DE7024322U - Kombinierter regel-notabschalt-stabantrieb - Google Patents
Kombinierter regel-notabschalt-stabantriebInfo
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Description
HO/70 Sw/MH
Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., (Baden) Schweiz
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Betrieb eines kombinierten Regel-Notabschalt-Stabantriebes eines in einem
gasgekühltem Kernreaktor angeordneten Steuerstabes mittels eines Seilwinden?/triebes, der mit einer mit kurzschliessbarem
Magnetfluss arbeitenden Dauermagnet-Wirbelstrombremse ausgerüstet
ist, wobei die Magnetflussintensität von der Fallbewegung des Steuerstabes abhängig regelbar ist.
Zur Steuerung der nuklearen Reaktion werden bei gasgekühlten Kernreaktoren im allgemeine in senkrechter Anordnung in den Kern
des Reaktors eintauchende Regelstäbe verwendet.An solche Regelstäbe
wird die Forderung gestellt einerseits dauernd regelbereit zu sein und andererseits im Falle der Gefahr eine Schnellabschaltung
der Reaktion zu gewährleisten, wobei die kurze zulässige Abschaltseit grosse Probleme aufwirft.
Es sind Seilwindenantriebe bekannt, bei denen die Regelstäbe oder Notabschaltstäbe unter Einfluss einer Dauermagnetwirbel-
40/70
strombremse mit kurzgeschlossenem Magnetfluss und unter Intensität:
regelung des Magnetflusses in Abhängigkeit von der Abfallbewegung des Steuerstabes in den Kernreaktor einfallbar sind.
Ein Nachteil der bekannten Seilwindenantriebe liegt darin, dass
die durch die Beschleunigung auftretenden Kräfte ohne üeberwachung der Seilsicherheit vom Seil aufgenommen werden.
Ferner wird einer möglichen Störung bei Einführung des Regelstabes um den Reaktorkern keine Beachtung geschenkt.
Diese Nachteile treten durch die heutigen Entwicklungen von gasgekühlten und graphitmoderto*ten Kernreaktoren besonders
augenscheinlich hervor, da durch die Volumen- und Querschnittsänderungen am Moderatorblock auch die Regelstabkanäle betroffen
werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die vorgenannte
Nachteile bei Regelstabantrieben zu vermeiden und eine einwandfreie Regelung des Reaktorkernes dauernd durchzuführen, wobei
eine genügende Sicherheit zur Steuerung der Kraftwerksanlage gewährleistet wird.
Die zirLösung der Aufgabe dienende Erfindung ist gekennzeichnet
durch einen mit dem Seilwindentrleb und der Wirbelstrombremse
gekuppelten und mit einer Feststellbremse verbundenem Seilwächter, der in jeder Regel- und Endstellung die Belastung des Seiles
anzeigt, und bei End- oder Ueberlastung ein Signal für mindestens
• k fc · · · · t ·· · O ·
40/70 - 3 -
teilweise Stillsetzung des Seilwindentriebes abgibt.
Eine besondere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes 1st dadurch gekennzeichnet, dass der Seilwächter eine an einem mit
Ansprechpunkten versehenen Schwenkhebel angeordnete Seilrolle ist, die mit einer die Wirbelstrombremse unterstützenden Feststellbremse über einen Steuerhebel gekuppelt 1st.
Durch die erfindungsgemSsse Anordnung wird neben dem Vorteil
der dauernden Ueberwachung der Fallbewegung des Notabschalt-Regelstabes, eine grössere Funktionssicherheit des Antriebes
erreicht, die Insbesondere dann zur Geltung kommt, wenn die
flefahr des Verklemmens eines Regelstabes im Moderatorblock gegeben 1st. Ein weiterer Vorteil des kombinierton Regel-Notabschalt-Stabantriebes ergibt sich aus der Anwendung der
Feststellbremse, da durch diese eine Verriegelung des Stabes in der
Endstellung entfallen kann. Es ist somit klar, dass die vorliegende Ausführung in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht einfacher
gestaltet werden kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wiedergegeben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Schema des Aufbaus des kombinierten Regel-Notabschalt-Stabantriebes ,
Flg. 2 eine vereinfachte Darstellung des Seilwindentriebes im
Schnitt und
- ή Fig. 3 ein Schnittbild entlang der Linie A-A nach Fig. 2.
In Fig. 1 sind die Teile des kombinierten Notabschalt-Regel-Stabantriebes symbolisch dargestellt. Der Schaltmotor 1 lsi über
eine Transmission 2 mit dem Zwischengetriebe 3 verbunden, an das eine elektromagnetische Kupplung k angeschlossen ist. An
den Abtrieb der Kupplung ή sind ein Untersetzungsgetriebe 5,
ein Üebersetzungsgetriebe 6, und die Seiltrommel 8 angeschlossen.
Der Abtrieb des Untersetzungsgetriebe 5 ist mit einer Kurvenscheibe 7 verbunden, und versetzt diese in Drehung.
Das Uebersetzungsgetriebe 6 treibt die Scheibe 9 der Wirbestrombrense 10 an. Die Wirbelstrombremse 10 ist so ausgeführt, dass
die Hagnetflussintensität in beliebiger Weise verstellt werden kann. Dies wird durch die gegeneinander verdrehbaren Polkreuze
11 und 12 erreicht. Die Verstellung dJs Los-Polkreuzes 12 wird
von einem Zahnsegment 13, das auf ein mit dem Polkreuz 12 starrverbundenes Stellritzel lh einwirkt,bewerkstelligt, wobei
das Schwenken des Zahnsegmentes 13 durch eine Taster 15 ausgelöst wird,der die Bewegung an der Kurvenscheibe 7 abgreift.
An den Abtrieb der Kurvenscheibe 7 1st ein Geber 16 angeschlossen,
der in einfacher Welse z.B. auf elektrischem Wege alt einer Lageanzeige 17 für den Regelstab 19 verbunden ist.
das
Auf der Seiltrommel 8 ist^ Seil 18 aufgewickelt, das mit de»
Regelstab 19 verbunden ist. An die Seiltrommel 8 ist eine Feststellbremse 20 angeflanscht, deren Bremshebelsystem 21 mit einen
Seilwächter 22 vetifettndfettrtiiWtfettere Wirkverbindungen 23»2*,25
-5- ■ i
des Seilwächters 22 bestehen mit der Wirbelstrombremse 10, mit der Kupplung 1J und mit dtm Sch~ltmotor 1, die hydraulisch, mechanisch
oder elektrisch sein können.
Entsprechende Teile sind in Fig. 2 und mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gekennzeichnet. In den Figuren 2 und 3
sind ferner einfache Maschinenelemente, wie Keile, Schrauben, Stifte und teilweise Lager fortgelassen worden, da sie nicht
zum unmittelbaren Verständnis der Erfindung beitragen.
Das in Fig. 1 dargestellte Schema des Erfindungsgegenstandes
ist in seiner konstruktiven Ausführung in Fig. 2 in einem Schnittbild dargestellt.
Ein Schaltmotor 1 ist über die Transmission 2, die hier durch einen Kettentrieb gebildet wird mit dem Zwischengetriebe 3
verbunden. Ein weiterer Kettentrieb 26 treibt über das Kettenrad 28 den auf der Welle 27 festsitzenden Teil der elektromagnetischen
Kupplung 1I.
Die Seiltrommel 8 ist lose auf der Welle 27 gelagert und wird beim
Betätigen des Schaltmotors 1 mit der Kupplung k elektromagnetisch
fest verbunden. Das Untersetzungsgetriebe 5 ist aus mehreren Zahnrädern 29 gebildet, die die Kurvenscheibe 7 in Drehung versetzen,
wobei der Antrieb durch einen auf der Seiltrommel 8 angeflanschten Verzahnunjying 30 erfolgt.
Die Seiltrommel 8 weist einen weiteren Zahnkranz 31 auf, demit
Stirnrädern 32 kämmt, welche das Uebersetamgsgetriebe 6
• e · » «it» ι· ι
40/70 °
- 6
bilden, das die Scheibe 9 der wirbelstrombremse 10 antreibt.
Eine Bremsscheibe 33 für die Feststellbremse 20 ist gleichfalls starr mit der Seiltrommel 8 verbunden, und ist wie dargestellt
als Brandbremse ausgeführt. Das Bremsband 3^ ist an den Bremshebelsystem
21 befestigt, welches in der Zeichnung nur angedeutet dargestellt ist.
Die Wirbelstrombremse 10 besteht aus dem Gehäuse 36, der auf der Achse 37 drehbar gelagerten und vom Uebersetzungsgetriebe 6 angetriebenen
Scheibe 9, dem mit der Achse 37 festveEbunderien Los-Polkreuz
12, dem Fest-Polkreuz 11 und dem Stellritzel U1J.
Das Stellritzel Ik ist mit einem,an dem Hebel 38 befestigten,
Zahnsegment 13 in Eingriff, wobei der Hebel 38 an einem Drehpunkt
gelagert und über einen weiteren Hebel 39 und einer daran befestigten Rolle 40 von der Kurvenscheibe 7 in seiner Bewegung gesteuert
wird.
Die von dem Untersetzungsgetriebe 5 getriebene Kurvenscheibe 7
weisst zur Aufnahme der Rolle kO eine Ringnut Ίΐ auf, deren Kurvenverlauf
so ausgebildet ist, das die Hebel 38 und 39 den Verstellweg
dem Los-Polkreuz 11 vermitteln.
An der gleichen Abtriebswelle 61 wie die Kurvenscheibe 7 sitzt
eine Verzahnung Ί2, die über das als Taster 15 ausgebildete Stirnrad
k3 die jeweilige Stellung des Regelstabes 19 an den Geber 16
abgibt. Der Geber 16 ist wiederum wie schon in Fig. 1 beschrieben
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ijO/70 7
ff
{.►λϊ einem Lageanzeigeinstrument 17 verbunden, was in einfacher
> \sr z.B. ein Voltmeter sein kann.
Die Seiltrommel 8 ist derart ausgestaltet, dass bei angehobenem
Regelstab 19 in der Wickelnut 44 Seilschlinge über Seilschlinge
zu liegen kommt. Zur Seil**ührung wird ein Seilviächter 22 herangezogen,
der aus der Seilrolle ^5 und einem Bremshebelsystem
mit vorgespannten Federn gebildet ist. Da dieses Bremshebelsystem in Fig. 2 nicht klar erkennbar gezeigt werden kann, wird dieses
in der nachfolgenden Fig. 3 näher beschrieben.
Diese zeigt einen entlang der Linie A-A gelegten Schnitt durch
xnach Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Erfindung^init der auf der Welle 27
drehbar gelagerten Seiltrommel 8. An die Seiltrommel 8 ist die Bremsscheibe 33 angeflanscht und in einer Umschlingung das
Bremsband 3^ angelegt.
Das Bremsband 3^ ist auf dem einen Ende mit einem Kebelsarm des
Bremshebels 46 verbunden, dessen anderer Hebelarm über die Feder ^l gegen das Gehäuse 58 abgestützt ist.
Das andere Ende des Bremsbandes 3^ ist am Kurz-Bremshebel 35
über eine vorgespannte Feder *9 befestigt. Der Kurz-Bremshebel
35 ist mit dem Tastarm *l8 starr verbunden; sie sind gemeinsam
um den Drehpunkt 50 schwenkbar.
Die Seilrolle 45 j welche das von der Seiltrommel 8 ablaufende
Seil 18 führt, ist an dem Winkelhebel 51 befestigt, dessen Schenkel
40/70 'fU
52 und 53 in einem Auge 63 gemeinsam am Drehpunkt 54 beweglich
gelagert sind.
Der Schenkel 53 ist mit einer Verspannfeder 57 gegenüber dem
Gehäuse 58 abgestützt, und bewirkt ein dauerndes Anliegen der Seilrolle 45 am Seil l8.
Der Schenkel 52 trägt die Seilrolle 45 auf einem Bolzen 55 und
wird In einer Schwenkrichtung durch den festen Anschlag 56 in seiner Bewegung begrenzt. In der anderen Schwenkrichtung ist der
Schenkel 52 durch die anliegende Rolle 59 geführt. Diese Rolle sitzt am äusseren Ende des Tastarmes 48.
Am Tastarm 48 ist noch eine weitere Rolle 60 vorgesehen, die an
der Nocke 62 abrollt. Diese Nocke 62 ist am Aussenumfang der Kurvenscheibe 7 angebracht und wird von der Abtriebswelle 6l
des Untersetzungsgetriebes 5 in Drehung versetzt.
Die Wirkungswelse der erfindungsgemässen Anordne ~ wird im
folgenden näher beschrieben.
Der Reaktor wird mit Regelstäben gesteuert, die von oben In den
Kern des Reaktors eingefahren werden und in Notfällen durch ihr Eigengewicht hinein fallen können. Bei Regelbetrieb wird der
Schaltmotor 1 im Betrieb gesetzt und durch Kopplung mit der Kupplung 4 die Seiltrontel 8 in Drehung versetzt. Die Magnete der
Wirbelstrombremse, welche kreisförmig und zweiteilig gebaut sind, sind in diesem Falle in einer solchen Stellung, das ein magnetischer
Kurzschluss entsteht somit kein WirbelstromfelJ über das als
,Eisenring ausgebildete Gehäuse 36 entstehen kann. Damit wird
auch eine Bremswirkung der Wirbelstrombremse vermieden. Bei der vorgesehenen P.cg?l5t-*?ll»ng wird die Bremse des Stopmotors in
Betätigung gebracht und hält den Regelstab in seiner vorgesehenen Stellung fest. Tritt nun während des Regelbetriebes eine Störung
auf, die sich entweder durch Entlastung des Seiles 18 oder durch Ueberlastung desselben äussert, so wird im ersten Fall der Schaltmotor
über das Bremshebelsystem 21 stillgesetzt oder bei Ueberlastun?
im zweiten Fall die Magnetkupplung ausgerückt und der Schaltmotor 1 stillgesetzt. In beiden Fällen wird die Feststellbremse
20 betätigt, so dass eine weitere Drehung oder ein Ablaufen des Seiles verunmöglicht wird.
Die Entlastung des Seiles kann entweder durch Seilriss oder durch Steckenbleiben des Regelstabes in einem Regelstabkanal des
Moderatorblockes erfolgen. In beiden Fällen wird der Schenkel 52
des Winkelhebel 51 gegen die Rolle 59 gedrückt und durch den Tastarm Ί8 wird der Kurz-Bremshebel 39 in Bewegung gebracht,
so dass die Bremsscheibe 33 der Feststellbremse 20 gebremst wird.
Wird jedoch der Regelstab so weit eingeführt dass er die absolute Endstellung im Reaktorkern erreicht so löst die Nocke 62 in
Verbindung mit der Rolle 60 am Tastarm Ί8 eine gleiche Bremsbewegung
aus, so dass der Regelstab 19 seine Endstellung im Reaktorkern nicht überfahren kann. Im Gefahrenfall wird die Stromzu·
fuhr zu dem Regelstabantrieb völlig unterbrochen, so dass der Schaltmotor absolut stillgesetzt wird. Durch den Stromunterbruch
110/70
ή{\
- 10 -
wird gleichzeitig die elektromagnetische Kupplung gelöst und damit wird ein Mitschleppen des Zwischengetriebe 3 und des
Kettenrad der Kettenübersetzung zum Schaltmotor 1 ausgeschlossen. Bei der s.g. Scrara-Auslösung bleibt wohl der Seilwächter 22 und
die Wirbelstrombremse mit der Seiltrommel verbunden. Die Polkreuze der Wirbelstrombremse sind in der Anfangstellung so geschaltet,
dass der Magnetfluss kurzgeschlossen ist. Dadurch wird erreicht dass der Regelstab Im oberen Teil des Hubes praktisch ungebremst
in das Core einfallen kann. Die Geschwindigkeit des Regelstabes muss jedoch vor Erreichen de £ndstellung vermindert werden, da
ein ungebremster Fall Beschädigungen zur Folge haben würde= Aus
diesem Grund wird bei halbem Hube dem Los-Polkreuz 12 über das Stell-Ritzel Ik die Hebel 38,39 und das Zahn-Segment 13 von der
Kurvenscheibe 7 die Verstellbewegung erteilt, so dass die Polkreuz« des Los-Polkreuzes 12 um 90° gedreht werden. Damit wird der
Wirbelstrombremse die volle Magnetflussintensität zugeführt und sie kann nun das volle Bremsmoment abgeben. Um ein genügendes
Bremsmoment zu erhalten ist das UebersetZungsgetriebe 6 vorgesehen
welches die Scheibe 9 in ein vielfaches der Drehzahl der Seiltroronu
8 versetzt.
Das Untersetzungsgetriebe 5, welches die Kurvenscheibe 7 antreibt»
ist so ausgelegt dass diese Kurvenscheibe während des Regelstabhubes eine volle Umdrehung macht. Der durch die Wirbelstrombremse
abgebremste Regelstab 19 wird kurz bevor er seine unterste Endstellung erreicht durch Betätigung der Peststellbremse 20 stillgesetzt. Dies erfo^AW ejrfuajttmäss der vorhergehenden Beschreibung
• ·· 40/70
- 11 -
durch die an der Kurvenscheibe vorgesehenen Nocken 62 welche die
Bremshebel der Bandbremse betätigen. Zur Regulierung und Begrenzung
der Bi-emskraft sind an beiden Bandlenden vorgespannten Federn
angeordnet.
Die Stellung des Regelstabes im Reaktrokern soll aif einer
Schaltaffel des Kommandoraumes des Kernkraftwerkes angezeigt werden. Das Fernmeldesystem beruht darauf, dass der Taster 15
an den Geber 16 einen Impuls abgibt, welcher In dem Lageanzeiger
einen entsprechenden Impuls auslöst. Dies kann in einfacher Weise durch ein Voltmeter erfolgen welcher die Spannung der
jeweiligen Stellung anzeigt.
Tritt im sogenannten Scramfall eine Störung auf, so werden wie bei der vorhin beschriebenen normalen Regelschaltung das Bremshebelsystem 21 betätigt und der Regelstab bzw. Notabschaltstab
kommt zum Stillstand. Dabei wird verhindert, dass das Seil 18 von der Wickelnute 44 weiter ablaufen kann und eine grössere
Beschädigung der Moderatorblöcke wird ausgeschlossen.
Um die Regelsicherheit auch bei Stromausfall oder ähnlichen Störungen su gewährleisten, ist nach Pig. 2 ein Handantrieb 64
vorgesehen. Das einschiebbare und über eine Feder abgestützte
Kegelrad 65 wird mit dem Tellerrad 66 im Eingriff gebracht, so dass
die Seiltrommel 8 in der gewünschten Richtung verdreht werden kann.
• · ·■
Jf
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.Der Erfindungsgegenstand ist auf das; in der Zeichnung dargestellte
selbstverständlich nicht beschränkt. So könnten an Stelle der mechanischen Wirkverbindungen zwischen Seilwächter
und den abhängig siaierbaien Organen auch elektrische
Wirkverbindungen eingesetzt werden.
Der Anschlag 56 gemäss Fig. J5 kann wie symbolisch dargestellt,
starr aufgeführt sein und erst bei.einem bestimmten Seildruck einen Impuls an die Schaltorgane des Seilwindentriebes abgeben.
Desgleichen ist es jedoch möglich eine federnde Führung vorzusehen oder elektrische Verbindungen zu verwenden, die
durch Festlegen der Kontaktstellen gleichartige Impulse auslösen.
Claims (3)
1. Einrichtung zum Betrieb eines kombinierten Notabschalt-Regel
-Stabantriebes eines in einem gasgekühlten Kernreaktor
angeordneten Steuerstabes mittels eines Seilwindentriebes, der mit einer mit kurzschliessbarem Magnetfluss arbeitenden
Dauermagnetwirbelstrombremse ausgerüstet ist, wobei die Magnetflussintensität von der Fallbewegung des Steuerstabes abhängig
regelbar ist, gekennzeichnet durch einen mit dem Seilwirientrieb
und der Wirbelstrombremse gekuppelten und mit einer Feststellbremse verbundenen Seilwächter, der in jeder Regel-
und Endstellung die Belastung des Seiles anzeigt und bei End- oder Ueberlastung des Seiles ein Signal 7ur mindestens
teilweisen Stillsetzung des Seilwindentriebes abgibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
der Seilwächter eine an einem mit Ansprechpunkten versehenen
Schwenkhebel angeordnete Seilrolle ist, die mit einer die Wirbelstrombremse unterstützenden Feststellbremse über einen Steuerhebel
gekuppelt ist·
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das Magnetfeld der Wirbelstrombremse durch einen Eisenring (36)
in einer solchen Feldrichtung geleitet wird, dass die Scheibe (9)
■ ι ) » 1
- -»4 - 40/70
mindestens an zwei Stellen des Umfanges den gleichen Magnet
fluss schneidet.
Aktiengesellschaft Brown* Boveri & Cie.
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DE19707024322U Expired DE7024322U (de) | 1970-03-25 | 1970-06-29 | Kombinierter regel-notabschalt-stabantrieb |
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