DE3123551C2 - Vorrichtung zum Abtragen der Außenschale von Kugeln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtragen der Außenschale von mittelharten bis weichen Kugeln, insbesondere der brennstofffreien Graphitscba-Ie von kugelförmigen HTR-Brennelementen.

HTR (Hochtemperatur-ReaktorJ-Brennelemente in Kugelform bestehen aus einer Graphitmatrix mit darin eingelagerten Partikeln aus nuklearem Brennstoff und einer die Graphitmatrix umhüllenden, brennstofffreien Graphitschale. Gewöhnlich haben diese Brennelemente einen Durchmesser von 6 cm, wobei die Graphitschale 0,5 cm dick ist.

Nach einem in der deutschen Patentanmeldung P 29 17 437.6 beschriebenen Vorschlag werden bei derartigen Brennelementen, wenn sie abgebrannt sind, die äußeren Graphitschalen entfernt, um einerseits eine problemlose Aufbereitung und/oder eine raumsparende Zwischen- und Endlagerung der auf diese Weise verkleinerten Brennelemente zu ermöglichen und andererseits das entfernte Graphit für neue Brennelemente verwenden zu können, indem es zu der Einbindematrix für die brennstoffhaltigen Partikeln verarbeitet wird. Hierdurch ist eine Lager- und Transportvolumenreduzierung um die Hälfte möglich.

Zum Entfernen der brennstofffreien Graphitschale werden Kugeldrehmaschinen verwendet, die zunächst die eine Hälfte der Graphitschale und nach dem Umspannen die andere Hälfte abdrehen. Dabei werden reine Bearbeitungszeiten von 20 Sekunden verwirklicht. Abgesehen davon, daß diese Zeit angesichts eines bei Großanlagen erwünschten Durchsatzes von 5000 Brennelementen pro Stunde immer noch relativ lang ist, treten häufig Schwierigkeiten beim Einspannen der Kugeln auf. Sind sie nämlich deformiert, fällt der Mittelpunkt der Kugeln mit dem des kreisenden Arbeitsstahles nicht zusammen. Einer Einspannung mittels Unterdruckerzeugung steht zudem entgegen, daß die Saugwirkung durch Oberflächenschäden an den Kugeln, wie sie infolge Korrosion oder Kugelumwälzune auftreten können, stark herabgemindert.

Insgesamt erscheint deshalb diese Art des Abtragens der Außenschalen von Kugeln wenig geeignet für große Durchsatzmengen. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu finden, mit deren Hilfe die Außenschalen von Kugeln, insbesondere von HTR-Brennelementen schnell, problemlos und trotzdem präzise entfernt werden können, wobei die Möglichkeit einer weitgehenden Automatisierung gegeben sein sollte.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäS durch eine Vorrichtung gelöst, die gekennzeichnet ist durch zumindest ein Paar von zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Abtragscheiben, von denen wenigstens eine drehbar und antreibbar ist, zumindest eine an der an anderen gegenüberliegenden Seite eine materialabtragende Oberfläche und wenigstens eine axial bewegbar ist, wobei der Arbeitsraum zwischen dem jeweiligen Paar von Abtragscheiben am Umfang durch ein Mantelgehäuse abgedeckt ist sowie Zuführ- und Abführöffnungen für die Kugeln und das Abtraggut vorgesehen sind und wobei die axial bewegbare(n) Abiragscheibe(n) gegen die jeweils gegenüberliegende Abtragscheibe derart vorgespannt ist bzw. sind, daß eine wirksame Abtragung der zwischen diesen Abtragscheiben eingespannten Kugeloberflächen erfolgt.

Die Kugeln werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Arbeitsraum zwischen zwei Abtragscheiben durch Drehung zumindest einer Abtragscheibe materialabtragend behandelt, wobei der Materialabtrag durch die Drehzahl der Abtragscheibe(n), den Druck, der von der bzw. den axial bewegbaren Abtragscheibe(n) ausgeübt wird, und nicht zuletzt durch die Beschaffenheit der den Arbeitsraum begrenzenden Oberflächen bestimmt wird. Mit dieser Vorrichtung können Kugeln in einem Arbeitsgang hinsichtlich ihrer Durchmesser reduziert werden, wobei sich die Vorrichtung durch einfache und robuste Bauweise auszeichnet. Sie eignet sich deshalb vorzüglich für den Heißzellenbetrieb. Außerdem können mit ihr hohe Abtragsraten bei außerordentlich geri geringem Bauvolumen der Vorrichtung erzielt werden. Selbst unkugelige oder mit Oberflächenschäden versehene Elemente können bei gleichzeitiger Anwesenheit anderer abzuschälender Kugeln zu geometrisch runden Kugeln abgeschält werden. Aufgrund dessen kann der Sicherheitsabstand zur partikelnbeladenen Zone bei HTR-Brennelementen minimal gehalten werden, wodurch ein maximaler Abtrag ermöglicht wird.

Die Oberflächen der Abtragscheiben können dem jeweiligen Kugelmaterial angepaßt werden. Für HTR-Brennstoffelemente hat sich eine Oberfläche bewährt, die mit einer Profilierung mit im wesentlichen radial sich erstreckenden Schälrippen versehen ist. Dabei ist eine Ausbildung besonders vorteilhaft, bei der die Oberfläche schraubenförmig in axialer Richtung bis zu einem stufenförmigen Abfall ansteigt. Auf diese Weise werden die zwischen den Abtragscheiben eingeklemmten und dort abrollenden Kugeln bei dem stufenförmigen Abfall kurz freigegeben, so daß sich ihre Ausgangslage für den nächsten Anstieg ändert. Hierdurch werden andere Stellen der Kugeloberfläche bearbeitet, so daß die Kugeln ihre Gestalt beibehalten. Dabei kann die Oberfläche mehrere Sektoren mit in axialer Richtung schraubenförmigen Anstieg und nachfolgendem, stufenförmigen Abfall zum nächstfolgenden Sektor aufweisen, damit möglichst vielen Veränderungen der Ausgangslage auftreten.

Damit die Außenschalen der zu behandelnden Kugeln

nicht über ein gewünschtes Maß abgetragen werden, sollte für die jeweils axial bewegbare Abtragscheibe zumindest ein Anschlag für die geringste Entfernung zwischen den Auftragscheiben vorgesehen sein. Auf diese Weise ist gesichert, daß der Abtrag bei HTR-Brennelementen nicht in die Partikeln enthaltende Graphitmatrix hineingeht. Der Anschlag kann dabei beispielsweise als koaxial auf einer Abtragscheibe angeordnete Anschlagbuchse, die gegebenenfalls auf der drehbaren Abtragscheibe angebracht ist, ausgebildet sein.

Für das Zusammendrücken der Abtragscheiben sieht die Erfindung vor, daß die jeweils axial bewegbare(n) Abtragscheibe(n) mittels jeweils zumindest einer Feder gegen die jeweils gegenüberliegende Abtragscheibe vorgespannt ist bzw. sind. Dabei sollte die Borspannung der Feder(n) veränderbar sein. Als Federn kommen beispielsweise Schraubenfedern oder auch pneumatisch arbeitende Federn in Frage.

Die Feder(n) kann koaxial zu der bzw. den betreffenden Abtragscheibe(n) angeordnet sein. Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen werden, daß mehrere Federn über den Umfang der jeweiligen Abtragscheibe verteilt sind.

Jeweils ein Paar Abtragscheiben besteht zweckmäßigerweise aus einer drehbaren Arbeitsscheibe und einer axial beweglichen, nicht drehbaren Reaktionsscheibe. Bei einer Ausführungsform kann dabei die Reaktionsscheibe über jeweils eine nach außen führende Betätigungsachse axial bewegbar geführt sein. Es bietet sich dann an, die Feder jeweils auf die Betätigungsachse aufzuziehen.

Bei einer anderen Ausführungsform hat die Reaktionsscheibe über ihrem Umfang verteilte Führungsösen, mit denen sie auf axial bewegbaren Führungsstangen geführt ist. Diese Ausführungsform bietet sich vor allem dann an, wenn mehrere Paare von Abtragscheiben nebeneinander angeordnet werden. Die Federn können dann als die Führungsstangen umfassende Schraubenfedern oder dergleichen ausgebildet sein und die Führungsstangen Anschläge zum Wegziehen des bzw. der Reaktionsscheibe(n) von der jeweiligen Arbeitsscheibe aufweisen. Hierzu sollten die Führungsstangen Federanschläge haben, gegen die sich die Federn abstützen.

Eine besonders kompakte und hohe Kugelbearbeitungskapazitäten ermöglichende Vorrichtung ergibt sich dann, wenn eine Mehrzahl von Abtragscheibenpaaren koaxial hintereinander in einem Gehäuse angeordnet werden. Sofern dabei die Führung der axial bewegbaren Abtragscheiben über Führungsstangen erfolgt, sollten die Führungsstangen über alle Faare von Δ Ktrocre^ViiitKiin rüir»Kön nnH on Ainom

oinorvs

gemeinsamen Führungsstangenantrieb verbunden sein.

An der Oberseite des Mantelgehäuses kann für jedes Paar Abtragscheiben zumindest eine Zuführöffnung und an der Unterseite zumindest eine Abführöffnung vorgesehen sein, wobei es zweckmäßig ist, daß die Abtragscheiben dann im wesentlichen senkrecht stehen. Um eine gesteuerte Zuführung der einzelnen Kugeln zu ermöglichen, können im Bereich der jeweiligen Zuführ- und Abführöffnungen Zuführ- und Abführschleusen angeordnet werden. Sofern die Abführschleuse im Bereich des Arbeitsraumes sitzt, sollte sie Durchtritte für das Abtraggut aufweisen, damit es ständig aus dem Arbeitsraum herausfallen kann.

Sofern durch die Abführöffnung gleichzeitig auch das Abtraggut herausgeführt werden soll, empfiehlt es sich, Kugeln und Abtraggut dadurch zu trennen, daß in dem anschließenden Abführkanal ein Abzweig mit Gittern vorgesehen wird. Durch die Gitter werden die Kugeln in den Abzweig geleitet, während das Abtraggut hindurchfallen kann.

Die Zuführ- und/oder Abführöffnung(en) können bei einer Ausführungsform in Arbeitsstellung der Abtragscheiben hinter der axial bewegbaren Abtragscheibe münden. Dabei sollte diese Abtragscheibe axial derart in bewegbar sein, daß die Kugeln in den Arbeitsraum einbringbar bzw. herausführbar sind. Dann ist es jedoch erforderlich, daß zusätzlich ein Abtraggutabführkanal vorgesehen wird.

Das Mantelgehäuse sollte in diesem Fall in Richtung auf die Öffnungen nach unten geneigt sein, daß die Kugeln aus dem Arbeitsraum herausrollen können. Damit eine zugeführte Kugel nicht über die Abführöffnung hinausrollen kann, ist es zweckmäßig, die Zuführ- und Abführöffnungen entsprechend zu dimensionieren und einander zuzuordnen.

Insbesondere bei Anwendung mehrerer Paare von Abtragscheiben ist es zweckmäßig, unterhalb der Abführöffnungen einen Schneckenförderer zum Abtransport des Abtraggutes nach Trennung von den Kugeln vorzusehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigt F i g. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Kugelschälfräse für HTR-Brennelemente;
jo Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Abtragscheibe der Kugelschälfräse gemäß F i g. 1;

F i g. 3 eine Seitenansicht mit teilweisem Längsschnitt einer anderen Kugelschälfräse und

F i g. 4 einen Querschnitt durch die Kugelschälfräse gemäß F i g. 3.

Die in Fig. 1 gezeigte Kugelschälfräse 1 weist ein zylindrisches Mantelgehäuse 2 auf, das an den Enden durch Deckel 3,4 abgeschlossen ist.

In dem Mantelgehäuse 2 sind zwei Abtragscheiben angeordnet, nämlich eine in dieser Ansicht linke Reaktionsscheibe 5 und rechte Arbeitsscheibe 6. Die Arbeitsscheibe 6 ist auf einer Antriebswelle 7 mittels einer Mutter 8 befestigt und in einer Lagerbuchse 9 des Deckels 4 mittels eines Wälzlagers 10 drehbar gelagert. Die Lagerbuchse 9 ist zusätzlich über Versteifungsrippen 11,12 gehalten. Mit einem Wellenstumpf 13 ragt die Abtriebswelle 7 nach außen und kann dort mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, versehen werden.

Die Reaktionsecheibe 5 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar. Sie wird mittels einer Mutter 14 auf einer Führungsachse 15 gehalten, die in dem Deckel 3 durch oino CiiKt-itr»fTcr»ij£itcA 1Λ tr^fiinrt ict U^G ΠΡΓΡΠ nprh außen ragendes Ende einen Handgriff 17 hat. Die Führungsachse 15 ist von einer Schraubenfeder 18 umgeben, die sich einerends am Deckel 3 und andererends an der Rückseite der Reaktionsscheibe 5 abstützt Sie ist als Druckfeder ausgelegt und demgemäß betstrebt, die Reaktionsscheibe 5 gegen die Arbeitsbo scheibe 6 zu drücken. Die Vorspannung der Schraubenfeder 18 kann entsprechend den Erfordernissen angepaßt werden.

Die einander zugewandten Oberflächen der Reaktions- und Arbeitsscheiben 5,6 schließen zusammen mit bi dem Mantelgehäuse einen Arbeitsraum 19 ein. Die Oberfläche der Arbeitsscheibe 6 ist dabei speziell ausgebildet, wie sich aus F i g. 2 noch näher ergibt Auch die Oberfläche der Reaktionsscheibe 5 weist Rauhigkei-

ten zur Förderung des Abtragens auf.

In dem Arbeitsraum 19 befindet sich hier gerade eine Kugel 20. Durch Einwirkung der Schraubenfeder 18 wird sie mit Druck beaufschlagt und rollt bei Antrieb der Arbeitsscheibe 6 auf den beiden Oberflächen ab, wobei gleichmäßig die äußere Schale abgefräst wird. Das dabei entstehende Abtraggut fällt über einen mit einem Sieb abgedeckten Abtraggutabführkanal 21 aus; dem Arbeitsraum 19 heraus. Es kann gesammelt und für die Herstellung der Graphitmatrix neuer Brennelemente verwendet werden.

Der Fräsvorgang ist beendet, wenn der Durchmesser der Kugel 20 so klein geworden ist, daßi eine auf der Antriebswelle 7 sitzende, in den Arbeitsraum 19 hineinragende Anschlagbuchse 22 zur Anlage an der gegenüberliegenden Reaktionsscheibe 5 kommt. Hierdurch wird verhindert, daß sich der Abstand von Reaktions- und Arbeitsscheibe 5, 6 weiter verringert, was die unerwünschte Folge hätte, daß die Graphitmatrix mit den dort eingelagerten Partikeln angegriffen würde. Nach Beendigung des Fräsvorgainges wird die Reaktionsscheibe 5 mittels des Handgriffes 17 soweit von der Arbeitsscheibe 6 weggezogen, daß eine Abführöffnung 23 mit anschließendem Abführkanal 24 freigegeben wird. Aufgrund der leichten Neigung der Kugelschälfräse 1 rollt dann die Kugel 20 von selbst in den Abführkanal 24.

Von oben her kann dann über einen Zuführkanal 25 und eine Zuführöffnung 26 eine neue Kugel 20 eingebracht werden. Vorher ist die Reaknionsscheibe 5 «> wieder etwas in Richtung auf die Arbeitsscheibe 6 bis zum linken Rand der Zuführöffnung 26 bewegt worden, um zu verhindern, daß die neue Kugel 20 direkt wieder in den Abführkanal 24 gelangt. Nach Einbringung der Kugel 20 wird die Reaktionsscheibe 5 wieder soweit π gegen die Arbeitsscheibe 6 bewegt, bis die Kugel 20 zwischen dem Scheiben 5, 6 eingeklemmt ist. Der Fräsvorgang kann dann erneut beginnen.

Sowohl Zufuhr - als auch Abführkanal 24, 25 haben Zuführ- und Abführschleusen 27, 28. Sie geben die 4n Möglichkeit, nur jeweils eine Kugel passieren zu lassen, ansonsten jedoch zu sperren.

Fig.2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die abtragseitige Oberfläche der Arbeitsscheibe 6 gemäß F i g. 1 mit der Anschlagbuchse 22. Die Oberfläche weist -n strahlenförmig verlaufende Schälrippen 29 auf, die den Materialabtrag bewirken. Sie sind insgesamt in vier Sektoren 30,31,32,33 aufgeteilt, wobei die Oberflächen der einzelnen Sektoren 30, 31, 32, 33 jeweils schraubenförmig entgegen der durch den Pfeil A >» angezeigten Drehrichtung bis zu einer den jeweiligen Sektor 30, 31, 32, 33 begrenzten Stufe 34, 35, 36, 37 ansteigen. Durch diese Stufen 34. 35, 36. 37 wird eine in Umfangsrichtung auf der Arbeitsscheibe 6 abrollende Kugel kurzzeitig freigegeben und erhält für den jeweils 5i nächsten Sektor 34,35,36,37, eine andere Ausgangslage, so daß sich ein gleichmäßiger Materialabtrag unter Beibehaltung der Kugelform ergibt Zusammen mit der Anschlagbuchse 22 läßt sich somit ein exakt runder Abtrag mit der Möglichkeit, sehr nahe an die Graphitmatrix herangehen zu können, erzielen.

Die in F i g. 3 gezeigte Kugelschälfräse 38 ist mit fünf Fräseinheiten von den die mittlere dieser Figur im Längsschnitt und in F i g. 4 im Querschnitt dargestellt ist, auf. Die Fräseinheiten sind an den fünf Zuführkanälen 39, 40, 41,42, 43 und den ebenfalls fünf Abführkanälen 44, 45,46, 47,48 zu erkennen, die an das zylinderförmige, aus Mantelober- und -unterteil zusammengeschraubte Mantelgehäuse 49 befestigt sind. Das Mantelgehäuse 49 wird endseitig von Deckeln 50,51 abgeschlossen.

Im Bereich der mittleren Fräseinheit ist die Antriebswelle 52 zu erkennen, deren Wellenstumpf 53 an der linken Seite aus dem Mantelgehäuse 49 herausragt. Dort kann ein Motor angeschlossen werden.

Auf der Antriebswelle 52 ist bei dieser Fräseinheit eine Arbeitsscheibe 54 zusammen mit einer Abstandsbuchse 55 befestigt. In dieser Ansicht rechts davon ist eine Reaktionsscheibe 56 gehalten, wobei deren Führung weiter unten beschrieben ist. Sie hat in der Mitte ein Durchgangsloch zur Durchführung der Antriebswelle 52. Zwischen den beiden Scheiben 54, 56 befindet sich gerade eine Kugel 57, deren Außenschale bei Antrieb der Antriebswelle 52 abgefräst wird.

Der betreffende Zuführ- und Abführkanal 41, 46 enthält jeweils eine Zufuhr- bzw. Abführschleuse 58,59, die als drehbare Zylinder ausgebildet sind, wie durch die Pfeile B, Cangedeutet wird. In diese Zylinder sind radial jeweils Sackbohrungen 60, 61 zur Aufnahme einer Kugel eingeformt. Die Zuführ- und Abführschleusen 58, 59 befinden sich gerade in geschlossener Stellung, so daß die Sackbohrungen 60, 61 zu den Zuführ- bzw. Abführkanälen 41, 46 hin offen sind, während der geschlossene Zylindermantel der Schleusen 58,59 einen Teil der Wandung des Arbeitsraumes 62 bilden. Damit sie nicht in dieser Stellung in den Arbeitsraum 62 hineinragen, weisen sie dort mit dem Radius des Arbeitsraumes 62 eingefräste Einbuchtungen auf.

F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch die vorbeschriebene Fräseinheit längs der Linie D-£in F i g. 3. Es ist zu erkennen, daß die Reaktionsscheibe 56 insgesamt vier aus dem Mantelgehäuse 49 herausragende Nasen 63,64, 65, 66 aufweist, die Löcher zur Durchführung von in dieser Figur senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden Führungsstangen 67, 68, 69, 70 aufweisen, von denen die Reaktionsscheibe koaxial zur Antriebswelle 52 gehalten wird. Diese ist in dem gezeigten Schnitt von der Abstandsbuchse 55 umgeben. In dem Zuführkanal 41 und dem Abführkanal 46 sind die zylinderförmigen Zuführ- und Abführschleusen 58, 59 mit den Sackbohrungen 60, 61 zu sehen. Die Sackbohrungen 60 in dem Zuführkanal 41 ist so bemessen, daß nur eine Kugel hineinpaßt. Durch Drehen der Zuführschleuse 58 um eine in dieser Figur senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufenden Achse kann die Kugel in den Arbeitsraum gelangen, ohne daß eine weitere Kugel nachrollen kann.

Ebenso funktioniert die Abführschleuse 59. Mit ihr kann eine Kugel aus dem Arbeitsraum 62 herausgeführt werden. Sie rollt dann zunächst senkrecht durch den Abführkanal 46. Dieser geht in eine Erweiterung 7) über, in der die Kugel über ein dort angeordnetes Gitter 72 seitlich entsprechend dem Pfeil ^herausgeführt wird, während das ebenfalls aus dem Arbeitsraum 62 herausfallende Abtraggut durch das Gitter 72 in einen Schneckenförderer 73 hineinfällt. Im übrigen kann das Abtraggut ständig aus dem Arbeitsraum 62 herausfallen, da die geschlossene Seite der Abführschleuse 59 entsprechende Durchbrechungen aufweist, die hier nicht sichtbar sind. Die vorbeschriebenen, die mittlerere Fräseinheit betreffenden Merkmale weisen jeweils auch die übrigen vier Fräseinheiten in identischer Ausbildung auf, so daß auf die Beschreibung dieser Fräseinheiten hier verzichtet wird.

. In Fig.3 wiederum ist zu sehen, daß der Schneckenförderer 73 sich über die gesamte Länge der Kugelschälfräse 38 erstreckt und alle Abführkanäle in ihn münden. Auf diese Weise wird das Abtraggut

gesammelt und kann über den Ausgang 74 entsprechend dem Pfeil Gabgeführt werden. Die Sammelstelle für die Kugeln ist hier nicht dargestellt.

In F i g. 3 ist auch der Verlauf der auf der betreffenden Seite angeordneten Führungsstangen 69, 70 zu sehen. Sie gehen über die gesamte Länge der Kugelschälfräse 38, dienen also der Führung aller Reaktionsscheiben, und sind in den Deckeln 50, 51 axial verschieblich entsprechend den Pfeilen H, I gelagert. Bei der Beschreibung der Funktion der Führungsstangen 69, 70 kann sich auf die in dieser Ansicht rechts außen liegende Fräseinheit beschränkt werden, da sich bei jeder Fräseinheit die Ordnung und Funktion wiederholen.

Die Führungsstangen 69, 70 weisen für jede Fräseinheit Federanschläge 75, 76 auf. An diesen Federanschlägen 75, 76 stützen sich mit der einen Seite die Führungsstangen 69, 70 umschließende Schraubenfedern 77,78 an, deren jeweils andere Enden an den aus dem Mantelgehäuse 49 herausragenden Nasen 79, 80 der dortigen Reaktionsscheibe 81 anliegen. Durch die Schraubenfedern 77,78 wird die Reaktionsscheibe 80 in Richtung auf die hier nicht sichtbare, jedoch genauso wie in dem Teillängenschnitt der mittleren Fräseinheit ausgebildeten Arbeitsscheibe gedruckt, so daß eine zwischen beiden eingeführte Kugel bei Drehung der Arbeitsscheibe abgefräst wird.

An der von den Schraubenfedern 77,78 abgewandten Seite der Nasen 79,89 weisen die Führungsstangen 79, 80 Scheibenanschläge 82, 83 auf. Durch Bewegen der Führungsstangen 69, 70 in dieser Ansicht nach rechts kann die Reaktionsscheibe 81 von der zugehörigen Arbeitsscheibe weggezogen werden, wenn der Fräsvorgang beendet ist. Da bei den übrigen Fräseinheiten die Ausbildung dieselbe ist, werden auch dort synchron die Reaktionsscheiben weggezogen. Nach Abziehen der jeweiligen Kugeln aus und Einbringen neuer Kugeln in

lü die Arbeitsräume werden die Führungsstangen 69, 70 wieder in dieser Ansicht nach links bewegt, und zwar soweit, daß die Nasen 79,80 einen solchen Abstand zu den Scheibenanschlägen 82, 83 haben, daß die Reaktionsscheibe 81 erst nach vollem Abtrag der Außenschale der Kugeln an die Scheibenanschläge 82, 83 zur Anlage kommen. Diese Anschläge 82, 83 dienen also auch der Sicherung gegen weiteres Abfräsen, wenn der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Durch Verstellen der Federanschläge 75, 76 kann die Vorspannung der Schraubenfedern 77,78 verändert werden.

Die vorbeschriebene Kugelschälfräse 38 kann mit einfachen Mitteln so ausgebildet werden, daß ein automatischer Arbeitsablauf, beispielsweise in einer heißen Zelle, bei hohem Kugeldurchsatz möglich ist.

Dabei können trotz niedriger Drehzahl sehr kurze Bearbeitungszeiten erreicht werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (29)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abtragen der Außenschale von mitttelharten bis weichen Kugeln, insbesondere der brennstofffreien Graphitschale von kugelförmigen HTR-Brennelementen, gekennzeichnet durch zumindest ein Paar von zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Abtragscheiben (5,6; 54,56), von denen wenigstens eine drehbar und antreibbar ist, zumindest eine ander der anderen gegenüberliegenden Seite eine materialabtragende Oberfläche und wenigstens eine axial bewegbar ist, wobei der Arbeitsraum (19, 62) zwischen dem jeweiligen Paar von Abtragscheiben (5,6; 54,56) am !5 Umfang durch ein Mantelgehäuse (2, 49) abgedeckt ist sowie Zuführ- und Abführöffnungen (23, 26; 41, 46) für die Kugeln (20) und das Abtraggut vorgesehen sind und wobei die axial bewegbare(n) Abtragscheibe(n) (5, 56, 81) gegen die jeweils gegenüberliegende Abtragscheibe (6, 54) derart vorgespannt ist bzw. sind, daß eine wirksame Abtragung der zwischen diesen Abtragscheiben (5, 56, 81; 6, 54) eingespannten Kugeloberflächen erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zumindest einer der Abtragscheiben (5, 6; 54, 56) mit einer Profilierung mit im wesentlichen radial sich erstreckenden Schälrippen (29) versehen ist. ^₀

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche(n) in axialer Richtung schraubenförmig bis zu wenigstens einem stufenförmigen Abfall (34, 35, 36, 37) ansteigt bzw. ansteigen. _J5

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche^) mehrere Sektoren (30, 31, 32, 33) mit schraubenförmigem Anstieg in axialer Richtung und nachfolgendem stufenförmigen Abfall (34, 35, 36, 37) zum nächstfolgenden Sektor (30,31,32,33) aufweist bzw. aufweisen

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die jeweils axial bewegbare Abtragscheibe (5, 56) zumindest ein Anschlag (22, 55) für die geringste Entfernung zwischen den Abtragscheiben (5, 6; 54, 56) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Anschlag als koaxial auf einer Abtragscheibe (6, 54) angebrachte Anschlagbuchse (22,55) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagbuchse (22,55) auf der drehbaren Abtragscheibe (6, 54) angebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axialbewegbare(n) Abtragscheibe(n) (5, 56, 81) mittels jeweils zumindest einer Feder (18; 77, 78) gegen die jeweils gegenüberliegende Abtragscheibe (6, 54) vorgespannt ist bzw. sind. &o

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Feder(n) (18; 77, 78) veränderbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder(n) (18) koaxial zu der ^ betreffenden Abtragscheibe (5) angeordnet ist bzc, sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch

gekennzeichnet, daß mehrere Federn (77, 78) über den Umfang der jeweiligen Abtragscheibe (81) verteilt sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Paar Abtragscheiben (5, 6; 54, 56) aus einer drehbaren Arbeitsscheibe (6, 54) und einer axial bewegbaren nicht drehbaren Reaktionsscheibe (5,56) besteht

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsscheibe(n) (5) über jeweils eine nach außen führende Betätigungsachse (15) axial bewegbar ist bzw. sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Federfn) (18) auf der bzw. den Betätigungsachse(n) (15) sitzt bzw. sitzen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsscheibe(n) (56,81) jeweils über ihrer Umfang verteilte Führungsösen (63, 64, 65, 66; 79, 80) aufweisen, mit denen sie auf axial bewegbaren Führungsstangen (67, 68, 69, 70) geführt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn als die Führungsstangen (67,68,69,70) umfassende Schraubenfedern (77, 78) oder dergleichen ausgebildet sind und die Führungsstangen (67, 68, 69, 70) Anschläge (82, 83) zum Wegziehen der Reaktionsscheibe(n)(56,81) von der betreffenden Arbeitsscheibe (54) hufweisen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (67, 68, 69, 70) Federanschläge (75, 76) aufweisen, gegen die sich die Federn (77,78) abstützen.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Abtragscheibenpaaren koaxial hintereinander in einem Mantelgehäuse (38) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17 und Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstangen (67, 68, 69, 70) über alle Abtragscheibenpaare reichen und an einem Ende ein gemeinsamer Führungsstangenantrieb vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberseite des Mantelgehäuses (2, 49) für jedes Abtragscheibenpaar zumindest eine Zuführöffnung (26, 41) und an der Unterseite zumindest eine Abführvorrichtung (23, 't6) vorgesehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtragscheiben (5,6; 54,56, 81) im wesentlichen senkrecht stehen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der jeweiligen Zuführöffnung (26,41) eine Zuführschleuse (27,58) angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der jeweiligen Abführöffnung (23, 46) eine Abführschleuse (28,59) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossene Seite der Abführschleuse(n)(59) Druchtritte für das Abtraggut asufweist.

25. \ orrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daü sich an die jeweiligen Abführöffnungen ein Abführkanal (46) anschließt, der einen Abzweig mit Gittern (72) zur Trennung der Kugein (20) vom Abtraggut aufweist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ- und/oder die Abführöffnungen (23, 26) in Arbeitsstellung der Abtragscheiben (5, 6) hinter der axial bewegbaren Abtragscheibe(n) (5) münden und diese Abtragscheibe(n) (5) axial derart bewegbar ist bzw. sind, daß die Kugel (20) in den Arbeitsraum (19) einbringbar bzw. herausführbar sind, und daß jeweils ein zusätzlicher Abtraggutabführkanal (21) vorgesehen ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelgehäuse (2) in Richtung auf die Öffnungen (23, 26) nach unten geneigt ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführ- und Abführöffnungen (23, 26) derart dimensioniert und zueinander angeordnet sind,, daß eine zugeführte Kugel (20) nicht über die Abführöffnung(en) (23) hinausrollen kann.

29. Vorrichtung nach einem der Ansp.iiche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Abführöffnung(en) ein Schneckenförderer (73) zum Abtransport des Abtraggutes nach Trennung von den Kugeln (57) vorgesehen ist