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Anzieh- und Verriegelungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anziehen und Verriegeln zweier ineinander passender, koaxialer Röhrenglieder gegen einen Trennwiderstand. Derartige Vorrichtungen, wie sie zur gegenseitigen
Befestigung röhrenförmiger Glieder schon vorgeschlagen wurden, bewirken eine relative Drehbewegung und eine relative axiale Bewegung der Glieder während einer Betätigung, wobei mit der ersten Bewegung die
Gefahr einer Schädlichkeit für jedes deformierbare Dichtungsglied verbunden ist, das zwischen den Gliedern angeordnet ist.
Vorrichtungen, die nur auf einer Schraubenverbindung beruhen, um die nötige axiale
Klemmbewegung zu sichern, benötigen normalerweise ausserdem die Anwendung einer wesentlichen Drehkraft, um die Reibung jenes Teiles des Gewindes zu überwinden, der als axiale Lagerfläche dient.
Es ist auch bereits ein Verschluss für eine Gasleitung bekanntgeworden, bei dem ein verschieblicher Teil vorgesehen ist, durch dessen Bewegung Kugeln, die direkt in der Wandung angeordnet sind, nach aussen gedrückt und so den Verschlussstopfen mit einem Röhrenteil verriegeln.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Verriegelungsvorrichtung zu schaffen, die axial fluchtende Glieder miteinander in verriegelten Eingriff bringt, ohne die Güte dazwischenliegender Dichtungsvorrichtungen zu beeinträchtigen, und die ohne Anwendung einer grossen Torsionskraft betätigt werden kann.
Erfindungsgemäss wird nun vorgeschlagen, dass auf dem einen Glied eine Mutter mit einer Kontaktfläche verdrehbar angeordnet und in dem andern Glied in an sich bekannter Weise eine Verriegelungsvertiefung vorgesehen ist, die eine teilweise konische Oberfläche aufweist und dass zwischen der Kontaktfläche und der Vertiefung ein drehbarer Käfig für die Kugeln angeordnet ist, wobei bei Betätigung der Mutter die Kugeln in einer spiraligen Bahn radial bewegbar sind. Das zweite Glied wird durch eine Verschlusskappe für das erste Glied gebildet, welch letzteres einen röhrenförmigen Behälter darstellt.
Die Kugeln wirken als Drucklager, wenn sie zwischen der Auflagerfläche und der teilweise konischen Fläche des zweiten Gliedes von der Mutter bewegt werden.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, In welchen die zwei Röhrenglieder zwei Teile eines zylindrischen Behälters bilden. Fig. 1 zeigt in einem Schnitt einen Teil eines zweiteiligen zylindrischen Behälters zum Aufbewahren eines Kernbrennstoffelememes, wobei die Teile mittels einer Klemm- und Verriegelungsvorrichtung gemäss der Erfindung lösbar verbunden sind. Die Fig. 2a - 2d geben Teile der Klemm- und Verriegelungsvorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten wieder. Fig. 3 stellt ein fernbedienbares Werkzeug dar, angewendet bei einem Behälter ähnlich dem der Fig. 1 zur Lösung der beiden Teile des Behälters. Die Fig. 4 bzw. 5 zeigen eine Hälfte des Haltekäfigs und einen Schnitt durch eine Kugel im Käfig.
In Fig. l umfasst der Behälter ein zylindrisches Mantelgehäuse 1 und eine zylindrische Abschlusskappe 2, die hier mit einem zentralen Dorn 3 zum Lokalisieren einer Gruppe von Kernbrennstoffelementen verse- hen ist. Das Gehäuse 1 besitzt einen einen vergrösserten Durchmesser aufweisenden Randteil 4, der über die Kappe passt und mit dieser einen hermetischen Verschluss bildet, der durch die Deformation eines elastischen O-Ringes 5 bewirkt wird. Dieser O-Ring 5 steht mit komplementären Schultern an dem Rand 5 und der Kappe 2, wie in der Zeichnung dargestellt, in Eingriff.
Um jegliche Abnützung des Ringes 5
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zu verhindern, ist es erforderlich, dass die beiden Teile des Behälters mittels einer axialen Klemmkraft zusammengebracht werden und danach in geschlossenem Zustand verriegelt werden.
Die Kappe 2 trägt eine Haltemutter 6, die mit einem kurzen Schraubteil 2a auf der Kappe 2 in Eingriff steht und darauf drehbar ist. so dass sie sich relativ zu einer äusseren Schulter 2b bewegen kann, die eine radial sich erstreckende Auflagerfläche bildet und auf der Aussenseite der Kappe 2 angeordnet ist.
Zwischen der Schulter 2b und dem Schraubteil 2a trägt die Kappe ein Kugellager einschliesslich eines drehbaren Halteringes oder Käfigs 7. in welchem eine Anzahl Kugeln 8 enthalten sind, die ein Drucklager für die Mutter 6 bilden. Der Haltering 7 gestattet den Kugeln 8 eine freie Rollbewegung und ein begrenztes Mass einer radialen Verschiebung gemäss der axialen Bewegung der Mutter, relativ zum Haltering 7, wenn die Mutter 6 auf der Kappe verdreht wird. Die Mutter 6 besitzt einen teilweise konischen Abschnitt 6a mit einem spitzen Kegelwinkel, um zu gewährleisten, dass die Kugeln bei Betätigung der Mutter rasch nach aussen laufen (Fig. 4 und 5).
Der dem Randteil 4 benachbarte Teil ist mit einer inneren ringförmigen Verriegelungsausnehmung 9 versehen, die eine teilweise konische Fläche 9a besitzt. Diese Fläche bildet zusammen mit dem Teil 2b der Kappe eine und ringförmige Rille oder Bahn, in welcher die Kugeln 8 laufen können, wenn sie sich radial nach aussen in einer teilspiraligen Bahn bewegen. Die Kugeln 8 bilden so ein Drucklager, wenn die Kugeln von der Mutter zwischen der Auflagerfläche und der konischen Fläche 9a nach aussen gedrückt werden.
Die Arbeitsweise der Verriegelungsvorrichtung ist in den Fig. 2a - 2d klar dargestellt. Fig. 2a zeigt eine der Kugeln 8 im Halbring 7, wobei sich die Mutter 6 in ihrer zurückgezogenen Stellung auf der Kappe 2 befindet. Fig. 2b zeigt die Stellung des Gehäuserandes 4 in jener Lage, in der das Gehäuse über die Kappe in seine Stellung gebracht und die Mutter 6 etwas verschraubt ist, so dass sie gerade die Kugeln 8 in ihrem Haltering mit der Schulter 2b in Kontakt bringt. Fig. 2c zeigt die Mutter 6 in einer noch weiter vorgeschobenen Stellung, in welcher der konische Teil der Mutter die Kugel radial auswärts entlang der Schulter 2b bewegt und in Kontakt mit der ringförmigen Bahn gebracht hat, die aus der Fläche 9a der Vertiefung 9 gebildet wird. Wenn die Mutter 6 von der Stellung in Fig. 2c in die der Fig. 2d vorgeschoben ist, rotiert die.
Kugel 8 mit einer durch die Rotation der Mutter erteilten Drehkomponente und einer weiteren durch ihre radiale Auswärtsbewegung entlang der Fläche 9a aufgezwungenen Komponente. Die resultierende Bewegungsbahn der Kugeln ist so teilweise spiralig. Da die Kugeln an der axialen Bewegung vermöge der Schulter 2b gehindert werden, wird das Gehäuse zwangsläufig axial über die Kappe nach unten gezogen bis die Kugel die Verriegelungsstellung gemäss Fig. 2d erreicht.
Fig. 3 zeigt die an einem fernbedienbaren Werkzeug angeordnete Vorrichtung der Fig. 2 wie es in radioaktiver Umgebung verwendet werden kann, z. B. bei einer "heissen Zelle" (das ist ein abgeschirmter Raum, in welchem Handgriffe an aktiven Gliedern vorgenommen werden können). Zur Aufnahme des Gehäuses und dessen Verschlusskappe innerhalb der "heissen Zelle" ist ein Aufnahmebecher 10 vorgesehen, in welchem ein ringförmiges Getriebe 11 angeordnet ist, welches innere Anschläge und äussere Zahnradzähne Ila, lib aufweist.
Eine Antriebswelle 12 erstreckt sich durch einen Ansatz 13 an der Basis des Bechers 10 und trägt ein Spurrad 14 in Eingriff mit den äusseren Zähnen llb. Die Mutter 6 und der Verriegelungsmechanismus sind ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten. Die äussere Oberfläche der Mutter ist mit Anschlägen 15 versehen, die mit den inneren Anschlägen lla in Eingriff stehen können ; die Mutter hat einen Randteil 6b, der durchlöchert ist, um eine Anzahl von mit Abstand ringförmig angeordneten Kugeln 16 aufzunehmen.
Die letzteren wirken mit einer axial abgesetzten, ringförmigen Aussparung 17 in der Basis des Bechers zusammen, um einen weiter unten beschriebenen Kugelfang zu bilden.
Wenn die an dem Gehäuse angebrachte Kappe mittels einer fernbedienbaren Hebevorrichtung (nicht dargestellt) in den Becher eingeführt wird, kommen die Anschläge 15 mit den inneren Anschlägen lla des ringförmigen Getriebes 11 und die Kugeln 16 mit der oberen Schulter der Aussparung 17 in Eingriff und werden dabei radial nach innen bewegt, in Kontakt mit der Kappe 2 in der Stellung dargestellt in Fig.
3.
Um die Kappe 2 vom Gehäuse 1 zu lösen, wird die Antriebswelle 12 gedreht, um vermittels des Spurrädes 14 und des ringförmigen Getriebes 11 die Mutter 6 nach abwärts zu schrauben. Wenn die Mutter 6 eine Weglänge abwärts bewegt wurde, die genügend gross ist, um die Kugeln 8 der Kugelverriegelung von der Fläche 9a zu lösen (von wo sie unter ihrem Gewicht radial nach innen wandern), nehmen die Kugeln 16 des Kugelfanges eine Lage ein, die bei 16a in den geneigten Teil der axial abgesetzten Ausnehmung 17 strichliert angedeutet ist. Das Gehäuse 1 kann dann normal von der Kappe 2 abgehoben werden, die im Aufnahmebecher 10 verbleibt.
Falls jedoch ein Kleben der Abschlussringe zwischen der
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Kappe und dem Gehäuse auftritt, mit dem Effekt, dass die Kappe mit dem Gehäuse nach oben gezogen wird, so kommen die Kugeln bei 16a in Eingriff mit der äusseren ringförmigen Fläche der Aussparung 17 und verriegeln so die Kappe (und damit das Gehäuse) gegen eine Aufwärtsbewegung. Dies verhindert, dass die Kappe unbeabsichtigt aus dem Becher gehoben wird, wobei die Möglichkeit bestehen würde, dass sie sich unter ihrem Eigengewicht löst und in eine unerreichbare Lage fällt.
Um die Kappe 2 auf das Gehäuse zu setzen, ist obiger Vorgang umgekehrt anzuwenden; das Gehäuse wird vertikal nach unten abgesenkt, so dass sich sein offenes Ende über den oberen Teil der Kappe stülpt ; die Kugeln 8 werden durch ihr Eigengewicht (radial) in ihren Haltering zurückgenommen. Das Gehäuse 1 liegt dann an seinem Abschlussring, wogegen die Mutter 6 durch die Antriebswelle aufwärtsgeschraubt wird, so dass die Mutter das Gehäuse und die Kappe durch die radiale Verschiebung der Kugeln 8 axial zusammenzieht, die mit der geneigten Fläche 6a, 9a und der Auflagerfläche 2b in Kontakt treten können. Nur eine kleine Drehkraft wird zur Drehung der Mutter 6 benötigt.
Gemäss einer möglichen Variante der Fig. 1 und 2 sind die Kugelkontaktflächen der Mutter in entgegengesetztem Sinne geneigt und durch die Bewegung der Mutter in einer Richtung weg von der Auflager fläche wird auf die Kugeln eine radiale Bewegungskomponente ausgeübt.
Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch den Käfig 7 und eine Kugel 8. Die Kugel 8 liegt an dem teilweise konischen Abschnitt 6a der Mutter 6 an. Bei Verdrehung der Mutter 6 erfolgt, wie bereits erwähnt, eine Verschiebung der Kugeln 8.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Anziehen und Verriegeln zweier ineinander passender, koaxialer Röhrenglieder gegen einen Trennwiderstand, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem einen Glied (2) eine Mutter (6) mit einer Kontaktfläche (6a) verdrehbar angeordnet und in dem andern Glied (1) in an sich bekannter Weise eine Verriegelungsvertiefung (9) vorgesehen ist, die eine teilweise konische Oberfläche (9a) aufweist und dass zwischen der Kontaktfläche (6a) und der Vertiefung (9) ein drehbarer Käfig (7) für die Kugeln (S) angeordnet ist, wobei bei Betätigung der Mutter (6) die Kugeln in einer spiraligen Bahn radial bewegbar sind.
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