CH682269A5

CH682269A5 -

Info

Publication number: CH682269A5
Application number: CH55/90A
Authority: CH
Inventors: Robert Shigeo Tsukida
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1989-01-17
Filing date: 1990-01-09
Publication date: 1993-08-13
Also published as: ES2020046A6; MX171966B; US4939940A

Description

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CH 682 269 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Nadeleinrichtung zur Abdichtung einer Bohrung (46) zur leckfreien Entnahme von radioaktiven Proben gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere wird an einer «post-accident sample station» (PASS) bzw. einer Probenahmestation nach Störfällen bei Kernreaktoren eine verbesserte Dichtung für die PASS-Flüssigkeits-Probenahmenadel zur Verwendung bei der Analyse von Reaktor-Proben nach erfolgten oder befürchteten Reaktorunfällen offenbart.

In herkömmlichen Probenahmestationen nach Störfällen oder PASS wurde eine ganz aus Metall bestehende Nadel zur Herbeiführung einer Dichtung benutzt, wobei radioaktiver Abfall in abgedichteten und abgeschirmten Fläschchen zur Analyse versandt wird. Es ist dabei wichtig, dass eine Leckage von radioaktivem Material verhindert wird.

Leider waren bisherige Nadeln dieser Art mit Leckagen verbunden. Der Grund hierfür lag in der lediglich aus Metall bestehenden Dichtung zur Erleichterung der Entfernung und der Wiedereinsetzung der Nadeln.

Einfach ausgedrückt bedeutet dies, dass bisherige Nadeln mit einem rechtwinkligen Ring abgeschnitten wurden. Dieser Ring bezieht sich dabei auf eine komplementäre rechtwinklige Fläche in der Bohrung zur Montage der Nadel. Eine Mutter drückt das rechtwinklige Metall der Dichtung gegen das Ende der Bohrung.

Es sind Leckagen aufgetreten, wobei sich Leckpfade längs der Aussenseitenfläche zwischen der Nadelaussenfläche und der Dichtungsmutter gebildet haben, die zur Halterung der Nadel in der Bohrung benutzt wurde. Ferner sind Leckagen an der Aussenfläche der Abdichtung zwischen der Mutter und der Bohrung entstanden.

O-Ringe sind bekannt, wurden aber wegen der mit ihrer Entfernung verbundenen Problemen nicht in solchen Einrichtungen eingesetzt, da nicht nur der Abfall, sondern auch die Probenahmestation selbst radioaktiv sind.

An einer Nadeleinrichtung einer Probenahmestation ist eine verbesserte Dichtung für eine PASS-Flüssigkeits-Probenahmenadel offenbart. In einer solchen Probenahmestation wird eine Flasche mit einer Scheidewand von einem Nadelpaar durchstochen. Die erste Nadel dient zur Ventilation und die zweite Nadel zur Verschiebung von potentiellen, radioaktiven Proben durch die Scheidewand in die Flasche. Eine Nadel der hypodermischen Art mit einer abgewinkelten Spitze ist am beabstandeten Ende mit einer Ausweitung versehen. Ein O-Ring aus Gummi passt über die Nadel benachbart zur Ausweitung und hat einen inneren Umfangsdurchmesser, der in der Längsrichtung der Nadel einen Durchlass und an derem Ende benachbart zur Ausweitung eine Fangstelle aufweist. Der O-Ring wird an ausgeweitetem Ende der Nadel mittels einer herkömmlichen Kompressionsmutter festgehalten. Diese Mutter hat ein stumpfes, zylinderförmiges, gewindeloses Ende zum Zusammendrücken des O-Ringes. Die Mutter hat ferner ein Gewinde zum Einschrauben in eine komplementäre Bohrung. Schliesslich hat die

Mutter eine hexagonale Oberfläche für einen Schraubenschlüssel zum Anziehen oder Lösen der Mutter. Beim Anziehen der Nadel in die Bohrung wird der O-Ring zusammengedrückt. Bei dieser Kompression wird der O-Ring am Umfang erweitert, so dass sein Aussendurchmesser über die Grenzen der Ausweitung am ausgeweiteten Ende der Nadel hinaus vergrössert wird. Beim Anziehen der Mutter wird der O-Ring am Selbstumfang über die Kanten der Ausweitung hinaus erweitert und bildet eine Dichtung zwischen der Nadel und dem O-Ring zur Herstellung einer zweiten Dichtung zwischen der Bohrung und dem O-Ring. In der Erweiterung des O-Ringes ist die Nadel zur Abgabe einer Probe selbstzentriert und verspannt. Die Nadel und der O-Ring am ausgeweiteten Ende bilden zusammen mit der Mutter eine passende Einheit zur Installation und Entfernung der PASS-Probena-del.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Nadeleinrichtung zur Abdichtung einer Bohrung mit einer Nadel mit einem ausgeweiteten Ende zur Installation an einer Probenahmestation nach Störfällen an einem Kernreaktor zu schaffen. Die Nadel ist spezifisch an dem der Spitze gegenüberliegenden Ende ausgeweitet. Typischerweise bildet ein derartiges Ende einer Nadel eine unregelmässige Fläche. Ein O-Ring wird über die Spitze der Nadel angeordnet und zur Ausweitung hin am gegenüberliegenden Ende der Nadel hinbewegt. Die Nadel und der O-Ring werden dann durch eine Haltemutter angezogen. Die ganze Einheit wird an einem entfernten Schraubenschlüssel montiert und dann in eine Bohrung zur Halterung der Nadel eingeschraubt.

Ein Vorteil der offenbarten Nadel, des O-Ringes und der Muttereinheit besteht darin, dass sie einfach zu montieren und leicht zu entfernen ist, wenn sie am Ende eines Schraubenschlüssels zur beabstandeten Handhabung befestigt ist.

Ein weiterer Vorteil der Einheit besteht darin, dass der O-Ring an der Nadel an der Ausweitung, und zwar zwischen dieser und der Mutter, gefangen wird. Infolgedessen wird die Installation des O-Ringes zur Abdichtung und Entfernung von der abgedichteten Disposition durch die Ausweitung am Ende der Nadel erleichtert.

Ein noch weiterer Vorteil besteht darin, dass der O-Ring an einem Ende der Nadel typischerweise einen Durchmesser hat, der kleiner ist als die Bohrung. Somit passt der O-Ring in die Bohrung.

Ein weiterer Vorteil des offenbarten O-Rings besteht darin, dass er zur Bildung einer verbesserten Dichtung expandiert, sobald die Nadel an der Mutter eingesetzt ist.

Zuerst expandiert der O-Ring in der Umfangs-richtung und typischerweise über potientiell geriffelte Kanten des ausgeweiteten Endes der Nadel. Falls diese Enden zackig sind, ist der O-Ring in der Lage, eine lecksichere Dichtung über diese unregelmässige Flächen zu bilden.

Zweitens dichtet die O-Ringdichtung Fluid gegen einen Durchlass längs der Nadelwand ab.

Drittens dichtet der erweiterte O-Ring die Bohrung ab. Ein radioaktives Fluid kann nicht länger an

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den O-Ring vorbei längs der Seiten der Mutter fliessen und dadurch einen Leckpfad bilden.

Viertens zentriert der nachgiebige O-Ring die Nadel in der Probenahmestation. Das nachgiebige Zentrieren ermöglicht der Nadel, aufeinanderfolgende Kolonnenlasten jedesmal dann zu empfangen, wenn eine Scheidewand durchstochen wird. Die aufeinanderfolgenden Säulenlasten verursachen keine dauerhafte Leckage.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinanderliegende Darstellung einer ausgeweiteten Nadel mit einem O-Ring der zwischen einer Mutter und der Ausweitung an der Nadel gefangen ist, wobei die aus der Nadel und der Mutter bestehende Einheit einer Bohrung an einer Probenahmestation zugeführt wird,

Fig. 2A einen Schnitt durch einen O-Ring im nicht komprimierten Zustand am ausgeweiteten Ende der Nadel,

Fig. 2B einen Schnitt ähnlich Fig. 2A, mit einem O-Ring im komprimierten Zustand zur Erweiterung dessen Umfanges zur Abdichtung längs der Seitenwand der Nadel und zur Bildung einer zweiten Dichtung an der Seitenwand der Bohrung, sowie zur Schaffung einer zentrierten und nachgiebigen Abdichtung der Nadel in der Probenahmestation,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Fassung zur Installation und/oder Entfernung der Nadel von der Probenahmestation, und

Fig. 4 einen Längsschnitt zur Veranschaulichung von wiederholten Druckbelastungen auf die Nadel zur Ablagerung von radioaktiven Proben in einer abgeschirmten Probenahmeflasche.

Fig. 1 zeigt eine rohrförmige Nadel N, deren Rohr unter einem Winkel zur Bildung einer Spitze 14 geschnitten ist. Die Nadel N erstreckt sich zu einem gegenüberliegenden anderen Ende 16, an dem sich eine Ausweitung 17 befindet.

Dabei wird darauf hingewiesen, dass die Kante der Ausweitung 17 geriffelt und somit eine unregelmässige Oberfläche erhalten kann, wenn die Nadeln ausgeweitet werden. Wegen dieser geriffelten, unregelmässigen Oberfläche, findet normalerweise keine Ausweitung der Nadeln statt, falls Dichtungen erwünscht sind.

Ein O-Ring 20 wird über die Spitze 14 der Nadel N gezogen und an der Ausweitung 17 gefangen.

Schliesslich wird eine Nadelmutter 30 über die Spitze 14 der Nadel N derart angeordnet, dass der O-Ring 20 zwischen der Nadelmutter 30 und der Ausweitung 17 gefangen ist. Die Nadelmutter 30 besteht aus drei Teilen.

Erstens hat die Nadelmutter 30 an einem zylinderförmigen Ende eine Kompressionsfläche 32. Nachfolgend wird darauf hingewiesen, dass diese Kompressionsfläche 32 den O-Ring 20 in das Ende einer Bohrung 46 hineindrückt, in welche die Nadel N aufgenommen wird.

Zweitens hat die Nadelmutter ein Aussengewinde 34, das in das Innengewinde 44 der herkömmlichen Bohrung 46 hineingreift.

Schliesslich hat die Nadel eine Sechskantmutter 36 für das Zusammenwirken mit der Vertiefung in einem Schraubenschlüssel zur Installation der Einheit.

Nachdem die Einzelteile der Nadeleinrichtung erwähnt sind, wird die herkömmliche Bohrung 46 anschliessend erläutert.

Typischerweise umfasst die Bohrung 46 ein unteres Dichtungsende, das normalerweise durch einen herkömmlichen Bohrvorgang im Inneren eines Metallblocks 48 hergestellt wird.

Anschliessend wird die Bohrung 46 mit einem Innengewinde 44 versehen, das sich jedoch nicht bis zu einer Bodenfläche 46', die das untere Dichtungsende bildet, erstreckt, damit Platz für einen Dichtungsanschlag 49 an der Seitenwand der Bohrung übrigbleibt. Der O-Ring 20 wird beim Anziehen der Nadel N in diesen Anschlag 49 einge-presst.

Die einzelnen Teile sind in Fig. 1 gezeigt, während die Installation und die Wirkung des Anziehens auf den O-Ring aus den Fig. 2A und 2B hervorgeht.

Aus Fig. 2A geht hervor, dass die Nadel N an der Ausweitung 17 einen Durchmesser aufweist, der bedeutend kleiner ist als die Bohrung 46. Ferner geht hervor, was wichtiger ist, dass der O-Ring 20 einen Durchmesser hat, der kleiner ist als die Bohrung. Deshalb passt die Nadel N mit dem O-Ring 20 sicher und ohne Beeinträchtigung durch die Wände beim Einsetzen in die Bohrung 46. In ähnlicher Weise ist der O-Ring 20 von der Bohrung 46 entfernbar.

In Fig. 2B sind das Abdichten und die Selbstzentrierungswirkung der Nadel N an der Ausweitung 17 durch den O-Ring 20 gezeigt.

Dabei hat sich der O-Ring 20 erstens von einem Durchmesser, der in den Innenraum der Bohrung 46 hineinpasste, ohne Beeinträchtigung in einen neuen Durchmesser erweiterte, der den O-Ring 20 in der Umfangsrichtung ausweitet. Dies beeinflusst insbesondere eine Dichtung mit der Seite der Bohrung 46 im Bereich 35 des O-Ringes 20. Infolgedessen kann in der Probenahmestation radioaktiver Abfall nicht einen Leckpfad in der Bohrung 46 längs der Seitenkanten der Bohrung 46 am Dichtungsanschlag 49 finden und somit zu einer unkontrollierten Leckage führen.

Zweitens geht hervor, dass sich der O-Ring 20 im expandierten Zustand zu einem erhöhten Durchmesser über die Kanten der Ausweitung 17 hinaus erweitert hat. Dabei hat er sich rund um etwaige geriffelte Kanten an der Ausweitung 17 angepasst. Bei dieser Anpassung wurde eine zusätzliche Dichtung an der Bodenfläche 46' der Bohrung gebildet.

Es wird darauf hingewiesen, dass eine ausgeweitete und unregelmässige Ausformung am anderen Ende 16 der Nadel N normalerweise nicht als Dichtung benutzt wird. Jedoch wird in diesem Falle mit der Anpassung des O-Ringes 20 über eine etwaige geriffelte Kante der Ausweitung 17 trotzdem eine Dichtung gebildet.

Ferner wird die Nadel N wiederholten Druckbelastungen ausgesetzt, wobei die Ausweitung 17 mit der offenbarten Selbstzentrierung und dem doppelt wirksamen O-Ring 20 zur Dichtung in der zusam5

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mengedrückten Anordnung gemäss Fig. 2B teilweise zur Anpassung an intermittierende Lasten wirksam ist.

Fig. 3 zeigt einen Schraubenschlüssel W, der von der Hand eines Arbeiters angezogen wird. Dabei ist die gesamte Nadeleinrichtung, einschliesslich der Nadel N, des O-Ringes 20 und der Nadelmutter 30 als eine Einheit in die Bohrung 46 zur Abdichtung eines radioaktiven Flüssigkeits-Ausgaberohres 50 einsetzbar. Die offenbarte Ferninstallation beein-flusst dabei die Wirkung der Dichtung.

Fig. 4 dient zur Erläuterung der wiederholten Druckbelastungen, welchen die Nadel N unterworfen wird.

Typischerweise hat eine Probenahmeflasche B eine herkömmlich montierte Scheidewand S innerhalb einer Abschirmung 60 und kann fernbetätigt über eine Welle 62 zum Durchstossen auf die Nadel N zubewegt werden. Bei diesem Vorgang werden über die Nadel N von deren Spitze 14 wiederholt Druckbelastungen auf das ausgeweitete andere Ende 16 der Nadel N und den gefangenen O-Ring 20 übertragen. Diese Druckbelastungen bzw. Schläge werden nachgiebig vom Material des O-Ringes 20 während der Aufrechterhaltung der Dichtung absorbiert. Ferner werden Rissbildungen an der Ausweitung 17 infolge wiederholter Druckbelastung automatisch abgedichtet, so dass die Risse keine Leckagen verursachen.

Claims

Patentansprüche

1. Nadeleinrichtung zur Abdichtung einer Bohrung (46) zur leckfreien Entnahme von radioaktiven Proben, wobei die Bohrung (46) eine Bodenfläche (46') mit einem diese in der Mitte durchdringenden Kanal, eine glatte Zylinderwand die einen Dichtungsanschlag (49) bildet und die sich im unteren Teil der Bohrung von der Bodenfläche (46') gegen die Öffnung der Bohrung hin erstreckt und ein Innengewinde (44) zur Aufnahme einer eine Nadel (N) enthaltenden Nadelmutter (30) mit einem Aussengewinde aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Nadel (N) mit einer Spitze (14) an einem Ende und einer Ausweitung (17) am gegenüberliegenden anderen Ende (16) sowie einen nachgiebigen O-Ring (20) über dem anderen Ende (16) der Nadel (N) aufweist, der an der Ausweitung (17) am anderen Ende (16) der Nadel (N) gehalten ist, dass ferner die Nadelmutter (30) eine Kompressionsfläche (32), ein Aussengewinde (34) zum Eingreifen in das Innengewinde (44) der Bohrung (46) und ein Fassungsteil zur Erleichterung der Befestigung im Inneren der Bohrung (46) umfasst, dass der O-Ring (20) bezüglich der Ausweitung (17) derart dimensioniert ist, dass er in das Innere der Bohrung (46) ohne Berührung ihrer Seitenwände hineinpasst, dass der O-Ring (20) derart nachgiebig ist, dass er im Aussendurchmesser über die Kanten der Ausweitung (17) hinaus eine erste Dichtung zwischen dem ausgeweiteten Nadelende (N) und dem O-Ring (20) und eine zweite Dichtung zwischen der Bohrung (46) und dem O-Ring (20) bildet, und dass dieser eine selbstzentrierte Dichtung zur Aufrechterhaltung der leckfreien Abdichtung unter wiederholten

Druckbelastungen der Nadel (N) gegen eine Scheidewand (S) einer Probenahmeflasche (B) zur Aufnahme der radioaktiven Proben bildet.

2. Nadeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausweitung (17) am anderen Ende (16) eine geriffelte Kante aufweist.

3. Nadeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelmutter (30) derart an der Bohrung (46) festgeschraubt ist, dass der O-Ring (20) zusammengepresst ist und eine selbstzentrierte Dichtung zwischen der Bohrung (46) und der Nadel (N) bildet, der Fassungsteil als Sechskantmutter (36) ausgebildet ist und die Nadelmutter (30) mittels der Sechskantmutter (36) festschraubbar ist.

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