DE69014700T2 - Expandierbarer Ring für dichte Befestigung einer Schutzmanschette in einer Öffnung. - Google Patents

Description

Expandierbarer Ring zur dichten Befestigung eines Schutzrohres in einer Öffnung Beschreibung
• Die Erfindung betrifft einen expandierbaren Ring, der dazu ausgebildet ist, die dichte Befestigung eines biegsamen Schutzrohres in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung sicherzustellen.
• In den geschlossenen Zellen, in denen die Handhabung aus der Entfernung mit Hilfe von Telemanipulatoren erfolgt, ist es übliche Praxis, deren mechanischen Arm dadurch zu schützen, daß man ihn mit einem biegsamen Schutzrohr umgibt, welches abgedichtet mit dem Ende des mechanischen Arms und der Wand der Zelle verbunden ist, in deren Öffnung der Querblock des Telemanipulators aufgenommen ist. Der erfindungsgemäße expandierbare Ring ist speziell derart ausgebildet, daß er die abgedichtete, austauschbare Befestigung eines solchen Schutzrohres an der Wand der abgeschlossenen Zelle ermöglicht. Dennoch ist diese Einsatzmöglichkeit keineswegs beschränkend, da der erfindungsgemäße expandierbare Ring gleichermaßen dazu benutzt werden kann, in analoger Weise jegliche Art von Schutzrohr in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung zu befestigen, beispielsweise den Handschuh eines Handschuhkastens.
• Um die dichte Fixierung eines biegsamen Schutzrohrs eines Telemanipulators in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung zu erreichen, kennt man derzeit zwei unterschiedliche Systeme.
• Ein erstes System besteht in der Verwendung eines aufweitbaren Rings, der einen offenen, halb starren Ringkörper trägt, dessen einander benachbarte Enden über eine Kniegelenk miteinander verbunden sind, wobei dieser Ringkörper von einer dichten Ringverbindung eingefaßt ist, an der das Ende des Rohrs anbringbar ist.
• Dieses System hat den Vorteil, daß es besonders einfach, zuverlässig und billig ist. Dennoch bringt es die Verbindung der Enden des offenen Ringkörpers mit Hilfe eines Kniegelenks mit sich, daß man nicht in jedem Fall die Kraft beim Festklemmen oder Lockern der Verbindung dosieren kann, was sogleich mit der Inbetriebnahme eines solchen Rings beträchtliche Unzulänglichkeiten mit sich bringt. So beispielsweise kann ein überstarkes Klemmen des Rings Ursache für einen Bruch des Kniegelenkmechanismus sein. Haben außerdem im Hinblick auf die Fertigungstoleranzen die Öffnung und die Verbindung nicht völlig das gleiche Maß, ist möglicherweise die Anpressung des Rings am Inneren der Öffnung unzureichend und führt zu einem Ansaugen des Rings durch den im Inneren der Zelle herrschenden Unterdruck. Schließlich ist es bei einem Austausch des Schutzrohrs notwendig, das Kniegelenk zu öffnen, um vor der Anbringung eines neuen Rohres den Ring ausstoßen zu können, was automatisch zu einer Aufhebung der Dichtigkeit führt, da der Ring, dessen Kniegelenk geöffnet wurde, sofort durch den Unterdruck in die Zelle gesaugt wird.
• Ein zweites bekanntes System zur dichten Befestigung eines Schutzrohrs in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung besteht darin, in der Wand dauerhaft einen Trägerring zu befestigen, dessen Innenprofil komplementär ist zu dem Außenprofil eines starren Befestigungsrings, an dem das Ende des Schutzrohrs angebracht ist. Genauer gesagt, der Trägerring weist im Inneren eine Nut auf, in die mit Kraft der das Rohr lagernde Ring eingesetzt ist, wobei die Dichtigkeit durch eine Lippendichtung erreicht wird, die an dem Ende des Schutzrohrs angebracht ist, aufgenommen in einer in der Außenfläche des Trägerrings ausgebildeten Nut, und in dichtender Anlage an der Innenfläche des Trägerrings. Um jegliches Risiko eines fehlerhaften Entweichens auszuschalten, ist außerdem ein Sperrring vorgesehen, der mit den zwei anderen Ringen über Bayonettmechanismen zusammenwirkt.
• Dieses Befestigungssystem weist nicht die Nachteile des zuvor angesprochenen Systems auf, da es aus zueinander komplementären Ringen gebildet ist, die zusammen derart gefertigt sind, daß jegliches Risiko einer Undichtigkeit ausgeschaltet wird, selbst bei Austauscharbeiten des Rohrs. Dennoch ist sein Aufbau besonders kompliziert und kostspielig und erfordert eine spezielle Ausgestaltung der Zellen, die in ihrem Inneren mit Trägerringen und Schutzrohren ausgestattet werden müssen, welche ihrerseits an ihren Enden mit einer Lippendichtung versehen sein müssen.
• Die US-A-4 478 437 beschreibt einen aufweitbaren Ring zur dichten Befestigung eines biegsamen Rohrs in der Öffnung einer Wand. Dieser Ring enthält einen offenen, halbstarren Ringkörper, dessen zwei benachbarte Enden derart ausgebildet sind, daß sie ineinandergreifen. Ein Montage- und Demontagewerkzeug in Form eines von einem Arbeitszylinder betätigten Meißels ist derart ausgebildet, daß er von in dem Ringkörper ausgebildeten Löchern in der Nähe der Enden des Ringkörpers aufgenommen werden kann, um so den Abstand einzustellen.
• Außerdem beschreibt die US-A-2 441 206 eine Verbindungsschelle für eine biegsame Manschette auf einem Rohrstück. Die Schelle enthält einen offenen Ringkörper, dessen zwei offene Enden miteinander ausgerichtete Ringe tragen. Ein die Ringe durchsetzender Bolzen ermöglicht das Festklemmen der Schelle.
• Der Erfindung liegt speziell die Aufgabe zugrunde, einen Ring anzugeben, der es ermöglicht, in abgedichteter Weise ein Schutzrohr in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung zu fixieren, wobei die spezielle Ausgestaltung des Rings ihm die gleichen Vorteile der Einfachheit und der geringen Kosten bietet wie das oben beschriebene erste System, während dabei noch die Vorteile der großen Zuverlässigkeit und der Vermeidung jeglichen Risikos eines Dichtigkeitsverlusts durch mangelnde Fertigungstoleranzen, auch bei einem Austauschen des Rohrs, hinzukommen.
• Erfindungsgemäß wird dies mit Hilfe eines expandierbaren Rings gemäß Anspruch 1 erreicht.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hebelmechanismus annähernd in einer Tangentialebene des Ringkörpers angeordnet.
• In einer speziellen Ausgestaltung kann die Schrauben-Mutter-Konstruktion eine mit einem Betätigungskopf versehene Schraube und eine Mutter aufweisen, und der Hebelmechanismus kann zwei erste Gelenkhebel an den einander benachbarten Enden des Ringkörpers sowie eine Nuß aufweisen, die derart frei an der Schraube gelagert ist, daß sie an dem Betätigungskopf anliegt, wobei zwei zweite Gelenkhebel an den benachbarten Enden des Ringkörpers und der Mutter vorgesehen sind.
• Wenn das Schutzrohr an seinem Ende keinen Dichtungswulst trägt, wird die Dichtheit dadurch sichergestellt, daß man um den Ringkörper herum einen Dichtring anordnet und das Ende des Rohrs durch diese Dichtung hindurch führt.
• Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft ohne Beschränkung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, Es zeigen:
• Figur 1 eine Teil-Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen aufweitbaren Ring, der dazu dient, ein biegsames Schutzrohr eines Telemanipulators in eine in einer Wand ausgebildeten Öffnung zu fixieren;
• Figur 2 eine Ansicht gemäß dem Pfeil F in Figur 1 unter Darstellung der die benachbarten Endes des Ringkörpers des in Figur 1 dargestellten aufweitbaren Rings verbindenden Verbindungsmittel im vergrößerten Maßstab;
• Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Figur 2, und
• Figur 4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die in schematischer Weise den Austausch eines Telemanipulator-Schutzrohrs darstellt, welches mit Hilfe des erfindungsgemäßen aufweitbaren Rings fixiert ist.
• In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein in einer Wand einer abgeschlossenen Zelle einer Nuklearanlage angebrachtes Durchgangsrohr, welches auf der Innenseite eine kreisförmige Öffnung 12 begrenzt, die dazu dient, einen Querteil eines (nicht dargestellen) Master-Slave- Telemanipulators aufzunehmen.
• Erfindungsgemäß ist ein in Figur 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 14 versehener aufweitbarer Ring in der Öffnung 12 an demjenigen Ende des Rohrstücks 10 angeordnet, welches zum Inneren der abgeschlossenen Zelle hin gelegen ist, um die dichte Befestigung des Endes eines biegsamen Schutzrohrs 16 zu ermöglichen, welches den mechanischen Arm des Telemanipulators umgibt.
• Der aufweitbare Ring 14 enthält eine offenen, halbstarren Ringkörper 18, beispielsweise gebildet durch ein Stahlblatt, dessen benachbarte Enden mit Hilfe von Verbindungsmitteln vereint sind, die allgemein mit dem Bezugszeichen 20 angedeutet sind. Der aufweitbare Ring 14 besitzt außerdem einen Dichtungsring 22, der um den Ringkörper 18 herum angeordnet ist, und auf den das Ende des Rohrs 16 aufgeschrumpft ist.
• Wie in Figur 2 in größerer Einzelheit dargestellt ist, bilden die benachbarten Enden des Ringkörpers 18 vorzugsweise zueinander komplementäre Formen nach Art von Nut und Zapfen, was eine relative seitliche Positionierung zwischen den Enden zuläßt und gleichzeitig Änderungen bei ihrem Aufweiten gestattet.
• Außerdem sieht man aus den Figuren 2 und 3 in größerer Einzelheit, daß die Verbindungsmittel 20 erfindungsgemäß Handhabungsmittel aufweisen, gebildet durch eine Schrauben-Mutter-Konstruktion 24. Die Verbindungsmittel 20 umfassen außerdem einen Hebelmechanismus, mit dessen Hilfe die Schrauben-Mutter-Konstruktion 24 an den benachbarten Enden des Ringkörpers 18 angelenkt ist.
• Die Schrauben-Mutter-Konstruktion 24 ist parallel zur Achse des Ringkörpers 18 orientiert, und sie umfaßt eine Schraube 26, die mit einem Handhabungskopf 26a ausgestattet ist, und eine Mutter 28. In dem dem Handhabungskopf 26a benachbarten Bereich enthält die Schraube 26 einen gewindefreien Abschnitt 26b (Figur 3), auf dem sich eine Nuß 30 frei drehen kann. In einer auf der Schraube 26 ausgebildeten Nut sitzt eine Druckscheibe 32 zwischen dem gewindefreien Abschnitt 26b und dem Gewindeabschnitt derart, daß die Nuß 30 zwischen dem Handhabungskopf 26a und dieser Druckscheibe 32 eingefaßt ist.
• Der die Schrauben-Mutter-Konstruktion 24 mit den einander benachbarten Enden des Ringkörpers 18 verbindene Hebelmechanismus enthält zwei Paare von Hebeln 34 und 36, die etwa in einer Tangentialebene des Ringkörpers unter Berücksichtigung von dessen Krümmung angeordnet sind, wie dies in Figur 1 dargestellt ist.
• Die zwei ersten Hebel 34 besitzen zwei benachbarte Enden, die beispielsweise mit Hilfe eines Niets 38 an der Nuß 30 angelenkt sind. Die entgegengesetzten Enden dieser Hebel 34 sind an den einander benachbarten Enden des Ringkörpers 18 angelenkt, beispielsweise mittels Nieten 40.
• In vergleichbarer Weise sind die zwei zweiten Hebel 36 mit zwei einanderbenachbarten Enden an der Mutter 28 angelenkt, beispielsweise mit Hilfe eines Niets 32, während die entgegen gesetzten Enden dieser Hebel 36 an den benachbarten Enden des Ringkörpers 18 angelenkt sind, beispielsweise mit Hilfe der Nieten 40.
• Mit Hilfe der gleich zu beschreibenden Arbeitsweise ist es möglich, unter Einwirkung auf den Handhabungskopf 26a der Schraube 26 das Ausmaß der Aufweitung zwischen den einander benachbarten Enden des Ringkörpers 18 kontinuierlich zu variieren zwischen einem zurückgezogenen Zustand der Verbindungsmittel 20, bei dem der Aufweitungszustand zwischen diesen benachbarten Enden minimal ist, und einem ausgefahrenen Zustand dieser Verbindungsmittel, in welchem die Aufweitung maximal ist. Zwischen diesen zwei Extrem werten sind sämtliche Aufweitungszustände möglich. Man erkennt, daß die Klemm- oder Lösespannung der Dichtung 22 auf diesem Wege sorgfältig dosiert werden kann, wodurch Unzulänglichkeiten von aufweitbaren Ringen im Stand der Technik mit einem offenen Ringkörper, dessen benachbarte Enden über ein Kniegelenk verbunden sind, vermieden werden können. Dennoch zeichnet sich der erfindungsgemäße aufweitbare Ring durch große Einfachheit und Preisgünstigkeit im Vergleich zu den Befestigungssystem von starren Ringen des Standes der Technik aus.
• Der Austausch eines biegsamen Telemanipulator-Schutzrohrs, das mit Hilfe eines erfindungsgemäßen aufweitbaren Rings befestigt ist, wird im folgenden unter Bezugnahme auf Figur 4 beschrieben.
• In dieser Figur erkennt man das Querrohr 10, das biegsame Schutzrohr 16 und den erfindungsgemäßen aufweitbaren Ring 14. Um das Verständnis zu erleichtern, sind Länge und Dicke dieses Rings im Vergleich zu den tatsächlichen Abmessungen stark übertrieben dargestellt.
• Zunächst betätigt man mit Hilfe eines speziellen, einfachen Schlüssels, wie er schematisch bei 44 dargestellt ist, den Handhabungskopf 26a der Schraube 26 des aufweitbaren Rings 14, der das auszutauschende Rohr 16 abstützt, um so die Klemmkraft etwas zu verringern, ohne jedoch die Dichtigkeit aufzuheben. Anschließend führt man in das Querrohr 10 einen weiteren aufweitbaren Ring 14' ein, der ein neues Rohr 16' trägt. Da sich dieser Ring 14' unmittelbar hinter dem das auszutauschende Rohr tragenden Ring 14 befindet, wird der Handhabungskopf 26a' dieses Rings 14' seinerseits mit Hilfe des Schlüssels 44 betätigt, um eine Klemmkraft zu erreichen, die zur Gewährleistung der Dichtigkeit ausreicht, ohne jedoch vollständig das Gleiten des Rings auf der Innenseite des Rohrs 10 zu behindern, wozu auf den aufweitbaren Ring eine Axialkraft aufgebracht wird.
• Mit Hilfe einer in Figur 4 strichpunktiert dargestellten Muffe übt man eine Axialkraft auf die beiden Ringe 14 und 14' aus, wie es in dem Rohr 10 dargestellt ist, was dazu führt, daß der das auszutauschende Rohr tragende Ring 14 ausgestoßen wird, wie es in Figur 4 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist, und um den das neue Rohr tragende Ring 14' zu positionieren, wie es durch ausgezogene Linien dargestellt ist. Durch erneutes Betätigen des Handhabungskopfs 26a' des Rings 14' mit Hilfe des Schlüssels 44 vervollständigt man das Anklemmen dieses Rings an der Innenseite des Querrohrs 10, bis die Klemmkraft ausreicht, um die gewünschte dichte Befestigung sicherzustellen, ohne daß gleichzeitig das Risiko eines Bruchs der Verbindungsmittel 20 entsteht. Auf diese Weise läßt sich der Telemanipulator in üblicher Weise verwenden.

Claims (4)

1. Expandierbarer Ring zur dichten Befestigung einer biegsamen Schutzhaltestange (16) in einer in einer Wand ausgebildeten Öffnung, wobei dieser Ring umfaßt:

- einen halbfesten offenen Ring (18), der zwei nebeneinanderliegende Enden aufweist und um den herum die Stange angeordnet ist;

- Verbindungseinrichtungen (20), die die Enden des Ringes verbinden und einen zurückgezogenen minimalen Abstandszustand zwischen den Enden und einen entfalteten maximalen Abstandszustand zwischen den Enden einnehmen können;

dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel (20) umfassen:

- eine Schrauben-Mutterkonstruktion (24), die parallel zur Achse des Rings ausgerichtet ist und es ermöglicht, die Beabstandung zwischen den nebeneinanderliegenden Enden zwischen dem zurückgezogenen und dem entfalteten Zustand kontinuierlich variieren zu lassen ; und

- einen Hebelmechanismus (34, 36), der die Schrauben- Mutterkonstruktion (24) mit den nebeneinanderliegenden Enden des Rings verbindet.

2. Expandierbarer Ring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelmechanismus (34, 36) in etwa in einer tangential zum Ring liegenden Ebene angeordnet ist.

3. Expandierbarer Ring nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben- Mutterkonstruktion eine Schraube (26) umfaßt, die mit einem Manövrierkopf (26a) und einer Mutter (28) versehen ist, und der Hebelmechanismus zwei erste Hebel (34) umfaßt, die auf den nebeneinanderliegenden Enden des Rings und auf einer Nuß (30) angelenkt sind, die in der Lage ist, sich auf der Schraube zwischen einem Anschlag (32) und dem Manöverkopf zu drehen, und zwei zweite Hebel (36), die auf den nebeneinanderliegenden Enden des Rings und auf der Mutter angelenkt sind.

4. Expandierbarer Ring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ferner eine ringförmige dichte Packung (22) umfaßt, die den Ring (18) umgibt und auf der die Stange angebracht ist.