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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Untersuchen, Entnehmen
oder Extrahieren eines Inhalts eines Silos an einem präzisen Punkt
unter einer Platte und findet insbesondere Anwendung auf aufgeschüttete gefährliche
Produkte, die in Silos für
lange Zeit zwischengelagert sind, deren Decke durch eine Schutzdeckel-Platte gebildet ist,
durch die eine einzige Öffnung,
die sich im allgemeinen in der Mitte befindet und gewöhnlich verschlossen
ist, verläuft.
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Wenn
entschieden wird, eine Probe des Inhalts des Silos zu entnehmen
oder zu untersuchen, ist es heutzutage üblich, ein an einem Tragkabel
aufgehängtes
geeignetes Organ durch die Öffnung
in das Silo abzusenken. Das Organ kann im Fall von festen Proben
ein Greifer sein oder für
flüssige
oder lose Proben eine Umrühr-
und Pump-Gruppe sein. Dabei kann jedoch nur in der Vertikalen der Öffnung bequem
entnommen oder untersucht werden. Für andere Vorgehensweisen wird
das Ende des Kabels eingeschoben, indem es mittels Stangen geführt wird,
die schräg
durch die Öffnung
in Eingriff sind, was aufwendig und wenig genau ist und dabei Gefahren
aufweisen kann, ohne im allgemeinen eine Bewegung bis zu den Rändern des
Silos zu ermöglichen, dessen
Breite oft ungefähr
zehn Meter beträgt.
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Die
US 5526989 offenbart ein
Verfahren zum Bedienen eines Führungssystems
für eine
Tankreinigungsvorrichtung. Die
JP 05142111 A offenbart eine Führungsvorrichtung
zum Einbringen in einen Ofen. Eine Vorrichtung zur Probeentnahme
von Schüttgütern ist
aus der
DE 3613038
A1 bekannt. Die
US 3823615 offenbart
einen Greifer für
Schrauben. Die
DE 2631270
A1 offenbart ein Probennahmegerät zur Entnahme von Bodenproben
aus dem Grund tiefer Gewässer.
Eine Probenentnahmeneinrichtung für Zuckerrüben ist aus der
DE 1743409 U bekannt. Die
DE 1203987 A offenbart
ein weiteres Probenentnahmegerät,
insbesondere zur Entnahme von Proben aus Schiffsladungen. Die
DE 963729 B offenbart
eine Vorrichtung zur Probenahme von Feldfrüchten, wie etwa Rüben und
Kartoffeln.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
hat zum Ziel, den bekannten Mängeln
abzuhelfen und insbesondere Untersuchungen oder Entnahmen von Proben
des Inhalts des Silos an einer beliebigen Stelle bequem zu ermöglichen
und das unter die Platte abgesenkte Organ mit hoher Präzision zu
führen.
Die Vorrichtung der Erfindung hat die weiteren Vorteile, keinerlei
menschlichen Eingriff unter der Platte oder in der Nähe der Öffnung zu
erfordern und ausreichend robust zu sein, um nur eine seltene Wartung zu
erfordern, was für
die hauptsächlich
in Betracht bezogene Anwendung auf radioaktive Abfälle wesentlich
ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens drei Führungskabel,
die sich unter der Platte befinden, zu einem Führungsmittel mit ausgespartem
Umfang in Form eines unter der Platte befindlichen Kreuzes oder
Sterns zusammenzulaufen, an dem sie befestigt sind, indem sie durch
die Platte durch im Umfang des Silos angeordnete Lochungen verlaufen,
und auf durch Motoren betriebene Winden aufgewickelt sind, sowie
ein gemeinsames Steuersystem für
die Winden umfaßt,
und daß das
Kreuz mit Gleitoberflächen
für das
Tragkabel zwischen den Befestigungspunkten der Führungskabel versehen ist.
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Somit
ermöglicht
das Aufwickeln der Führungskabel,
das unabhängig
für jedes
von ihnen durch das Steuersystem gesteuert wird, die Verschiebung
des Kreuzes sowie des Tragkabels, das vorher zu einer geeigneten
Fläche
des Kreuzes zwischen zwei Befestigungspunkten der Führungskabel herunterhing.
Das Untersuchungs- oder Entnahmeorgan wird dann über den gewünschten Ort bewegt, wobei es
anschließend
genügt,
es abzusenken, damit es bei der Probe ankommt. Die Führungskabel können vorteilhaft
zu viert sein, wobei die Lochungen, durch die es unter der Platte
verläuft,
rechtwinklig an den Ecken des Silos mit derselben Form angeordnet
sind, was ermöglicht,
das Kreuz überall
unter dem Deckel hinzuführen.
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Die
Vorrichtung eignet sich gut für
weitere Vervollkommnungen. Bestimmte haben zum Ziel, die Präzision der
Verschiebungen des Kreuzes sicherzustellen. Die Motoren der Winden
können
dann mit Kraftmeßsensoren
versehen sein, die mit einem Steuersystem verbunden sind, um die
Dehnung der Kabel aufgrund des Zugs zu bewerten und infolgedessen
die Steuerungen des Motors zu berichtigen; die Lochungen können mit
Rollenträgerhülsen versehen
sein, die eine gekrümmte
Führungsvorrichtung begrenzen,
in der ein entsprechendes Führungskabel
gleitet und die dazu dient, es zum Kreuz zu richten, indem die Hülse durch
einen Motor geschwenkt wird, der durch das Steuersystem gesteuert
wird. Schließlich
können
die Winden Trommeln umfassen, deren Oberfläche in Form einer schraubenlinienförmigen Nut
für die
Aufnahme der Führungskabel
eingetieft ist, um sie in einer einzigen Schicht aufzuwickeln, wodurch
die Drehung der Trommeln stets dieselbe Länge des Führungskabels abwickelt.
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Es
empfiehlt sich außerdem,
daß das
Tragkabel keinen übermäßigen Reibungen
unterliegt. Dann können
das Kreuz, die Öffnung
der Platte oder beide mit Rollen versehen sein, auf denen es gleitet. Eine
präzise
Führung
des Tragkabels wird, falls die Oberflächen des Kreuzes konkav sind,
erhalten, indem die Befestigungspunkte der Füh rungskabel verbunden werden,
wobei die Gleitrollen, die um die Öffnung der Platte angeordnet
sind, in einem polygonförmigen
und drehbaren Kranz angeordnet sind.
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Nun
wird eine Ausführungsform
der Vorrichtung mit Hilfe der folgenden Figuren beschrieben, die ein
besseres Verständnis
ihrer Merkmale, Ziele und Vorteile ermöglicht:
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1 ist
eine allgemeine Ansicht der Vorrichtung und ihrer Situation,
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die 2 und 3 sind
Darstellungen der Lochungen, die für das Führungskabel und angrenzende
Ausrüstungen
bestimmt sind,
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4 ist
eine isolierte Ansicht des Tragkabels,
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die 5 und 6 sind
Ansichten des Kreuzes, mit dem die Führungskabel verbunden sind,
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die 7 und 8 sind
Ansichten der Öffnung
der Platte,
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und 9 ist
eine Vergrößerung von 8.
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Ein
Silo 1 hat die Form einer im wesentlichen kubischen Betonhülle, deren
Oberseite eine Platte 2 (die oftmals "Deckelplatte" genannt wird) bildet, auf deren beiden
Seiten die Vorrichtung installiert ist. Durch den Deckel 2 verläuft in der
Mitte eine Öffnung 3,
die einen Zugang zum Schacht 4 ermöglicht, der vom Silo 1 umgeben
ist, und durch die die Abfälle
hineingeschüttet
werden. In der allgemeinsten Situation kann ein Haufen fester Abfälle 5 am
Boden des Schachts von einer Schicht flüssiger Abfälle 6, die sich über den
vorhergehenden befindet, unterschieden werden; die Abfälle jeglicher
Konsistenz können selbstverständlich hineingeschüttet werden
und sich klären.
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Die Öffnung 3 dient
der Einführung
eines Greifers 7, der für
die Entnahme fester Abfälle 5 bestimmt
ist und hier das Werkzeug darstellt, für das die Vorrichtung entwickelt
ist, selbstverständlich
könnte er
jedoch je nach Art der auszuführenden
Arbeiten durch andere ersetzt sein. Der Greifer 7 ist an
einem Tragkabel 8 aufgehängt, das auf ein Hubwerk 9 gewickelt
ist. Es sind vier Führungswinden 10 an
den Ecken der Platte 2 zu sehen, von denen die jeweiligen
Führungskabel 11 abgewickelt
werden, die unter der Platte 2 verlaufen, nachdem sie die
Lochungen 12 durch die Platte 2 durchquert haben.
Die Führungskabel 11 laufen
an einem Teil eines ausgesparten Kreuzes, hier des Kreuzes 13,
zusammen, an dem das Tragkabel 8 gleitet. Mit den Winden 9 und 10 ist
ein Steuersystem 14 für
die folgenden Befehle verbunden: das geeignete Aufwickeln oder Abwickeln
der Führungskabel 11 ermöglicht die
beliebige Verschiebung des Kreuzes 13 unter der Platte 2 sowie
des Greifers 7, der unter ihm hängt; jenes des Tragkabels ermöglicht das
Absenken oder Anheben des Greifers 7, insbesondere wenn
er sich senkrecht über
dem gewünschten
Entnahmepunkt befindet. Das Steuersystem 14 umfaßt einen
Rechner, der mit Motoren und Sensoren für die Steuerung der Winden 9 und 10 verbunden
ist; später
werden weitere Einzelheiten bezüglich
des Steuerverfahrens angegeben.
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2 zeigt
eine Führungswinde 10 von
der Seite. Ihr Motor trägt
das Bezugszeichen 15 und treibt die horizontale Drehachse 16 einer
Trommel 17 durch eine kinematische Kette an, die aus einem
Untersetzungsgetriebe 18, einem Drehmomentbegrenzer 19 und
aus einem Kraftmeßsensor 20 aufgebaut ist.
Der Drehmomentbegrenzer 19 hat zum Ziel, zu verhindern,
daß auf
das Führungskabel 11 ein
zu starker Zug ausgeübt
wird, indem der Motor 15 abgestellt wird, während der
Sensor 20, falls gewünscht, ermöglicht, die
Dehnung des Führungskabels 11 in Folge
dieses Zugs zu bewerten; er ist daher mit dem Steuersystem 14 verbunden.
Schließlich
ist die Achse 16 mit einem Drehgeber 21 oder mit
einem anderen Sensor verbunden, der die Drehwinkel und daher die
Aufwicklungen und Abwicklungen des Führungskabels 11 messen
kann. Der Motor 15 und seine Abtriebswelle (koaxial zur
Achse 16) sind durch Lager 22 eines an der Platte 2 befestigen
Rahmens 23 unterstützt,
während
die Drehachse 16 der Trommel 17 an einem weiteren
Lagerpaar 24 eines weiteren Rahmens 25 angebracht
ist, der ebenfalls an der Platte 2 befestigt ist. Die Lochung 12 ist
mit einer Hülse 26 versehen,
wovon eine erste Funktion darin besteht, die Dichtigkeit des Deckels 2 an
dieser Stelle wiederherzustellen, und die hierzu eine erste Scheibe 27 an ihrem
unteren Ende und eine zweite Scheibe 28 an ihrem oberen
Ende aufweist. Das Führungskabel 11 muß jedoch
durch die Hülse 26 und
die Scheiben 27 und 28 verlaufen; deswegen sind
diese beiden Scheiben mit diametralen Schlitzen 29, 30 versehen,
die in der Weise angeordnet sind, daß sie sich schneiden, um zu
vermeiden, daß die
von den Abfällen 5 und 6 ausgehende
Strahlung die Lochung 11 allzu leicht durchquert. Der Schlitz 30 der
oberen Scheibe 28 hat außerdem zum Ziel, dem Führungskabel 11 zu
ermöglichen,
sich ohne Reibung unabhängig
vom Trommelteil 17, von dem es abgewickelt wird, zu bewegen:
sie ist daher zur Abwicklungskante der Trommel 17 parallel.
An dieser Abwicklungskante ist ein Steg, der Antidrift-Einrichtung
genannt wird, angeordnet, um das Führungskabel 11 aus
einem später erläuterten
Grund durch Druck dagegen zu pressen.
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Die
Anbringung des Führungskabels 11 in der
Hülse 26 wird
konkret dadurch erreicht, daß sie auf
einer Erzeugenden 32 eingeschnitten wird und darauf geachtet
wird, daß die
Scheiben 27 und 28 sich an ihr drehen können. Dann
werden die Ränder der
Schlitze 29, 30 auf die Erzeugende 32 ausgerichtet,
bevor das Führungskabel 11 mit
der Hülse 26 in Eingriff
gelangt; anschließend
werden die Scheiben 27 und 28 gedreht, um die
Schlitze 29, 30 zu überkreuzen.
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3 ist
eine Seitenansicht derselben Teile, sie dient jedoch vor allem dazu,
genauer die Hülse 12 zu
veranschaulichen.
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Die
untere Scheibe 27 trägt
ein Umlenkgelege 33, das aus Rollen 34 in Doppelkegelform
gebildet ist, die zwischen sich eine Kabelrille 35 begrenzen und über die
das Führungskabel 11 verläuft. Die
Kabelrille 35 ist gebogen und weist ein vertikales oberes Ende
sowie ein horizontales oder schräges
unteres Ende auf, damit das Führungskabel 11 über eine
vertikale Länge,
auf der es durch die Lochung 12 verläuft, zu einer schrägen oder
horizontalen Länge
unter der Platte 2 verlaufen kann, wo es ausreichend hoch über der
Ebene der flüssigen
Abfälle 6 bleibt.
Es ist wichtig, daß das
Umlenkgelege 33 zum Kreuz 13 gerichtet werden
kann: die Hülse
ist somit an der Platte 2 in der Weise angeordnet, daß sie schwenken kann,
wobei sie ein Motor 36, der an einem an der Platte 2 befestigten
Rahmen 37 angebracht ist, über ein Untersetzungsgetriebe 38,
ein Ritzel 39 und einen am Umfang der Hülse 12 angebrachten
Zahnkranz 40 antreibt. Ein Drehgeber 41 meldet
dem Steuersystem 14 die von der Hülse 26 ausgeführten Bewegungen.
Das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen an der oberen Scheibe 28 befestigten
Bügel,
der ermöglicht,
die Hülse 26 aus
der Lochung 12 zu entnehmen oder sie darin abzusenken.
Schließlich
wird angemerkt, daß die
Hülse 26,
die drehbar und entnehmbar ist, in einer festen Hülse 71 in
Eingriff ist, die die Lochung 12 bedeckt, und daß eine Zwischenhülse 72 zwischen
ihnen gleitet. Diese Zwischenhülse 72 schwenkt
in der festen Hülse 71,
indem sie an einem Paar kreisförmiger
Dichtungen 73 gleitet; außerdem ist zwischen der Hülse 26 und
der Zwischenhülse 72 ein
Spiel vorhanden. Somit treibt das durch das Füh rungskabel 11 geschwenkte
Umlenkgelege 33 die Hülse 26 und
die Zwischenhülse 72 an,
die mit geringer Reibung an der festen Hülse 71 schwenkt. Anschläge 74 ermöglichen,
die Hülse 26 über der Zwischenhülse 72 zu
stapeln. Vorsprünge 75,
die in einer kreisförmigen
Rille der festen Hülse 71 in
Eingriff sind, ermöglichen
dieser, die Zwischenhülse 72 an
einem Herabfallen in den Schacht 4 zu hindern. Das Hubwerk 9 des
Tragkabels 8 ist in 4 gezeigt. Es
umfaßt
seinerseits ebenfalls eine Trommel 43 mit horizontaler
Drehachse 44, die an einem Lagerpaar 45 eines
Rahmens 46 angebracht ist, der an der Platte 2 angebracht
ist, wobei ein Motor 48 diese über ein Untersetzungsgetriebe 49 antreibt.
Ein Drehgeber 50 ermöglicht,
die Drehungen der Achse 44 zu messen und sie an das Steuersystem 14 zu übertragen.
Der Motor 49 wird an einem Teil des Rahmens 46 ebenfalls
durch Lager 51 unterstützt.
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Ein
wesentliches Konstruktionselement besteht darin, daß die Trommel 43 eine
mittels einer schraubenlinienförmigen
Nut 52 eingetiefte äußere Oberfläche besitzt,
wobei die Nut 52 dazu vorgesehen ist, das Tragkabel 8 in
einer einzigen Schicht aufzuwickeln, so daß es der Nut 52 längs der
Trommel 43 folgt, wenn es aufgewickelt wird. Ein Antidrift-Steg 53,
der jenem Teil 31 der Führungswinden 10 analog ist,
gewährleistet
diese Funktion, indem er auf das Hubkabel 8 preßt, sobald
es sich der Nut 43 nähert, und
es somit zwingt, seiner schrägen
Richtung zu folgen. Es ist anzumerken, daß solche schraubenlinienförmigen Nuten
bereits existieren, sie haben jedoch im allgemeinen zum Ziel, zu
verhindern, was Lockerung (Verwicklung) eines mit hoher Geschwindigkeit und über eine
große
Länge abgewickelten
Kabels genannt wird, indem seine erste Schicht und dann jede der
folgenden geordnet werden, damit sie regelmäßig übereinanderliegen; die Kabel 8 und 11 sind
hier viel kürzer,
wobei das gesuchte Ziel einfach darin besteht, sie in einer einzigen
Schicht anzuordnen, damit eine einzige Umdrehung der Trommel 17 oder 43 eine
Windung mit bestimmtem und unveränderlichem
Durchmesser des Kabels abwickelt.
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In
der vorliegenden Ausführung
wird das Tragkabel 8 gleichzeitig mit einem Rohr 54 für die Zufuhr
von Fluid an Zylinder 55 für die Verstellung der Klauen 56 des
Greifers 7 abgewickelt. Das Rohr 54 ist über eine
Drehdichtung 58 mit einem festen Rohr 57 in der
Verlängerung
der Achse 44 und auf seiten der Trommel 43 verbunden.
Die vom Hubkabel 8 und vom Rohr 54 gebildete Einheit
wird leichter beschädigt
und kann schwerer als ein einfaches Kabel geführt werden, was dazu führt, diese
zusätzlichen
Vorsichtsmaßnahmen
zu ergreifen, um dieses Problem zu lösen.
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Das
als Kreuz ausgebildete Führungsmittel 13 wird
in 5 von oben betrachtet. Es ist aus vier Ansätzen 59 aufgebaut,
die zu den Führungskabeln 11 gerichtet
sind und in vertikalen Ringen 60 enden, die um die vertikale
Achse 61 schwenken und in denen Schleifen 62 an
den Enden der Kabel 11 in Eingriff sind. Diese Montage
ermöglicht,
das Kreuz 13 mit großer
Präzision
zu lenken. Außerdem
sind die Ansätze 59 an
ihren oberen Flächen
mit Rollen 63 versehen, ebenso wie der Körper 64 des
Kreuzes 13, der die Ansätze 59 miteinander
vereinigt. Diese Flächen
sind konvex, damit das Tragkabel 8 auf den Rollen 63 auf
einer geeigneten Länge
aufruht, wie dies 6, die ein Schnitt durch einen
der Arme 59 ist, vollkommen zeigt; außerdem wird darauf geachtet, diese
Gleitoberflächen
des Tragkabels 8 mit Konkavitäten zwischen den Ansätzen 59 in
der Nähe
der Einhakung der Führungskabel 11 zu
versehen, so daß das
Tragkabel 8 dazu gezwungen wird, den Boden einer der dadurch
gebildeten Rillen 65 zu erreichen und darin selbst bei
Oszillationen zu verbleiben: es wird dann mit großer Präzision auf
dem Kreuz 13 angeordnet und gleitet ohne übermäßige Reibung.
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Schließlich werden
die 7 bis 9 beschrieben, die die Bereiche
der Öffnung 3 der
Platte 2 zeigen. Ein Betondeckel verschließt gewöhnlich die Öffnung 3,
er wird jedoch abgenommen, wenn die Erfindung in Dienst genommen
werden soll. Es ist somit ein achteckiger Kranz 67 erkennbar,
der die Öffnung 3 umgibt.
Dieser Kranz 67 dreht sich auf einer kreisförmigen Auflagefläche 68 der
Platte 2, die mit zwei Kreisen aus Kugeln 69 versehen
ist, die nach oben und nach unten gerichtet sind und den Kranz 67 abstützen, indem
sie ihn auf einer konstanten Höhe
halten und eventuell verhindern, daß er angehoben wird, wenn sich
das gespannte Tragkabel 8 unter ihm bewegt, wobei die Seiten
des Achtecks durch Gruppen von Rollen 70 begrenzt sind,
die nach unten spitz zulaufend übereinander
angeordnet sind, d. h., daß sie stets
weiter vom Zentrum der Öffnung 3 entfernt
sind. Falls der Greifer 7 zu den Rändern des Schachts 4 gelenkt
werden soll, wird das Tragkabel 8 zum Kranz 67 gezogen,
bis es die Rollen 70 einer seiner Seiten berührt; es
gleitet dann bequem auf ihnen, ohne an der Platte 2 zu
reiben; der Kranz 67 dreht sich, um die Reibungen mit dem
Tragkabel 8 und dessen Verschleiß zu reduzieren. Im allgemeinen
gleitet das Tragkabel 8 bis in die Ecke zweier benachbarter Gruppen
von Rollen 70 und verbleibt dort bis zum Ende des Verfahrens,
indem es von nun an die Drehungen des Kranzes 67 so steuert,
daß es
seinen Verschiebungen folgt die Reibung am Tragkabel 8, die
groß gewesen
wäre, wenn
es über
den Umfang der Öffnung
geglitten wäre
und die eine geeignete Abwicklung verhindert hätte, wird dann sehr gering. Das
Bezugszeichen 66 bezeichnet einen Trichter, der den Kranz 67 und
die Auflagefläche 68 abdeckt
und sie vor einer Berieselung schützt.
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Die
Funktionsweise der Vorrichtung kann sehr einfach dargelegt werden:
wenn entschieden wird, den Greifer 7 an einen bestimmten
Punkt des Schachts 4 zu führen, wird er durch die Öffnung 3 leicht
abgesenkt, nachdem das Kreuz 13 nicht weit von ihm angeordnet
worden ist, so daß das
Tragkabel 8 sich vor der Kabelrille 65 bewegt,
die zu dem Punkt gerichtet ist, der erreicht werden soll. Anschließend werden
bestimmte Bereiche der Führungskabel 11 aufgewickelt,
während
bestimmte andere abgewickelt werden, um das Kreuz 13 in
der Weise zu verschieben, daß das
Tragkabel 8 in der gewünschten Kabelrille 65 angeordnet
wird und daß dann
der Greifer zur gewünschten
Stelle bewegt wird; diese Bewegungen werden von einer zunehmenden
Abwicklung des Tragkabels 8 begleitet, um zu verhindern,
daß der
Greifer 7 bis zum Kreuz 13 angehoben wird; das Steuersystem 14 berechnet
zu jedem Zeitpunkt die Länge
jedes der Führungskabel 11 anhand
der Informationen der Drehgeber 21 und dann die Position des
Kreuzes 13 und jene des Greifers 7; es orientiert außerdem die
Hülsen 26.
Es kann die Dehnung der Führungskabel 11 in
Folge ihres Zugs und die Position der Kabelrille 65, in
der das Hubkabel 8 gleitet, berücksichtigen, um die Berechnung
der Position des Greifers zu verbessern. Es achtet darauf, auf die Führungskabel 11 keine übermäßigen Kräfte auszuüben; die
Drehmomentbegrenzer 19 ermöglichen indessen, übermäßige Zugbeanspruchungen
zu vermeiden und die Kabel 11 dann zu entlasten, bis sie verschwunden
sind. Wenn sich der Greifer 7 senkrecht über der
gewünschten
Stelle befindet, setzt das Steuersystem 14 die Betätigung des
Hubwerks 9 fort, bis der Greifer 7 auf die gewünschte Höhe abgesenkt worden
ist; es berücksichtigt
die Länge, über die
das Tragkabel 8 vorher abgewickelt worden ist und die der
Sensor 50 ihm gemeldet hat. Die Zylinder 55 können dann
betätigt
werden, um die Klauen 56 zu schließen und eine Probe der Abfälle zu entnehmen, nachdem
die vorangehenden Operationen in umgekehrter Richtung ausgeführt worden
sind, um den Greifer 7 unter die Öffnung 3 zurückzuführen und
ihn anzuheben.