DE2801986C3

DE2801986C3 - Method and implementation arrangement for measuring the play between a drive nut and a drive spindle

Info

Publication number: DE2801986C3
Application number: DE2801986A
Authority: DE
Inventors: Ingvar Ing. Vaesteraas Aste (Schweden)
Original assignee: ASEA Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2801986B2; JPS5393863A; IT7867132A0; SE403949B; SE7700736L; DE2801986A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung des Spiels zwischen einer Antriebsspindel und einer Antriebsmutter gemäß dem Oberbegiiff des Anspruches 1 sowie auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Antriebsvorrichtungen der genannten Art sind bekannt aus der DE-OS 25 47 919.The invention relates to a method for measuring the play between a drive spindle and a drive nut according to the preamble of Claim 1 and an arrangement for carrying out the method. Drive devices of the type mentioned are known from DE-OS 25 47 919.

Bei solchen Antriebsvorrichtungen unterliegen die Antriebsmuttern, die meistens aus Graphit bestehen, einem starken Verschleiß. Es ist deshalb üblich, pro Jahr 20% der Antriebsvorrichtungen zu revidieren.In such drive devices, the drive nuts, which are usually made of graphite, are subject to heavy wear. It is therefore common to overhaul 20% of the drive devices per year.

Aus der DE-PS 9 49 775 ist eine Einrichtung zur induktiven Messung des Radial- oder Axialspieles bei Turbinen und ähnlichen Maschinen bekannt. Dabei befindet sich am rotierenden Teil ein Dauermagnet der mit jeder Umdrehung an einer ortsfest angeordneten Spule vorbeiläuft und in diese einen Spannungsstoß induziert Das Integral der Spannungsstöße ist ein Maß für das zu messende Spiel.From DE-PS 9 49 775 a device for inductive measurement of the radial or axial play is in Turbines and similar machines known. There is a permanent magnet on the rotating part runs past a stationary coil with each revolution and a voltage surge into it induced The integral of the voltage surges is a measure of the backlash to be measured.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßverfahren der eingangs genannten Art nebst Durchführungsanopjnung zu entwickein, mit denen es möglich ist ohne Demontage der Antriebsvorrichtungen festzustellen, bei welchen Antriebsvorrichtungen eine Überholung am dringendsten erforderlich istThe invention is based on the object of providing a measuring method of the type mentioned at the outset Implementation options to develop with which it it is possible to determine which drive devices are used without dismantling the drive devices an overhaul is most urgently needed

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches I genannten Merkmale hatTo solve this problem, a method is proposed which, according to the invention, has the features mentioned in the characterizing part of claim I.

Eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung ist durch die im Anspruch 2 genannten Merkmale gekennzeichnetAn arrangement for carrying out the method according to the invention is provided by that in claim 2 features mentioned

Vorteilhafte Weiterbildungen der Durchführungsanordnung sind in den Ansprüchen 3 bis 6 genanntAdvantageous further developments of the lead-through arrangement are mentioned in claims 3 to 6

Anhand des in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispieles einer Durchführungsanordnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigtBased on the exemplary embodiment of a lead-through arrangement shown in the figures, the Invention will be explained in more detail. It shows

F i g. I einen Vertikalschnitt längs der Linie I-l in Fig.3 durch den unteren Teil einer der hier behandelten Antriebsvorrichtungen mit dem bei der Erfindung verwendeten Meßgerät zum Messen der magnetischen Feldstärke, wobei der Antriebsmotor der Antriebsspindel durch eine Anordnung zum manuellen Drehen der Antriebsspindel ersetzt istF i g. I is a vertical section along the line I-I in 3 through the lower part of one of the drive devices dealt with here with the one in the Invention used measuring device for measuring the magnetic field strength, the drive motor of Drive spindle is replaced by an arrangement for manually rotating the drive spindle

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in F i g. 1,F i g. 2 shows a section along the line H-II in FIG. 1,

Fig.3 die Draufsicht auf die Anordnung zum manuellen Drehen der Antriebsspindel,3 shows the top view of the arrangement for manually rotating the drive spindle,

F i g. 4 den in F i g. 1 verwendeten Dauermagneten und sein magnetisches Feld.F i g. 4 the in F i g. 1 used permanent magnet and its magnetic field.

In F i g. 1 bezeichnet 1 eine zur Antriebsvorrichtung gehörende Antriebsspindel und 2 eine die Spindel umgebende Antriebsmutter, die aus einem inneren Teil 3 aus Grafit, einem äußeren Teil 4 aus nichtmagnetischem metallischen Material und einem oberen metallischen Teil 5 aufgebaut ist, das die Antriebsspindel mit so großem Spiel umgibt daß es mit der Spindel nur bei einem sehr großen Verschleiß des Gewindes in dem inneren Grafitteil 1 in kraftübertragenden Kontakt kommt Ferner hat die Mutter 2 ein tassenförmiges, innen mit Gewinde versehenes und mit einer zentralen Bohrung versehenes Endstück 10. Die Antriebsmutter 2 ist von einer aus nichtmagnetischem Material bestehenden Hülle 6 umgeben, die an ihrer Innenseite Führungsschienen 7 hat, die mit an der Außenseite derIn Fig. 1 denotes 1 to a drive device belonging drive spindle and 2 a drive nut surrounding the spindle, which consists of an inner part 3 made of graphite, an outer part 4 made of non-magnetic metallic material and an upper part metallic part 5 is constructed, which surrounds the drive spindle with so much play that it is only with the spindle in the event of a very large wear of the thread in the inner graphite part 1 in force-transmitting contact Furthermore, the nut 2 has a cup-shaped, internally threaded and with a central one End piece 10 provided with a bore. The drive nut 2 is surrounded by a casing 6 made of non-magnetic material, on its inside Has guide rails 7, which with on the outside of the

Antriebsmutter befestigten entsprechenden Führungsklötzen 7' in Eingriff stehen, so daß die Antriebsmutter nicht drehbar, sondern nur in axialer Richtung verschiebbar ist. Die Hülle 6 ist von einem aus nichtmagnetischem Material hergestellten Rohrstutzen 6' umgeben, der mechanisch mit dem Boden des Reaktortanks verbunden ist und mittels in der Figur nicht gezeigter Schraubbolzen an einer Hülse 8 angeflanscht ist, die eine Stopfbuchse 9 umschließt. Die axiale Verschiebbarkeit der Antriebsmutter nach unten ι ο ist durch einen Anschlag gegen die Hülse 8 begrenzt, die eine ,nach oben gerichtete Anschlagfläche 8' hat Die Antriebsmutter ist mit einem Dauermagneten 11 versehen, dessen Nord-Süd-Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse der Antriebsschraube verläuft Bei normalem Betrieb ist ein Zahnradgetriebemotor mit zugehöriger Drehmomentenkupplung an das untere Ende der Antriebsschraube 1 angeschlossen. Wenn eine Messung gemäß der Erfindung vorgenommen werden soll, werden diese Bauteile entfernt und durch eine mit Kurbel versehene Nabe 12 ersetzt, die in drehmomentübertragende Verbindung mit der Antriebsrehraube 1 gebracht wird und die in einem Stativ 13 drehbar gelagert ist, welches mit der Hülse 8 mechanisch starr verbunden ist An der Nabe 12 ist eine Kurbel 14 festgeschraubt die einen Zeiger trägt der beim Drehen der Antriebsschraube 1 an der Skala einer Skalascheibe 15 entlangläuft, die drehbar auf der Nabe 12 angeordnet ist und mit Hilfe einer Arretierungsschraube 16 in gewünschter Winkellage arretiert werden kann. Bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird die magnetische Feldstärke mit Hilfe eines Gerätes gemessen, dessen Bausteine, u. a. ein Anzeigeinstrument 17', zum größten Teil in dem Gerälekasten 17 untergebracht sind, und zu dem außerdem ein Geber 18 mit einem Hall-Generator gehört, der an den Gerätekasten 17 über ein elektrisches Kabel 19 angeschlossen ist. Der Geber 18 ist in einem Gummikörper 20 eingeschlossen und in ein am Rohrstutzen 6' befestigtes Rohr 21 aus nichtmagnetischem Material eingeführt. Am unteren Ende des Rohres ist eine Außenhülse 22 befestigt und weiter unten ist eine Innenhülse 23 angeordnet, an der eine mit dem Gummikörper 20 verbundene Metallschiene 24 befestigt ist. Die gegenseitige Überlappung der beiden Hülsen kann durch Drehung «iner gemeinsamen mit Innengewinde versehenen Schraubhülse 25 variiert werden, wobei das eine Ende des Innengewindes als Linksgewinde und das andere als Rechtsgewinde ausgeführt ist. Auf diese Weise kann die Lage des Gebers 18 im Rohr 21 justiert werden.Drive nut attached corresponding guide blocks 7 'are engaged so that the drive nut is not rotatable, but only displaceable in the axial direction. The sheath 6 is made up of one non-magnetic material produced pipe socket 6 'surrounded, which mechanically with the bottom of the Reactor tank is connected and by means of screw bolts, not shown in the figure, on a sleeve 8 is flanged, which encloses a stuffing box 9. the axial displaceability of the drive nut down ι ο is limited by a stop against the sleeve 8, the has an upwardly directed stop surface 8 '. The drive nut is fitted with a permanent magnet 11 provided, whose north-south direction is essentially parallel to the longitudinal axis of the drive screw In normal operation there is a gear motor with associated torque coupling to the lower End of drive screw 1 connected. When taking a measurement according to the invention should, these components are removed and replaced by a hub 12 provided with a crank, which is in torque-transmitting Connection to the drive tube 1 is brought and which can be rotated in a stand 13 is mounted, which is mechanically rigid with the sleeve 8 is connected. A crank 14 is screwed to the hub 12 and carries a pointer when it is turned the drive screw 1 runs along the scale of a graduated disk 15 which is rotatably arranged on the hub 12 and can be locked in the desired angular position with the aid of a locking screw 16. at Carrying out the method according to the invention, the magnetic field strength is measured with the aid of a device measured, its components, i.a. a display instrument 17 ', for the most part in the gear box 17 are housed, and which also includes a sensor 18 with a Hall generator, which is attached to the equipment box 17 is connected via an electrical cable 19. The encoder 18 is in a rubber body 20 enclosed and inserted into a pipe 21 fixed to the pipe socket 6 'made of non-magnetic material. An outer sleeve 22 is attached to the lower end of the tube and an inner sleeve 23 is further down arranged to which a metal rail 24 connected to the rubber body 20 is attached. The mutual Overlapping of the two sleeves can be achieved by turning a joint with internal thread Screw sleeve 25 can be varied, with one end of the internal thread as a left-hand thread and the other is designed as a right-hand thread. In this way, the position of the encoder 18 in the tube 21 can be adjusted will.

Das Messen eines Spiels gemäß der Erfindung verläuft wie folgt:The measurement of a game according to the invention proceeds as follows:

Die Kurbel 14 wird, von unten gesehen, solange im Uhrzeigersinn gedreht, bis eine weitere Drehung nicht mehr möglich ist. Bei dieser Drehung läuft die Antriebsmutter 2 zunächst gegen die Anschlagfläche 8' der Hülse 8, und danach kann die Kurbel noch um so viel weitergedreht werden, wie das Spie! zwischen den Gewinden der Antriebsmutter 2 und der Antriebsspinde| I ermöglicht Der Geber 18 wird dann in eine solche Höhenlage einjustiert, daß bei einer kleinen Veränderung der Höhenlage des Dauermagneten 11 eine verhältnismäßig große Veränderung des auf den Geber wirkenden magnetischen Feldes eintritt Dies kann z, B. dadurch erreicht werden, daß der Geber 18 auf solche Weise angeordnet wird, daß seine Längsachse einen spitzen Winkel mit der Nord-Süd-Richtung des Dauermagneten 11 bildet und der Geber etwas höher oder niedriger als der Dauermagnet angeordnet wird. Bei einer derartigen Plazierung des Gebers 18, der ein Hall-Generator ist, kann die Halbleiterplatte des Hall-Generators eine solche Lage einnehmen, daß sie in ihrem Mittelpunkt von irgendeiner Kraftlinie tangiert wird, wie es in F i g. 4 angedeutet ist Das Kriterium für das Erreichen der in F i g. 4 gezeigten Relation zwischen Geber und Dauermagnet besteht darin, daß der Ausschlag des Anzeigeinstrumentes 16 schnell von mehr als dem halben Höchstwert auf Null oder nahezu Null sinkt bei einer abschließenden juüwrenden Verschiebung des Gebers von weniger als 0,1 mm längs des Rohres 21.The crank 14 is, as seen from below, rotated clockwise until no further rotation more is possible. During this rotation, the drive nut 2 initially runs against the stop surface 8 ' the sleeve 8, and then the crank can be turned as much as the game! between Threading the drive nut 2 and the drive spindle | I enables the encoder 18 is then in such a Adjusted altitude that with a small change in the altitude of the permanent magnet 11 a A relatively large change in the magnetic field acting on the encoder occurs This can, for example, can be achieved in that the encoder 18 is arranged in such a way that its longitudinal axis a forms an acute angle with the north-south direction of the permanent magnet 11 and the encoder is slightly higher or lower than the permanent magnet. With such a placement of the encoder 18, the one Hall generator, the semiconductor plate of the Hall generator can take such a position that it is in its center point is affected by some line of force, as shown in FIG. 4 indicated is the criterion for the achievement of the in F i g. 4 shown relation between encoder and permanent magnet is that the The deflection of the display instrument 16 quickly from more than half the maximum value to zero or almost zero decreases with a final legal shift of the encoder of less than 0.1 mm along the Tube 21.

Nachdem eine geeignete gegenseitige Lage zwischen dem Dauermagneten 11 und dem Geber 18 erreicht worden ist dreht man die Kurbel 14, von unten gesehen, gegen den Uhrzeigersinn so weit bis eine starke Veränderung des Ausschlags des Anzeigeinstruments 16 eintritt Die Größe der Drehung X gegen den Uhrzeigersinn wird auf der Skalascheibe 15 abgelesen. Der Winkel X beschreibt das Spiel zwischen der Antriebsmutter 2 und der Antriebsspindel 1. Wenn die Steigung der Antriebsspindel 1 S mm beträgt, so entspricht der Winkel A"einer axialen Verschiebung vonAfter a suitable mutual position between the permanent magnet 11 and the encoder 18 has been achieved, the crank 14, seen from below, is rotated counterclockwise until a strong change in the deflection of the display instrument 16 occurs.The size of the rotation X is counterclockwise read on the dial 15. The angle X describes the clearance between the drive nut 2 and the drive spindle 1. If the pitch of the drive spindle S is 1 mm, the angle A "corresponds to an axial displacement of

S_X_S_X_

' 360 ' 360

mm .mm.

Das Anfangsspiel zwischen Antriebsspinciel und neuer Mutter ist meistens durch eine Lieferkontrolle der Antriebsvorrichtung bekannt. Der Verschleiß wird dann durch die Differenz zwischen dem vorgenannten Spiel und dem Anfangsspiel ausgedrückt.The initial play between the drive spinciel and the new nut is mostly due to a delivery check of the Drive device known. The wear is then determined by the difference between the aforementioned play and the starting game.

Wenn zwischen jeder Führungsschiene 7 und dem entsprechenden Führungsklotz 8 ein wesentliches Spiel in tangentieller Richtung vorhanden ist, so kann man die Wirkung dieses Spiels als Fehlerquelle dadurch eliminieren, daß man eine spezielle Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung anwendet: Man stellt die erforderliche Drehung λ gegen den Uhrzeigersinn fest, um einen bestimmten Ausschlag des Anzeigeinstruments 16 bei einer bestimmten Lage des Gebers 18 zu erhalten, wobei man die extreme Lage der Antriebsspindel \m Uhrzeigersinn als Ausgangsiage benutzt. Beim Messen dreht man dann die Antriebsspindel 1 im Uhrzeigersinn von dieser Ausgangslage, bis man den genannten Ausschlag auf dem Anzeigeinstrument erhält, und mißt den Drehungswinkel ß. Das Spiel ist dann gleich der Differenz zwischen β und λ.If there is substantial play in the tangential direction between each guide rail 7 and the corresponding guide block 8, the effect of this play as a source of error can be eliminated by using a special variant of the method according to the invention: the required rotation λ is set against to obtain a certain deflection of the indicator instrument 16 at a certain position of the transmitter 18 to a clockwise direction, to give the extreme position of the drive spindle \ m clockwise used as Ausgangsiage. When measuring, the drive spindle 1 is then rotated clockwise from this starting position until the indicated deflection is obtained on the display instrument, and the angle of rotation β is measured. The play is then equal to the difference between β and λ.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

28 Ot claims;

1. Verfahren zur Messung des Spiels zwischen einer Antriebsmutter aus nichtmagnetischem Mate- > rial und einer Antriebsspindel in der Antriebsanordnung for einen Reaktorsteuerstab in welcher Antriebsanordnung die Antriebsmutter mit axialer Bewegungsfreiheit in einer zylindrischen Hülle angeordnet ist, deren innere Wandfläche mit eine in Drehung der Antriebsmutter verhindernden Mitteln versehen ist, während die axiale Bewegung der Mutter durch ein Bauteil mit einer Anschlagfläche für die Endfläche der Mutter begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel mit einer besonderen Vorrichtung zu ihrer Drehung versehen wird, worauf die Antriebsspindel so weit wie möglich in derjenigen Richtung gedreht wird, in der die Antriebsmutter gegen die AnschlagßttÄe läuft, worauf ein zu einem Meßgerät für magnetische Feldstärken gehörender Geber außerhalb der genannten zylindrischen Hülle und in der Nähe eines auf der Antriebsmutter angeordneten Dauermagneten in solcher Lage im Verhältnis zu dem Dauermagneten angebracht wird, daß die Anzeigeänderung des Meßgerätes bei einer Änderung der Lage des Dauermagneten im Verhältnis zum Geber relativ groß wird, worauf die Antriebsspindel so weit in die andere Richtung gedreht wird, bis die Anzeige des Meßgerätes eine Veränderung jo erfährt, wonach der Winkel der zuletzt durchgeführten Drehung der Antriebsspindel gemessen wird.1. Method of measuring the clearance between a drive nut made of non-magnetic material and a drive spindle in the drive assembly for a reactor control rod in which Drive arrangement, the drive nut with axial freedom of movement in a cylindrical shell is arranged, the inner wall surface with an in Rotation of the drive nut is provided while the axial movement of the The nut is limited by a component with a stop surface for the end face of the nut, characterized in that the drive spindle with a special device to its rotation is provided, whereupon the drive spindle as far as possible in that direction is rotated, in which the drive nut runs against the stopper, whereupon a to a measuring device for magnetic field strengths belonging encoder outside of said cylindrical shell and in the proximity of a permanent magnet arranged on the drive nut in such a position in relation to the permanent magnet is attached that the display change of the measuring device with a change in the position of the permanent magnet in relation becomes relatively large to the encoder, whereupon the drive spindle is turned so far in the other direction, until the display of the measuring device experiences a change jo, after which the angle of the last rotation of the drive spindle is measured.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I.dadinch gekennzeichnet, daß auf der Antriebsmutter (2) ein Dauermagnet (11) js befestigt ist, daß ein mit einem Geber (18) versehenes Meßgerät (17) zum Messen magnetischer Feldstärken vorhanden ist, daß besondere Mittel (12, 13, 14) zum Drehen der Antriebsspindel (1) sowie Mittel (15) zum Messen des Drehwinkels der Antriebsspindel vorhanden sind und daß der Geber (18) in justierbarer Lage radial außerhalb der zylindrischen Hülle (6) in der Nähe des Dauermagneten (11) montiert ist.2. Order to carry out the procedure according to claim I.dadinch characterized in that on the drive nut (2) a permanent magnet (11) js is attached, that a with an encoder (18) provided measuring device (17) for measuring magnetic field strengths is available that special Means (12, 13, 14) for rotating the drive spindle (1) and means (15) for measuring the angle of rotation the drive spindle are present and that the encoder (18) in an adjustable position radially outside the cylindrical shell (6) is mounted in the vicinity of the permanent magnet (11).

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- ·»"> zeichnet, daß der Geber (18) ein Hall-Generator mit einer Halbleiterplatte ist und daß diese Platte einen spitzen Winkel mit der Nord-Süd-Richtung des Dauermagneten (11) bildet.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the transmitter (18) has a Hall generator a semiconductor plate and that this plate is at an acute angle with the north-south direction of the Permanent magnet (11) forms.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch w gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (U) derart angeordnet ist, daß seine Nord-Süd-Richtung im wesentlichen parallel zur Längsachse der Antriebsspindel (1) verläuft.4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the permanent magnet (U) such is arranged so that its north-south direction runs essentially parallel to the longitudinal axis of the drive spindle (1).

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, « dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Antreiben der Antriebsspindel (1) aus einem Stativ (13), das über eine Hülse (8) mit dem aus nichtmagnetischem Material bestehenden Zylinder (6) mechanisch verbunden ist, und einer in dem Stativ rotierbar gelagerten, mit Kurbel (14) versehenen Nabe (12) besteht, die mit dem einen Ende der Antriebsspindel (I) in drehmomentübertragender Verbindung steht5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, «characterized in that the means for Driving the drive spindle (1) from a stand (13), which is connected to the from via a sleeve (8) Non-magnetic material existing cylinder (6) is mechanically connected, and one in the tripod rotatably mounted, with a crank (14) provided hub (12) with one end of the Drive spindle (I) is in a torque-transmitting connection

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- μ zeichnet, daß das Stativ (13) mit einer im Verhältnis zur Antriebsspindel (1) senkrecht angeordneten Skalenscheibe (15) versehen ist und daß ein mit der6. Arrangement according to claim 5, characterized in μ draws that the stand (13) with a relative to the drive spindle (1) arranged vertically Dial (15) is provided and that a with the Kurbel (14) verbundener Zeiger die Winkellage der Spindel (1) auf der Skalenscheibe (15) angibt,Crank (14) connected pointer the angular position of the Spindle (1) on the dial (15) indicates