DE1207581B

DE1207581B - Seal for remote handling devices

Info

Publication number: DE1207581B
Application number: DEC29414A
Authority: DE
Inventors: Guy Lefort
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1962-03-22
Filing date: 1963-03-18
Publication date: 1965-12-23
Also published as: DE1992704U; LU43376A1; GB1036445A; BE630000A; FR1325808A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

int. Cl.: int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
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Display day:

B 66c B 66c

Deutsche Kl.: 35 b - 6/25 German class: 35 b - 6/25

1207581
C29414XI/35b
18. März 1963
23. Dezember 19651207581
C29414XI / 35b
March 18, 1963
December 23, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung für Fernhandhabungsgeräte, die einen durch eine Wandung eines Arbeitsraumes geführten Arbeitsarm aufweisen. Beispielsweise kann der Arbeitsann durch die Decke in den Raum hineinragen.The invention relates to a seal for remote handling devices that can be sealed by a Have wall of a work space guided work arm. For example, the worker can go through the ceiling protrude into the room.

Der Anschluß eines solchen Arbeitsarmes gegen die Wände oder die Decke des Arbeitsraumes erfolgt mit Hilfe einer den Arbeitsarm dicht umschließenden, elastisch verformbaren, gewellten Hülle, die beispielsweise aus Kautschuk oder aus Polyvinyl- ίο chlorid besteht. Zur Erzielung einer einwandfreien Abdichtung der Durchtrittsstelle des Arbeitsarmes durch die Begrenzung des Arbeitsraumes wird die Hülle dicht einerseits mit dem Arbeitsarm selbst, etwa in der Nähe seines »Handgelenks«, und anderseits mit der Raumwand verbunden.Such a working arm is connected to the walls or ceiling of the working area with the help of an elastically deformable, corrugated sleeve that tightly encloses the working arm, the for example made of rubber or polyvinyl chloride ίο. To achieve a flawless Sealing of the passage point of the working arm by limiting the working space is the Cover tightly on the one hand with the working arm itself, for example near its "wrist", and on the other hand connected to the room wall.

Diese doppelte Verbindung gewährleistet zwar einen wirksamen Schutz gegen den Austritt giftiger oder sonstwie gefährlicher Substanzen aus dem Arbeitsraum in die Umgebung oder umgekehrt, ver- ao schüchtert jedoch die Möglichkeit der Handhabung des Arbeitsarmes erheblich. So ist zum Beispiel mit jeder Drehbewegung des Arbeitsarmes eine Torsionsbeanspruchung verbunden. Deren größtzulässiger Wert begrenzt den maximalen Drehwinkel, und außerdem verlangen die sich der Tordierung der Hülle entgegenstellenden elastischen Kräfte einen zusätzlichen Kraftaufwand durch das Bedienungspersonal. This double connection ensures effective protection against the escape of toxic substances or other dangerous substances from the work area into the environment or vice versa however, the possibility of manipulating the working arm greatly intimidates. So is for example with every rotary movement of the working arm is associated with torsional stress. Their largest permissible Value limits the maximum angle of rotation, and also require the twisting of the Sheath opposing elastic forces require additional effort by the operating personnel.

Eine Behebung dieses Nachteils sucht eine bekannte Konstruktion eines Fernhandhabungsgeräts dadurch zu erreichen, daß sie zwei Ringkörper vorsieht, die über zwischenliegende, eine Verdrehung der Ringkörper gegeneinander zulassende Lager- und Dichtungselemente miteinander in Verbindung stehen. Der eine der beiden Ringkörper ist dabei mit der den Arbeitsarm umschließenden Hülle und der andere Ringkörper mit einer die Wandung des Arbeitsraumes durchsetzenden zylindrischen Hülse fest verbunden. A known construction of a remote handling device seeks to remedy this disadvantage to achieve in that it provides two ring bodies, which are interposed, a twist the ring body mutually admitting bearing and sealing elements are connected to one another. One of the two ring bodies is with the sleeve surrounding the working arm and the other Annular body firmly connected to a cylindrical sleeve penetrating the wall of the working space.

Zwar ist bei dieser bekannten Einrichtung eine Drehung des Arbeitsannes um seine Längsachse um einen beliebigen Winkel ebenso möglich wie seine Verschiebung in Richtung dieser Achse, und dieser Gewinn an Bewegungsfreiheit wird auch nicht wie bei anderen bekannten Konstruktionen mit einem Verzicht auf eine zuverlässige Abdichtung erkauft; für die Ausführung der notwendigen Arbeitsbewegungen senkrecht zu der Längsachse des Arbeitsarmes bedarf es jedoch eines besonderen Gestänges, das über einen im Inneren des Arbeitsarmes verlaufenden Kabelmechanismus betätigt werden muß.In this known device, it is true that the worker rotates about its longitudinal axis any angle is just as possible as its displacement in the direction of this axis, and this Gain in freedom of movement is not like with other known constructions with a Waiver of a reliable seal bought at the price; for performing the necessary work movements perpendicular to the longitudinal axis of the working arm, however, a special linkage is required, which must be actuated via a cable mechanism running inside the working arm.

Abdichtung für FernhandhabungsgeräteSeal for remote handling devices

Anmelder:Applicant:

Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisCommissariat a l'Energie Atomique, Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patent Attorneys, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:
Guy Lefort, ParisNamed as inventor:
Guy Lefort, Paris

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Frankreich vom 22. März 1962 (891919)France of March 22, 1962 (891919)

Diese Notwendigkeit kompliziert und verteuert damit aber nicht nur den Aufbau des Geräts selbst, sondern erschwert auch seinen Einsatz, da jede Hantierung ein genaues Zusammenspiel von verschiedenen und unterschiedlichen Bedienungshandgriffen verlangt, was dem Bedienungspersonal erhebliche Übung und laufende Konzentration abfordert.However, this necessity not only complicates and increases the cost of the construction of the device itself, but also makes it more difficult to use, since every handling involves a precise interplay of different ones and different operating handles required, which the operating personnel considerable Exercise and constant concentration demand.

Aufgabe der Erfindung war es daher, unter voller Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit der Abdichtung die Beweglichkeit des Arbeitsarmes in dem Arbeitsraum zu erhöhen und insbesondere dafür zu sorgen, daß sich jeder Punkt des Raumes durch einfache Bedienungshandgriffe mit dem Arbeitsann bestreichen läßt.The object of the invention was therefore to maintain the reliability of the seal in full to increase the mobility of the working arm in the work space and in particular to do so ensure that every point of the room is brushed with the workman with simple operating movements leaves.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Ringkörper über nachgiebige Zwischenelemente, wie Faltenbälge oder Dichtungsmanschetten, mit dem Arbeitsarm verbunden ist. According to the invention this object is achieved in that the second ring body is flexible Intermediate elements, such as bellows or sealing sleeves, are connected to the working arm.

In Verfolg dieses Grundgedankens der Erfindung kann man zur Erzielung eines besonders einfachen Aufbaus Teile der verformbaren Hülle selbst als nachgiebiges Zwischenelement benutzen, indem man den zweiten Ringkörper über das Ende der verformbaren Hülle mit dem Arbeitsarm verbindet.In pursuance of this basic idea of the invention, one can achieve a particularly simple one Construction use parts of the deformable shell itself as a flexible intermediate element by connects the second ring body to the working arm via the end of the deformable sheath.

Will man jedoch eine besonders gesteigerte Beweglichkeit des Arbeitsarmes erzielen, so kann man nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besondere Bauteile einfügen, indem man den zweiten Ringkörper über eine elastisch verformbare Dichtungsmanschette mit einem seinerseits fest mit derHowever, if you want to achieve a particularly increased mobility of the working arm, you can after Another embodiment of the invention insert special components by adding the second Annular body via an elastically deformable sealing sleeve with one in turn firmly with the

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'g^weiiten Hülle verbundenen Zylinder verbindet, der mit einer Schulter beweglich an einem Kragen des Arbeitsarmes gelagert ist.'G ^ white envelope connects connected cylinder, the is movably mounted with a shoulder on a collar of the working arm.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinduiig ist der feste Ringkörper, der mit der Begrenzungswand des abzuschließenden Raumes verbunden ist, mit drei in seine Oberseite eingearbeiteten konzentrischen ringförmigen Vertiefungen oder Rinnen versehen. Die innerste dieser Vertiefungen dient als Überlaufraum für die benachbarte Vertiefung, die eine Dichtungsflüssigkeit enthält, und die äußerste Vertiefung bildet eine Führungsbahn für Kugellagerrollen des beweglichen Ringkörpers. Die die Abdichtungsflüssigkeit enthaltende Ringvertiefung ist also zwischen der Überlaufvertiefung und der Führungsbahn angeordnet. Der bewegliche Ringkörper trägt neun Kugellagerrollen (drei parallel und sechs senkrecht zu seiner Ebene), die in gleichen Abständen voneinander an dem Ringkörper sitzen und in der Laufbahnvertiefung des festen Ringkörpers anliegen. Diese Kugellagerrollen, die derart angeordnet sind, daß eine parallel zur Ebene des beweglichen Ringkörpers angeordnete Rolle jeweils zwischen zwei senkrecht angeordneten Rollen liegt, vermeiden jegliche Gleitreibung und geben der Abdichtung eine sehr große Beweglichkeit. Der bewegliche Ringkörper trägt außerdem einen an seiner Unterseite befestigten ringförmigen Ansatz, der teilweise in die die Abdichtungsflüssigkeit enthaltende Ringvertiefung hineinragt.In a preferred embodiment of the invention is the solid ring body that connects to the boundary wall of the room to be locked, with three concentric ones worked into its top provided annular recesses or grooves. The innermost of these wells serves as the Overflow space for the adjacent well, which contains a sealing liquid, and the outermost one The recess forms a guideway for ball bearing rollers of the movable ring body. The the sealing liquid containing ring recess is so between the overflow recess and the guide track arranged. The movable ring body carries nine ball bearing rollers (three parallel and six perpendicular to its plane), which sit at equal distances from one another on the ring body and in the Make contact with the track recess of the fixed ring body. These ball bearing rollers, which are arranged in such a way, that a roller arranged parallel to the plane of the movable ring body between two vertically arranged rollers avoid any Sliding friction and give the seal a great deal of mobility. The movable ring body also has an annular extension attached to its underside, which is partially inserted into the Sealing liquid containing annular recess protrudes.

Schließlich ist der bewegliche Ringkörper dicht und nachgiebig bzw. beweglich mit einem Zylinder verbunden, an dem die verformbare Hülle ihrerseits dicht und nachgiebig befestigt ist. Dieser Zylinder bildet in seinem oberen Teil eine Schulter, die als Laufbahn für Kugellagerrollen eines Kragens dient, der seinerseits an der »Schulter« des Arbeitsarmes sitzt und mit diesem bewegt wird. Diese Kugellagerrollen — von denen sechs vorhanden sind, die gleiche Abstände voneinander haben — sind abwechselnd senkrecht und parallel zur Achse des Arbeitsarmes angeordnet.Finally, the movable ring body is tight and resilient or movable with a cylinder connected, on which the deformable shell is in turn tightly and resiliently attached. That cylinder forms a shoulder in its upper part, which serves as a raceway for ball bearing rollers of a collar, which in turn sits on the "shoulder" of the working arm and is moved with it. These ball bearing rollers - of which there are six that are equidistant from each other - are alternate arranged perpendicular and parallel to the axis of the working arm.

Der Arbeitsarm eines Fernhandhabungsgeräts, der mit einer Abdichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, zeichnet sich durch eine große Bewegungsfreiheit aus, insbesondere hinsichtlich einer Drehung um seine vertikale Achse, und dies selbst dann, wenn der Arm in einen Winkel von 35° zur Vertikalen geschwenkt wird. Eine gleiche Bewegungsfreiheit ist bei den bisher bekannten Abdichtungen nur durch eine Unterbrechung der Dichtigkeit an dem als Vertikalführung dienenden Bauteil zu erreichen. Jede Torsion der gewellten Hülle bzw. des Faltenbalges, die vorzugsweise aus steifem Material bestehen, bleibt bei der erfindungsgemäßen Abdichtung vermieden, wie auch jede anomale Beanspruchung der Hülle oder des Balges. Ein Einreißen, das die Abdichtung des geschlossen zu haltenden Arbeitsraumes zerstört, ist nicht zu befürchten.The working arm of a remote handling device equipped with a seal according to the invention is characterized by great freedom of movement out, in particular with regard to a rotation about its vertical axis, and this even if the arm is swiveled to an angle of 35 ° to the vertical. There is an equal freedom of movement in the previously known seals only by an interruption of the tightness on the vertical guide serving component. Any torsion of the corrugated shell or bellows, which preferably consist of stiff material, is avoided in the case of the seal according to the invention, as well as any abnormal stress on the envelope or bellows. A tear that made the seal of the working area, which has to be kept closed, is not to be feared.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen für eine Abdichtung gemäß der Erfindung veranschaulicht; es zeigtIn the drawings, two embodiments for a seal according to the invention are illustrated; it shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Abdichtung gemäß der Erfindung für einen Arbeitsarm eines Fernhandhabungsgeräts,Fig. 1 is a longitudinal section through a seal according to the invention for a working arm of a Remote control device,

F i g. 2 ebenfalls im Längsschnitt eine abweichende Ausbildung der Abdichtung für den Arm eines Fernhandhabungsgeräts. F i g. 2, also in longitudinal section, a different design of the seal for the arm of a remote handling device.

Bei der Ausführungsform der Abdichtung gemäß F i g. 1 ist ein fester Ringkörper 1 aus Polyvinylchlorid an einer Decke 2 eines abgeschlossenen Raumes durch Halteschrauben 3 befestigt. Ein Dichtungsring (O-Ring) 4 dichtet die Verbindung der Teile 1 und 2 nach außen ab. Eine erste ringförmige wannenartige Vertiefung 5, die in dem oberen Teil des Ringkörpers 1 vorgesehen ist, dient als Überlaufraum für eine zweite ringförmige wannenartige Vertiefung 6 oder Ringnut, die in den oberen Teil des festen Ringkörpers 1 eingearbeitet ist. Diese Vertiefung 6 enthält Quecksilber 7, das durch eine Ölschicht abgedeckt ist. Eine dritte ringförmige Nut oder Vertiefung 8 wird als Laufbahn für Halte- oder Führungsrollen eines beweglichen zweiten Ringkörpers 9 benutzt. Dieser bewegliche zweite Ringkörper 9 aus Polyvinylchlorid ist mit Kugellagerrollen 10 versehen, die senkrecht oder parallel zur Ebene des beweglichen zweiten Ringkörpers 9 angeordnet sind.In the embodiment of the seal according to FIG. 1 is a solid ring body 1 made of polyvinyl chloride attached to a ceiling 2 of a closed room by retaining screws 3. A sealing ring (O-ring) 4 seals the connection between parts 1 and 2 from the outside. A first ring-shaped trough-like Recess 5, which is provided in the upper part of the annular body 1, serves as an overflow space for a second annular trough-like recess 6 or annular groove, which in the upper part of the fixed ring body 1 is incorporated. This recess 6 contains mercury 7, which is covered by a layer of oil is. A third annular groove or recess 8 is used as a track for holding or guide rollers a movable second ring body 9 is used. This movable second ring body 9 from Polyvinyl chloride is provided with ball bearing rollers 10 which are perpendicular or parallel to the plane of the movable second ring body 9 are arranged.

Der bewegliche zweite Ringkörper 9 ist außerdem jeweils über den Vertiefungen 5 und 6 mit Öffnungen ausgestattet, die das Einfüllen und das Abziehen der Dichtungsflüssigkeit gestatten. Damit die Abdichtung des abzuschließenden Raumes gewährleistet ist, werden die über der Vertiefung 5 vorgesehenen öffnungen vor der Benutzung der Anordnung dicht verschlossen. Ein ringförmiger Ansatz 11 des zweiten Ringkörpers 9 taucht in das in der Vertiefung 6 in dem ersten Ringkörper 1 enthaltene Quecksilber 7 ein. Nach dem Einbau des beweglichen zweiten Ringkörpers 9 wird auf dem festen ersten Ringkörper 1 mittels Schrauben 14 eine Ringscheibe 13 befestigt.The movable second ring body 9 is also each over the recesses 5 and 6 with openings equipped, which allow the filling and removal of the sealing liquid. So that the seal of the space to be locked is guaranteed, the openings provided above the recess 5 tightly closed before using the arrangement. An annular extension 11 of the second The ring body 9 is immersed in the mercury 7 contained in the recess 6 in the first ring body 1 a. After the movable second ring body 9 has been installed, the first ring body 1 an annular disk 13 is attached by means of screws 14.

Diese Ringscheibe 13 dient dazu, den festen undThis washer 13 is used to fix the and

be.weglichen Ringkörper 1 bzw. 9 zusammenzuhalten, ohne die Bewegungen des beweglichen Ringkörpers 9 im Sinne einer Drehung um die gemeinsame Ringachse zu behindern. Ein Ende eines Faltenbalges 12 oder eine gewellte Hülle 22 selbst ist an dem bewegliehen zweiten Ringkörper 9 dicht festgelegt; das andere Ende der Hülle 22 ist an dem »Handgelenk« des Arbeitsarmes dicht befestigt.movable ring body 1 or 9 to hold together without the movements of the movable ring body 9 to hinder in the sense of a rotation around the common ring axis. One end of a bellows 12 or a corrugated shell 22 itself is tightly fixed to the movable second ring body 9; the the other end of the sheath 22 is tightly attached to the "wrist" of the working arm.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 2 ist der feste Ringkörper 1 aus Aluminiumguß an der Decke des dicht abzuschließenden Arbeitsraumes mittels der Schrauben 3 festgelegt. Der als O-Ring ausgebildete Dichtungsring 4 dichtet den Raum nach außen hin ab. Die erste ringförmige Vertiefung 5, die im oberen Teil des festen Ringkörpers 1 vorgesehen ist, dient wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als Überlaufgefäß für die zweite ringförmige Vertiefung 6, die ebenfalls in den oberen Teil des festen ersten Ringkörpers 1 eingearbeitet ist. Die Vertiefung 6 enthält das Quecksilber 7, das mit Öl abgedeckt ist. Die dritte ringförmige Vertiefung 8 wird als Bahn für die Kugellagerrollen 10 des beweglichen Ringkörpers 9 benutzt. Der bewegliche zweite Ringkörper 9 besteht aus Aluminiumguß und ist mit den Kugellagerrollen 10 versehen, die teils senkrecht, teils parallel zu seiner Ebene angeordnet sind. Außerdem besitzt er jeweils über den Vertiefungen 5 und 6 öffnungen, die das Einfüllen und das Abziehen von Abdichtungsflüssigkeit gestatten. Um die Abdichtung zu gewährleisten, werden die Öffnungen über der Vertiefung5 dicht abgeschlossen, wenn der Arbeitsraum benutzt wird.In the execution according to FIG. 2, the solid ring body 1 made of cast aluminum is fixed to the ceiling of the work space to be sealed by means of the screws 3. The sealing ring 4, designed as an O-ring, seals the space from the outside. The first annular recess 5, which is provided in the upper part of the fixed ring body 1 1 is used as in the embodiment of FIG. As an overflow vessel for the second annular recess 6, which is incorporated also in the upper part of the fixed first annular body 1. The recess 6 contains the mercury 7, which is covered with oil. The third annular recess 8 is used as a path for the ball bearing rollers 10 of the movable ring body 9. The movable second ring body 9 is made of cast aluminum and is provided with the ball bearing rollers 10, which are arranged partly perpendicular, partly parallel to its plane. In addition, it has openings above the depressions 5 and 6, which allow the filling and removal of sealing liquid. In order to ensure the seal, the openings above the recess 5 are tightly sealed when the working space is used.

Der ringförmige Ansatz 11 an dem zweiten Ringkörper 9 taucht in das Quecksilber ein, das sich in der Vertiefung 6 befindet. Nach dem Einbau des be-The annular extension 11 on the second ring body 9 is immersed in the mercury that is in the recess 6 is located. After installing the

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weglichen Ringkörpers 9 wird die Ringscheibe 13 auf den festen ersten Ringkörper 1 mit Hilfe der Schrauben 14 aufgeschraubt. Diese Ringscheibe 13 hält den festen und den beweglichen Ringkörper 1 bzw. 9 zusammen, ohne die Drehung des beweglichen Ringkörpers 9 zu behindern. Die elastisch verformbare Dichtungsmanschette 15 ist einerseits an dem beweglichen Ringkörper 9 und anderseits an einem Zylinder 17 aus Aluminiumguß befestigt, der an seinem oberen Ende eine Schulter 18 tragt, die sich über Kugellager 19, die an einem fest mit dem Arbeitsarm des Fernhandhabungsgeräts verbundenen Kragen 20 sitzen, abstützt. Die gewellte Hülle 22 bzw. der Faltenbalg 12 ist an der Stelle 21 dicht an dem Zylinder festgelegt.movable ring body 9, the ring washer 13 on the fixed first ring body 1 with the help of the screws 14 screwed on. This washer 13 holds the fixed and the movable ring body 1 and 9 together, without hindering the rotation of the movable ring body 9. The elastically deformable Sealing collar 15 is on the one hand on the movable ring body 9 and on the other hand on a cylinder 17 fixed from cast aluminum, which carries a shoulder 18 at its upper end, which extends over Ball bearings 19, which are attached to a collar 20 that is fixedly connected to the working arm of the remote handling device sit, support. The corrugated shell 22 or the bellows 12 is at the point 21 close to the cylinder set.

Claims

Patent claims:

1. Seal for remote handling devices with led through a wall of a work space Working arm, with a first ring body attached to the wall of the working space, with a second ring body connected to the working arm of the remote handling device, with arranged between the ring bodies, their mutual rotation permitting bearings and Sealing elements and with one connected to the second ring body, the working arm tightly enclosing, deformable corrugated casing, characterized in that the second ring body (9) has flexible Intermediate elements (bellows 12 or sealing collar 15) connected to the working arm is.

2. Seal according to claim 1, characterized in that the second ring body (9) over the end of the deformable envelope (bellows 12) acting as a flexible intermediate element is connected to the working arm (Fig. 1).

3. Seal according to claim 1, characterized in that the second ring body (9) over an elastically deformable sealing collar (15) acting as a flexible intermediate element is connected to a cylinder (17) which is in turn firmly connected to the corrugated casing (22), which is movably mounted with a shoulder (18) on a collar (20) of the worker (Fig. 2).

4. Seal according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first annular body (1) attached to the wall of the working space has three concentric, annular depressions (5, 6, 8), of which the outermost (8) as a raceway for ball bearing rollers (10) attached to the second ring body (9), the middle one (6) for receiving a sealing liquid (mercury 7) into which an annular projection (11) of the second ring body (9) is immersed, and the innermost one (5) serves as an overflow vessel for the sealing liquid (mercury 7).

5. Seal according to one of claims 1 to 4, characterized by a total of nine, with the same angular distance between each other in the track (recess 8) in the first ring body (1) engaging ball bearing rollers (10), three of which are parallel and six perpendicular to its plane on the second ring body (9) are mounted.

Considered publications:
German Patent No. 956 802;
French Patent No. 1257 821;
U.S. Patent No. 2408,378.

1 sheet of drawings