DE2133614B2 - Haltevorrichtung für die Kolbenstange eines Kolbens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf e< ie Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Haltevorrichtung dieser Art ist aus der DT-OS 1 958 862 bekannt. Bei dieser Haltevorrichtung sind zwei Klemmkörpersätze beidseits einer gehäusefesten Schulter vorgesehen, wobei jeder Klemmkörpersatz mittels einer Feder gegen die Schulter gedrückt und damit in Reibeingriff mit der Kolbenstange gebracht wird, um diese in einer bestimmten Lage festzuhalten. Zum Lösen der Kolbenstange ist jedem Klemmkörpersatz ein Ringkolben zugeordnet, der bei Beaufschlagung mit Druckmittel den Klemmkörpersatz vom Federdruck entlastet, so daß die Kolbenstange dann frei verschiebbar ist. Zum Lösen der Kolbenstange be darf es also einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung sowie einer dazugehörigen Steuerung.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Lösen und Festklemmen der Kolbenstange ohne hydraulische Hilfsmittel einfach und zuverlässig erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung ist somit einfach aufgebaut und löst sich selbsttätig, sobald die Kolbenstange in Verschieberichtung mit einer Kraft ibeiätigt wird, die ausreicht, die Vorspannung der Federn in einer Richtung und damit die Klemmkraft aufzuheben, worauf sich die Kolbenstange schnell verschieben läßt Zum Festlegen der Kolbenstange genügt es, deren Bewegung anzuhalten. Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Halfevorrichtung wird an Hand der Zeichnung näher

crlfluterl. Es zeigt

Fig. IA bis ID untereinanderhegende Abschnitte einer linearen Antriebsvorrichtung im Schnitt und

F i g. 2 eine Darstellung zweier zugehöriger Klemmkörper.

Die hydraulische Antriebsvorrichtung weist einen Zylinder 10 auf, der konzentrisch in einem rohrartigen, den Druck haltenden Gehäuse 12 angeordnet ist. Der Zylinder 10 hat dabei einen wesentlich geringeren

ίο Durchmesser als das Gehäuse 12. Ein Kolben 15 und dessen rohrartige Kolbenstange 16 sind im Zylinder 10 bewegbar, und eine Reihe von radial ausdehnbaren und zusammenziehbaren ringförmigen Klemmkörpern, die in kaskadenartiger Anordnung übereinanderliegen und einen Klemmkörpersatz 20 bilden, wirken mit der Kolbenstange zusammen, um diese und die mit ihr verbundene Last gegebenenfalls stationär zu halten.

Bei der vorliegenden, hier gezeigten hydraulischen Vorrichtung, die für den vertikalen Finbru in einem Reaktorbehälter eines Druckwasserreaktors gedacht ist, ist das Gehäuse 12 an seinem unteren Ende mit einem Kupplungsabschnitt 22 versehen, der in abdichtender Weise mit einem Lagerkörper 24 verbindbar ist, welcher dann seinerseits dicht mit dem nicht gezeigten

*5 Reaktorgefäß verbunden ist. Die Kolbenstange erstreckt sich sowohl nach unten, um die Last aufzunehmen, als auch nach oben, wo sie mit einer Absenkmuiter 79 in Eingriff steht, die auf das obere Ende einer Kupplungsstange 80 geschraubt ist. Der Zylinderraum

JI oberhalb des Kolbens 15 ist mit dem Inneren des Reaktorgefäßes über radial gebohrte Kanäle im aufwärts verlaufenden Teil 16' der Kolbenstange 16 ober halb des Kolbens und einen Raum 32 zwischen der Kai benstange und der Kupplungsstange verbunden, der

sich nach unten zu radialen öffnungen 33 (F i g. 1 D) erstreckt und mit diesen in Verbindung steht, die dur.'h die Wand der Kolbenstange hindurchgehen, um eine Verbindung mit einem Kanal 34 herzustellen, der die Kolbenstange umgibt und Sich nach unten erstreckt, um eine Verbindung mit dem Reaklorgefäß herzustellen.

An der Kupplungsstange sind mehrere auf Rückschlag ansprechende Strömungsmittelbegrenzer ange bracht, die die Größe der Abwärtsströmung begrenzen, jedoch eine im wesentlichen ungehinderte Aufwärtsströmung und Entlüftung zulassen. Jeder Strömungsmittelbegrenzer besteht aus einem Ventilring 27. der feuernd vorgespannt gegen eine Schulter auf der Kupplungsstange nach unten gedrückt wird. Die Ventilringe 27 haben nur einen geringen Abstand von der inneren Zylinderwand der Kolbenstange, während die Schultern im Durchmesser so klein sind, daß sie keine wirksame Drosselung hervorrufen. Federn 30 halten die Ventilringe 27 mit ausreichender Kraft gegen ihre Anschläge, um eine Verschiebung der Ventilringe nach oben infolge von durch normale Konvektion sich ergebenden Drücken zu verhindern, die jedoch nachgeben, wenn eine Entlüftung erforderlich ist.

Ein Raum 40 unterhalb des Kolbens im Zylinder 10 steht über mehrere, radiale Öffnungen 48, 49 in der

6ö Wand des Zylinders 10 in Verbindung mit einem Durchgangsraum 42 zwischen dem Zylinder und dem Gehäuse 12. An seinem oberen Ende steht der Durchgangsraum 42 in Verbindung mit einer öffnung 45 im Kopfteil 13 des Gehäuses 12, das mit einem äußeren Anschlußstück 46 zum Anschluß an eine gesteuerte Strömungsmittelquelle versehen ist.

Die Öffnungen 49 in der Wand des Zylinders 10 sind derart bemessen und auf Abstand gehalten, daß sie die

Endbewegung des Kolbens an der linieren Begrenzung seines Weges nbftalern. Die öffnungen 48 haben priiklisch keine Drosselwirkung, während die unteren Öffnungen 49 mit kleinerem Durchmesser in Ungsreihe angeordnet sind, um eine abgestufte Anhnltewirkung oder Pufferwirkung im erhalten, nachdem der untere Kolbenring 17 wahrend der Abwärtsbewegung die größeren öffnungen 49 passiert hat.

Wenn die hydraulische Vorrichtung auf einem Druckwasserreaktor installiert wird, dann kann der Zylinderraum ti einen Reaktordruck in de· Größenordnung von 314 kg/cm^J ausgesetzt sein. Wenn die Last angehoben wrden soll, dann wird ein Druck, der ausreicht, den Reaktordruck und die Trägheitswirkung zu überwinden, über das Anschlußstück 46 eingeführt und gelangt in den Zyltnderraum unterhalb des Kolbens über den Durchgangsraum 42 und die öffnungen 49.48. Zum Absenken der Last aber kann das Strömungsmittel aus dem Raum unterhalb des Kolbens über das Anschlußstück 46 in gewünschter Menge entweichen, und der Reaktordruck oberhalb des Kolbens, der weit die Haltekra/t des Klemmkörpersalzes übersteigt, drückt den Kolben herunter. Die Stellung des Kolbens und der Last kann genau reguliert werden, indem das aus der öffnung 45 austretende oder durch diese eintretende Strömungsmittelmenge mit Hilfe einer geeigneten hydraulischen Strömungsmittelversorgung und Steuervorrichtungen bekannter Bauart (nicht gezeigt) bemessen wird.

Der untere Teil des Zylinders 10 ist mit einer Buchse 52 verbunden und durch diese abgestutzt, wobei die Buchse mit dem oberen Ende eines sich nach unten eistreckenden inneren Gehäuserohres 51 befestigt ist und Zylinder, Buchse 52, und Rohr 51 gegeneinander abgedichtet sind. Zwischen dem Rohr 51 und der Kolben-Stange 16 wird mit Hilfe der Kolbenringe 61. 62 eine Strömungsmitteldichtung geschaffen. Die Lagerbuchse 52 sorgt für eine Fluchtung der Teile. Ein an dem unteren Ende des inneren Gehäuserohres 51 befestigtes Kupplungsstück 64 ist mit BajonettverschluQabschnitten 53 versehen, die mit zugehörigen Abschnitten 53' am KupplL.igsabschnitt 22 des Gehäuserohrs verriegelt sind. Das untere Ende des Kupplungsabschnittes 22 trägt ein Aufsteckrohr 50, das bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform der Erfindung in das Reaktorgefäß hineinragt. Der untere Kupplungsabschnitt 22 weist einen Durchgangsraum 54 in das Reaktorgefäß auf, der über die Öffnungen 33 mn dem Raum 32 /wischen der Kupplungsstange 80 und der Kolbenstange 16 verbunden ist. Die Kupplungsstange 80 erstreckt sich nach unten durch die gesamte Anordnung von Kolben und Kolbenstange und besitzt an ihrem oberen Ende einen Verankerungsabschnitt. der von oben zuganglich ivt, wenn der Stopfen 31 entfernt wird. Direkt unterhalb des Verankerungsabschnittes ist die Kupp- si lungsstange 80 mit einem Abschnitt 82 versehen, der mit der Absenkmutter 79 verschraubt ist, die drehbar am oberen Ende der Kolbenstange angeordnet ist und mit der bei einer Drehung die vertikale Stellung der Kupplungsstange eingestellt wird. An ihrem unteren Ende hält die Kupplungsstange einen herausragenden Querstift 83 zwecks Ankopplung mit einem Kreuz 84 der Steuerstange. Der Querstift am unteren Ende der Stange kann in Eingriff mit einander diametral gegenüberstehenden J-Schlitzen 90 im rohrartigen oberen Abschnitt des Kivuzes 84 der Steuerstange gebracht werden. Das untere Rnde des Rohres 50 der Kolbenstange 16 liegt am oberen Ende des Abschnittes 84 des Kreuzes der Steuerstange an und überträgt dadurch die Gegenwirkung der Absenkmutter 79, wenn die Kupplungsstange mit dem Stift 83 in den !-Schlitzen nach oben gezogen wird. Damit kann bei entferntem Verschlußstopfen 31 und mit Hilfe eines geeigneten den Verankerungsabschniit bei Drehen« der Mutter 79 sichernden Werkzeugs die Kupplungsstange BO nach oben gefahren oder abgesenkt und außerdem gedreht werden, indem der Verankerungsajschnitt gedreht wird, um den Stift 83 zum Verkuppeln in die kürzeren geschlossenen Schenkel der J-Schlitze zu bringen, oder indem bei abgesenkter Kupplungsstange und gelöstem Kreuz der Steuerstange der untere Stift 83 in Fluchtsiellung mit den längeren Schenkeln der J-Schlitze gedreht wird, die am oberen Ende des Halses des Kreuzes der Steuerstange offen sind.

Die bisher beschriebenen Teile sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Auf der Lagerbuchse 68 ruht ein Stütz- und Widerlagerkragen 56 für den Klemmkörpersatz 20. Jede Einheit des Klemmkörpersatzes 20 besteht aus einem Paar Ringe, das gemäß Fi g. 2 ausgebildet ist und aus einem inneren, aus mehreren Segmenten 65 aufgebauten Spannring mit einer äußeren ' omschen Flache und einem ringförmigen, entsprechend -iusgebildeien Betaligiingsring 6fe mit einer inneren konischen Fläche besieht, die gleitend in Eingriff mit den konischen äußeren Flachen der Segmente des inneren Spannrings brini'bar ist, so daß sie diese umgibt. Die inneren Flachen der Segmente 65 haben den gleichen Radius wie die Oberfläche der Kolbenstange wobei sich aber die Segmente in ihrer gesamten Ausdehnung um etwas v*e nigei als 360° erstrecken, so daü, wenn sie radial nach innen gedrückt werden, uie Segmente an der Kolben stange anliegen und sie hinten, ohne daß dabei die Segmente in Umfangsnchtung gegeneinandergedrückt werden und ohne daß die Segmente in axialer Richtung vollständig in den Betätigungsring gedrückt werden. Mehrere derartiger Ringpaare sind nun übereinander angeordnet und stehen miteinander in Eingriff, so daß die Stirnfläche jedes Betätigungsringes mi* den Enden der Segmente des nächsten Ringpaares außer an dem oberen Ende des Klemmkörpersatzes in Eingriff steht In der gezeigten Ausführungsform sind 18 Ringpaare vorgesehen, die nach oben gerichtet sind, so daß sie bei einer Bewegung nach unten nicht von selbst klemmen.

Eine Schraubenfeder 58 drückt nach unten auf das obere Ende des Klemmkörpersatzes und eine stärkere Feder 70 unterhalb des Klemmkörpersatzes drückt die sen nach oben. Die Federn drücken den Klemmkörpersatz so weit zusammen, daß die Segmente 65 nach innen gegen die Kolbenstange mit einem vorgegebenen Gesamtdruck zur Schaffung einer ausreichenden Reibung gedrückt werden, um die Last im Haltezustand unbeweglich zu halten. Abstandsringe 71, 72 an jedem Ende des Klemmkörpersatzes wirken als Druckelemente für die Fsdern. Anschläge 74 und 75 in Form von Schultern an der inneren Wand des Rohres 51 begrenzen die Bewegung der Abstandsringe in Richtung auf den Klemmkjrpersatz. Der Klemmkörpersatz u:id die Abstandsringe können als Ganzes vertikal verschoben werden, wenn sie, gleich in welcher Richtung, durch die Reibung zwischen Kolbenstange und Klemmkörper* satz mitgenommen werden. Die untere Feder 70 ist derart bemessen, daß eine Vorspannkraft auf den Klemmkörpersatz ausgeübt wird, die die Vorspannung der oberen Feder um die Mindesthaltekraft der Spannringe überschreitet. Im Haltezustand wird daher der

untere Abstandsring 72 durch die untere Feder 70 gegen den unteren Anschlag 75 gedruckt, wobei die durch die Reibung hervorgerufene Haltewirkung der verschiedenen Ringpaare vom oberen Ende zum unteren Ende des Klemmkörpersatzes zunimmt. Bewegt sich nun die Kolbenstange nach unten, dann wird der untere Abstandsring 72 durch den mitgenommenen Klemmkörpersatz von der unteren Schulter fortbewegt, und die Ansammlung vom oberen Ende zum unteren Ende löst sich auf, wenn der Widerstand der Spannringe die untere Federkraft minus der oberen Federkraft überschreitet. Wenn die Bewegung nach unten fortgesetzt wird, nimmt die zur Bewegung des Klemmkörpersatzes erforderliche Kraft auf Grund der Kompression der unteren Feder und der Expansion der oberen Feder bis zu einem gewissen Punkt 2u, aber da die Wirkung der unteren Feder gleich der Reibung ist, jedoch kleiner als die gesamte sich aus der Vorspannung der oberen Feder und der Reibung ergebenden Wirkung, wird dei Vorspanneffekt beseitigt, und die Kolbenstange kam sich unter dem Druck des Reaktorgefäßes schnell be wegen, wenn der Druck unterhalb des Kolbens aufge hoben wird.

Die durch den Abstand zwischen den Anschlägen 74 und 75 geschaffene Lücke reicht aus, um eine Spannringabnutzung während der zu erwartenden Lebensdauer der Vorrichtung auszugleichen. Diese Anord-

ίο nung erlaubt die Verwendung einer größeren Anzahl von Ringpaaren und damit eine Vergrößerung der minimalen Haltekraft des Klemmkörpersatzes über den sonst möglichen Wert hinaus, während andererseits der maximale Widerstand an der Kolbenstange während der Abwärtsbewegung auf einen Wert begrenzt wird, der kleiner ist als der Wert, wie ef durch eine stärkere Feder allein hergestellt werden könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche;

   L Haltevorrichtung für die Kolbenstange eines in einem Zylinder angeordneten, hydraulisch betätigbaren Kolbens, bestehend aus einem auf der Kolbenstange angeordneten Klemmkörpersatz, der durch Federkraft in Reibungseingriff mit der Kolbenstange bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden des Klemmkörpersatzes (20; 65, 66) auf je einer Feder (58; 70) abgestützt sind und bei Längsverschiebung der Kolbenstange (16) die eine Feder zusammengedrückt und die andere Feder entspannt wird, bis durch die Druckentlastung an dem der sich entspannenden Feder zugekehrten Ende des Klemmkörpersatzes dieser die Kolbenstange freigibt.
2. 2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Enden des Klemmkörpersatzes (20; 65. 66) gehäusefeste Anschläge (74, ,5) für die Federn (58, 70) vorgesehen sind.
3. 3. Haltevorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkraft der einen Feder (70) größer als die der anderen Feder (58) ist
4. 4. Haltevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Längsvv-rschiebung der Kolbenstange (16) die Feder (70) mit der größeren Federkraft zusammengedrückt wird.