DE7022146U - Sicherheits-sperrklinkenvorrichtung zur verhinderung des herausschleuderns von regelstaeben bei magnetischen schrittheberantrieben fuer regelstaebe - Google Patents

Description

der GOHSÜSTIGK JWGlHESHlirG, ISO., V/INDSOH, COHNECTICÜ? o6o95, USA

betreffend

zur Verhin

derung des Herausschleuderns von Regelstäben bsi magnetisches; Schrittheberantriebai für Regelstäbe,

Sie Erfindung !betrifft eine Sicherheits-Sperrklinkenvorrich- ivaig zur Verhinderung des Eerausschleuderns von Regelstäben bei magnetischen Schrittheberantrieben fiir Regelstäbe mit einem Gehäuse und einer Eegelstabverliingerung innerhalb des Gehäuses, die eine Vielzahl von in axialer Richtung mit Abstand angeordneten Hüten aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses ein Hebe—Ankerstück axial aus intermittierenden Eingriff und aus Heben der Regelstabverläsgerung bewegbar ist und eine Eebespxiie an dea Gehäuse ein Magnetfeld zuia Hfben des Hebe-Ankerstückes erzeugt.

Serartige Sperrklinkfeavorrichtungea finden bei Kernreaktoren Verwendung und verhindern das zufällige unbeabsichtigte Herausschleudern eines Regelstabes, erlauben jedoch jederzeit; den Schnellschluss des Regelstabes.

Bei laagnatischen Schrittheber an trieben für Regelstäbs wird der Regelstab dureh eine Vielzahl von Schrittfunktionen besfegt. 51ektron;agnetische Spulen UHgebes das Gehäuse des Regels"5abes rtüd weraes. in bestXEsater Seihenfolge latätigt, eine Arrzahl von Se beschriften zu be-dirken. Bestimiüte Sx>u-

len oetä-itigen Greif anordnungen, öle in auf einer Regelstab— Verlängerung axial sit Abständen angeordnete Hute eingreifen.

Andere Spulen wirken derart, dass $le wenigstens eine der Greifereinrichtungen ein kleines Stück anheften. Ein anderer Greifer kann betätigt werden, um den Regelsta"b in dieser Stellung zu halten, so dass der erste Greifer ausser Eingriff gebracht und gesenkt werden kann, so dass er zum Greifen und zur Ausführung eines neuen Hebesc.rittes-bereit ist. Diese Greifer sind so eingerichtet, dass sie bei einem Abschalten der Energieversorgung nicht mehr in die Regelstabverlängerung eingreifen, so dass sie einen Schnellschluss des Reaktors gestatten, obwohl keine Energie für die Hebeeinrichtung vorhanden ist. Dies wird dadurch bewirkt, dass die Regelstäbe unter dem Einfluss der Schwerkraft nach unten fallen.

Wenn eine schnelle Druckausbreχtung innerhalb des Reaktors auftritt, ist es möglich, dass die Regelstäbe aufwärts aus dem Gore herausgetrieben werden. Dies hat dann einen rapiden Leistungsanstieg innerhalb des Cores und möglicherweise die gleichzeitige Beschädigung des Reaktors und der Umgebung zur Folge* Wenn die magnetische Hebeeinrichtung im&ugenblick "der Druckausbreitung in Eingriff ist, so hält diese Einrichtung selbst die Regelstäbe im Core. Sollte die Einrichtung jedoch abgeschaltet sein, so können die Regelstäbe herausgeschleudert werden. Auf der einen Seite ist es nun erwünscht, dass dieses Herausschleudern der Regelstäbe verhindert wird, auf der anderen Seite ist es aber auch wichtig, dass einem freien Fall der Regelstäbe geringer oder gar kein Widerstand entgegengesetzt wird, so dass der Reaktor in einer Gefahr— situation sofort schneilgeschlossen werden kann.

In der deutschen Patentschrift Ur. 1 2o6 1o2 von Franz Schreiber welche am 16. Juni 1966 ausgegeben wurde, wird eine zweigliedrige Vorriclrfcung für Regelstäbe bei einem Schiffsre— aktor beschrieben. Diese Vorrichtung arbeitet so, dass sie das Herausfallen der 3.ege3 stäbe aus dem Reaktor verhindert, das Schiff kentert. Ein Entrie ge lungs anker bewirkt

eine Lösung der Sperrklinke während des HebeSchrittes der He be bewegung. Bei einer Yerwesdung der in dieser deutschen Patentschrift beschriebenen Vorrichtung erfordert jede
Sperrklinkenbetätigung der Sieherheits-Sperrklinke die Bewegung des Entriegslungskolbe&s, vezzx die Kontroll stäbe
schneiigeschiοssen werden sollen.

Hiermit ist der Nachteil verbunden, dass durch das Gfwicht des Kontrollstabes eine grosse Kasse bewegt wsräen muss·
Sies bedeutet einen erheblichen Widerstand τωά eine Beeinträchtigung der sicheren Funktion des Kontrollstabes unter den Bedingungen des freien Palis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheits-Sperrklinkenvorrichtung zu schaffen, bei der wahrend einer Betätigung der Sicherheits-Sperrklinke beim Schnellschluss des Kontrollstabes nur eine geringe Hasse bewegt werden
muss ο

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung- gelöst, welche· dadurch gekennzeichnet ist, dass in dem Gehäuse ein Sntriegelungsanker axial beweglieh innerhalb eines Abschnittes des Magnetfeldes der Hebespule angeordnet ist, dass weiterhin eine
Sicherheits-Sperrklinke mit dsm Gehäuse drehbeweglich, verbunden ist, die so eingerichtet ist, dass sie einseis,
jjute der Regelstabverlängerung eingreift, wobei ein
Yerbindttngsstüci drehbeweglich seLt äesi Sntr
vez"tt32iden ist und ein Terbindungssvi^k draii'^^-s^lich die
Sicherheits-Sperrklinke und ici JLrÄsr-Yerbindiingsstüci: verbindet, dass ferner Spaniiungseir;ri chtungen vorgesehen sind, die die Sieherheits-Sperrklinke in Eingriff ait der Segel— stabverlängerung bringen und den Bntriegel-osgsanker von
der Hebespule fortzieheiiä und dass die gesamte -wirksame
der Entfernungen zwischen den Sresverbiriäuxigen der Sicher—

heits—Sperrklinke, des Verbindungsstückes nna. des JLsker·— Verbindungsstückes älein genug ist, un einen Eingriff der¹ Sicherheits—Sperrklinke isit der RegeXsta0ve.risiLge;rit3ig sizs— susehliessen, wem· der BüTriegeiungsaxikei" in. die snsserste Stellung in Richtung auf die Hebespüle gesogen "^ird.

Die Sleherheits—SDerrklinkenvorriehtuns nach der Srfin*

umfasst also einen dreigliedrigen Meehanisiius« Sin Sued fjj

besteht aus einer Sicherheixs—Sperrklinke, *»elelie dreJibax g

dem Gehäuse verbunden ist τχηά selektiv in die Hegelstab- *

ti^erung eingreifen kann» Ein zweites Glied bestellt aus |;

eines Anker—Verbindungsstück, welches drehbar sit des 3nt— S,

riegelungsanker verbunden ist. Ein drittes Sued besteht ff·

aus einem Verbindungsstück, welches drehbeweglich die Siciaer— J^:

heits—Sperrklinke und das Anker—Verbindungsstück verbindet» ψ.

wobei hierauf eine Spannkraft ausgeübt wird. j)iese 3Jraft τύ.τ& ψ

in der v/eise ausgeübt, dass zum Zurüekzieiien des die Yerrae— &·

ge lung bewirkenden Ankers aus des Magnetfeld eise grossers §£

Kraft ausgeübt v/ird, eine kleinere Sraft hingegen auf die |

Sicherheits—Süerrklinke. Die SicherheiTs-SOaJTJd-IJuAS kann f»

f. unter der Wirkung eines fallenden Kontrolistabss in eiaer ft Drehbewegung nur die gerin^f"i^i^ere K_afx überviüaaii, vobsi _t

der Er-triegelungsanker sich, nicht bewegt. 1

Die Sicherheits-Sperrklinke steht sit der Hegelstabvsrläsge- |· rung immer in Verbindung, vrenr. die Hebespiile nicht erv&gt ist* ^! Die Hebespule wird erregt, wenn der daiait in 7eroindttng stehende G-reifer mit der Hegelstabverlängertmg in 3ip.gri.fi gß- ',' bracht v/ird und eine nach oben gerichtete Bewegung des Kon- \ trollstabes zugelassen werden muss. Zu dieses 2vecjc wird die Sicherheits-Sperrklinke danri zeit«eise i.udSär Zir^riiT ₆'e- '■ bracht. Mit diesem dreigliedrigen 2^j*ecr-ani5iras der erfinaungsgeiüässer-Vorrichtung ist der Vorteil verour.lan, d^ss die Sperrklinke einem fallenden X/mtröllstab üür geriögen Wider- |^ stand entgegensetzt, so dass er ίίΐ einer Hatscheiibewögtüig |

s. s a ex»

frei bewegbar ist, ohne dass sieh, die relativ unbe-weglielie Masse des Entriegelungsariirers bewegt.

IDs folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an— liand dex Zeichnung is einzelnen beschrieben» Dabei zeigen:

Figur 1

eine Sieherheits-Sperrklinfce einer magne ti seilen Sehrittheber anordnung in der normalen, eingeklinkten Stellung (seitlich aufgescnnitten),

Pigur 2

die unter des Einfluss der He De spule zurü eingesogene Sperr-

die unter dem Einfluss eines sieh nacii unten "bewegenden Eegelstaoes zurü'ckgestossene Sperrklinke „

Bin druekfestes Gehäuse 11 umgibt eine Segelstabverlängerung 12* Biese Begelstaoverlängerurig 12 trägt an xbxsm unteren Jände Hegelstäbe, vrelche in dem Core eines Kernreaktors angeordnet sind. Eine Hebespule 13 eines magnetischen Schrittheberantriebes für Regelstäbe ist von der Art, wie sie in den US-Patentschriften 3122o72 unä 3158766 beschrieben ist, Bin Hebe-Ankerstück wird gegen einen Anschlag 15 gezogen, wenr. die Hebespule 13 erregt wird. Die Regeistabverlängerung 12 ist intermittierend mit dem Hebe-Ankerstück 14 verbunden, so dass der Kontrollstab durch die schrittweise Bewegung des iiebe-Ankerstückes 14 gehoben werden kann. Hit Abständen in axialer Richtung befinden sich auf der Regelstabverlängerung Ktfce 17 für die Greifeinrichtungen, die mit der magnetischen Schrittheberanordnun^· verbunden sind. Eine Sicherheits-S;eiTKlinke 18 zur Verhinderung des Herausschleuderns ist drehbar an einen Zapfen 19 mit dem Gehäuse verbunden und ist so angeordaet, dass sie einzeln mit den in axialer Richtung Abständen angeordneten Kutea &&t 4er Hegelstabverlängerüng

702214510.9.70

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Sin Entrlegelxmgsasfeex· lsi; entlang des Gehäuses in axialer

be*»egGar und befindet sieb, ^τπ- MiagnetAeld der Hebe— 13. 31s Anker—YerbincLiingsstüek 1st drehbar irit dem Sntriegeissngsanker durch einen Zapfen 23 verbunden und erstreckt sich ύοώ. lüesesi sus aÜgeiEein In verxüaler Hiciiirung Ιώ. der üonHsXeii a^ ^ΎΧ ~,^'~'^ "* '"°~^-·^'" SissJ-Xung= "Ri η weiiieres Yerl)in— dungss"&üei 24 ist örsllbar -si's des An£er—Yerblndtmgssijiic^k: durch eines Zas^fen 25 T2iuä six der Siclierneiis-Sperrkiinfce cxzrcii einen Zapfen 27 verbunden. Eine Spiralfeder 28 hsngi; üoer eisen Z-Sö£ss 29 sit Hem febiüss ^zsaisaeno Äusserdes ist sie un.~b dea Yerbindungssiück 24 sn der Stelle 3o irerbtaiden.

jjbt 3ntriegelTi*ig3aJ3J£er 1st mit eines siroitreeliten Absclanitt 32 versehen, welcher auf das Anker-YerbindiingsstiiCi: 12 des Entriegelimgsaiikers einvir^t und daduroh verhindert, dass das Verbindiznfsstüel: sich sas der senkrechten Stelltang nach innen 'os^:s&,8^z '£2221, Zn der norsa-Len Stellung, "aie sie in i?i— gur 1 dargss-iellt isx_s vird anT diese ¥eise verhindert! dass das VerbindiargsstSicl: sich mach innen cewegt, wahrend der gvnkt 3o sich etwas ausserhalb einer gercieri Liiä2e berindet, die ζνό.sehen dea Verbdiidimgspunkt äer Peder sie den Zapfen 25 imd 29 verlätift. DeAvarch üct die ?eder is v/eseitlichen eins Kraft in axialer Eic'ctting aus, die des Bntriegsltmgsanker 2o gegen einen Anschlag 33 zu ziehen versucht. Ite die natürliche entspannte Stelltmg die Tendenz rjzban würde, den Punkt 3o auf eine gerade Linie zu bringer., wird eine geringere Axiallcraft cuf das Verbindur.ggstüci: 24 ausgeübt. Dieses überträgt infolgedessen horizontal eine Kraft über den Zapfen 27 auf die Sicherheits-SperrklinJce 13, so lass die Sperrklinke ir. 3ir.griff ait ier. liuten 17 g halt921 v,*ir^.

¥-2nr. die Hebespüle erregt ν/ίτϊ, wird der Sstriegelungssnirer 2o nach unten gezogen, ?/ie es in Fi.jur 2 dargestellt ist. Der gesamte Abst?.-.d zv/isch^on den 2^r--en 23 und 25* 2S und 27

sowie 27 und 19 ist genügend klein, so dass die Sperr— .klinke 18 aus der Eingriffsstellung mit aen 5uten 17 herausgezogen wird» Hierdurch wird es möglich, dass der Regel— stab durch das Hebe-Ankerstück 14 nach oben bewegt wird» Da <ia£ Verbindungsstück sieh in diese entriegelte Stellung bewegt, dreht sich άε.Ξ Verbindungsstück 24 van den Zapfen 25» so dass der Punkt 5e sich immer mehr von einer auf der geraden linie gelegenen Stellung entfernte Dabei übt die ]?eder 28 eine grössere Eraft gegen den Zug des Magnetfeldes auf den Entriegelungsanker 2o aus, während sie eine ebenfalls vergrösserte, aber noch geringfügigere Spannkraft ausübt, die die Sperrklinke 18 in Eingriff zu bringen ve:wsueht. Der· Zapfen 27 ist vorzugsweise innerhalb einer geraden Linie angeordnet, die sich zwischen den Zapfen 19 vnc. 25 erstreckt, so dass eine Drehung der Sperrklinke jr> die Bingreif stellung sichergestellt ist, wenn die Hebespule 15 abgeschaltet wird» Diese Sxeliung kann durch eine geeignete Anordnung der Verbindung iia Verhältnis zu den Anschlag 15 für den Entriege— lungsanker erreicht werden.

Pigur 5 zeigt allgemein die Sxeliung der Verbindung, we die Hebespule 15 abgeschaltet, die Sicherheits—Sperrklinke jedoch unter des SirJTluss eir.<*s sich nach vavzen bewegenden Ssgelstabes zurückgedrückx ist. Diese Punktion *vd.rvi durch eins Kraft eingeleitet, die durch die Hufe des jäe_&-elsta.bes nach unten auf die Sperrklinke 18 ausgeübt wird. Dies bewirkt dass die Sicherheits-Sperrklinke 13 sich um den Zapfen 19 are so lass das Verbindur-gsstück 24 X2i radialer Eicr-xung entfernt ton des Hegelstsc cr.^eordr.et wirö. Die i^we&ung oes Verbincungsötücies bewirkt eine Beiiegung des Punktes 5o vnä des Zapfens 25- Der Zr-triegölvjigsaJiker 22 dreht sich uia den 23, so lass die Bewegung oime jede Bdwe^-ung des relativ schweren Sntriegelungsankers 2ο aufgefloiameri v/eroer kanu. DtLrcii die ?eder 2S wird nocli eine erhebliche sxiale Kraft auf den Biitrl^gelußgsaiiker 2o atisgeübt, während nur eine geringfügigere Komponente dieser Kraft die Bewegung der

Sicherheits-Sperrklinke behindert. Eine Bewegung ^er Sperrklinke während dieser Sperrklinkenfunktion erfordert des= halb eine Längsbewegung des verhältnismässig senkrechten Verbindungsstückes 24 und eine Rotation nur des Anker-Verbindungsstückes 22. Auch die Feder übt nur eine geringfügige Bewegung aus. Hieraus folgt, dass während der Sperrkliiikeüfunktion nur eine relativ geringe Hasse bewegt werben buss, wenn der Kontrollstab schnellgeschlossen wird. Dadurch, wird eine geringere Trägheit bewirkt, so dass die Zuverlässigkeit; der Vrirkusg SXcf 52.H McGtiEiEBä gSwifäcliil· rri.ru. *

Claims (1)

1. SSBS 1

   S einztzasspraclie

   1.# Sicherheits—SperrkXinlcenvorrielitung zur Verhinderung des Herausschleuderns von Hegelstäben Del -nagne ti sehen Sehritt— heberantrieben für Hegelstäbe -zät eines Geliänse und einer Regeistabverläügerung i rnawsi ~n des Seiiätises, d±e eine Vielzahl von In axialez" Slciiirurig six Abstand angeoi?drH.ei;eii

   atziwelst, wobei innerlialb des Qahsoses e±n Hebe—Ankeraxial zum inteiiiriiitiereiideii Bizig2*i:f:? xmd. zum. Heben i" Hegels■fcaljy'ei'iäiigez'uzij", bewegbar isi; vnä. eine Hebespixie an deis G-eliäuse ein Magnetfeld 2mm Heben ces Hebe—Anserstücfces erzeugt, daäizreli gekennzeielmet, dass in des Beliauss (11) ein EntriegelTongsanker (2o) axial "beweglicn innerliali» eir.es Absehsxiiiss des ^agaexfeldes dsy HsDesptti© (13) asgeosdziet; ist, dass weiternin eine Sienerneits-Sperrslinke (18) isit dem Gehäuse (11) drenbeweglicii -verbunden ist, die so eingerichtet ist, dass sie einzeln in Jute (17) der Segelstac— Verlängerung (12) eingreift*, wobei ein Anlcer-Yerbindiingsstüek (22) drehbeweglich mit dem Er.1;riegelxmgsank:er (2o) "verbunden Ist und ein Verbindungsstück (24) drehbeweglich die Sicherheits-Sperrkllnke (18) und das Anker—Verbindungsstück (22) -verbindet, dass ferner Spannusigseinrichtungen (28) vorgesehen sind, die die Sleherheits-Sperrklinke 18 in Eingriff mit der HegeIstabverlängerung (12) bringen und den Sntrlegeiungsanker (2o) von der Hebespule (13) fortziehen, und dass die gesamte wirksame Βυτητπβ der Entfernungen zv/isehen den Drehverbindungen der Sicherheits-Sperrklinke (18), des Verbindungsstückes (24) und des Anker-Verbindungsstückes (22) k3ä.n genug ist, um einen Eingriff der Sicherheits-Sperrklinke (18) mit der Regelstabverlängerung (12) auszuschliessen, wenn der Entriegelungsanker (2c) in die ausserste Stellung in Richtung auf die Hece-spule (15) gezogen wird ο

   2p Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungseinrichtung (28) derart eingerichtet ist, dass sie auf das Verbindungsstück (24) eine grössere axiale Kraft und eine geringfügigere radiale Kraft ausübt;;

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   3· Yorriehtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeieh—
   net, dass die Spannungseinriehtung (28) aus einer Spiralfeder besteht, welche mit des Gehäuse (Π) an eines Punkt verbunden ist, der »τ-??τ von der Hebespule (13) entfernt
   ist, wobei die Feder (28) mit des Yerbindungsstück (24)
   an einer Stelle (3o) verbunden isx, welche ausserhaib einer geraden Linie zwischen dem Yerbindungspuzikt (29) der
   Spiralfeder (28) jail; dem Geiiause 11 und des Yerbindungspunkt (25) des YerbindungsStückes (24) Hit dem Anker-Yer— bindungsstück (22) liegt.

   4* Torriehtung na ei» Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Yerbindungspunkt (27) zvd.seh.en der Sieherheits-Sperr— klinke (18) xmd des Yerbisdisngsstück (24) innerhalb einer geraden Linie liegt, welche zwischen dem Yerbindiaigspunkt (19) der Sperrklinke (18) mit dem Gehäuse (11) und deE
   Yerbindungspunkt (25) des YerbindU22gss1räckes (24) sit des Anker-Yerbindungsstück (22) verläuft·

   5# Yorrichtung nach eines oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das untere i^nk^r-Yerbindungsstück (22), welches drehbeweglich mit dea unteren 3ntriegelungsanker (2u) verbunden ist, durch den unteren Sntriegelängsanker blockiert wird, so dass eine nach innen gerichtete Bewegung aus einer allgemein senkrechten Stellung verhindert wird.

   6. Yorrichtung nach einen oder raehrer^n der vorangehenden Ansprüche, dadurch skennzeieimet, dass das Gehäuse (If)
   einen oberen Anschlag {J>'j) utüfasst, welcher unmittelbar
   oberhalb des Sntriegelungsan^ers (2o) angeordnet ist, so
   dass eine naen oben gerichtete Bewegung des En triegelungsanicers begrenzt v/ird.

   7» Yosrichtung nach eineis oder taehrereü der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, df^s nas Gehäuse (11)

   • * · · m * 9 φ 4 9
   « · * Si*

   einen unteren Anschlag (15) zur Begrenzung einer nach un- ;

   ten gerichteten Bewegung des Bntriegelungsankers (2o)«ia-= \

   fasst,, ;

   8, Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden An- I spräche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entriegelungs- 1 anker (2o) oberhalb der Mittellinie der Hebespule (13) | liegt und sich im oberen Abschnitt des Hagnetfeldes der | Hebespule befindet. I

   9. "Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

   das untere Anker-Verbindungsstück (22), welches drehbeweg- I

   lieh mit dem unteren Entriegelungsanker (2o) verbunden ist,_: |

   durch den unteren Entriegelungsanker zur Verhinderung |

   einer nach innen gerichtet&n Bewegung aus einer allgemein |

   senkrechten Stellung blockiert wird. |

   1o. Vorrichtung nach Anspruch 9₃ dadurch gekennzeicimet, dass f

   das Gehäuse (11) einen oberen Anschlag (33) aufweist, wel·- I

   eher unmittelbar oberhalb des Sntriegelun^sankers (2o) an- i

   geordnet ist und eine nach oben gerichtete Bewegung des !

   Entriegelungsankers begrenzt. f