DE2547919B2 - Regelstabantrieb für einen Kernreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Regelstabantrieb für einen Kernreaktor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. Ein solcher Regelstabantrieb ist bekannt aus der DE-AS 1 2 60 Oi i.

Bei dem bekannten Regelstahantrieb sind die Führungsräder in Ausnehmung? ι eines am unteren Ende des Hohlkolbens vorhandenen Bundes gelagert. Bei einer solchen Anordnung der Führungsräder ist ein Spiel zwischen dem Hohlkolbenbund und dem Führungsrohr erforderlich, welches mit sehr kleinen Toleranzen hergestellt werden muß. Sowohl ein zu kleines wie ein zu großes Spiel können die Leichtgängigkeit des Hohlkolbens im Führungsrohr beeinträchtigen und damit die Sicherheit des Reaktors gefährden. Dieser in der Notwendigkeit hoher Herstellungsgenauigkeit liegende Nachteil kann auch nicht dadurch beseitigt werden, daß die Führungsräder in ihren Ausnehmungen im Hohlkolbenbund federnd gelagert werden, ähnlich wie dies bei der bekannten Anordnung am oberen Ende des Hohlkolbens geschieht. In den begrenzten Ausnehmungen im Hohlkolbenbund können nämlich keine hinreichend wirkungsvollen und betriebssicheren Federn angeordnet werden. Die Federn müssen nämlich auch bei einem Schnellabschalten eine zuverlässige Zentrierung des Hohlkolbens bewirken, d. h. die Federkräfte müssen relativ groß sein. Gleichzeitig ist jedoch ein großer elastischer Verformungsweg erforderlich. Diese Forderungen kann nur ein elastischer Körper erfüllen, der ein hinreichend großes Materialvolumen besitzt. Hierfür ist in den Ausnehmungen des Hohlkolbenbundes kein Raum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regelstabantrieb der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß eine gute Führung und Zentrierung des Hohlkolbens am unteren Ende erreicht wird, ohne daß hierzu eine Fertigung mit sehr hoher Genauigkeit erforderlich ist

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Regelstabantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruches vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches genannten Merkmale aufweist

Die Führungsarme bei der Erfindung können durch die Wahl ihrer Länge und ihres Querschnittes stets so bemessen werden, daß eine Federwirkung erreicht wird, die mit der erforderlichen Kraft und Auslenkung arbeitet, ohne daß die Auslenkung das Material in die Nähe der Elastizitätsgrenze bringt, so daß die Gefahr eines Dauerbruches auftreten könnte.

m Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Gesamtansicht des Regelstabaiitriebes,

:5 die F i g. 2—5, die man sich, mit der Fi g. 2 beginnend, übereinander zusammengesetzt vorstellen muß, einen Axialschnitt durch den Regelstabantrieb und

die F i g. 6—8 Schnitte längs der Linien VI-VI, VII-VII und ym-VIII in den F i g. 4 und 5.

Die F i g. 1 zeigt vier Brennstoffkassetten 5, die auf

einer Grundplatte 6 stehen, die über in Führungsrohr 7 für den Regelstab mit einer Antriebsvorrichtung 4 verbunden ist

Ein Elektromotor 9' mit einem Zahnradgetriebe 9"

liegt außerhalb der Reaktoratmosphäre und steht mit einer Schraubenspindel 11 in Verbindung. Dazu steht eine vom Zahnradgetriebe 9" abgehende Welle über eine Drehmomentenkupplung 26 und eine Zahnkupplung 21 mit einer Welle 27 in Verbindung. Die Drehmomentenkupplung 26 bildet einen mechanischen Überlastungsschüz; sie hat ein innerhalb gewisser Grenzen einstellbares Drehmoment, d. h. sie schaltet den Strom zum Elektromotor 9' ab, wenn das eingestellte maximale Drehmoment erreicht ist An-

i^r> dererseits befindet sich am unteren Ende der Schraubenspindel 11 ein mit einer Schiammklappe 71 versehenes Kupplungsteil 28, das mittels eines Nut-Feder-Verbandes an die Welle 27 gekuppelt ist Die Welle 27 läuft durch eine Dichtungsbuchse 10 in einem Flansch

■in 34. Der Flansch 34 dient zum Anschluß des Antriebs an einen Stutzen 2 im Boden des Reaktorgefäßes und hat ein in den Stutzen 2 hineinragendes Teil, an dem ein

Leitrohr 14 festgeschraubt ist. Die Drehung einer Mutter 12 wird mittels dreier

4^r> axialer Nuten, in die von Führungsarmen 39 getragene Führungsräder 20 federnd eingreifen, in dem Leitrohr 14 verhindert, so daß sich die Mutter bei der Rotation der Schraubenspindel 11 in axialer Richtung bewegt Das innere Gewindeteil 12' der Mutter wird von einem

w metallischen Außenteil 12" umgeben. Ein Hohlkolben 13 umhüllt die Schraubenspindel 11. Das untere Ende des Hohlkolbens 13 ist mit einer Verdickung 16 »ersehen, an der drei von Führungsarmen 29 federnd getragene Führungsräder 15 und drei auf horizontalen

Vt Drehachsen 42 drehbar angebrachte und von Federn 48 beaufschlagte Sperren 17 befestigt sind. Das obere Ende des Hohlkolbens 13 ist mit einem Kupplungsteil 18 versehen, in das ein Kupplungsteil 8 des Regelstabes 3 eingreift. Der Hohlkolben 13 passiert eine Dichtung 19 im oberen Ende des Leitrohres 14.

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. Beim Schnelleinschieben wird der Hohlkolben hydraulisch beaufschlagt, so daß er zusammen mit dem Regelstab 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 in drei vertikalen Reihen angeordnete Sperröffnungen 23 einzurasten, solange der Hohlkolben sich nach oben bewegt Bei umgekehrter Bewegungsrichtung des Hohlkoibens rasten die Sperren 17 dagegen in die in Bewegungsrichtung nächsten Sperröffnungen 23 ein. Dadurch wird verhindert, daß der Regelstab wieder aus dem Reaktorkern herausgleitet, wenn der hydraulische Druck nachläßt Bei einem Schnelleinschubvorgang läuft 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

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

Bei der normalen Bewegung des Regelstabantriebs erhält man nahezu eine rein rollende Reibung, insbesondere dann, wenn die Wellen 45 etwas schräggestellt sind, und zwar zwischen 3° und 10°.
Bei der Schnellabschaltbewegung des Regelstabantriebs, die seltener vorkommt, ist ein Gleiten zwischen der Außenfläche der Räder 44 und der Innenfläche der Hohlkolbens zulässig. Als Material für das Rad wird ein hartes Material gewählt um den Verschleiß zu

ίο vermindern.

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 Die Zentrierung des Hohlkoibens im Bremszylinder 14' erfolgt durch drei Führungsräder 49. Die Führungsräder 49 sind aus einem harten Material hergestellt und jeweils in einer wasserdichten, in den Bremszylinder eingearbeiteten, zum Hohlkolben hin offene Ausnehmung 70 angeordnet. Die Räder können ohne Spiel an dem Hohlkolben fliegen, weil sie auf Exzenterwellen gelagert sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Regelstabantrieb für einen Kernreaktor, bei dem der Regelstab von unten in den Reaktorkern einschiebbar ist, mit einem Normalantrieb, der eine durch einen Motor drehbare Schraubenspindel und eine axial bewegliche, rotationsfeste Mutter enthält, mit einem hydraulischen Schnellantrieb, der einen in Axialrichtung der Schraubenspindel beweglichen Hohlkolben enthält, welcher die Schraubenspindel umgibt und bei Normalbetrieb auf der Mutter ruht, mit einer Kupplung zur Verbindung des Hohlkolbens mit dem Regelstab, mit einem die Schraubenspindel, die Mutter und den Hohlkolben umgebenden Leitrohr, durch dessen oberes Ende der Hohlkolben dichtend hindurchlaufen kann, und mit mehreren, am unteren Ende des Hohlkolbens befestigten Führungsrädern, die auf der Innenfläche des Leitrohres abrollen und den Hohlkolben zentrieren, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Führungsrad (15) mittels eines am unteren Ende des Hohlkolbens (13) einseitig befestigten Armes (29) gelagert ist, so daß die Führungsräder (15) unter elastischer Verformung der Arme (29) an die Innenfläche des Leitrohrs (14) gepreßt werden.