DE4010640C2 - Fördereinrichtung zum ferngesteuerten übereinander Ablagern von Gebinden in Bohrlöchern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zum übereinander Ablagern von Gebinden in Bohrlöchern, mit einem Gebindegreifer, der mit einem Tragseil verbunden ist und einen Greifermechanis­ mus aufweist, welcher mit einem Antrieb gekuppelt ist, der über elektrisch betätigte Steuerorgane an- und abschaltbar ist.

Es ist bekannt, insbesondere wärmeentwickelnde, radioaktive Ab­ fälle in Behälter zur Bildung von geschlossenen Gebinden einzu­ füllen und übereinander in unverrohrten Bohrlöchern, die bei­ spielsweise von Salzstöcken ausgehen, zu Gebindesäulen zu sta­ peln (vgl. DE-PS 27 54 269). Die Bohrlöcher haben dabei einen nur wenig größeren Durchmesser als die Gebinde selbst.

Die Gebinde werden mit speziellen Gebindegreifern mittels einer Absenkeinrichtung in das Bohrloch abgesenkt. Hierzu werden sie außerhalb des Bohrloches von dem Gebindegreifer gefaßt, indem beispielsweise ein Greifermechanismus um einen auf der Behälter­ oberseite ausgeformten Pilzkopf greift. Der Gebindegreifer mit dem darunterhängenden Gebinde wird dann an einem Tragseil im Bohrloch so weit herabgelassen, bis die Einlagerungstiefe er­ reicht ist. Dann wird der Greifermechanismus gelöst und der Ge­ bindegreifer wieder aufgeholt.

Zur Betätigung des Greifermechanismusses sind wenigstens ein Elektromotor vorgesehen, der eine Dreh- oder Linearbewegung er­ zeugen kann, die dann auf den Greifermechanismus übertragen wird. Die Energieversorgung erfolgt dabei über in dem Tragseil integrierte elektrische Leitungen, wofür entsprechend große Lei­ tungsquerschnitte erforderlich sind. Dies hat zur Folge, daß das Tragseil einen Durchmesser von mehr als 30 mm hat. Dies wie­ derum macht relativ große Seiltrommeln erforderlich, damit es nicht zu Drahtbrüchen kommt. Bei einem Auswechseln des Trag­ seils ist es zudem notwendig, Tragseil und elektrische Leitun­ gen voneinander zu trennen, was arbeits- und zeitaufwendig ist.

In der US-4 573 725 und der DE-OS 32 34 395 sind Fördereinrich­ tungen mit Lasthakenanordnungen offenbart, bei denen die Last­ hakenanordnungen eine eigene Stromversorgung haben und über eine drahtlose Funkeinrichtung gesteuert werden. Eine derartige Funkeinrichtung benötigt Sende- und Empfangsantenne hoher Kapa­ zität, was eine sperrige Geometrie zur Folge hat und ein freies An- und Abstrahlen erfordert. Dies steht einem Einsatz in Bohr­ löchern entgegen, zumal unter den Betriebsbedingungen die Ge­ fahr der Beschädigung besteht. In Bohrlöchern würden die Stahl­ einbauten bzw. die zur Absendung und Verfüllung benötigten Bau­ teile im Bohrloch zu Störungen des Wellensignals durch Refle­ xion und Absorption führen. Außerdem bestünde die Gefahr, daß solche Systeme mit grubeninternen not- bzw. sicherheitsrelevan­ ten Frequenzbereichen kollidieren.

Daneben ist es aus der DE-PS 34 11 234 bekannt, bei Batteriela­ deeinheiten von batteriebetriebenen Fahrzeugen Einrichtungen zur Übertragung einer Information über Versorgungsleitung vor­ zusehen, wobei an einer Stelle der Versorgungsleitungen die zu übertragende Information als Hochfrequenzsignal über je ein Kop­ pelelement auf die Hin- und Rückleitung einkoppelbar ist und an einer anderen Stelle der Versorgungsleitung über je ein Koppel­ element auskoppelbar ist. Dabei geht es hier um die Übertragung von Meßwerten zwischen Ladeeinrichtung und Batterien.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fördereinrich­ tung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Trag­ seil wesentlich einfacher und raumsparender zu handhaben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ge­ bindegreifer eine eigene Stromversorgung sowie elektrisch betä­ tigte Steuerorgane für den Antrieb hat und daß eine Signalfunk­ einrichtung mit einem Sender außerhalb des Bohrlochs und einem Empfänger im Gebindegreifer vorgesehen ist, welcher Wirkverbin­ dung zu den Steuerorganen hat, wobei die Signalfunkeinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Sender die Signale in das Tragseil induziert und der Empfänger sie von dem Tragseil oder einem damit leitend verbundenen Teil des Gebindegreifers abgreift.

Erfindungsgemäß wird also von einer Stromversorgung durch mit dem Tragseil verbundene, elektrische Leitungen abgesehen, viel­ mehr die Stromversorgung in den Gebindegreifer selbst inte­ griert und eine Funksteuerung der Art vorgesehen, daß Signale von einem Sender im Bereich der Absenkeinrichtung auf einen Empfänger im Gebindegreifer übertragen werden, welche dann die im Gebindegreifer angeordneten, elektrisch betätigten Steueror­ gane für den Antrieb des Steuermechanismusses ansteuern. Dabei wird eine besonders sichere Signalübertragung dadurch erreicht, daß sie über das Tragseil selbst in der Weise erfolgt, daß die Signale in das Tragseil induziert und von diesem durch den Empfänger abgegriffen werden. Ähnliche Funkeinrichtungen sind unter dem Begriff Schachtfunk im Bereich des Bergbaues bekannt.

Erfindungsgemäß kann auch eine Duplex-Signalfunkeinrichtung vorgesehen sein, bei dem sowohl im Bereich der Absenkeinrichtung als auch im Gebindegreifer jeweils eine Kombination von Sender und Empfänger vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, die Ist-Zustände und -stellungen der Steuer- und Betätigungsorgane im Gebindegreifer abzugreifen und an den Empfänger im Bereich der Absenkeinrichtung zu geben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Antrieb ein Elektromotor, insbesondere auch ein Elektrozylinder mit linearer Bewegungsabgabe, ist und die Steuerorgane elektrische Schalter zur Verbindung mit der Stromversorgung sind. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß als Energiespeicher ein Luftdruckreservoir vorhanden ist, das mit einem Druckluftantrieb, beispielsweise einem Druckluftzylinder, verbunden ist, wobei die Steuerorgane als Steuerventile ausgebildet sind, die die Druckluftzufuhr zu dem Druckluftantrieb steuern. Die elektrische Stromversorgung ist dann nur noch für den Empfänger der Signalfunkeinrichtung und für die Betätigung der Steuerventile erforderlich. Bei Unterschreiten eines bestimmten Luftdruckes wird das Luftdruckreservoir mit Druckluft neu vorgespannt.

Selbstverständlich kann der Gebindegreifer weitere Betätigungseinrichtungen aufweisen, die dann über elektrisch betätigbare Steuereinrichtungen ansteuerbar sind, welche Wirkverbindung zum Empfänger der Signalfunkeinrichtung haben.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Sie zeigt einen Vertikalschnitt durch einen Gebindegreifer (1), der eine mittige, zylindrische Greifersäule (2) aufweist, die einen ebenfalls zylindrischen Hohlraum (3) einschließt. In dem Hohlraum (3) ist mittig ein Pneumatikzylinder (4) angeordnet, der von einem torusförmigen Druckbehälter (5) umgeben ist.

Die Greifersäule (2) weist an ihrem unteren Ende eine nach unten offene, zylindrische Ausnehmung (6) auf, in der drei Greiferklinken (7, 8) um horizontale Achsen (9, 10) schwenkbar gelagert sind. In der Darstellung sind nur zwei Greiferklinken (7, 8) sichtbar. Jede Greiferklinke (7, 8) weist zwei Führungsrollen (11, 12, bzw. 13, 14) auf, wobei jeweils eine Führungsrolle (11, 13) oberhalb der betreffenden horizontalen Achse (9, 10) und die anderen Führungsrollen (12, 14) unterhalb derselben an den Greiferklinken (7, 8) gelagert sind.

Die Führungsrollen (11, 12, 13, 14) liegen an einem Stößel (15) an, der mit der Kolbenstange des Pneumatikzylinders (4) in Verbindung steht und in der Greifersäule (2) vertikal verschieblich gelagert ist. Sein unteres Ende ragt in die Ausnehmung (6) hinein und ist derart ballenförmig verdickt, daß eine Vertikalbewegung des Stößels (15) eine zwangsgesteuerte Schwenkbewegung der Greiferklinken (7, 8) erzeugt.

Die Greiferklinken (7, 8) unterfassen in der gezeigten Stellung einen strichpunktiert dargestellten Pilzkopf (16), der Teil eines ebenfalls strichpunktiert gezeigten Behälters (17) ist. In dieser Stellung wird der Behälter (17) über die Greiferklinken (7, 8) von dem Gebindegreifer (1) gehalten. Durch Bewegung des Stößels (15) nach unten verschwenken die Greiferklinken (7, 8) nach außen, wodurch der Pilzkopf (16) und damit der Behälter (17) freigegeben werden.

Die Greifersäule (2) ist von einem Schüttgutbehälter (18) umgeben, der oben offen ist und mit Schüttgut (19), beispielsweise Sand oder Salzgrus, gefüllt ist. Er wird von einer Innenwandung (20), die an der Außenwandung der Greifersäule (2) anliegt, und von einer Außenwandung (21) gebildet, welche über hier nicht näher dargestellte Stege mit der Innenwandung (20) verbunden ist. Auch die Außenwandung (21) ist zylindrisch ausgebildet.

Die Innenwandung (20) weist an ihrem unteren Ende einen nach außen vorstehenden Kragen (22) auf, der auf einem vom unteren ende der Greifersäule (2) nach außen vorstehenden Absatz (23) ruht und dort mit diesem verbunden ist. Oberhalb des Kragens (22) weist die Innenwandung (20) eine kegelstumpfförmige Abdeckung (24) auf, die eine stetige Verengung des Innenraums des Schüttgutbehälters (18) zu einem Ringkanal (25) bewirkt. Unterhalb der Abdeckung (24) entsteht hierdurch ein ringförmiger Hohlraum (26).

In die Umfangsstirnseite des Kragens (22) ist eine umlaufende Nut eingeformt, in die ein Dichtungsschlauch (27) eingelegt ist. Der Dichtungsschlauch (27) hat eine solche Formgebung, daß er unter Druckbeaufschlagung an der gegenüberliegenden Außenwandung (21) anliegt und somit den Ringkanal (25) nach unten hin abdichtet. Die Breite des Ringkanals (25) ist dabei so bemessen, daß er außerhalb des Umfangs des Behälters (17) liegt.

Der dargestellte Gebindegreifer (1) ist in diesem Fall für die Ablagerung von Behältern (17) bestimmt, die radioaktiven Abfall enthalten. Deshalb ist der Gebindegreifer (1) in einem Abschirmbehälter (28) angeordnet und in dessen Deckenwandung (29) aufgehängt. Die Seitenwandungen (30, 31) reichen - was hier nicht mehr dargestellt ist - bis unterhalb des Bodens des Behälters (17) und schirmen diesen hierdurch ab. Nach unten abgeschlossen wird der Abschirmbehälter (28) durch eine zur Seite herausnehmbare, hier nicht dargestellte Bodenplatte.

Mit Hilfe dieser Kombination aus Gebindegreifer (1) und Abschirmbehälter (28) gestaltet sich ein Ablagerungsvorgang wie folgt.

An dem Ort, an dem der Behälter (17) mit dem radioaktiven Material verfüllt worden ist, wird der Abschirmbehälter (28) mit dem darin aufgehängten Gebindegreifer (1) auf eine entsprechend eingerichtete Schleuseneinrichtung abgesetzt. Diese Schleuseneinrichtung besitzt einen für den Betrieb notwendigen, seitlich verfahrbaren Schleusenschieber sowie einen zur Aufnahme des Bodenschiebers des Abschirmbehälters (28) ausgebildeten, taschenförmigen Hohlraum, der innerhalb der Abschirmung liegt. Diese Schleuseneinrichtung hat dabei Koppeleinrichtungen, über die der Schleusenschieber mit dem Bodenschieber des Abschirmbehälters (28) gekuppelt wird, so daß der Antrieb für den Schleusenschieber gleichzeitig auch für die Bewegung des Bodenschiebers sorgt.

Die Greiferklinken (7, 8) sind zunächst nach außen geschwenkt. Nach Einfahren des Pilzkopfes (16) in den Bereich der Greiferklinken (7, 8) werden diese durch Hochfahren des Stößels (15) in die gezeigte Greifstellung gebracht. Dann wird die Bodenplatte unter den Behälter (17) geschoben und somit der Abschirmbehälter (28) geschlossen. Der Abschirmbehälter (28) besteht insbesondere in dem vom Behälter (17) eingenommenen Bereich aus einem Material, das für radioaktive Strahlung weitgehend undurchlässig ist.

Es erfolgt nun der Transport zu dem Ort, wo der Behälter (17) abgelagert werden soll, beispielsweise zu einem Salzstock. Dort wird der Abschirmbehälter (28) oberhalb eines zuvor fertiggestellten Bohrlochs gesetzt, welches mit einer Schleuseneinrichtung versehen ist. An dem oberen, von außen zugänglichen Ende des Gebindegreifers (1) wird ein hier nicht näher dargestellter Koppelgreifer angesetzt, der wiederum an einem Lastseil aufgehängt ist. Der Ablagerungsvorgang beginnt dann nach Wegfahren des Schleusenschiebers und damit des Bodenschiebers des Abschirmbehälters (28) und nach Lösen der Verriegelung zwischen Deckenwandung (29) des Abschirmbehälters (28) und dem Gebindegreifer (1). Durch Ablassen des Lastseils bewegt sich der Gebindegreifer (1) mit dem Behälter (17) nach unten aus dem Abschirmbehälter (28) heraus in das Bohrloch. Der Durchmesser der Außenwandung (21) ist dabei so bemessen, daß die Außenwandung (21) führend an der Bohrlochwandung anliegt.

Die Kombination aus Gebindegreifer (1) und Behälter (17) wird dann bis zur vorgesehenen Einlagerungstiefe abgesenkt, also entweder bis zum Boden des Bohrlochs oder bis oberhalb eines schon abgelagerten Behälters. Nach Erreichen dieser Tiefe wird der Dichtungsschlauch (27) druckentlastet, wodurch er den Ringkanal (25) nach unten freigibt. Das Schüttgut (19) strömt hierdurch in den Ringspalt zwischen Bohrlochwandung und Behälter (17) und füllt diesen Ringspalt auf. Ein Teil des Schüttgutes (19) fällt dabei auch in den Zwischenraum zwischen einem schon abgelagerten und dem von dem Gebindegreifer (1) noch gehaltenen Behälter (17). Das Volumen des Schüttgutbehälters (18) ist so bemessen, daß hierfür hinreichend Schüttgut (19) zur Verfügung steht.

Nach Verfüllen des Ringspalts zwischen Behälter (17) und Bohrlochwandung wird die Verbindung zwischen Gebindegreifer (1) und Behälter (17) durch Absenken des Stößels (15) gelöst. Der Behälter (17) kann sich dann nicht mehr bewegen, da er durch das den Ringspalt ausfüllende Schüttgut (19) abgestützt ist. Dabei sorgt das Schüttgut (19) für eine Lastabtragung in die Bohrlochwandung. Der Gebindegreifer (1) kann dann wieder aus dem Bohrloch hoch- und in den Abschirmbehälter (28) eingefahren werden. Nach dessen Verriegelung mit der Deckenwandung (29), Einschieben des Bodenschiebers des Abschirmbehälters (28) und des Schleusenschiebers sowie Entkupplung des Koppelgreifers steht die Einheit aus Gebindegreifer (1) und Abschirmbehälter (28) für einen weiteren Transport- und Ablagerungsvorgang zur Verfügung.

Sofern Behälter (17) abgelagert werden, die keinen radioaktiven Abfall enthalten, kann auf den Abschirmbehälter (28) verzichtet werden. In diesem Fall reicht ein Gebindegreifer (1) für das Ablagern einer Vielzahl schon vorher bereitgestellter Behälter (17).

Der Druckbehälter (5) dient als Energiespeicher für die Betätigung sowohl des Pneumatikzylinders (4) als auch des Dichtungsschlauchs (27). Er wird vor Einbringen des Behälters (17) mit Druckluft gefüllt.

Für die Steuerung der Druckluftzufuhr zu dem Pneumatikzylinder (4) und dem Dichtungsschlauch (27) sind hier nicht näher dargestellte Steuerventile vorgesehen, die elektrisch betätigt werden. Der elektrische Teil dieser Ventile ist mit einem hier ebenfalls nicht dargestellten Batteriepaket verbunden, das in dem Hohlraum (26) angeordnet ist. Zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Steuerventilen sind entsprechende Schalter vorgesehen. Diese wiederum stehen mit dem ebenfalls in dem Hohlraum (26) angeordneten Empfänger einer Signalfunkeinrichtung in Verbindung.

Die Signalfunkeinrichtung besteht aus diesem Empfänger sowie einem Sender außerhalb des Bohrlochs im Bereich der Absenkeinrichtung für das Tragseil. Die vom Sender ausgestrahlten Signale werden über eine Ferritantenne im Bereich der Absenkeinrichtung in das Tragseil induziert und über dieses Tragseil durch leitende Verbindung auf den Koppelgreifer und wiederum durch eine leitende Verbindung auf die Greifersäule (2) des Gebindegreifers (1) übertragen. Von hier aus werden die Signale mittels einer weiteren Ferritantenne abgegriffen und dann im Empfänger verarbeitet. Je nach empfangenem Signal werden dann die entsprechenden Steuerventile zur Beaufschlagung des Pneumatikzylinders (4) und/oder zur Beaufschlagung oder Druckentlastung des Dichtungsschlauchs (27) betätigt. Diese Art der Signalübertragung vermeidet mit dem Tragseil verbundene elektrische Leitungen.

Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, auf einen pneumatischen Antrieb und damit auf Steuerventile zu verzichten, wenn statt des Pneumatikzylinders (4) ein Elektromotor mit Linearantrieb (Elektrozylinder) und statt des Dichtungsschlauchs (27) ein mechanisches Ventil mit Elektroantrieb vorgesehen werden. In diesem Fall dient das im Hohlraum (26) angeordnete Batteriepaket auch der Stromversorgung für die Elektromotoren zum Antrieb des Stößels (15) und des dann mechanisch ausgebildeten Ventils am untenseitigen Umfang des Behälters (17).

Claims (5)

1. Fördereinrichtung zum übereinander Ablagern von Gebinden in Bohrlöchern, mit einem Gebindegreifer, der mit einem Tragseil verbunden ist und einen Greifermechanismus aufweist, welcher mit einem Antrieb gekuppelt ist, der über Steuerorgane an- und abschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebindegreifer (1) eine eigene Stromversorgung sowie elektrisch betätigte Steuerorgane für den Antrieb (4) hat und daß eine Signalfunkeinrichtung mit einem Sender außerhalb des Bohrlochs und einem Empfänger im Gebindegreifer (1) vorgesehen ist, welcher Wirkverbindung zu den Steuerorganen hat, wobei die Signalfunkeinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Sender die Signale in das Tragseil induziert und der Empfänger sie von dem Tragseil oder einem damit leitend verbundenen Teil des Gebindegreifers (1) abgreift.

2. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Bohrloches auch ein Empfänger und im Gebindegreifer ein Sender vorgesehen ist.

3. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Elektromotor ist und die Steuerorgane elektrische Schalter zur Verbindung mit der Stromversorgung sind.

4. Fördereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Luftdruckreservoir (5) vorhanden ist, das mit einem Druckluftantrieb (4) und/oder weiteren druckluftbetriebenen Einrichtungen (27) verbunden ist, wobei die Steuerorgane als Steuerventile ausgebildet sind.

5. Fördereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebindegreifer (1) weitere Betätigungseinrichtungen (27) aufweist, die über elektrisch betätigbare Steuereinrichtungen ansteuerbar sind, welche Wirkverbindung zum Empfänger haben.