DE2726990A1

DE2726990A1 - Stellungsanzeigevorrichtung zur anzeige der stellung eines kernreaktor- regelstabs

Info

Publication number: DE2726990A1
Application number: DE19772726990
Authority: DE
Inventors: Milton Kearney Foxworthy
Original assignee: Diamond Power Specialty Corp
Current assignee: Diamond Power Specialty Corp
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1978-02-16
Also published as: IT1081115B; FR2356908B1; JPS52152255A; US4068163A; JPS5752970B2; GB1582887A; DE2726990B2; CA1090439A; ES460090A1; DE2726990C3; FR2356908A1

Description

PATENTANWALT

14. Juni 1977 Anw.-Akte: 27.125

PATENTANMELDUNG

Angelder: DIAMOND POWER SPECIALTY CORPORATION, Lancaster, OHIO

■ SBBBSBI

Titel:

Stellungsanzeigevorrichtung zur Anzeige der Stellung eines Kernreaktor-Regelstabs

Die Erfindung betrifft eine Stellungsanzeigevorrichtung zur Anzeige der Stellung eines Kernreaktor-Regelstabs.

Stellungsanzeigevorrichtungen zur Anzeige d«r Stellung eines Regelstabs in einem Kernreaktor sind im allgemeinen bekannt. Die bekannten Vorrichtungen verwenden einen Dauermagneten, der an dem Regelstab befestigt ist, um innerhalb des Reaktors zusammen mit dem Regelstab verfahren zu werden. Eine Reedschalteranordnung wird gewöhnlich außerhalb des Regelstabgehäuses entlang der Fahrtstrecke des Regelstabe und somit entlang der Fahrtstrecke des Dauermagneten vorgesehen. Wenn der Regelstab verfahren wird, werden verschiedene Reedschalter durch den Magnetfluß des Dauermagneten betätigt und ergeben entsprechende Ausgangssignale, deren Größen die Stellung des Regelstabe anzeigen. Diese Ausgangssignale werden benutzt, um den Kernreaktor zu regeln.

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Die Reedschalter solcher Reedschalteranordnungen haben gewisse Nachteile, wie z.B. eine ihnen innewohnende Hysteresecharakteristik und die Tendenz, in dem geschlossenen Zustand zu kleben. Das Hystereseproblem führt zu einer Unsicherheit über die wirkliche Stellung des Regelstabs, während ein klebender Reedschalter eine falsche Anzeige der Regelstabstellung ergibt. Um das Hystereseproblem auszuschalten oder zu minimieren, wird manchmal eine höhere Reedschalterdichte benutzt, wobei die Ausgänge von mindestens zwei Reedschaltern pro Regelstabstellung an Spannung gelegt werden und diese Ausgänge dann gemittelt werden, um eine genauere Stellungsanzeige zu ergeben. Um das Problem des klebenden Reedschalters auszuschalten, werden Stütz-Reedschalter vorgesehen oder es werden die Reedschalterkontakte diskontinuierlich gegeben, indem ein starkes Wechselstrom-Flußfeld auf den Reedschalter aufgeschaltet wird, um die Kontakte in Schwingung zu versetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stellungsanzeigevorrichtung für Kernreaktor-Regelstäbe zu schaffen, die Reedschaltervorrichtungen verwendet, die ein genaueres und zuverlässigeres Ausgangssignal zur Anzeige der wahren Regelstabstellung ergeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Reihe von Reedschaltervorrichtungen vorgesehen wird, die entlang der Regelstab-Fahrtstrecke mit Abstand angeordnet und geschaltet sind, um Ausgangssignale zu erzeugen. Wenn der Regelstab verfährt, dann schaltet ein an dem Regelstab befestigter Dauermagnet ein äußeres Magnetfeld auf die einzelnen Reedschaltervorrichtungen auf. Jeder Reedschalter der Vorrichtung hat eine umwickelte Spule, die einen Gleichstrom leitet und ein Magnetfeld um den Reedschalter herum gerade unter-

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halb der Flußhöhe errichtet, die erforderlich ist, um den Reedschalter geschlossen zu halten. Das von dem Dauermagneten in der Nähe des Reedschalters eingeleitete äußere Magnetfeld verbindet sich mit dem Magnetfeld der Spule, wodurch der Gesamtfluß in der Nähe des Reedschalters die Flußgrenze überschreitet, bei der die Reedschalter schließen; infolgedessen schließen sich die Reedschalterkontakte. Die Kontakte des Reedschalters werden mit einer Schaltung verbunden, die die Reedschalterspule kurzschließt und die Gesamtflußhöhe ausreichend fallen läßt, um die Reedschalterkontakte zu öffnen. Durch das Öffnen der Reedschalterkontakte wird aber der Kurzschluß getrennt, es wird wieder Strom auf die Spule gegeben und das Magnetfeld der Spule wiederhergestellt, wodurch die Kontakte sich wieder schließen. Der geschlossene Kontakt schließt wiederum die Spule kurz, wodurch die Kontakte geöffnet werden. Somit werden die Kontakte der Reedschaltervorrichtung solange schwingen wie das äußere Feld des Dauermagneten in der Nähe der Kontakte bleibt. Die Entfernung des äußeren Feldes führt dazu, daß das Gesamtfeld unter die Grenze fällt, an der sich der Schalter öffnet; infolgedessen öffnen sich die Reedschalterkontakte. Wenn die Kontakte offen sind, dann kann di· Reedschal te ^vorrichtung ein konstantes Ausgangssignal ergeben, bis sie wieder durch die Einleitung eines äußeren Magnetfeldes in Schwingung versetzt wird; zu diesem Zeitpunkt kann die Reedschaltervorrichtung ein schwingendes Ausgangssignal ergeben.

Angesichts der Ausführungen ist zu erkennen, daß eine Aufgabe der Erfindung darin liegt, eine Stellungsanzeigeschaltung zu ergeben, die Reedschaltervorrichtungen verwendet, welche ein schwingendes, die Regelstabstellung anzeigendes Ausgangssignal errichtet.

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Ein Aueführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Stellungsanzeigevorrichtung,

Fig. 2 eine Vergrößerung einer der Reedschaltervorrichtungen nach Fig. I₁

Fig. 3 eine graphische Darstellung der die Reedschaltervorrichtung nach Fig. 2 beeinflussenden Magnetflußfelder.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist ein Dauermagnet 10 mit einer Leitspindelverlängerung 12 eines nicht dargestellten Regelstabs verbunden, um innerhalb eines abgedichteten Reaktorgehäuses lh zusammen mit dem Regelstab verfahren zu werden. Der Regelβtab wird durch an sich bekannte Antriebsmittel über eine bestimmte Strecke^Lbewegt, welche die Stellungen zwischen dem voll in das Gehäuse Ik eingefahreren Zustand des Regelstabs und dem voll aus dem Gehäuse Ik herausgefahreren Zustand des Regelstabs festlegt.

Der Dauermagnet 10 errichtet ein örtliches Magnetfeld, das durch eine nicht-magnetische Wand 16 des Kernreaktorgehäuses Ik hindurch verläuft und ein äußeres Magnetfeld φ _Ä in dem Bereich einer Reedschaltervorrichtung nahe beim Dauermagneten 10 errichtet. Dadurch bleibt das Reaktorgehäuse Ik abgedichtet. Außen entlang der festgelegten Strecke L des Reaktorgehäuses Ik ist in einer Teilung von 50 mm eine Reihe von 72 magnetischen Reedschaltervorrichtungen S. bis S₇₂ angeordnet. Die Reedschaltervorrichtungen S. bis S₇₂ befinden sich in enger Nähe zur Wand 16 und sind mit Abstand angeordnet, um eine Einzelbetätigung der Reedschaltervorrichtung S₁ bis S₇₂ zu erlauben, wenn der Dauermagnet entlang der Strecke L bewegt wird.

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Die Reedschaltervorrichtungen S₁ bis S₇₂ sind elektrisch parallel zu einer Gleichstromversorgung P geschaltet. Jede Reedschaltervorrichtung hat eine Lumineszenzdiode D. - D₇₂, die in Reihe dazu über einen Widerstand R in jedem Zweig der parallel geschalteten Reedschaltervorrichtungen S^ - S₇₂ geschaltet ist. Die Lumineszenzdioden D. - D₇₂ leuchten einzeln auf, wenn die Reedschaltervorrichtungen S. - S₇₂ in Schwingung versetzt werden, wie anschließend erläutert wird.

Wie man am besten den Figuren 2 und 3 entnehmen kann, hat Jede Reedschaltervorrichtung S eine Spule C, die um einen Reedschalter 20 herum gewickelt ist und von der Gleichstromquelle P gespeist wird. Der Strom von der Quelle P errichtet somit ein konstantes Magnetfeld φ um den Reedschalter 20 herum; dieses Feld wird durch einen verstellbaren Widerstand 22 eingestellt, um unterhalb der Feldhöhe fL zu liegen, die erforderlich ist, um die Kontakte 2k des Reedschalters 20 zu Offnen. Bekanntlich benötigen Reedschalter eine höhere Feldhöhe φ ^, um die Kontakte 24t zu schließen, und eine niedrigere Feldhöhe φ nt um die Kontakte 2k wieder zu öffnen. Indem man die Feldhöhe φ_β der Spule C unterhalb der Höhe φ₂ hält, ist das öffnen der Kontakte 2k gewährleistet.

Bevor also der Magnet 10 sich der Reedschaltervorrichtung Sx vor einer gewissen Zeit T. nähert, sind die Reedschalterkontakte 2k offen und es wird kein Strom zur Verfugung gestellt, um die Lumineszenzdiode D_x zu zünden. In dem Zeitpunkt T₁, in dem sich der Magnet 10 der Reedschaltervorrichtung S nähert, beginnt der Magnet 10 ein Magnetfeld φ im Bereich der Reedschaltervorrichtung S aufzubauen.

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Das gesamte Feld 4 und fi im Bereich des Reedschalters

C Ok

S_x baut sich zu einer Höhe auf, welche die erste Magnetfeldhöhe /L übersteigt und dazu führt, daß die Reedschalterkontakte 2k sich zu einem Zeitpunkt T„ schließen. Das Schließen der Kontakte 2k führt dazu, daß Strom durch die Diode ϋ_χ fließt und dieselbe zündet. Das Schließen der Kontakte 24 führt auch zu einem Kurzschluß der Spule C über die elektrischen Leitungen 26 und 28, die mit der Stromquelle P verbunden sind, da der Widerstand der Diode D gegenüber dem Widerstand der Spule C vernachlässigbar ist. Somit wird das Magnetfeld φ der Spule C abgebaut. Wenn das Magnetfeld φ abgebaut ist, vermindert sich das Gesamtfeld φ und φ _t bis es unter die Höhe φ₂ zu einem Zeitpunkt T, fällt, wodurch sich die Kontakte 2k wieder öffnen. Der Öffnen der Kontakte 2k führt wiederum dazu, daß Strom zu der Spule C fließt; das Gesamtfeld φ und φ baut sich wieder auf, bis die Höhe φ, überschritten ist und die Kontakte 2k wieder geschlossen sind. Diese Schwingung des Gesamtfelde φ und φ setzt sich bis zum Zeitpunkt T. fort, zu dem der Magnet 10 sich von der Reedschaltervorrichtung S ausreichend entfernt hat, um die Bildung eines

Magnetfeldes φ im Bereich der Reedschaltervorrichtung S_v m Jt

zu vermeiden. Der restliche Fluß ff , der geringer ist als φ₂ , gewährleistet, daß die Kontakte 2k offen bleiben, bis ein äußeres Feld φ wieder eingeführt wird, um Schwingungen zu erregen. Da diese Schwingungen mit einer verhältnismäßig hohen Frequenz erfolgen, sieht man, daß die Diode D während der Schwingungen kontinuierlich gezündet ist.

Aus den obigen Ausführungen ist zu erkennen, daß dadurch, daß der Fluß φ_η richtig eingestellt wird, um geringer zu

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sein als der Fluß φ~ der Hysteresehülle des durch 0> und jf„ gebildeten Reedschalters S , eine Reedschaltervorrichtung vorgesehen wird, die selbsterregende Schwingungen in Abhängigkeit eines äußeren Magnetfeldes erzeugt.

In der beschriebenen Schaltung kann ein einzelner fehlerhafter Reedschalter wesentlich die Arbeitsweise der Schaltung stören, weil die Reedschalter einzeln betätigt werden. Es sind andere Schaltungen bekannt, bei denen dieses Problem dadurch ausgeschaltet wird, daß eine sich überlappende
Polgebetätigung der Reedschalter sowie eine Redundanz von Reedschaltern vorgesehen wird. Somit ist zu erkennen, daß die Reedschaltervorrichtung gemäß der Erfindung nicht nur für die offenbarte Schaltung anwendbar ist, sondern auch für diese anderen bekannten Schaltungen.

Es können z.B. die Dioden D phototechnisch mit einer Steuerschaltung gekoppelt werden, um eine Reaktorsteuerung in
Abhängigkeit von einer gewissen angezeigten Regelstabstellung zu bewirken. Alle derartigen Änderungen und Verbesserungen sind in dieser Beschreibung fortgelassen worden, um eine
knappe und klare Übersicht über die Erfindung zu geben.

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Claims

PATENTANWALT 2/2b990

8. 11. 1977 Aktenz.: P 27 26 990. 5 Anw.-Akte: 27.125

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Reedschalter-Stellungsanzeigevorrichtung zur Anzeige der Stellung eines beweglichen Teiles innerhalb eines abgedichteten Behälters mit innerhalb des Behälters angebrachten Dauermagneten und außerhalb angeordneten Reedschaltervorrichtungen, die von dem Magnetfeld des Dauermagneten betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reedschaltervorrichtungen (S. bis S₇₂) Mittel (C, R, D, P) zur Erzeugung eines Ausgangssignals (^) in Abhängigkeit von der Nähe des das Magnetfeld erzeugenden Teiles auf den Reedschalter aufweisen.

2. Stellungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Ausgangssignals einschließen:

eine Spule (c), die um den Reedschalter (S) gewickelt ist und elektrischen Strom (P) durchleitet; eine mit der Spuel (C) verbundene Stromquelle (P), um ein Feld in Abhängigkeit von dem durch die Spule (C) fließenden Strom zu errichten, wobei das Feld kleiner ist als das Gesamtflußfeld, das erforderlich ist, um den Reedschalter zu schließen; und Kurzschlußmittel, die mit dem Reedschalter verbunden sind, um den Strom zur Spule zu umführen, wenn der Reedschalter betätigt ist, um zu schließen.

3. Stellungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Reedschalter ein Paar Kontakte hat, die in Abhängigkeit von einer ersten Magnetfeldhöhe schließen und in Abhängigkeit von einer

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ORIGINAL INSPECTED

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ersten Magnetfeldhöhe schließen und in Abhängigkeit von einer zweiten niedrigeren Magnetfeldhöhe öffnen, und daß das Kurzschlußmittel eine elektrische Schaltung einschließt, die über die Spule mit den Kontakten verbunden ist, um den Strom von der Quelle zur Spule über die Kontakte zu umführen, wenn die Kontakte geschlossen sind.

4. Stellungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet, durch einen verstellbaren Widerstand, der zwischen der Spule und der Stromquelle (P) angeordnet ist und das auf den Reedschalter aufgeschaltete Feld verstellt.

5. Stellungsanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 und/oder einem der folgenden dadurch gekennzeichnet, daß sie einen veränderlichen Widerstand einschließt, der zwischen der Spule und der Quelle geschaltet ist, und der das dem Heedschalter aufgeschaltete Flußfeld auf eine unter der zweiten Magnetflußhöhe liegenden Höhe verstellt, so daß die Heedschalterkontakte nur schwingen, wenn das Magnetfluß erzeugende Teil sich in der Nähe des Reedschalters befindet.

6. Selbsterregende Reedschalter-Schwing-Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß sie umfaßt: einen Reedschalter, der Kontakte hat, welche in Abhängigkeit von einer ersten Magnetflußhöhe geschlossen und in Abhängigkeit von einer zweiten Magnetflußhöhe, die niedriger als die erste Magnetflußhöhe ist, geöffnet werden; eine Spule, die um den Reedschalter gewickelt ist, und um die Kontakte des Reedschalters herum ein Flußfeld errichtet, das kleiner ist als die zweite Magnetflußhöhe; eine im Bereich der Kontakte angeordnete Quelle äußeren

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Magnetflusses, wobei der äußere Magnetfluß sich mit dem Fluß von der Spule verbindet, und die Gesamtflußhöhe um die Kontakte des Reedschalters herum über die erste Flußhöhe hinaus anhebt; ein Mittel, das mit den Kontakten des Reedschalters verbunden ist, und abwechselnd die Spule kurzschließt, wenn die Reedschalterkontakte geschlossen sind, und die Spule an Spannung legt, wenn die Reedschalterkontakte offen sind.

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