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Sperrvorrichtung für Verschlußkörper Die Erfindung bezieht sich auf
eine Sperrvorrichtung für einen in zu verschließende Öffnungen von Rohren, Kanälen
usw. einsetzbaren Verschlußkörper mit durch Nockenflächen in radialer Richtung bewegten
Verriegelungsgliedern, die durch eine vom Innendruck beaufschlagte Steuervorrichtung
in Verriegelungsstellung gehalten werden.
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Es ist bekannt, zur schnellen und selbsttätigen Verbindung zylindrischer,
insbesondere rohrförmiger Körper Verriegelungselemente zu verwenden, die in radialen
Bohrungen einer Hülse angeordnet sind und die in Ringnuten der zu verbindenden Körper
eingreifen. Bei derartigen Anordnungen können die Verriegelungselemente in einer
axial verschiebbaren Hülse gelagert sein.
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Nach einer anderen bekannten Vorrichtung werden die Verriegelungskugeln
in Eingriff mit Nuten im Verschlußkörper durch eine Nockenfläche an einer äußeren,
einen Teil des Verschlußgliedes bildenden Hülse gedrückt, wobei die Verriegelungskugeln
unter Federwirkung stehen, so daß sie normalerweise durch die Nockenflächen in die
Verriegelungsstellung gedrückt werden.
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Bei anderen bekannten Rohrkupplungen ist eine äußere Hülse vorgesehen,
um die Kugeln in Verriegelungseingriff mit der Verriegelungsnut in den Umfang des
inneren Rohres zu drücken, während bei einer weiteren Ausführungsform der axiale
bewegliche Ring, der durch einen Hebel verschiebbar ist, zur Verschiebung der Verriegelungskugeln
in radialer Richtung nach innen vorgesehen ist, damit diese mit der Verriegelungsnut
der Behälterfüllöffnung in Eingriff kommen.
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Es sind weiter Kappen zum Abschließen eines Behälters bekannt, bei
denen ein Druckventil vorgesehen ist, das von Hand betätigbar ist, um den Behälterdruck
vor dem Abnehmen der Kappe zu verringern. Um die Kappe auf dem Behälter festzuhalten,
ist eine mechanische Sperrvorrichtung vorgesehen, die so lange nicht gelöst werden
kann, bis das Druckventil von Hand betätigt wird, um den Druck im Behälter zu vermindern.
Sowohl die mechanische Sperrvorrichtung als auch das Druckventil werden von Hand
betätigt.
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Es ist ferner bekannt, bei selbstabdichtenden Sperrvorrichtungen eine
mechanisch betätigte Sperre vorzusehen, die von einer Kugel ausgebildet wird, welche
im gesperrten Zustand unter die Lippe der Düse im Behälter eingreift. Eine Vorrichtung,
die auf den Druck im Behälter anspricht, ist zur Verhinderung der Betätigung der
mechanischen Sperrvorrichtung nicht vorgesehen. Schließlich ist auch eine Anordnung
vorgeschlagen worden, bei der die durch Druck betätigte Sperrvorrichtung durch Bauteile
dargestellt ist, die vollständig getrennt von der Sperrvorrichtung sind, welche
die Abschlußvorrichtung in der Bohrung für die Röhre hält. Eine derartige Bauweise
ist relativ aufwendig und kompliziert.
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Aufgabe der Erfindung ist es; eine Sperrvorrichtung anzugeben, die
in ihrer Verriegelungsstellung durch den Druck gesperrt wird, der in der von der
Sperrvorrichtung geschlossenen Röhre herrscht. Dabei soll die Sperrvorrichtung so
einfach wie möglich aufgebaut sein und die Anzahl der erforderlichen Bauteilt für
die Sperrvorrichtung wesentlich geringer gehalten werden als dies bei bekannten
Anordnungen der Fall ist.
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Gemäß der Erfindung besteht die Sperrvorrichtung aus einem oder mehreren
Kolben, die in Bohrungen des Verschlußkörpers axial verschiebbar eingesetzt und
so geformt sind, daß sie in der durch den Innendruck herbeigeführten Endlage an
der Schulter die Verriegelungsglieder in Verriegelungsstellung festhalten, während
sie in druckentlasteter Endstellung am Anschlag die Verriegelungsglieder zum Entriegeln
radial nach innen freigeben.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Kolben eine
Dichtung auf, die mit einer Schulter der Bohrung eine flüssigkeitsdichte Verbindung
bildet, wenn der Kolben seine druckbelastete Endlage erreicht hat. Bei einer speziellen
Ausführungsform
der Erfindung bildet eine konische Schulter des
Kolbens eine Verlängerung der Nockenfläche für die Kugel, wenn sich der Kolben am
Anschlag befindet.
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Bei einer derartigen erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Anzahl
der erforderlichen Bauteile in der Sperrvorrichtung wesentlich geringer gehalten
werden; es ist nur notwendig, eine oder mehrere Bohrungen in dem Abschlußkörper
vorzusehen, deren jede einen auf Druck ansprechenden Kolben aufnimmt, welcher in
den radialen Bewegungsverlauf der Verriegelungskugeln hinein verschiebbar ist; die
Verriegelungskugeln dienen dabei zur Halterung der Abschlußvorrichtung in der Bohrung
für die Röhre.
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Die Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung dient insbesondere zum Verschließen
von Röhren, die einen Zugang zum Inneren eines Atomreaktors ermöglichen. Dabei ist
es wesentlich, daß .Sperrvorrichtungen, wie sie für diesen Zweck verwendet werden,
so aufgebaut sind, daß sie nur dann entfernt werden können, wenn der Druck in der
Röhre bis auf den Druck der umgebenden Atmosphäre vermindert wird. Deshalb muß eine
Druckverriegelungsvorrichtung in der Sperrvorrichtung vorgesehen werden, die unter
dem Druck in der Röhre arbeitet, um die Sperrvorrichtung in ihrer Stellung zu sperren,
so daß diese nicht entfernt werden kann, solange der Druck nicht vermindert ist.
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Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung an
Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen F i g. 1 und 2 im Schnitt entlang
der Linie I-I der F i g. 2 und in Draufsicht eine Sperrvorrichtung bzw. einen Verschluß
gemäß der Erfindung.
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Die Sperrvorrichtung bzw. der Verschluß nach den F i g. 1 und 2 weist
einen Körper 1 auf, der auf einem Teil seiner Länge am inneren Ende im Durchmesser
reduziert ist und dessen Schulter 2 mit einer Gegenschulter 3 in der zu verschließenden
Öffnung, die in den Zeichnungen als Bohrung eines Rohres 4 oder einer Röhre dargestellt
ist, in Eingriff kommt. Der Körper ist in der Nähe der Schulter und von dieser Schulter
nach außen mit ringförmigen Nuten 5 versehen, die Dichtungsringe 6 aufnehmen, welche
mit der Öffnungswandung zur Herstellung einer flüssigkeitsdichten Verbindung in
Eingriff stehen. Auf der äußeren Seite des genuteten Teiles ist der Verschluß mit
einer konischen Fläche 7 versehen, die sich nach dem äußeren Ende zu verjüngt und,
wenn der Verschluß in die Öffnung eingesetzt ist, so daß sich die Schulter 2 gegen
die Schulter 3 in der öffnung abstützt, gegenüber und im Abstand zu einer konischen
Fläche 8 mit etwa gleichem Konuswinkel liegt, der die äußere Seite der Umfangsnut
9 um die Wandung der Öffnung herum begrenzt.
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Eine Hülse 10 mit einer begrenzten axialen Gleitbewegung auf dem äußeren
Teil der Sperrvorrichtung bzw. des Verschlußkörpers 1, die zwischen dem Körper und
der Wandung der Öffnung liegt, erstreckt sich nach innen über die konische Fläche
7 hinaus und ist mit radialen Öffnungen 11 versehen, in welchen Kugeln 12 angeordnet
sind. Die Kugeln 12 stehen in Eingriff mit Nockenflächen 13, die in der Umfangsrichtung
durch im Abstand voneinander liegenden Bereichen der konischen Flächen 7 in dem
Körper gebildet werden. Durch eine in der Längsrichtung nach innen verlaufende Bewegung
der Hülse 10 relativ zum Körper 1 werden die Kugeln 12 radial nach außen in die
Nut 9 in der Wandung der öffnung verschoben, und durch eine in der Längsrichtung
nach außen verlaufende Bewegung der Hülse werden die Kugeln freigegeben; sie können
sich radial nach innen entlang den Nockenflächen bewegen, so daß sie sich aus der
Nut herausbewegen können und diese freigeben.
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Die Hülse 10 wird nach innen relativ zum Körper 1 durch eine schraubenförmige
Druckfeder 14 gedrückt, die zwischen einer inneren Lippe 15 in der Bohrung der Hülse
10 und einem von dem Körper 1 getragenen Bundring 16 angeordnet ist, wobei eine
Auswärtsbewegung der Hülse in bezug auf den Körper durch zusammenwirkende Anschläge
17 an Körper und Hülse begrenzt ist.
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Die radialen Öffnungen 11 in der Hülse 10 sind so ausgebildet, daß
sich die Kugeln 12 nur senkrecht zur Hülse bewegen können; dadurch ist sichergestellt,
daß sie sich nicht aus der Umfangsnut 9 in der Wand der Öffnung ohne eine Axialbewegung
der Hülse herausbewegen können. Um zu verhindern, daß eine solche Axialbewegung
stattfindet, wenn sich auf die Innenseite des Verschlusses ein Druck auswirkt, ist
ein Kolben 18 in einer Bohrung 19 des Körpers 1 des Verschlusses
gleitend vorgesehen, der, wenn er nach der äußeren Seite des Verschlusses bewegt
wird, über der Bahn der radial nach innen gerichteten Bewegung einer der Kugeln
12 liegt. Befindet sich der Kolben in einer solchen Stellung, so wird die Kugel,
mit welcher er zusammenwirkt, gegen eine Bewegung nach innen festgehalten, so daß
eine axiale, nach außen gerichtete Bewegung der Hülse verhindert und sichergestellt
wird, daß alle anderen Kugeln in ihrer Verriegelungsstellung gehalten werden.
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Der Kolben 18 ist mit einer Dichtung 20 versehen, die eine flüssigkeitsdichte
Verbindung mit der Schulter 21 der Bohrung 19 bildet, wenn der Kolben nach außen
gedrückt wird. Der Kolben gleitet ferner mit einem Kolbenring 22 in der Bohrung.
Eine Auswärtsbewegung des Kolbens wird durch die Schulter 21 begrenzt und seine
Einwärtsbewegung durch einen von einem Federring gebildeten Anschlag 23, gegen den
er durch eine schraubenförmige Druckfeder 24 gedrückt wird. Wenn sich der Kolben
18 im Eingriff mit dem Anschlag befindet, bildet eine konische Schulter 25 eine
Verlängerung der Nockenfläche 13 für die Kugel, mit welcher der Kolben zusammenwirkt.
Wird der Kolben aber nach außen von dieser Stellung wegbewegt, liegt eine zylindrische
Fläche 26 quer über der nach innen gerichteten Bahn der Kugel relativ zu dem Körper
und verhindert auf diese Weise eine radial nach innen gerichtete Bewegung der Kugel.
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Die Sperrvorrichtung bzw. der Verschluß wird mittels eines Werkzeuges,
welches einen sich nach außen erweiternden Teil für den Eingriff zwischen der Außenseite
des Verschlusses und einem inneren Flansch 27 auf dem äußeren Ende der Hülse 10
enthält, in die Öffnung eingefügt und aus dieser entfernt, so daß das Werkzeug auf
die Hülse einen Zug und auf den Körper einen Druck ausüben kann. Beim Einsetzen
des Verschlusses drückt das Werkzeug den Körper nach innen, bis die Kugeln gegenüber
der Umfangsnut 9 in der Öffnungswandung liegen und sich nach außen unter der auf
die Hülse einwirkenden Federbelastung bewegen können, und beim Entfernen des Verschlusses
wird die Hülse 10 nach
außen in bezug auf den Körper 1 gezogen,
wodurch sich die Kugeln nach innen aus der Umfangsnut herausbewegen können.
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Damit der Verschuß entfernt werden kann, darf der Druck auf seine
Innenseite nicht größer als auf seine Außenseite sein, da ein größerer- Druck auf
die Innenseite den Kolben nach außen bewegt und die Kugeln gegen eine Bewegung nach
innen verriegelt, was Hand in Hand mit der Axialbewegung der Hülse 10 gehen muß.
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In F i g. 1 ist eine Sperrvorrichtung in der verriegelten Stellung
zum Verschließen einer Schachtöffnung für einen Zugang in das Innere eines Atomreaktors
gezeigt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verschlußkörper 1 mit
einer Öffnung 0 versehen, die sich durch ihn hindurch erstreckt und eine röhrenförmige
Welle aufnimmt, welche einen Teil des Steuersystems des Reaktors bildet. Die Bohrung
des Rohres bildet ferner einen Durchtritt für andere Reaktorsteuermittel, wobei
geeignete Abdichtungsvorkehrungen getroffen sind, um ein Entweichen von Gas durch
die Öffnung 0 und die Rohrbohrung zu verhindern.
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Es können zwei oder mehr Kolben 18 vorgesehen sein, von denen jeder
mit einer anderen Kugel zusammenwirkt.