DE3923401A1 - Verfahren zum fernbedienten ausmessen von passungsbohrungen in ueberfluteten bauteilen und eine vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum fernbedienten ausmessen von passungsbohrungen in ueberfluteten bauteilen und eine vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fernbedienten Ausmessen
von Passungsbohrungen in überfluteten Bauteilen, insbesondere
von Aufnahmebohrungen für Zentrierstifte in Gitterplatten zur
Führung und Halterung von Brennelementen in Kernreaktoren.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durch
führung dieses Verfahrens.
Zentrierstifte in Gitterplatten zur Führung und Halterung von
Brennelementen in Kernreaktoren müssen insbesondere bei fort
schreitender Betriebsdauer von Kernkraftwerken in stärkerem Maße
mit hierfür vorgesehenen Vorrichtungen ausgewechselt werden.
Vor dem Einsetzen neuer Zentrierstifte werden die Aufnahmeboh
rungen durch Bearbeitung auf ein den Zentrierstiften entspre
chendes Paßmaß gebracht. Zur Feststellung der Passung müssen
die Aufnahmebohrungen zwischen den einzelnen Bearbeitungsvor
gängen wiederholt ausgemessen werden, bis das Paßmaß erreicht
ist.
Bei derartigen Wartungs- und Montagearbeiten an Gitterplatten in
im allgemeinen zylinderförmigen Reaktordruckbehältern mit kugel
förmigen Deckel- und Bodenseiten werden üblicherweise fernbe
dienbare Vorrichtungen eingesetzt. An einem Montagearm werden
die Vorrichtungen in den mit Wasser gefluteten und deckelseitig
geöffneten Reaktordruckbehälter vor die Gitterplatten geführt.
Passungsbohrungen werden üblicherweise mit einem kalibrierten
Meßdorn ausgemessen. Dabei wird ein kinematisch erfaßter Meß
wert auf einer vom Meßdorn getragenen mechanischen oder elektro
nischen Meßuhr mit einer Genauigkeit im Mikrometer-Bereich an
gezeigt. Die Kalibrierung erfolgt vor einer Messung mit einem
als Referenzmaß dienenden externen Lehrring. Allerdings sind
derartige Meßdorne für einen Unterwassereinsatz weder vorge
sehen noch geeignet. Außerdem ist ihr direkter Einsatz in einem
geöffneten Reaktordruckbehälter wegen hoher Dosisbelastung für
das Bedienpersonal unzulässig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Ausmessung
von Aufnahmebohrungen in überfluteten und/oder mit Strahlung be
lasteten Bauteilen ein Verfahren und eine Vorrichtung zu
schaffen, die fernbedienbar und über einen großen Wassertiefe
bereich einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird für Aufnahmebohrungen der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
- - daß ein Meßdorn bei jeder Messung kalibriert wird,
- - daß jede Aufnahmebohrung in mindestens zwei in Umfangsrich tung gegeneinander verdrehten Ebenen radial ausgemessen wird,
- - daß jeder radial erfaßte Meßwert mechanisch in eine axiale Verschiebung eines nadelförmigen Bolzens umgesetzt wird,
- - daß die axiale Verschiebung mechanisch einem gegen den Außen druck kompensierten Meßwertwandler in einem hermetisch ge schlossenen Gehäuse zugeführt wird,
- - daß der Meßwertwandler die axiale Verschiebung in eine dieser entsprechende elektrische Spannung umwandelt und
- - daß diese elektrische Spannung über ein Kabel an ein nicht überflutetes Anzeige- und/oder Aufzeichnungsgerät weitergelei tet ist.
Gemäß zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens wird der Meßdorn auf die Aufnahmebohrung bezogen in axialer
Richtung schrittweise weiterbewegt und in mindestens zwei ge
geneinander versetzten Stellungen angehalten und wird dort je
weils der Durchmesser der Aufnahmebohrung ausgemessen.
Dieses Verfahren wird zweckmäßigerweise mit einer Vorrichtung
durchgeführt, in der eine Antriebseinrichtung mit einem in
einem Rohr geführten Gestänge zusammenwirkt,
- - wobei das Gestänge an seinem freien Ende ein Gehäuse trägt,
- - wobei das Gehäuse in einem an dem Rohr gehalterten Gestell geführt ist und zur Aufrechterhaltung eines gegenüber dem Außen raum unabhängigen Innendrucks an seiner Boden- und Deckel seite durch bewegliche Membranen mit zueinander gleich großen mit Druck beaufschlagten Flächen abgeschlossen ist,
- - wobei zwischen den Membranen ein Meßwertwandler angeordnet ist, der kraftschlüssig an der bodenseitigen Membran anliegt,
- - wobei unter dem Boden des Gehäuses ein nahe seinem freien Ende quer zu seiner Längsachse bewegliche Tastbolzen aufwei sender Meßdorn sich gehäusefest abstützt, und wobei die Tast bolzen in Normalstellung innerhalb eines Kalibrierringes lie gen und
- - wobei der Meßdorn einen beweglichen nadelförmigen Bolzen auf weist, der zwischen den inneren Enden der Tastbolzen und der bodenseitigen Membran des Gehäuses eingespannt ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens besteht darin, daß die Antriebseinrichtung hy
draulisch, pneumatisch oder elektrisch angetrieben ist und daß
das Gestänge einige Meter, vorzugsweise 10 Meter, lang ist und
als Hohlkörper zur Aufnahme eines elektrischen Kabels ausgebil
det ist.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung
wird dadurch erreicht, daß zur Sicherung und Führung des Kali
brierringes auf dem Meßdorn ein Zapfen an einer Schraube in
einer den Meßdorn auf einem Teil seiner Länge durchsetzenden
Nut geführt ist und daß der Meßdorn eine auswechselbare und
jeweils an ihrem freien Ende als Kegelstumpf ausgebildete Hülse
trägt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Vorrichtung bestehen
darin, daß jede Membran sich an der ihr jeweils gegenüber
liegenden Membran über Säulen abstützt und daß der Meßwert
wandler an den Säulen geführt in seiner Längsrichtung einige
Millimeter, vorzugsweise zwei Millimeter, stufenlos verschiebbar
und in jeder Stellung positionierbar ist und daß der Meßwert
wandler mit einer Andruckkraft gegen die bodenseitige Membran
vorgespannt ist, wobei die Andruckkraft in der Größenordnung
einer bei einer Messung ausgeübten Bewegungskraft liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum fernbedienten Ausmessen von
Aufnahmebohrungen in überfluteten und/oder durch Strahlung be
lasteten Bauteilen hat den Vorteil, daß der Meßdorn bei jeder
Messung kalibriert ist und jeder radial erfaßte Meßwert einem
gegen den Außendruck kompensierten Meßwertwandler in einem
hermetisch geschlossenen Gehäuse zugeführt und an ein nicht
überflutetes Anzeigegerät weitergeleitet wird. Die zur Durch
führung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung ermöglicht eine
Zentrierung des Meßdorns in der Aufnahmebohrung, so daß auch
bei einer geringen Eindringtiefe des Meßdorns in die Aufnahme
bohrung Kippfehler vermieden werden. Sowohl die Erfassung als
auch die Auswertung jedes Meßwertes erfolgt ohne erhöhte Dosis
belastung für das Bedienpersonal.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeich
nung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:.
Fig. 1 in einem Vertikalschnitt den schematischen Aufbau einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem in eine Aufnah
mebohrung eingeführten Meßdorn,
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab mit
einem Meßdorn vor einer Aufnahmebohrung,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab mit
einem Meßdorn in einer Aufnahmebohrung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
Für Montage- und/oder Wartungsarbeiten an einer Gitterplatte 1
in einem mit Wasser gefluteten Reaktordruckbehälter ist übli
cherweise ein nicht dargestellter Montagearm vorgesehen, an dem
die jeweils notwendigen Werkzeuge an die bis zu 10 Meter tief
unter Wasser angeordnete Gitterplatte 1 herangeführt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß
Fig. 1 an einer Anhängung 2 ein Rohr 3 angeordnet, an dem ein
sich an der Gitterplatte 1 abstützendes Gestell 4 befestigt
ist. Ein mit einer Antriebseinrichtung 5 zusammenwirkendes
Gestänge 6 trägt an seinem freien Ende ein Gehäuse 7, das
mittels einer Tragplatte 8 in dem Gestell 4 geführt ist.
Unter dem Boden des Gehäuses 7 ist ein Meßdorn 9 angeordnet, der
in eine Aufnahmebohrung 30 in der Gitterplatte 1 eingeführt ist.
Dabei bewegt die hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch be
triebene Antriebseinrichtung 5 das etwa 10 m lange und zur Auf
nahme eines elektrischen Kabels 27 als Hohlkörper ausgebildete
Gestänge 6 in axialer Richtung der Aufnahmebohrung 30. Der Meß
dorn 9 trägt einen Kalibrierring 10, der sich über eine Feder 11
einerseits am Boden des Gehäuses 6 abstützt und der andererseits
von der Feder 11 gegen die Gitterplatte 1 gedrückt wird.
Gemäß Fig. 2 ist das Gehäuse 7 zur Aufrechterhaltung eines
gegenüber dem Außenraum unabhängigen Innendrucks an seiner Boden
und Deckelseite durch bewegliche, jedoch gegeneinander abge
stützte Membranen 12, 13 mit zueinander gleich großen Flächen
abgeschlossen. Zwischen den Membranen 12 und 13 ist ein Meß
wertwandler 14 angeordnet, der in einem Kolben 15 an Säulen 16
geführt ist. Durch zwei schräg durch das Gehäuse 7 in den Kolben
15 geführte Gewindebolzen 17, die rechtwinklig aufeinander zu
laufen, ist der Meßwertwandler 14 in axialer Richtung einstell
bar und vor der bodenseitigen Membran 12 positionierbar. Dabei
wird der Meßwertwandler 14 mit einer schwachen Andruckkraft ge
gen die Membran 12 vorgespannt.
In Normalstellung umschließt der Kalibrierring 10 Tastbolzen 18,
die über im Längsschnitt L-förmige Hülsenschalen 19 mit dem frei
en Ende eines nadelförmigen Bolzens 20 kraftschlüssig verbunden
sind. Zur Sicherung und Führung des Kalibrierrings 10 auf dem
Meßdorn 9 greift ein Zapfen 21 einer Schraube 22 in eine im
Meßdorn 9 vorgesehene achsparallele sich über einen Teil von
dessen Länge erstreckende Längsnut 23.
Einen äußeren Teil des Meßdorns 9 bildet eine auswechselbare
Hülse 24. Um Abweichungen zwischen der Achse des Meßdorns 9 und
einer auszumessenden Aufnahmebohrung 30 auszugleichen, ist die
Hülse 24 an ihrem freien Ende als Kegelstumpf 25 ausgebildet.
Durch einen Gegenkonus 26 wird ein Verkanten der Hülse 24 in
der Aufnahmebohrung 30 vermieden.
Die Hülse 24 bildet mit dem Kalibrierring 10 eine Meßeinheit,
die gegen gleich ausgestaltete und im Durchmesser verschiedene
Meßeinheiten auswechselbar ist, wobei jeweils der Innendurch
messer des Kalibrierringes 10 Referenzmaß ist.
Nach Einführen des Meßdorns 9 in die Aufnahmebohrung 30 ist
gemäß Fig. 3 der sich auf der Gitterplatte 1 abstützende Kali
brierring 10 in Längsrichtung des Meßdorns 9 verschoben. Bezo
gen auf das Referenzmaß wird das Maß des Durchmessers der Auf
nahmebohrung 30 von den beweglichen Tastbolzen 18 erfaßt und
werden Abweichungen vom Maß des Kalibrierrings 10 in eine
axiale Bewegung des Bolzens 20 umgelenkt. Die axiale Bewegung
des Bolzens 20 wird über die Membran 12 auf den Meßwertwandler
14 übertragen, von diesem in eine elektrische Spannung umge
wandelt, über ein Kabel 27 an ein nicht dargestelltes Anzeige
gerät weitergeleitet und mit einer Genauigkeit im µm-Bereich
angezeigt.
Durch Verschieben des Meßdorns 9 in axialer Richtung oder/und
durch Drehen des Meßdorns 9 um seine Längsachse in verschiede
nen axial gegeneinander versetzten Ebenen wird die Aufnahmeboh
rung 30 über ihre axiale Ausdehnung und in verschiedenen Durch
messerachsen ausgemessen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus zum Aus
messen von Bohrungen geeignet, die im Querschnitt von einer
Kreisform abweichen.
Claims (11)
1. Verfahren zum fernbedienten Ausmessen von Passungsbohrungen
in überfluteten Bauteilen, insbesondere von Aufnahmebohrungen (30)
für Zentrierstifte in Gitterplatten (1) zur Führung und Halte
rung von Brennelementen in Kernreaktoren,
- - wobei ein Meßdorn (9) bei jeder Messung kalibriert wird,
- - wobei jede Aufnahmebohrung (30) in mindestens zwei in Umfangs richtung gegeneinander verdrehten Ebenen radial ausgemessen wird,
- - wobei jeder radial erfaßte Meßwert mechanisch in eine axiale Verschiebung eines nadelförmigen Bolzens (20) umgesetzt wird,
- - wobei die axiale Verschiebung mechanisch einem gegen den Außen druck kompensierten Meßwertwandler (14) in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse (7) zugeführt wird,
- - wobei der Meßwertwandler (14) die axiale Verschiebung in eine dieser entsprechende elektrische Spannung umwandelt und
- - wobei diese elektrische Spannung über ein Kabel (27) an ein nicht überflutetes Anzeige- und/oder Aufzeichnungsgerät weiter geleitet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdorn (9)
auf die Aufnahmebohrung (30) bezogen in axialer Richtung schrittweise
weiterbewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdorn
(9) in mindestens zwei axial gegeneinander versetzten Stellun
gen angehalten wird und dort jeweils den Durchmesser der Auf
nahmebohrung (30) ausmißt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß eine Antriebseinrichtung (5) mit einem in einem Rohr (3) geführten Gestänge (6) zusammenwirkt,
- - daß das Gestänge (6) an seinem freien Ende ein Gehäuse (7) trägt, wobei das Gehäuse (7) in einem an dem Rohr (3) gehalterten Ge stell (4) geführt ist,
- - daß das Gehäuse (7) zur Aufrechterhaltung eines gegenüber dem Außenraum unabhängigen Innendrucks an seiner Boden- und Deckel seite durch bewegliche Membranen (12, 13) mit zueinander gleich großen mit Druck beaufschlagten Flächen abgeschlossen ist,
- - daß zwischen den Membranen (12, 13) ein Meßwertwandler (14) an geordnet ist, der kraftschlüssig an der bodenseitigen Membran (12) anliegt,
- - daß unter dem Boden des Gehäuses (7) ein nahe seinem freien Ende quer zu seiner Längsachse bewegliche Tastbolzen (18) auf weisender Meßdorn (9) sich gehäusefest abstützt, wobei die Tastbolzen (18) in Normalstellung innerhalb eines Kalibrier ringes (19) liegen und
- - daß der Meßdorn (9) einen beweglichen nadelförmigen Bolzen (20) aufweist, der zwischen den inneren Enden der Tastbolzen (18) und der bodenseitigen Membran (12) des Gehäuses (7) eingespannt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebs
einrichtung (5) hydraulisch oder pneumatisch oder elektrisch
angetrieben ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gestänge
(6) einige Meter, vorzugsweise 5 bis 20 Meter, lang ist und als
Hohlkörper zur Aufnahme eines elektrischen Kabels (27) ausgebil
det ist und in sich teleskopierbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung
und Führung des Kalibrierringes (10) auf dem Meßdorn (9) ein
Zapfen (21) einer Schraube (22) in eine im Meßdorn (9) vorge
sehene, achsparallele, sich über einen Teil von dessen Länge
erstreckende Längsnut (23) eingreift.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßdorn
(9) eine auswechselbare und jeweils an ihrem freien Ende als
Kegelstumpf (25) ausgebildete Hülse (24) trägt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Membran
(12, 13) sich an der ihr jeweils gegenüberliegenden Membran (12,
13) über Säulen (16) abstützt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert
wandler (14) an den Säulen (16) geführt in seiner Längsrichtung
um einige Millimeter, vorzugsweise zwei Millimeter, stufenlos
einstellbar und in jeder Stellung positionierbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwert
wandler (14) mit einer Andruckkraft gegen die bodenseitige
Membran (12) vorgespannt ist, wobei die Andruckkraft in der
Größenordnung einer bei einer Messung ausgeübten Bewegungskraft
liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3923401A DE3923401C2 (de) | 1989-07-14 | 1989-07-14 | Verfahren zum fernbedienten Ausmessen von Passungsbohrungen in überfluteten Bauteilen und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
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