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Dokumentenidentifikation DE3602494C2 17.11.1994
Titel Vorrichtung zum Kuppeln zwischen einem Steuerstab und einem Antriebsmechanismus
Anmelder Framatome, Courbevoie, FR
Erfinder Savary, Fernand, Saint Leu La Foret, FR
Vertreter Beetz, R., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Timpe, W., Dr.-Ing.; Siegfried, J., Dipl.-Ing.; Schmitt-Fumian, W., Prof. Dipl.-Chem. Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 28.01.1986
DE-Aktenzeichen 3602494
Offenlegungstag 31.07.1986
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.11.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.11.1994
IPC-Hauptklasse G21C 7/12
IPC-Nebenklasse G05G 5/04   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kuppeln zwischen einem langgestreckten Steuerstab mit Längsverschiebung für einen Kernreaktor und einem Antriebsmechanismus für den Steuerstab nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 3 905 634 bekannt.

Sie findet eine besonders wichtige, wenn auch nicht ausschließliche Anwendung bei mit Leichtwasser gekühlten und moderierten Reaktoren, die Steuerstäbe aus einem Bündel von parallelen Brennstäben verwenden, die ein neutronenabsorbierendes Material enthalten. Diese Brennstäbe haben eine große Länge und somit starke Biegsamkeit und sind an ihrem oberen Ende an einem gewöhnlich als "Spinne" bezeichneten Teil aufgehängt.

Man kennt bereits Kuppelvorrichtungen für Steuerstäbe mit einem zum Antriebsmechanismus gehörenden und mit elastischen Einhängefingern versehenen Klemmkörper und am Steuerstab mit einem endseitigen Kopf zum Ergreifen durch die Einhängefinger und einer zum Kopf gerichteten Schulter. Die Kuppelvorrichtung weist ein zusätzliches Organ, etwa eine Muffe, auf, das gegenüber dem Klemmkörper verschiebbar ist zwischen der Stellung, in der es den elastischen Einhängern ein Lösen vom Kopf gestattet, und einer weiteren Stellung, in der es die elastischen Einhängefinger am Kopf verriegelt.

Bei allen diesen bekannten Kuppelvorrichtungen ist der Steuerstab einfach am Antriebsmechanismus aufgehängt. Aufgrund der sehr schlanken Form der Brennstäbe, ihres Aufbaus (im allgemeinen ein Stapel aus Tabletten in einer dünnen Hülle), von Asymmetrien und der Verschiedenartigkeit der Führungsmittel für die Brennstäbe können während des Reaktorbetriebs starke Schwingungen auftreten. Die Kuppelvorrichtung ermöglicht kein Eindämmen der Beanspruchungen, die ein Moment gegenüber einer die Einhängezone durchquerenden Achse aufweisen. Die unter schlechten Bedingungen, etwa aufgrund ihrer Form, arbeitenden Zungen eignen sich nur zur Aufnahme von Zugbelastungen. Es besteht die Gefahr, daß die unvermeidlichen Spiele Schwingungen und Vibrationen in senkrechter Richtung erzeugen.

Die US-PS 3 905 634 beschreibt eine Vorrichtung zum Kuppeln zwischen einem langgestreckten Steuerstab mit Längsverschiebung für einen Kernreaktor und einem Antriebsmechanismus für den Steuerstab, mit einem zum Antriebsmechanismus gehörenden und mit elastischen Einhängefingern versehenen Klemmkörper mit einer zusammen mit dem Antriebsmechanismus verschiebbaren Muffe, die gegenüber den Einhängefingern in Längsrichtung beweglich ist, und mit einem zum Steuerstab gehörenden endseitigen Kopf zum Ergreifen durch die Einhängefinger und einer zum Kopf gerichteten Schulter. Bei der beschriebenen Vorrichtung, ebenso wie bei der Vorrichtung nach der US-PS 4 411 857 kann es ebenfalls zu Vibrationen der Hülsenwände gegenüber dem zu greifenden Kopf kommen, was die zusammenwirkenden Teile unnötig beansprucht und ein Einrasten erschwert.

Bei der Kupplungsvorrichtung nach der US-PS 4 124 442 liegt die Muffe mit ihrer Unterkante auf einer Schulter des Steuerstabs auf. Ein Anspannen über eine Druckfeder ist nicht vorgesehen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer lösbaren Kuppelvorrichtung, bei der die Verbindung zwischen dem Kopf des Steuerstabs und dem Antriebsmechanismus eine wirkliche Einspannung in der mechanischen Bedeutung des Ausdrucks bildet, die die Längsspiele beseitigt und ein Eindämmen von Momenten gestattet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1. Unteransprüche sind auf Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt:

Die einzige Figur: einen schematischen Schnitt längs einer durch die Achse gehenden senkrechten Ebene einer Ausführungsform einer Kuppelvorrichtung nach der Erfindung.

Die in der Figur dargestellte Kuppelvorrichtung ist für einen Kernreaktor mit einem druckfesten Reaktorbehälter bestimmt, dessen nicht dargestellter Deckel von Hülsen durchquert wird, die jeweils außerhalb des Reaktorbehälters Mittel zum Steuern der Verschiebung und der Stellung eines Steuerstabs aufnehmen.

Die feststehenden inneren Ausrüstungen des Reaktors umfassen an der Stelle jeder Hülse eine rohrförmige Führung 10, von der ein Bruchteil in der Figur gezeigt ist. Diese Führung 10 ist im allgemeinen mit der oberen Kernplatte fest verbunden, die über den nicht dargestellten Brennelementbündeln während des Betriebs des Reaktors angeordnet ist.

Die Kuppelvorrichtung nach der Erfindung dient zur festen Verbindung des Oberteils eines Steuerstabs 12, von dem nur das obere Ende gezeigt ist, mit einem Antriebsmechanismus. Der Steuerstab 12 hat eine in der Figur nicht sichtbare "Spinne", die sich nach oben in einem wulstförmigen Kopf 16 verlängert, der eine nach unten gerichtete kegelstumpfförmige Anlagefläche 18 aufweist. Die Verlängerung der Spinne hat ebenfalls eine nach oben gerichtete kegelstumpfförmige Anlagefläche 20. Die Anwendung von kegelförmigen Flächen ermöglicht die Aufnahme von seitlichen Berührungsreaktionen und eine Selbstzentrierung der Muffe und des Kopfs, wie weiter unten beschrieben.

Der Antriebsmechanismus 14 enthält seinerseits eine Muffe 22, die mit geringer Reibung in der rohrförmigen Führung 10 verschiebbar ist, und eine Steuerstange, die sich nach oben durch die Hülse derart verlängert, daß sie mit den Mitteln zur Steuerung der Verschiebung und der Stellung des Steuerstabs zusammenarbeitet. Bei der in der Figur gezeigten Ausführungsform sind die Muffe 22 und die Steuerstange fest miteinander verbunden. Die Muffe 22 liegt an der rohrförmigen Führung 10 durch Führungsschuhe 26 und 28 an, die derart voneinander entfernt sind, daß sie den Kippmomenten widerstehen.

Die Kuppelvorrichtung enthält auch noch einen in der Muffe 22 in Längsrichtung beweglichen Klemmkörper 30. Dieser Klemmkörper hat mehrere elastische Greiffinger 32 mit Kerben zum Umschließen des Kopfs 16 und zur Anlage an der Fläche 18. Ein im Klemmkörper zwischen den Greiffingern angeordneter Kern 33 begrenzt die Amplitude der Bewegungen. In der Muffe 22 ist eine ringförmige Einsenkung 34 aufgebildet, die so groß ist, daß die Greiffinger nach außen ausweichen und den Kopf 16 freigeben können, wenn der wulstförmige Endteil der Greiffinger zur Einsenkung weist. Wenn sich dagegen dieser wulstförmige Endteil über der Einsenkung befindet, werden die Finger am Kopf 16 verriegelt gehalten.

Das Vorspannen der Kuppelvorrichtung erfolgt durch eine Feder 36, die zwischen einem inneren Flansch 38 der Muffe und einer Endplatte 40 eines Rohrs 42 zusammengedrückt ist, das zur Steuerstange koaxial und innerhalb dieser letzteren angeordnet ist. Die Druckkraft der Feder 36 wird vom Rohr 42 auf den Klemmkörper 30 über eine zentrale Stange 44 übertragen, die mit Mitteln versehen ist, die sie am Rohr in der in der Figur gezeigten Stellung halten. In dieser Stellung überträgt das Rohr 42 auf die zentrale Stange 44 die von der Feder 36 ausgeübte Kraft, die bestrebt ist, die elastischen Greiffinger 32 von der kegelstumpfförmigen Endfläche 20 der Muffe 22 zu entfernen. Die Stange 44 zieht somit den Klemmkörper 30 unmittelbar nach oben. Man kann unter Beibehaltung einer angemessenen Vorspannkraft leicht die maximale Trägheitskraft ausgleichen, die auf die an der Klemme eingehängte Gesamtmasse wirkt.

Es ist auch ersichtlich, daß die Greiffinger der Klemme fest an der Innenfläche der Muffe anliegen, so daß sie sich praktisch nicht biegen können und praktisch unter Zug arbeiten. Die abwechselnde Biegung in den Greiffingern ist praktisch beseitigt. Der Abstand zwischen den Flächen 18 und 20 kann weitaus ausreichen, um die Kippmomente unter guten Bedingungen aufzunehmen.

Das Knicken des Rohrs ist ohne Nachteil, da es durch die rohrförmige Steuerstange begrenzt wird, die durch die von ihr getragene Belastung unter Zug gesetzt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Kuppeln zwischen einem langgestreckten Steuerstab mit Längsverschiebung für einen Kernreaktor und einem Antriebsmechanismus für den Steuerstab, mit einem zum Antriebsmechanismus gehörenden und mit elastischen Einhängefingern versehenen Klemmkörper mit einer zusammen mit dem Antriebsmechanismus verschiebbaren Muffe (22), die gegenüber den Einhängefingern (32) in Längsrichtung beweglich ist, und mit einem zum Steuerstab gehörenden endseitigen Kopf zum Ergreifen durch die Einhängefinger und einer zum Kopf gerichteten Schulter, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe eine Endfläche zur Anlage an die Schulter (20) hat, und daß der Mechanismus eine Vorspannfeder (36) hat, die eine Kraft ausübt, die bestrebt ist, die Muffe (22) von den Einhängefingern (32) derart zu entfernen, daß die Endfläche der Muffe (22) in fester Anlage an der Schulter (20) gehalten wird, wenn die Einhängefinger (32) am Kopf (16) verriegelt sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (30) und die Einhängefinger (32) in der Muffe (22), die eine Einsenkung (34) aufweist, verschiebbar eingebaut sind, wobei die Einsenkung den Einhängefingern (32) ein Spreizen und Freigeben des Kopfs (16) ermöglicht, wenn eine äußere Kraft gegen die Vorspannfeder ausgeübt wird.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche der Muffe (22) und die Schulter (20) konisch geformt sind, um während des Eingriffs der Muffe (22) eine Selbstzentrierung zu gewährleisten.






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