DE3732076C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Prüfung oder Inspektion des Stabprofils, und insbesondere eine Einrichtung zu einer derartigen Inspektion des Profils jedes Stabes eines Stabbündels, wie sie in Druckwasserreaktoren als Regel- und Steuerstäbe verwendet werden.

Zum Regeln oder Steuern der reaktorinternen Kernreaktion und der Neutronenflußdichteverteilung werden in den mei­ sten in Leistungsreaktoren neuerdings genutzten Druckwasserreaktoren Regel- und Steuerstäbe verwendet. Diese Steuerstäbe sind gebildet aus einer Vielzahl von länglich ausgebildeten Neutronenabsorber­ stäben, die über eine obere Spinne zusammengefaßt sind und in sowie aus einem Langführungsrohr im zusammen­ gefaßten Kernbrennstoff unabhängig eingeführt oder herausgezogen werden. Sie werden als Absorberstab vom Typ "Cluster" oder als Cluster-Absorberelement oder Fingersteuerstab bezeichnet.

Der Steuerstab wird wie vorstehend beschrieben verwendet und erfährt durch den Kontakt mit dem Führungsrohr sowie den anderen Führungsträgern eine zunehmende Abnutzung. Es hat sich bestätigt, daß die Abnutzung nicht vernachlässigbar ist.

Dementsprechend wird das Aussehen des Steuerstabes geprüft und inspiziert, wenn der Brennstoff des Kernreaktors ausgetauscht wird. Der weitgehend abgenutzte Steuerstab wird dabei entfernt.

Da insbesondere die im Reaktor verwendeten Steuerstäbe bestrahlt worden sind und selbst eine intensive Strahlung abgeben, darf die die Inspektion durchführende Person sich den Steuerstäben nicht unmittelbar nähern. Demgemäß wurden die Steuerstäbe in Wasser eingetaucht gehalten, wobei deren äußeres Erscheinungsbild durch eine Unter­ wasserkamera überprüft wurde. Der Betrag der Abnutzung des Steuerstabes wird dabei nicht quantitativ gemessen; es wird beurteilt, ob der Steuerstab noch weiter verwendet werden kann oder nicht je nach der Erfahrung und dem Erkennungsvermögen der inspizierenden Person auf der Grundlage eben des äußeren Erscheinungsbil­ des des Steuerstabes.

Wenn dagegen jedoch die Abnutzung im Hinblick darauf quantitativ gemessen werden kann, ob der Steuerstab weiter verwendbar ist oder nicht, dann ist eine genaue Beurteilung erforderlich. In diesem Sinne sind bereits verschiedene Versuche und Vorschläge gemacht worden.

So ist zur Prüfung des Profils eines Einzelstabes aus DD 2 20 389 A1 ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, bei dem bzw. bei der eine Halteeinrichtung zum Halten des Stabes und eine Meßfühlereinrichtung zum Ermitteln des Profils mit einer zylinderförmigen Ummantelung, in die der Stab einführbar ist, vorgesehen sind. In der Ummantelung sind mehrere Meßfühler angeordnet, die mit dem Stab in Kontakt gebracht werden. Ferner sind Drehantriebsmittel zum Drehen der Ummantelung um den Stab sowie Gleitantriebsmittel zur axialen Verschiebung der Ummantelung vorhanden.

Diese Lösung ist jedoch nur für Einzelstäbe ausgelegt und gibt keinen Hinweis auf das Problem bei zu Bündeln zusammengefaßten Stäben.

In der japanischen Patent­ anmeldung Nr. 2 93 976/85 der gleichen Anmelderin wird ein Abnutzungsmeß­ fühler offenbart, bei dem ein Differentialübertrager mit beweglichem Magnetkern verwendet wird.

Bei diesem Meßfühler wird der bewegliche Magnetkern durch eine Feder an den zu inspizierenden Körper gepreßt. Die Verschiebung des Megnetkerns in der Veränderung nach der Form und Gestalt der äußeren Fläche des Körpers wird als Spannung nachgewiesen, so daß die Inspektion des Steuerstabes auf der Grund­ lage der Spannung vorgenommen wird.

Hierbei weist die in dieser Patentanmeldung offenbarte Vorrichtung eine zylinderförmige Ummantelung auf, von der der Steuerstab aufgenommen wird. Die Ummantelung ist mit einem als Dehnungsmesser ausgebildeten Meßfühler versehen, der auf die Außenfläche des Steuerstabes gedrückt wird. Die Ummantelung wird um den Steuerstab in Drehbewegung herumgeführt, um Verformungen d.h. den Betrag der Abnutzung der Außenfläche des Steuer­ stabes auf der Grundlage des Meßfühlerausgangs zu erfassen.

Die bekannte und oben erwähnte Prüf- oder Inspektions­ vorrichtung, in der eine Unterwasserkamera verwendet wird, kann den Betrag der Abnutzung nicht quantitativ messen oder das äußere Erscheinungsbild des Steuerstabes prüfen, das im toten Winkel der Kamera liegt, der durch die Clusterstruktur der Steuerstäbe bedingt ist.

Darüber hinaus leidet die Meßgenauigkeit sowie praktische Anwendung, wenn der in der Inspektionsvorrichtung eingebaute Differentialübertrager in Wasser verwendet wird.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Prüfung und Inspektion des Stabprofils zu schaffen, durch die der Betrag der Abnutzung auf einer Außen­ fläche des Stabes wie eines Steuerstabes quantitativ genau gemessen wird, um das Stabprofil zu untersuchen und zu beobachten, und durch die der Profil- oder Formquerschnitt des abgenutzten Stabes kontinuierlich inspiziert wird.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist die erfindungsgemäße Einrichtung entsprechend der Merkmale des Anspruchs 1 aufgebaut. In den Unteransprüchen sind weitere zweckmäßige Ausgestaltungen angegeben.

Nach der Erfindung sind ein Profilabtaster-Meßfühler, in den der einzelne zu inspizierende Stab einzuführen ist, ein Halter, durch den die Stäbe gehalten werden und der diese erforderlichenfalls in ihrer axialen Richtung bewegt, ein Bezugselement, das eine Inspektions­ bezugsstellung in der axialen Richtung des Stabes anzeigt, und ein Fernsichtanzeigegerät zur Erfassung der Bezugsstellung vorgesehen.

Hierbei umfaßt der Profilabtaster-Meßfühler eine zylinderförmige Ummantelung, von der die Stäbe aufgenommen werden, die normalerweise glatte und unterbrechungsfreie Stäbe zylinderförmigen Querschnitts sind. Ein einzelner als Dehnungsmesser ausgebildeter Blattfeder-Meßfühler oder deren mehrere sind in der zylinderförmigen Umman­ telung angeordnet und mit Kontaktvorsprüngen versehen. Die Schwimmspitze des Meßfühlers wird mit der Stabaußen­ fläche in Kontakt gebracht und reagierend auf die Außenfläche des Stabes verlängert oder verkürzt. Von dem Meßfühler wird auf eine Verschiebung des Kontakt­ vorsprungs hin eine Übertragung oder Umwandlung durchge­ führt, um gemäß der Unebenheit der Außenfläche des Stabes ein Ausgangssignal zu liefern.

Es ist möglich, einen einzelnen als Dehnungsmesser ausgebildeten Meßfühler oder deren mehrere zu verwenden, wobei bei Zwischenräumen gleicher Winkel mehrere Meßfühler eingesetzt werden. Bei der Drehung der zylinderförmigen Ummantelung um den Stab erzeugen die Meßfühler auf den Form- oder Profilquerschnitt des Stabes hin Signale, die einer zentralen Datenver­ arbeitungsanlage und einem Sichtanzeigegerät zugeführt werden. Die Profilquerschnittsverarbeitung wird durchge­ führt und numerisch oder figürlich auf dem Bildschirm wiedergegeben.

Darüber hinaus werden die Kontaktstücke mehrerer dieser Meßfühler in axialer Richtung des Stabes mit gleichmäßigen Abständen verschoben, so daß die Meß­ fühler in Übereinstimmung mit dem Profil auf allen Punkten in der Längsrichtung des Stabes Signale liefern, die der zentralen Datenverarbeitungsanlage sowie dem Sichtanzeigegerät zugeführt werden, um das Profil numerisch oder figürlich zu verarbeiten und darzustellen, wenn die Ummantelung um den Stab herumgeführt wird.

Als Sichtanzeigegerät kann ein Kathodenstrahlröhre-Sicht­ anzeiger,ein Drucker oder Plotter verwendet werden.

Zum Messen des Querschnittsprofils an mehreren Stellen in Längsrichtung des Stabes ist eine Antriebseinheit, die in Längsrichtung des Stabes gleitend verschiebbar ist, zusammen mit der zylinderförmigen Ummantelung und erforderlichenfalls mit deren Drehantriebseinheit ausgebildet.

Wie bereits vorstehend beschrieben, kann der Betrag der Abnutzung der als Cluster ausgebildeten Stäbe nach der Erfindung quantitativ gemessen werden. Da die zu inspizierenden Stäbe eingespannt sind und die Unebenheit der Außenfläche der Stäbe durch als Dehnungsmesser ausgebildete Blattfeder-Meßfühler erfaßt wird, liegt die Zuverlässigkeit der quantitativ gemessenen Daten äußerst hoch.

Da die Ummantelung des erfassenden Meßfühlers, in die die Steuerstäbe eingeführt werden, so beschaffen ist, daß die Dehnungsmesser-Meßfühler mit vorbestimmten Zwischenräumen in peripheraler und axialer Richtung der Ummantelung angeordnet sind und die Ummantelung rotiert wird, läßt sich das Axial- und Querschnittsprofil der zahlreichen Steuerstäbe in jeder beliebigen Stellung quantitativ und unverzüglich prüfen und beobachten.

Darüber hinaus kann das Fernsichtanzeigegerät zur üblichen quantitativen Beobachtung der äußeren Erscheinung der Stäbe verwendet werden, wobei dann auch die Inspektion des Teils des nicht abgenutzten Stabes nach schneller Beurteilung im Hinblick darauf unterbleiben kann, ob der Stab auf der Grundlage der Abnutzung bereits benutzt worden ist oder nicht.

Die Erfindung wird anhand der nächstfolgenden Beschrei­ bung mehrerer in den Zeichnungen dargestellter bevor­ zugter Ausführungsformen näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 ein Gesamtsystemschema der ersten und der zweiten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines Hauptteils der ersten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Draufsicht des Hauptteils der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine teilweise vergrößerte Ansicht der Fig. 2,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Hauptteils der zweiten Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig. 6 eine Draufsicht des Haupteils der zweiten Ausführungsform und

Fig. 7 eine teilweise vergrößerte Ansicht der Fig. 5.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Erste Ausführungsform

Nachstehend wird eine Ausführungsform nach der Erfindung beschrieben, die zur Inspektion des Betrags der Abnutzung eines in Kernreaktoren verwendeten Steuerstabes angewendet wird.

Die Fig. 1 stellt ein Systemschema dar, aus der die Gesamtzusammensetzung der Anlage ersichtlich ist. Die Fig. 2 bis 4 zeigen im einzelnen den eigenlichen Aufbau. Ein Steuerstab 1 wird von einem Handhabungswerzeug 10 fest- und im Wasser eingetaucht gehalten. Darüber hinaus wird der Stab von diesem Handhabungswerkzeug 10 nach oben und unten geführt. Ein Klaviersaitendraht 20 wird als Bezugselement in derselben horizontalen Ebene im Wasser in der sich mit dem Steuerstab 1 schneidenden Richtung gespannt. Zwei Unterwasserfernsehkameras 31, die in Entsprechung zum Klaviersaitendraht angeordnet sind, liegen über den Verbindungsleitungen 33 an den Regeleinrichtungen 35, die außerhalb des Wassers liegen, und darüber hinaus über den Kontrollbildempfängern 37 an den jeweiligen Video-Bandaufnahmegeräten (VTR) 39. Die Unterwasser-Fern­ sehkameras 31, die Regeleinrichtungen 35, die Kontroll­ bildempfänger 37 sowie die Video-Bandaufnahmegeräte 39 bilden als Ganzes die optische Fernanzeige-Einheit 30.

Die Regeleinrichtungen 35 stellen den Brennpunkt und die Bildqualität der Unterwasser-Fernsehkamera 31 ein. Ein von der Kamera 31 aufgenommenes Bild kommt auf dem Fernsehempfänger 37 zur Anzeige. Der Steuerstab 1 wird von dem Handhabungswerkzeug 10 derart nach oben und unten bewegt, daß der Klaviersaitendraht 20 mit der Bezugsstellung des Steuerstabes 1 auf dem Schirm des Fernsehempfängers 37 ausgerichtet ist. Wenn dieser Draht 20 mit der Bezugsstellung des Stabes 1 ausgerichtet ist, wird die Anzeige eines (nicht dargestellten) Codierwerkes, das in dem Handhabungs­ werkzeug 10 vorgesehen ist, auf Null gestellt. Die Ausgangssignale des Codierwerkes werden von einem Z-Achsen-Anzeiger 11 herausgenommen, um an die Schnitt­ stelle 51 geliefert zu werden. Eine Z-Achsen-Höhenstellung, die Steuerstabnummer, das Datum und dgl. können nach Bedarf auf dem Fernsehempfänger 37 dargestellt und zusammen mit dem Bild aufgezeichnet werden.

Ein hiernach noch näher zu beschreibender profiler­ fassender Meßfühler 40 wird in Bezug zum Klaviersaiten­ draht 20 und zur Unterwasser-Fernsehkamera 31 in einer vorbestimmten Stellung gehalten. Die Winkelbewegung des Meßfühlers wird von der Regeleinrichtung 41 geregelt. Ein Ausgangssignal des Meßfühlers 40 wird in einem Analog-Digital-Umsetzer 43 in ein Digitalsignal umge­ wandelt und zusammen mit dem Z-Achsen-Stellungssignal über die Schnittstelle 51 dem Rechner 53 zugeführt. Die Tastatur 58 und ein Floppy-Disk 57 liegen am Rechner 53. Ein Ausgang des Rechners 53 wird einem besonderen Sichtanzeigegerät, d.h. einem oder zwei Kathodenstrahlröhre-Anzeigegerät 54, einem Drucker 55 und einem XY-Plotter 56 zugeführt.

Ein Höhenstellung-Anzeigezähler 13 liegt in der Nähe einer Bedienungskonsole des Handhabungswerkzeugs 10 für den Steuerstab und zeigt der Bedienungsperson die Z-Achsenstellung an.

Nachstehend wird der Aufbau eines Meßabschnitts der Profilinspektionsvorrichtung anhand der Fig. 2 (Aufriß) und der Fig. 3 (Draufsicht) beschrieben.

Ein mit einem Fenster versehener Kamerakasten 69, in dem ein Klaviersaitendraht 20 horizontal gespannt ist, ist hängend auf der unteren Fläche einer Hebeplatte 62 eingesetzt, auf der die Führungsrahmen 61 ortsfest stehen. Dieser Meßabschnitt sitzt normalerweise in einer mit Wasser gefüllten Vertiefung (Abstellplatz). Die Hebehaken eines Krans werden, wie später noch näher beschrieben wird, in die Augbolzen 63 eingeführt.

Die Führungsrahmen 61 dienen den Führungsgliedern zum Einstellen der Stabbündel (Cluster). Die in der Nähe der Mitte von der Hebeplatte 62 angeordneten Führungsstangen 65 bewerkstelligen die endgültige Positionierung.

Eine Grundplatte 67 steht auf einem nicht dargestellten Gestell (das ein in der Vertiefung oder Grube angeordne­ ter Bock zum Speichern des verwendeten Kernbrennstoffs sein kann) und ist über den Kamerakasten 69 mit der Hebeplatte 62 verbunden.

Die beiden Unterwasser-Fernsehkameras 31, die über die Klammer 71 auf der Hebeplatte 62 sitzen, liegen dem im Fenster des Kasten 69 gespannten Klaviersaiten­ draht 20 gegenüber, so daß die Kameras 31 ein Bild von dem Klaviersaitendraht 20 sowie den Steuerstäben 1 machen können, wenn die als Stabbündel vorhandenen Steuerstäbe in den Kasten 69 eingeführt werden. Eine Beleuchtungslampe 32 ist an der Seite der Kamera 31 vorgesehen.

Der Meßfühler 40 ist entsprechend den Löchern 73 auf der Hebeplatte 62 angeordnet, in die die Steuerstäbe 1 eingeführt werden. Anhand der Fig. 4 wird hier im einzelnen noch darauf eingegegangen.

ln der Fig. 4 ist durch eine Führungsstange 75 unter und parallel mit der Grundplatte 67 eine Trägerplatte 77 eingesetzt. Eine Führungsmuffe 83 liegt nach dieser Fig. 4 ortsfest an einer beweglichen Trägerplatte 81 des das Profil erfassenden Meßfühlers 40 und ist an dieser Führungsstange 75 verschiebbar angebracht.

Hierbei weist die Ummantelung 85, die drehbar an der beweglichen Trägerplatte 81 angebracht ist, an ihrem oberen und unteren Abschnitt die Zylinder 87 und 89 auf, wobei auf der Außenfläche des zentralen Abschnitts der Ummantelung 85 ein Getriebe 91 ausgebildet ist. Ein Getriebe 95 ist auf der Abtriebswelle der beweglichen Antriebseinheit eingesetzt, d.h. über das Getriebe 97 kommt ein Schrittmotor 93 mit dem Getriebe 91 in Radeingriff. Somit wird bei Betrieb des Schrittmotors 93 die Ummantelung 85 um den Steuer­ stab 1 gedreht.

Der obere Zylinder 101, der an der Grundplatte 67 mit der Ummantelung 85 ausgerichtet verankert ist, besitzt einen Klemmgummi 105 in der Endmuffe 103. Diese Endmuffe 103 ist in den Zylinder 87 der Um­ mantelung drehbar und verschiebbar eingepaßt.

Ein Kolben 107 des oberen Zylinders 101 wird durch eine Druckflüssigkeit (in der Figur) nach oben und unten bewegt. Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 107, drückt der Kolben 107 den Klemmgummi 105 axial zusammen, so daß sich dieser radial ausdehnt und den eingeführten Steuerstab 1 hält.

Ganz ähnlich ist die Endmuffe 111 des mit der Träger­ platte 77 in Ausrichtung mit der Ummantelung 85 befestig­ ten unteren Zylinders 109 in dem Zylinder 89 der Ummantelung 85 gleitend beweglich, wobei die Endmuffe 111 den Zylinder 89 drehbar hält. Der Kolben 113 im unteren Zylinder 109 wird (in der Figur) nach oben bewegt, um den Klemmgummi 115 sich ausbreiten zu lassen, so daß er den Steuerstab 1 festhält.

Löcher, die den Löchern 74 in der Grundplatte 67 entsprechen, sind in der Trägerplatte 77 ausgebildet. Von ihnen wird die Trägerplatte 81 durch den oberen Zylinder 101, die Ummantelung 85, den unteren Zylinder 109 und dgl. beweglich gehalten, wobei die verschiedenen zu inspizierenden Steuerstäbe in diese Löcher eingeführt werden.

Ein als Dehnungsmesser ausgebildeter Blattfeder-Meßfühler 117, der an der Außenfläche der Ummantelung 85 durch eine Schraube befestigt ist, besitzt einen auf seiner Spitze ausgebildeten Vorsprung 119, der durch Federkraft mit der Außenfläche des Steuerstabes in Kontakt gebracht wird.

Um den Meßfühler 117 zu veranlassen, genau den Unebenhei­ ten der Außenfläche des Steuerstabes 1 zu folgen, kann auf der gegenüberliegenden Seite des Meßfühlers 117 ein Halter eingesetzt werden. Der Meßfühler 117 umfaßt eine in ihm zusammengebaute Wheatstonebrücken­ schaltung, die eine Verformung des Meßfühlers 117 als Spannungsschwankung nachweist, wobei ein Ausgangs­ signal erzeugt wird.

Es können in dem begrenzten verfügbaren Raum mehrere Ummantelungen 85 vorgesehen werden. Die Getriebe 98 und 99 bewirken das Drehen einer weiteren Ummantelung, die jedoch nicht dargestellt ist. Hierbei liegt der Drehwinkel der Ummantelung für einen einzigen Meßfühler bei zumindest 360 Grad. Sind mehrere Meßfühler 117 mit Intervallen gleichen Winkels vorgesehen, kann der Drehwinkel jeder Ummantelung dementsprechend klein sein.

Der Schrittmotor 121 für die Auf- und Abbewegung, der an der unteren Fläche der Trägerplatte 77 befestigt ist, besitzt eine Abtriebswelle, die durch eine vertikal bewegliche Schraube 123 mit einer feststehenden Schrau­ be 125 verbunden ist.

Die Schraube 125 ist an der unteren Fläche der beweglichen Trägerplatte 81 fest eingesetzt, und die bewegliche Träger­ platte 81, die Ummantelung 85 und der Meßfühler 117 kann auf die Drehung des Schrittmotors 121 hin innerhalb des begrenzten Hubs nach oben oder nach unten bewegt werden.

Eine Führungsplatte 127 ist herabhängend an der unteren Fläche der äußeren Peripherie der Grundplatte 67 befestigt.

Das die Verformung nachweisende Ausgangssignal des Meßfühlers 117 wird dem A-D-Umsetzer 43 zugeführt. Die Steuerung der Schrittmotoren 93 und 121 sowie der Antrieb der Kolben 107 und 113 wird von Regelein­ richtung 41 durchgeführt.

Vorstehend wurde der Aufbau und die Funktion der Ausführungsform einzeln beschrieben. Nachstehend wird der Inspektionsvorgang des Stabprofils mit der Inspektions­ vorrichtung in seiner Folge beschrieben.

Zunächst kommt ein Kran zur Anwendung, um den Meßab­ schnitt durch die Augbolzen 63 aufzuhängen und auf eine Grundlage, beispielshalber ein (nicht dargestelltes) Gestell in einer Vertiefung für benutzten Kernbrennstoff zu stellen. Die Führung beim Setzen erfolgt durch die Führungsplatte 127, die auch den das Profil erfassenden Meßfühler 40 vor einem Zusammenstoß oder einer während dieser Bewegung auftretenden Störung schützt.

Hiernach werden die zu inspizierenden Steuerstäbe eingehängt und von dem Handhabungswerkzeug 10 verschoben. Befinden sich die Steuerstäbe 1 unmittelbar über dem Meßabschnitt, werden die Steuerstäbe 1 langsam abgesenkt. Da die äußere Gestalt der Steuerstäbe 1 vorher bestimmt ist, werden die Steuerstäbe 1 zum Führungsrahmen 61 beim Absenken der Stäbe hingeführt, wo­ bei jede Spitze der Steuerstäbe 1 in das Loch 73 der Hebeplatte 62 eingeführt wird.

Bei weiterem Absenken des Steuerstabes 1 nimmt die Spitze des Steuerstabes 1 dieselbe Stellung in der Höhe ein wie der Klaviersaitendraht 20. Diese Stellung wird von der Unterwasser-Fernsehkamera 31 ermittelt und sie wird als Bezugsstellung eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzeige des Anzeigegeräts 11 der Z-Achsenstellung auf Null eingestellt. Falls eine Markierung auf der Außenfläche des Steuerstabes 1 als Bezugsstellung gebildet wird, kann anstelle der Spitze des Steuerstabes 1 das Zusammenfallen der Markierung und des Klaviersaitendrahtes 20 ermittelt werden. Läßt sich im Bildkontrollempfänger 37 kein klares Bild gewinnen, wird die Regeleinrichtung 35 genutzt, um die vorstehend beschriebene Einstellung durchzuführen.

Die Entfernung zwischen dem als Dehnungsmesser ausgebilde­ ten Meßfühler 117 des Profilmeßfühlers 40 und dem Klavier­ saitendraht 20 wird vorher festgelegt. Wenn dementspre­ chend dann der Steuerstab 1 um die Entfernung abgesenkt wird, erreicht die Spitze des Steuerstabes 1 die Stellung des Meßfühlers 117.

Die Außenfläche des Steuerstabes 1 wird zunächst von der Unterwasser-Fernsehkamera 31 über die gesamte Länge des Steuerstabes 1 beobachtet. Somit läßt sich der abgenutzte Teil der Außenfläche des Steuerstabes ermitteln und die Entfernung zwischen dem Teil und der Bezugsstellung bestimmen.

Hiernach wird der Steuerstab 1 nach oben und nach unten bewegt, so daß der quantitativ zu messende Teil auf die Stellung des Vorsprungs 119 des als Dehnungsmesser ausgebildeten Meßfühlers 117 gebracht wird. Nachdem dies geschehen ist, werden die Kolben 107 und 113 bewegt, um die Klemmgummis 105 und 115 in Längsrichtung zusammenzudrücken und sie radial expandieren zu lassen, so daß der Steuerstab 1 durch die Klemmgummis fixiert ist.

Falls der Steuerstab 1 in Längsrichtung nicht genau in Stellung gebracht werden kann, wird der Steuerstab 1 in der Nähe der genauen Stellung durch die Klemm­ gummis 105, 115 fixiert, worauf der Schrittmotor 121 dann verwendet wird, um die Feineinstellung der Senkrecht­ stellung der Ummantelung 85 vorzunehmen.

Nach Beendigung der genauen Positonierung (in Längsrich­ tung) geht der Schrittmotor 93 in Betrieb, um die Ummantelung 85 und somit den Dehnungsmesser-Meßfühler 117 um den Steuerstab 1 herum zu drehen.

Der Meßfühler 117 folgt einer auf der Außenfläche des Steuerstabes 1 durch Abnutzung ausgebildeten Aushöhlung und führt in Übereinstimmung mit dieser Aushöhlung eine Übertragung oder Umwandlung durch, um ein Ausgangssignal zu liefern, das dem A/D-Umwand­ ler 43 zugeführt wird. Gleichzeitig wird auch das Z-Achsenpositionssignal, das die Stellung zeigt, in der die Abnutzung gemessen worden ist, dem A/D-Umwand­ ler 44 zugeführt und digital umgesetzt. Die Digital­ signale werden über die Schnittstelle 51 in den Rechner 53 gegeben und dort weiter verarbeitet. Das Ergeb­ nis daraus wird auf dem Floppy-Disk 57 aufgezeichnet und erscheint später auf dem Anzeigegerät 54 oder dgl.

Es versteht sich von selbst, daß das auf dem Disk 57 aufgezeichnete Ergebnis später über die Tastatur 58 zur Anzeige gebracht werden kann.

Da die Ummantelung innerhalb des vorbestimmten Hubes bewegt werden kann, während der Steuerstab 1 festge­ klemmt ist, wird der Schrittmotor 121 in Betrieb gesetzt, um die vertikal bewegliche Schraube 123 zu drehen und die mit der ortsfesten Schraube 125 und der Ummantelung 85 verbundene bewegliche Träger­ platte 81 zu verschieben, so daß der Betrag der Abnutzung an einer benachbarten Stelle auf dieselbe Art wie oben gemessen werden kann.

Demgemäß läßt sich mit der Ausführungsform nach der Erfindung aufgrund der Tatsache, daß der Meßfühler 40 an vertikal benachbarte Stellen geführt werden kann, während der zu inspizierende Stab unbeweglich festgeklemmt ist, das Profil an dem sich in einer Ebene erstreckenden, Abnutzung zeigenden Abschnitt leicht ermitteln.

Zweite Ausführungsform

Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform beschrieben, die erfindungsgemäß zum Inspizieren des Betrags der Abnutzung der in Kernreaktoren verwendeten Steuerstäbe verwendet wird.

Da die Fig. 1 anhand der ersten Ausführungsform be­ schrieben wurde, wird hier auf die diesbezügliche Beschreibung verzichtet.

Der Aufbau der Meßabschnitte der Vorrichtung zum Inspizieren des Profils wird nachstehend anhand der Fig. 5 (Aufriß) und der Fig. 6 (Draufsicht) beschrieben.

An vier Ecken der Hebeplatte 262, auf der die Führungs­ rahmen ortsfest stehen, sind die Augbolzen 263 befestigt. Die Meßabschnitte liegen normalerweise in einer mit Wasser gefüllten Vertiefung. Es werden dann die Hebe­ haken eines Krans in die Augenbolzen 263 eingeführt.

Die Führungsrahmen 261 dienen beim Ausrichten der als Bündel oder Cluster zusammengefaßten Steuerstäbe als Führungen. Die auf der Peripherie des mittleren Abschnitts der Hebeplatte 262 angeordneten Führungsstangen 265 bewirken die endgültige Positionierung der Steuer­ stäbe.

Eine Grundplatte 267 wird auf ein (nicht dargestelltes) Gestell (ein Brennelementgestell im Abstellplatz) gebracht und durch (an den vier Ecken angeordnete) Halter 269 mit der Hebeplatte 262 verbunden.

Zwei mit Klammern 271 an der Hebeplatte 262 einge­ setzte Unterwasser-Fernsehkameras 231 liegen einem Klaviersaitendraht 220 gegenüber, der zwischen den Haltern 269 gespannt ist, und nehmen ein Bild sowohl der Steuerstäbe als auch des Klaviersaitendrahtes 220 auf, wenn die als Bündel oder Cluster zusammengefaßten Steuerstäbe zwischen die Halter 269 eingeführt werden. Auf der Seite der Kamera 231 ist eine Beleuchtungslampe 232 befestigt.

Es sind entsprechend den in der Hebeplatte 262 ausge­ bildeten Löchern 273 (20 Löcher in dieser Ausführungsform) Meßfühler 240 zum Erfassen des Profils vorgesehen, wobei die Steuerstäbe 201 in die jeweiligen Löcher eingeführt werden, was im einzelnen noch anhand der Fig. 7 nachstehend beschrieben wird. Auch ist ein Schrittmotor 245, der von der Regeleinrichtung 41 gesteuert wird, zum Drehen der Meßfühler vorgesehen.

Die Fig. 7 zeigt eine Trägerplatte 277, die über Trägerstangen 275 unter der Grundplatte 267 parallel zu ihr eingesetzt ist. Ein Kragen einer zylinderförmigen, den Metallbeschlag 247 haltenden Ummantelung wird in ein (in derselben Stellung wie Loch 273 angeordneten Stellung) Loch 274 der Grundplatte 267 eingeführt. Ein Grundabschnitt der Ummantelung 248 einschließlich eines oberen Endes, das drehbar in den Metallbeschlag 247 eingeführt ist, wird drehbar von den Platten 277 und 279 getragen. Ein Getriebe 249 ist integral im Grundabschnitt der Ummantelung 248 ausgebildet.

Ein aus Harz gefertigter Kranz 281 ist in das Halteteil 247 eingepaßt, um den eingeführten Steuerstab 201 gleichmäßig, fehlerlos und konzentrisch zu halten.

Die Ummantelung 248 weist acht Dehnungsmeßfühler 283 auf, die in gleichwinkeligen Intervallen angeordnet sind. Hierbei drücken die Meßfühler nachgiebig gegen die äußeren Enden der Kontaktstücke 285, die in gleich­ winkeligen lntervallen und gleicher axialer Entfernung angeordnet sind. Der Meßfühler 283 ist ziemlich klein ausgebildet und besitzt in seinem Innern eine Wheatstonebrückenschaltung. Von dem Meßfühler wird in seinem Körper der Betrag einer Verformung ermittelt und in eine Spannungsverän­ derung umgewandelt.

Die Abtriebswelle des Schrittmotors 245 ist in eine Antriebswelle 289 eingepaßt, die an der äußeren Peri­ pherie des unteren Abschnitts mit einem Getriebe 287 ausgebildet ist. Die Antriebswelle 289 versetzt die Ummantelung 248 über das Getriebe 291 in Drehung. Mehrere Kontaktstücke 285 rotieren auf die Drehung hin in Umfangrichtung des Steuerstabes 1, während sie mit der Außenfläche des Steuerstabes 201 in Kontakt sind. Die Meßfühler 283 erzeugen Ausgangssignale in Übereinstimmung mit der Verschiebung der Kontaktstücke 285, d.h. in Übereinstimmung mit der Unebenheit der Außenfläche des Steuerstabes 1. Anstelle der Drehung der Ummantelung 248 darf nur der Steuerstab 1 abwärts bewegt werden, und wenn die Ausgänge der Meßfühler 283 dem A/D-Umwandler 43 zugeführt werden, können Veränderungen in der Gestalt der äußeren Erscheinung (des Profils) an acht Stellen des Steuerstabes 1 in axialer Richtung gemessen werden.

Der Aufbau und die Arbeitsweise der Ausführungsform ist getrennt beschrieben worden. Nachstehend wird das Verfahren zum Inspizieren des Steuerstabprofils unter Verwendung der Vorrichtung beschrieben.

Ein Kran oder Hebezeug hebt den Meßteil mittels der Augbolzen an und setzt ihn auf einen vorbestimmten Abstellplatz ab, wie dies anhand der ersten Ausführungs­ form bereits beschrieben wurde. Hiernach wird der zu inspizierende Steuerstab 201 am Meßteil festgemacht. Die Spitze oder Bezugsstellung des Steuerstabes 201 wird mit dem Klaviersaitendraht 220 ausgerichtet, indem die Unterwasser-Fernsehkamera 231 eingesetzt wird, so daß die Bezugsstellung eingestellt ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzeige des Z-Achsen- Stellungsanzeigers 11 auf Null gestellt.

Da die Entfernung zwischen den Kontaktstücken 285 des Profilmeßfühlers 240 und des Klaviersaitendrahtes 220 vorher (mit etwa 230 mm bei der Ausführungsform) festgelegt ist, wird der Steuerstab 201 um diese Entfernung herabgesenkt, so daß die Spitze des Steuer­ stabes 201 durch die Kontaktstücke 285 inspiziert werden kann.

Wenn der Steuerstab 201, wie geschehen, abgesenkt ist, erzeugt der Meßfühler 283 Verschiebungssignale, in denen das Profil in axialer Richtung mit Intervallen von 45 Grad am äußeren Umfang jedes Steuerstabes 201 ausgedrückt wird. Die Signale werden im A/D-Umwandler 43 digital umgesetzt und zusammen mit den Z-Achsen-Stel­ lungssignalen der Schnittstelle 51 zugeführt. Der Rechner 53 führt die Verarbeitung auf der Grundlage der digitalen Verschiebungssignale (gemessene Daten) und der Z-Achsen-Stellungssignale durch. Die Ergebnisse werden auf das Floppy-Disk 57 gegeben und auf eine Anzeige mit Kathodenstrahlröhre und dgl. sichtbar gemacht. Selbstverständlich können diese Ergebnisse vom Floppy-Disk über die Tastatur 58 abgerufen und auf den Bildschirm gegeben werden.

Der Steuerstab 201 wird an einer vorher bestimmten Höhe auf der Grundlage des Meßergebnisses des Profils darüber in axialer Richtung oder unabhängig gehalten und die Ummantelung 248 wird rotiert.

Somit werden von den Meßfühlern 283 Verschiebungssignale erzeugt, die die Querschnittsgestalt des Steuerstabes 201 in acht Axialstellung in Intervallen beliebiger Kanalabstände ausdrücken, und an den A/D-Umwandler 43 gegeben.

Die Z-Achsen-Stellungssignale werden während der Drehung der Ummantelung an die Schnittstelle 51 gegeben. Der Rechner 53 errechnet die Verschiebung der Außenfläche (Durchmesserschwankung) nach Maßgabe der Drehwinkel und läßt Figuren auf der Anzeige mit Kathodenstrahlröhre 54 oder dem XY-Plotter erscheinen oder läßt die errechne­ ten Daten auf dem Drucker 55 ausdrucken.

Der A/D-Umwandler 43 liegt insgesamt an 20 Meßfühlern 283 und kann Daten im Echtzeit-Betrieb aus acht Stellen auf den 20 Steuerstäben 201 verarbeiten.

Während das aus 20 Steuerstäben 201 bestehende Stabbündel in der vorstehenden Ausführungsform sofortig inspiziert wird, können beispielshalber 16 Steuerstäbe inspiziert werden, wobei die Anordnung der Löcher 273 und 274 und die Ummantelung 283 festgelegt werden kann, um auch anwendbar zu sein mit mehreren Arten von Steuerstab­ bündeln, die eine andere Gestaltung der Steuerstäbe 201 aufweisen.

Claims (4)

1. Einrichtung zur Prüfung der Profile einer Mehrzahl von Stäben eines Stabbündels zur Erkennung von Erhebungen und Abflachungen im Profil der Stäbe mit

• a) einer Halterung (62, 67, 77, 81) zur gleichzeitigen Aufnahme der Mehrzahl von Stäben (1),
• b) einer Mehrzahl von zylindrischen Hülsen (85), in die die Stäbe (1) jeweils einführbar sind und die wenigstens je einen auf der Staboberfläche aufliegenden Dehnungsmesser (117) als Sensor aufweisen,
• c) einem Drehantriebsmittel (93, 95, 97, 98, 99) zum gleichzeitigen Drehen der zylindrischen Hülsen (85) um jeden Stab (1),
• d) einem Vorschubantrieb (121) zum Bewegen der zylindrischen Hülsen (85) in Längsrichtung der Stäbe (1),
• e) einem Bezugspositionsmittel (20) mit einer Fernanzeige (31) zur Definition einer Bezugsposition in Längsrichtung der Stäbe (1),
• f) einem Positionsgeber (11) zur Erzeugung von Positionssignalen entsprechend der jeweiligen Prüfposition der Stäbe (1) in Längsrichtung relativ zur Bezugsposition und
• g) Mittel (35, 37, 39, 51, 53, 54, 55, 56, 57) zur Verarbeitung und Anzeige der Positionssignale und der von den Dehnungsmessern (117) erzeugten Signale.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Hülsen (85) jeweils mehrere in gleichen Winkelabständen um die Stäbe herum angeordnete Dehnungsmesser (117) enthalten.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebsmittel (93, 95, 97, 98, 99) und der Vorschubantrieb (121) durch Befehlssignale einer Regeleinrichtung angetrieben werden.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Hülsen (85) jeweils mehrere in gleichen Winkelabständen und gleichen Axialabständen um die Stäbe herum angeordnete Dehnungsmesser (117) enthalten.