DE1191501B - Manipulator zum Befestigen und Loesen von in einem Atomkernreaktor in besonderen Befestigungskoepfen befestigten, Spaltstoffteile enthaltenden Druckrohren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

G 21

Deutsche KL: 21g-21/20

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 68926 VIII c/21g
13.Juni 1960
22. April 1965

Die Erfindung bezieht sich auf einen Manipulator zum Befestigen und Lösen von in einem Atomkernreaktor in besonderen Befestigungsköpfen befestigten, Spaltstoffteile enthaltenden Druckrohren (sogenannte Druckrohrelemente), welcher außerhalb einer den Reaktor umgebenden Abschirmung fahrbar angeordnet ist und konzentrische, durch eine Öffnung in der Abschirmung in den Reaktor einführbare Rohre enthält.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Reaktoren derart auszubilden, daß sich an einer Seite des Reaktors die Befestigungsvorrichtungen für die Spaltstoffteile enthaltenden Druckrohre zusammen mit den Rohrleitungsanschlüssen für das Kühlmittel befinden und das Auswechseln der Druckrohrelemente von der entgegengesetzten Seite des Reaktors durch den Moderatorteil hindurch erfolgt.

Es ist bereits eine Lademaschine für heterogene Kernreaktoren vorgeschlagen worden, welche teleskopartig ineinander verschiebbare Rohre enthält. Die Rohre werden durch den Druck eines Mediums betätigt, wobei das innerste Rohr, das als einziges Rohr mit einem Werkzeug versehen ist, in einen Spaltstoffteil eingeführt wird und diesen in axialer Richtung in einen Kanal im Reaktorkern oder aus diesem heraus bewegt. Die Anwendbarkeit dieser Vorrichtung beschränkt sich nur auf den axialen Transport von Teilen, und es können mit ihr nicht die speziellen Manipulationen ausgeführt werden, die mit dem Erfindungsgegenstand möglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen besonders einfachen und zuverlässigen Manipulator für das Lösen und Befestigen von sogenannten Druckrohrelementen von den Befestigungsvorrichtungen bei einem Reaktor der vorhergehend angedeuteten Bauart zu schaffen. Nach der Erfindung besteht die Lösung darin, daß jedes der Rohre an seinem dem Reaktor zugewandten Ende eine Werkzeugfunktion ausübende Teile (Werkzeugteile) trägt und durch eine individuelle Antriebsvorrichtung einzeln gegenüber den anderen Rohren beweglich ist und daß die Rohre als Ganzes mittels einer gemeinsamen Hubvorrichtung entlang ihrer Achse verschiebbar sind.

Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen

F i g. 1 bis 3 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung im Schnitt, wobei F i g. 2 ein Teilschnitt nach A-A in Fig. 1 ist,

Fig.4 eine andere Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Manipulator zum Befestigen und Lösen von in
einem Atomkernreaktor in besonderen
Befestigungsköpfen befestigten, Spaltstoffteile
enthaltenden Druckrohren

Anmelder:

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft,

Winterthur (Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Marsch, Patentanwalt,

Schwelm (Westf.), Westfalendamm 10

Als Erfinder benannt:

Eugen Guidi, Winterthur (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 8. Juni 1960 (6483)

Die F i g. 1 zeigt eine Befestigungsvorrichtung für zwei Spaltstoffelemente zusammen mit dem Werkzeugteil des Manipulators.

Auf einer Moderatorkonstruktion 30 eines Reaktors ist ein H-förmiger Support 31 mittels eines Distanzrohres 32 und einer Schraube 33 befestigt. Der Support 31 ist mit Rohrleitungen 34, 35 für das Zuführen und die Ableitung des Kühlmittels versehen.

Die unteren Enden des Supports 31 sind als Anschlußteile 36, 37 für die Druckrohrelemente 38 ausgebildet. Die beiden vertikal verlaufenden Teile des Supports 31 sind zylindrisch und werden durch Hülsen 40 umfaßt, welche mit Ausschnitten 41 versehen sind, die eine Durchführung der Rohre 34, 35 und gleichzeitig ein beschränktes Verdrehen der Hülsen 40 auf dem Support 31 gestatten. Die Hülsen 40 sind an ihren unteren Enden mit Vorsprüngen 42 nach der Art eines Bajonettverschlusses versehen (F i g. 2).

Die Elemente 38 sind mit entsprechenden Vorsprüngen 43 versehen, die mit den Vorsprüngen 42 zusammenwirken. In die Hülsen 40 sind an ihrem oberen Ende Schrauben 44 eingeschraubt, die mit in den Hülsen 40 verschiebbaren Schiebeteilen 45 in Berührung stehen. Die Schiebeteile 45 sind mit Zapfen 46 versehen, die in entsprechende Öffnungen 47 im Support 31 eingreifen und gleichzeitig Tellerfedern

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48 führen. Die Hülsen 40 sind an ihrem oberen Ende Decke 101, die einen biologischen Strahlungsschild mit zum Verdrehen der Hülsen dienenden Vorsprün- bildet, ist ein Ständer 102 befestigt. Der Ständer trägt gen 50 und die Schrauben 44 mit Einschnitten 51 ein Gehäuse 103, in das ein Zylinderraum 104 mit versehen. Die Schrauben 44 sind mit einer Bohrung Zuleitungen 105 für ein Druckmittel ausgebildet ist. 52 versehen. 5 Im Zylinderraum 104 ist ein Kolben 106 beweglich Die Befestigungsvorrichtung ist in der F i g. 1 in geführt, dessen Kolbenstange eine runde Platte 107 der Haltestellung dargestellt Hierbei wird jedes der aufweist. Auf diese Platte stützt sich ein Kugellager Elemente 38 durch die Vorsprünge 42 der Hülsen 40 108, das ein Gehäuse 110 trägt. Das Gehäuse 110 gegen den Anschlußteil 36 des Supportes 31 ge- ist an seinem oberen Ende mit Vorsprüngen 111 verdrückt. Die Anpreßkraft wird durch die Tellerfedern io sehen, die in in einer rohrförmigen Büchse 112 aus-48 ausgeübt, die sich gegen den Support 31 stützen gebildete Schlitze 113 eingreifen. Die Büchse 112 ist und auf die Schiebeteile 45 und über diese auf die in Ringen 114 drehbar gelagert. Gegen die Büchse Schrauben 44 und die Hülsen 40 wirken. Soll nun 112 wird durch eine Feder 115, die auf einen Teil ein Druckrohrelement 38 bei einem Wechselvorgang 116 wirkt, eine Bremsplatte 117 gedrückt. Der Teil von der Befestigungsvorrichtung gelöst werden, so 15 116 ist gleichzeitig als ein in einem Zylinder 118 bewird der Schiebeteil 45 gegen die Wirkung der Tel- weglich geführter Kolben ausgebildet. Der Zylinder lerfeder 48 niedergedrückt. Dadurch wird der Druck 118 ist mit einer Zuleitung 120 für ein Druckmittel zwischen den Vorsprüngen 42 und 43 aufgehoben, versehen. Der untere Teil des Gehäuses 110 ist als und die betreffende Hülse 40 kann durch Eingriff Zylinder 121 ausgebildet und mit Zuleitungen 122 auf die Vorsprünge 50 verdreht werden, bis die Vor- 20 und 123 für ein Druckmittel versehen. Im Zylinder spränge 42 und 43 außer Eingriff kommen. Dabei 121 ist ein Kolben 124 beweglich geführt, der mit kann der Support 31 durch eine in entgegengesetzter dem innersten Rohr D verbunden ist. Das Rohr D Richtung auf die Vorsprünge 50 wirkende Kraft ge- ist mit einem aus Tubussen 125, 126, Prismen 127, stützt werden. Darauf kann das betreffende Element 128 und weiteren nicht dargestellten optischen EIe-38 nach unten aus dem Reaktor entfernt werden. «5 menten bestehenden optischen Fernrohrsystem und Das neue Element wird wieder von unten in den einer Beleuchtungsvorrichtung versehen, die ein BeReaktor eingeschoben und in Berührung mit dem obachten der Gegenstände in der Nähe des Endes Anschlußteil 36 gebracht. Daraufhin wird die be- des Rohres D gestatten. Am Gehäuse 110 ist unten treffende Hülse 40 verdreht, so daß die Vorsprünge ein weiteres Gehäuse 130 befestigt, das unten in das 42 und 43 wieder miteinander in Eingriff kommen. 30 Rohr .B ausläuft. Das über das Rohrß geschobene Auf den Schiebeteil 45 wird dabei mit dem Druck Rohr A ist in Lagerringen 131 drehbar. Das Rohr A eingewirkt, der im Haltezustand zwischen dem EIe- ist mit einem Hebelarm mit Schlitz 132 versehen, in ment 38 und dem Teil 36 des Supportes 31 wirken den ein Zapfen 133 eingreift, der mit der Kolbensoll. Zur Fixierung dieses Druckes wird die Schraube stange 134 eines Servomotors 135 verbunden ist. Im

44 so weit nachgestellt, bis sie mit dem Schiebeteil 35 Gehäuse 130 ist außerdem drehbar eine Büchse 136

45 in niedergedrückter Stellung in Berührung kommt. gelagert, die eine Schneckenverzahnung 137 aufweist. Darauf kann die auf den Schiebeteil 45 wirkende In die Verzahnung 137 greift eine Schnecke 138 ein, Kraft aufgehoben werden, und die gewünschte An- die durch einen Servomotor 140 betätigt wird. In der preßkraft bleibt auch dann aufrechterhalten. Im Büchse 136 ist das Rohr C verschiebbar. Eine Feder oberen Teil der F i g. 1 ist gleichzeitig der Werk- 40 141 drückt das Rohr C dauernd nach unten gegen zeugteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Manipu- einen Anschlag im Gehäuse 130, und eine Gleitfeder lators dargestellt. Dieser besteht aus ineinanderge- 142 verhindert ein Verdrehen des Rohres D gegenschobenen Rohren A, B, C, D, deren Enden derart über der Büchse 136. Die Servomotoren 135, 140 ausgebildet sind, daß sie mit der Befestigungsvor- und die Druckmittelzufuhr zu den Zylindern 104, richtung zusammenwirken können. So ist das Rohr A 45 121 und 118 werden von einer Schalttafel 143 bemit Vorsprüngen 60 versehen nach Art eines Bajo- tätigt. Eine Verdrehung des Gehäuses 110 mit den nettverschlusses, ähnlich den in der F i g. 2 darge- in ihm gelagerten oder mit ihm verbundenen Rohren stellten, die mit den Vorsprüngen 50 der Hülsen 40 A, B, C, D wird durch einen Handgriff 144 bewirkt, zusammenwirken. Das Rohr B ist mit Einschnitten der an dem Gehäuse 110 befestigt ist.

61 versehen, die in die Zwischenräume der Vor- 50 Durch Betätigung des Zylinders 104 werden die Sprünge50 der Hülsen40 eindringen und zum Ver- Röhret, B, C, D gesamthaft gehoben oder gesenkt. drehen der Hülsen 40 dienen. Das Rohr C ist mit Durch das in den Tubussen 125,126 und im Rohr D Einschnitten 62 versehen, die in die Einschnitte 51 befindliche optische System kann dabei die Stellung der Schrauben 44 eindringen und zum Verdrehen des Manipulators gegenüber den Druckrohrelementen dieser Schrauben dienen. Das Rohr D hat an seinem 55 bzw. den Befestigungsteilen beobachtet werden. Bei Ende einen kleineren Durchmesser als die Bohrung einem Wechselvorgang wird durch eine Verschiebung 52 und ist geeignet, einen Druck gegen die Schiebe- des Manipulators in horizontaler Richtung, z. B. teile 45 auszuüben. In Inneren des Rohres D befindet durch Bewegung zusammen mit der Decke 101, der sich eine optische Vorrichtung 63, mit der die ge- Manipulator mit seinem Rohr D in gehobenem Zunaue Stellung des Rohres D gegenüber der Bohrung 60 stand über die betreffende Befestigungsvorrichtung 52 der Schrauben 44 und den Schiebeteilen 45 abge- angebracht. Der Manipulator wird durch Verdrehen lesen werden kann. Die Schiebeteile 45 können zu mittels des Handgriffs 144 so gestellt, daß die Eindiesem Zweck mit Marken versehen sein, die den schnitte 61 des Rohres B gegenüber den Zwischen-Mittelpunkt des Schiebeteiles anzeigen und eventuell räumen der Vorsprünge 50 der Hülsen 40 liegen. Darauch angeben, um welches Druckrohrelement im 65 auf wird der Kolben 106 mit dem Gehäuse 110 und Reaktor es sich dabei handelt. den Rohren Λ, B, C, D gesenkt, wobei das Rohr D In der F i g. 3 ist der obere Teil des Manipulators in die Öffnung 52 der Schraube 44 eindringt. Das dargestellt. Auf einer über dem Reaktor beweglichen Rohr A wird dabei durch den Servomotor 135 in

Claims (1)

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   einer Stellung gehalten, in der die Vorsprünge 50 den Griff 208 versehen ist. Im Rohr B befindet sich der Befestigungsvorrichtung und die Vorsprünge 60 das Rohr C, das mit einem Kolben 209 versehen ist, des Rohres A aneinander vorbeigehen. Darauf wird der sich in einem im Gehäuse 207 ausgebildeten Zydurch Betätigung des Servomotors 135 das Rohr A linder 210 bewegt. Der Zylinder 210 ist mit Zuleitunverdreht, so daß die Vorsprünge 50 und 60 mitein- 5 gen 211 versehen. Das Rohr C ist an seinem oberen ander in Eingriff kommen. Gleichzeitig sind die Ein- Ende mit einem verschiebbaren Schneckenrad 212 schnitte 61 im Rohr I? mit den Vorsprüngen 50 der durch eine Gleitfeder verbunden, wobei in das Schnek-Hülsen 40 und die Vorsprünge 62 des Rohres mit kenrad eine Schnecke 213 eines nicht dargestellten den Einschnitten 51 der Schraube 44 in Eingriff ge- Servomotors eingreift. Im Rohr C befindet sich das kommen. Nun wird durch Betätigung des Zylinders io Rohr D, das mit einem Hebel 214 versehen ist, an dem 121 eine Kraft zwischen dem Rohr D und dem die Kolbenstange eines Servomotors 215 angreift. Das Rohr B hervorgerufen, wobei der Schiebeteil 45 in Rohr D ist mit einem Kolben 216 versehen, der in der Figur nach unten gedrückt und dadurch der zwi- einem Zylinder 217 im Gehäuse 207 beweglich geführt sehen dem Element 38 und der Befestigungsvorrich- ist. Der Zylinder 217 ist mit Zuleitungen 218 ausgetung herrschende Druck zum Verschwinden gebracht 15 stattet. Zum Unterschied gegenüber der vorher bewird. Durch Betätigung des Rohres C wird die schriebenen Anordnung ist im Rohr D ein weiteres Schraube 44 gelockert, wobei die Feder entspannt Rohr £ geführt, das mit einem Handgriff 220 und einer wird, so daß die Druckmittelzuleitung zum Zylinder Zuführung 221 (für Luft unter geringem Überdruck) 121 wieder abgeschaltet werden kann. Dabei bewegt mit einem Manometer 222 ausgestattet ist. Die Zufuhr sich die Hülse 40 nach unten, und die Verbindung 20 von Druckmittel in die Leitungen 211, 218 und die zwischen dem Druckrohrelement und der Befesti- Betätigung der Schnecke 213 der Servomotoren 203 gungsvorrichtung wird gelöst. Falls die Dichtung ein und 215 erfolgt von einem Steuerpult 223 aus. Mit Kleben der Teile aneinander verursachen sollte, wird dem Rohr A ist noch ein Ring 224 verbunden, der in bei einer weiteren Drehung der Schraube 44 die einem Ring 225 in der Tragdecke 201 drehbar und Hülse 40 so weit gesenkt, daß deren unteres Ende 25 mit einem Arretiermechanismus 226 versehen ist.
   auf das Druckelement stößt. Durch das Eigen- Bei der Ausführung nach der F i g. 4 erfolgt die gewicht des Manipulators, das über das Rohr 2? auf Zentrierung des Manipulators über der betreffenden die Hülse 40 wirkt, kann eine Trennung herbeige- Befestigungsvorrichtung duch das Rohr E nach dem führt werden. Dann wird durch eine Verdrehung des bekannten pneumatischen Tastprinzip. Befindet sich Rohres B mittels des Handgriffes 144 die Hülse 40 30 das Rohr E über der Schraube 44 einer Befestigungsverdreht, so daß die Vorsprünge 42 und 43 des vorrichtung, so wird die Ausströmung von Luft aus Druckrohrelementes in der Befestigungsvorrichtung dem Rohr .E behindert, und der Druck im Manoaußer Eingriff kommen. Das Element 38 kann durch meter 222 hat seinen höchsten Wert. Darauf wird eine unten bereitstehende Transportvorrichtung aus durch Betätigung des Servomotors 203 der Manipuladem Reaktor entfernt werden. Ein neues Druckrohr- 35 tor in Eingriff mit der Befestigungsvorrichtung geelement wird durch die Transportvorrichtung von bracht. Nach Lösung der Arretiervorrichtung 226 unten in den Reaktor eingeführt und in Berührung kann durch deren Hebel das Gehäuse 207 mit dem mit der Befestigungsvorichtung 31 gebracht. Darauf Rohr^4 derart verdreht werden, daß in der vorher wird durch eine entsprechende Verdrehung der beschriebenen Weise die Vorsprünge 60 des Roh-Hülse 40 mittels der Rohre A und B der durch die 40 res A mit der Befestigungsvorrichtung in Eingriff Vorsprünge 42 und 43 gebildete Bajonettverschluß kommen. Das Verdrehen der Hülse 40 wird durch wieder geschlossen. Durch Betätigung des Zylinders den Handhebel 208 ausgeführt. Der Druck auf den 121 wird der Schiebeteil 45 niedergedrückt, und mit Schiebeteil 45 wird durch den Zylinder 217 ausgeübt, der gleichen, durch Wahl des Druckes im Zylinder Durch den Zylinder 110 wird das R.ohr C gehoben 121 genau bemessenen Kraft wird das Element 38 45 bzw. gesenkt, und durch den Servomotor der gegen den Teil 36 des Supportes gedrückt. Die Schnecke 213 wird die Schraube 44 verstellt.
   Schraube 44 wird durch den Servomotor 140 und

   das Rohr C eingeschraubt, und zwar so weit, bis sie Patentansprüche:
   auf den Schiebeteil 45 stößt, ohne auf diesen einen

   nennenswerten Druck auszuüben. Zu diesem Zweck 50 1. Manipulator zum Befestigen und Lösen von ist der Servomotor 140 mit einer nicht dargestellten in einem Atomkernreaktor in besonderen Be-Drehmomentbegrenzungskupplung versehen. Nach festigungsköpfen befestigten, Spaltstoffteile enteiner Verdrehung des Rohres A kann der Manipula- haltenden Druckrohren (sogenannter Druckrohrtor durch den Zylinder 104 gehoben und durch seit- elemente), welcher außerhalb einer den Reaktor liches Verschieben entfernt werden. 55 umgebenden Abschirmung fahrbar angeordnet ist In der F i g. 4 ist eine vereinfachte Ausführung für und konzentrische, durch eine Öffnung in der den Erfindungsgegenstand dargestellt. Der untere Abschirmung in den Reaktor einführbare Rohre Teil ist dabei bis auf das optische System gleich wie enthält, dadurch gekennzeichnet, daß beim vorhergehenden Beispiel. Auf einer Strahlungs- jedes dieser Rohre an seinem dem Reaktor zuschutzdecke 201 ist ein Ständer 202 befestigt, in dem 60 gewandten Ende eine Werkzeugfunktion auseine durch einen Servomotor 203 und ein Schnecken- übende Teile (Werkzeugteile) trägt und durch rad 204 drehbare Gewindemutter gelagert ist, die eine individuelle Antriebsvorrichtung einzeln eine Schraube 205 führt. Die Schraube 205 ist durch gegenüber den anderen Rohren beweglich ist und eine Keilnut 206 und eine entsprechende, nicht dar- daß die Rohre als Ganzes mittels einer gemeingestellte Gleitfeder gegen Verdrehung gesichert. An 65 samen Hubvorrichtung entlang ihrer Achse verder Schraube 206 hängt ein Gehäuse 207, dessen schiebbar sind.

   unterer Teil das Rohr A bildet. Im Rohr A ist das 2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch geRohr B gelagert, das mit einem nach außen führen- kennzeichnet, daß mindestens einer der Werk-

   zeugteile aus zur Übertragung von Drehbewegung geeigneten Vorsprüngen besteht.

   3. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Werkzeugteile aus Vorsprüngen nach Art eines Bajonettverschlusses besteht.

   4. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für alle Rohre gemeinsame Hubvorrichtung aus einem druckmittelbetätigten Kolben besteht.

   5. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Werkzeugteilen versehenen Rohre gegeneinander verdrehbar angeordnet sind.

   6. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Werkzeugteilen

   versehenen Rohre gegeneinander axial verschiebbar angeordnet sind.

   7. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem innersten der mit den Werkzeugteilen versehenen Rohre ein Orientierungssystem zugeordnet ist.

   8. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungssystem ein Fernrohr aufweist.

   9. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Orientierungssystem eine Tastvorrichtung aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Auslegeschriften Nr. 1045 003,
   705, 1057 249, 1071244.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 540/282 4.65 0 Bundesdruckerei Berlin