetrieb und einem hydraulischen Antrieb für das Schnelleinschieben des Repelstäbes, wobei der mechanische Antrieb eine motorgetriebene Schraubenspindel und eine axial bewegliche, am Drehen gehinderte Mutter enthält und der hydraulische Antrieb einen in Längsrichtung der Schraube beweglichen Hohlkolben, der die Schraubenspindel umgibt und bei Normalbetrieb auf der Mutter ruht, Kupplungsglieder zur Verbindung des Hohlkolbens mit dem Regelstab, ein die Schraubenspindel, die Mutter und den Hohl kolben umgebendes Leitrohr, durch dessen oberes Ende der Hohlkolben dichtend hindurchlaufen kann, mindestens einen Strö mungskanal, der das Innere des Hohlkolbens mit dem Inneren des Leitrohres verbindet, und eine am unteren Ende des Hohlkolbens vorhandene Sperranordnung, die beim mechanischen Verschieben des Regelstabes unwirksam ist, beim Schnelleinschieben des Regelstabes jedoch automatisch aktivierbar ist und ein Heruntergleiten des nicht auf der Mutter ruhenden Hohlkolbens verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen dem oberen Ende des Leitrohres (14) und dem Hohlkolben (13) im wesentlichen eine Labyrinthdichtung aus einer Vielzahl in einer Zylinderfläche der genannten Öffnung eingelassener Ringnuten (19) besteht und daß zwecks berührungsfreier Bewegung zwischen der genannten Zylinderfläche und dem von dieser umschlossenen Hohlkolben (13)

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   mehrere auf horizontalen Wellen montierte Leiträder (49) vorhanden sind, welche in je eine in dem genannten Wandteil vorhandenen, zum Hohlkolben hin offene Ausnehmung (70) angeordnet sind.
2. 2. Einschubvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiträder (49) aus Hartmetall bestehen.

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