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Tastgerät mit Registriereinrichtung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tastgerät mit Registrieinrichtung
für die Feststellung von Ortaveränderungen oder Lageänderungen an Bauteilen innerhalb
von während des Briebes nicht zugänglichen Apparaten, wie z.B. Kernreaktordruckbehältern.
Normalerweise werden Orteveränderungen oder Lageänderungen mit Hilfe von induktiven
Wegaufnehmern gemessen.
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Dies bringt Jedoch im Inneren geschlossener Apparate bei Betriebsbedingungen,
wie z.B. hohen Temperaturen und Drücken, große Schwierigkeiten mit sich, häufige
Ausfälle dieser Einrichtungen sind dann die Folge. Als markantes Beispiel flir <110
Notwendigkeit derartiger Messungen seien wassorgekühlte Kernreaktoren genannt. Dort
werden die Brennelemente von einer iiber ihnen liegenden Gitterplatte 8o gehalten,
daß sie während des Betriebes durch Strönungskräfte nicht hochgehoben werden können.
Dabei steht die Gitterplatte mit einem gewissen Abstand über den Köpfen der Brennelemente
und drückt auf die zwischen ihnen angeordneten Niederhaltefedern. Während des Betriebes
nun ändert sich der Abatand zwischen Kopf- und Gitterplatte.
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Die Kenntnis dieser Abstandsänderungen ist wesentlich für die Bemessung
der Abstände zwischen dem Brennelement und der iiber ihnen liegenden Gitterplatte
sowie auch ftir die Bemessung der genannten Niederhaltefedern. Es liegt auf der
Hand, daß die Ausmessung
solcher Längenänderungen mit Hilfe der
eingangs genannten induktiven Wegaufnehmer gerade hier mit besonderen Schwierigkeiten
verbunden ist.
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Es stellto sich daher die Aufgabe, für die Messung solcher Größen
ein Gerät einzusetzen, das rein mechanisch arbeitet und daher keinerlei elektrische
Anschlüsse nach außen benötigt und das mit einer Registriereinrichtung versehen
iat, deren Anzeige bei der Entnahme dieser Geräte aus dem jeweiligen Apparat auf
einfache Weise ausgewertet werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß aus einem Gerät
mit einem rohrförmigen Gehäuse mit einem darin geführten, federbelasteten Taststift,
dessen axiale Verschiebung während des Betriebes des zu untersuchenden Apparates
durch eine u Gehäuse federnd angeordnete harte Spitze auf einem mit dem Taststift
verbundenen Registrierzylinder als Gravur nach Entnahme des Gerätes aushebbar ist.
Der Registrierzylinder stellt sozusagen eine Schreibwalze dar, die durch die Längenänderung
der Bauteile, zwischen denen das Tastgerät eingesetzt ist, unter einer al Gehäuse
befestigten harten Spitze hin und her bewegt wird, so daß die Ortsveränderung der
Bauteile durch eine eingravierte Kurve auf der Schreibwalze unverwischbar registriert
ist.
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Für die konstruktive Gestaltung eines derartigen Tastgerätes gibt
es verschiedene Möglichkeiten, zwei davon seien in den Figuren 1 und 2 zur näheren
Erläuterung der Erfindung aus für lich beschrieben.
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Das Tastgerät besteht zunächst aus einem Gehäuse 1, in welchen ein
Taststift 3 gegen den Druck einer Feder 31 längsverschieblich angeordnet ist. Die
Lagernng dieses Taststiftes besteht auf der einen Stirnseite des Gehäuses aus einer
einfachen Bohrung und auf d.r anderen Seite aus einer das Gemüse verschließenden
Überwurfmutter 2, die gleichzeitig als Widerlager für die Feder 31 dient. Die genau
lage des Taststiftes 3 innerhalb
des Gehäuses wird dabei durch den
aus der Mutter 2 herausragenden Gewindestift und die aufgeschraubte Mutter 21 festgelegt.
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Das Gehäuse 1 ist mit einem seitlichen Fenster 11 versehen.
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Durch dieses Fenster ragt eine auf einer Feder 61 befestigte Hartnetallspitze
6 nach innen. Diese Spitze berührt dabei den Registrierzylinder 4, der vorzugsweise
aus einer schwarz oxidierten Zirkonlegierung besteht. Dieser Registrierzylinder
4 ist über den Taststift 3 geschoben, liegt an einer Schulter doJJelbtn an und ist
bezüglich seiner Drehbeweglichkeit gegenüber den Stift x mit einer Feder 14 gekuppelt.
Dies liegt nn den Wandu-gen einer Bohrung des Registrierzylinders an und ist mit
den einen hochgebogenen Ende, wie dargestellt, in den Taststift 3 eingelassen. Durch
das Anliegen dieser Feder in der Bohrung des Registrierzylinders ist eine Drehung
desselben auf dem festgehaltenen Taststift 3 nur in einer Richtung möglich. in der
Gegenrichtung infolge der durch die Reibung bewirkten Durc.
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nessererweiterung der Feder Jedoch nicht.
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Der Registrierzylinder 4 hat einen rohrförmigen Fortsatz 41, auf dem
eine Kulissenwalze 5 gelagert ist und über eine Hilfsfeder 42 ständig an der Registrierwalze
4 anliegt. Die Stirnseiten dieser Kulissenwalze sowie der Registrierzylinder sind
mit einer radialen sägezahnähnlichen Verzahnung versehen, so daß eine gegenseitige
Verdrehung beider Teile wiederum nur in einer Richtung möglich ist. Diese Kulissenwalze
5 ist nun mit zwei steilgängigen eingeschnittenen Kurven 51 versehen, in die am
GeMuse 1 befestigte Fuhrungsstifte 15 hineinragen.
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Die Virkungeweise dieses Gerätes ist nun folgende Es wird zunächst
zwischen Jene beiden Bauteile eingesetzt, deren gegenseitige Entfernungsänderung
bzw. Bewegung festgestellt und registriert werden soll. So z.B. zwischen dem Kopfstück
eines
Brennelementes und der darüber angeordneten Gitterplatte,
wie es bereits eingangs erwähnt -sordew ist. Entsprechende daß t P~ efläche werden
dazu am Gehäuse 1 vorgesehen, in dienase Hapte.
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der Flansch 12. Es konnte jeduch auch noch eine ansprechende Formgebung
der Mutter 2 für die Befestigung des Tastgerörg vorgesehen werden. Der Taststift
3 selbst liegt am tern bauteil an und wird durch dte Feuer 31 in ständigem Kontaki
idemselben gehalten. Für einen evtl. fernbedienten Einsatz an der Spitze des Taststiftes
3 eine Gewindebohrung 3 vorgesehen, in welche das Fernbedienungswerkzeug eingreift
r T'fr sich nun während de Betriebes des Apparates eine Ortsveränderung der mit
dem Tastgerät in Verbindung stehenden Bentzile, so bewegt sich der Taststift 3 und
mit ihm die Kulissenwalze bzw. der Registrierzylinder durch die in die Nuten 51
eingreifenden Stifte 15 des Gehauses 1 wird dabei gleichzeitig eine Drehbewegung
dieser beiden Bauteile bewirkt. Die dabei aus dem Registrierzylinder entstehende
Gravur gibt somit auch Auskunft über die Bewegungsrichtung des Taststiftes 3 Dui.
sie Art der Verzahnung 45 mit interschiedlichen Flankensteilung ten wird dabei der
Registrierzylinder 4 nur in der einen Richtung mitgenommen, in der anderen jedoch
nicht, zumal er dort die Feder 14 an einer Drehung verhindert wird. Auf diese Weise
ist somit nicht nur die Ortsveränderung der beiden Bauteile feststellbar, es läßt
sicti vielmehr auch die Anzahl der ährend der Einsatzzeit stattgefundenen Bewegungspiele
der beiden Bauteile feststellen.
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Eine andere konstruktive Möglichkeit für die Ausbildung eines solchen
Tastgerätes ist in Fig. 2 dargestellt. Einander ent sprechende Bauteile sind dabei
mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Gegenüber dem Beispiel in Fig. 1 entfällt
hier die Kulissenwalze 5 sowie die Weder 31. An ihre Stelle tritt eine Feder 33
mit relativ großer Steigung, die auf ihrem Außendurchmesser vom Gehäuse 1 spielfrei
umschlossen wird. Sie liegt mit ihrem einen Ende an der Mutter 2 und mit ihren anderen
Ende auf
dem Registrierzylinder 4 an. An dieser Seite ist das Drahtende
schräg gegen die Stirnseite des Registrierzylinders 4 angestellt. Die Funktion dieser
Konstruktion beruht darauf, daf beim Einwärtsdrücken des Taststiftes 3 die Feder
3, zusammen gedrückt wird, so daß deren am Registrierzylinder 4 nriliegenles Ende
gezwungen ist, eine Drehbewegung auszuführen und dabei diese Registrierzylinder
4 ebenfalls mitzunehmen. Bei der nach swärts gerichteten Bewegungsrlchtung des Taststlftes
3 degegen gleitet das Federende an der Stirnfläche des Registrierzyliniers zurück
und kann diesen infolge der dabei wesentlich verringarten Reibung sowie der Wirkung
der Sperrfeder 14 nicht mitnehmen.
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Zur Verbesserung der Mltnehmer- bzw. Freilaufeigenschaften zwischen
er Feder 33 und dem Registrierzylinder 4 kann dessen Stirnfläche wieder mit einer
Radialverzahnung, ähnlich wie im Beispiel der Fig. 1, versehen werden. Normalerweise
dürft; jedoch eine gewisse Aufrauhung dieser Stirnfläche anstelle e ii'lE ' Verzahnung
45 bereits ausreichend sein.
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Wie bereits erwähnt, besteht der Registrierzylinder vorzugsweise aus
einer schwarz oxidierten Zirkonlegierung. Diese Material hat den vorzug, dat es
sich durch die Spitze k, vteI hältnismäßig leicht gravieren läßt und diese Gravierspur
auch bei nachträglicher erneuter Oxidation gut sichtbar bleibt, andererseits hat
dieses Material aber auch den Vorzug, gute Gleiteigenschaften gegenüber dem Gehäuse
1, das aus rostfreiem Stahl gefertigt ist, zu besitzen.
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Wie außerdem bereits erwähnt, wird man die äußere Gestalt des Gehäuses
so der Formgebung der zu untersuchenden Bauteile anpassen, daß sie sich dort leicht
befestigen bzw. einsetzen lassen. Bei Kernreaktorbrennelementen befinden sich z.B.
in der Kopfstücken bereits Bohrungen zur Aufnahme von Paßstiften, die Jedoch nicht
alle benötigt werden, so daß dieses Tastgerät dort eingesetzt werden kann, wo es
mit seinem Flansch 12 aufliegt.
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Die Stirnseite des Taststiftes 3 liegt dann bei diesem Anwendungszweck
an der darüber angeordneten Gitterplatte an, die erst nach dem Einsatz der Brennelemente
in den Reaktorkern auigesetzt wird.
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PUr die Auswertung der Gravur auf dem Registrierzylinder ist es zweckmäßig,
am Fenster 11 des Gehäuses eine Mlllimetereintellung einzugravieren, so daß das
Meßergebnis auch ohne Schwierigkeit fernbedient, erfaßt und ausgewertet werden kann.
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Abschließend sei noch erwähnt, daß bei längerer Einsatzzeit, wenn
also der Umfang des Registrierzylinders 4 für die Aufzeichnung der Meßergebnisse
nicht ausreichen sollte, die Möglic3Z-keit besteht, auf diesen Schreibzylinder eine
Metallfolie aufzuwickeln, die sich bei der schrittweisen Drehbewegung derselben
langsam abwickelt und dadurch eine wesentlich größere Registrieroberfläche und damit
auch Registrierdauer gegebeist.
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5 PatentansprUche 2 Figuren
L e e r s e i t e