DE2133614C3 - Haltevorrichtung für die Kolbenstange eines Kolbens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Haltevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Haltevorrichtung dieser Art ist aus der DT-OS ! 958 8b2 bekannt. Bei dieser Haltevorrichtung sind zwei Klemmkörpersätze beidseits einer gehäusefesten Schulter vorgesehen, wobei jeder Klemmkörpersat? mittels einer Feder gegen die Schulter gedrückt und damit in Reibeingriff mit der Kolbenstange gebracht wird, um diese ir einer bestimmten Lage festzuhalten. Zum Lösen der Kolbenstange ist jedem Klemmkörpersaiz ein Ringkolben zugeordnet, der bei Beaufschlagung mit Druckmittel den Klemmkörpersatz vom Federdruck entlastet, so daß die Kolbenstange dann frei verschiebbar ist. Zum Lösen der Kolbenslange bedarf 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 KoI benstange ohne hydraulische Hilfsmittel einfach und zuverlässig erfolgt.

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

Die erfindungsgemäße Hallevorrichtung ist somit einfach aufgebaut und löst sich selbsttätig, sobald die Kolben tange in Verschieberichtung mit einer Kraft betätigt wird, die ausreicht, die Vorspannung der Federn in einer Richtung und diimit 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 Haltevorrichtung wird an Hand der Zeichnung näher

erläutert Es zeigt

Fig. IA bis ID untereinanderliegende 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 IZ 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 Einbau in einem

ίο 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 ReaKtorgefäß verbunden ist. Die Kolbenstange er streckt sich sowohl nach unten, um die Last aufzunehmen, als auch nach oben, wo sie mit einer Absenkmutter 79 in Eingriff steht, die auf das obere Ende einer Kupplungsstange 80 geschraubt ist. Der Zylinderraum 11 oberhalb des Kolbens 15 ist mit dem Inneren des Reaktorgefäßes über radial gebohrte Kanäle im aufwärts verlaufenden Teil 16' der Kolbenstange 16 oberhalb des Kolbens und einen Raum 32 zwischen der Kolbenstange 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 durch 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 Reaktorgefäß herzustellen.

An der Kupplungsstange sind mehrere auf Rückschlag ansprechende Strömungsmittelbegrenzer angebracht, die die Größe der Abwärtsströmung begrenzen, jedoch eine im wesentlichen ungehinderte Aufwärtsströmung und Entlüftung zulassen. Jeder Strömungsmiticlbegrenzer besteht aus einem Venturing 27, der federnd vorgespannt gegen eine Schulter auf der Kupplungsstange nach unten gedruckt 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 Vemilringe 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 sieht über mehrere, radiale Öffnungen 48. 49 in der Wand des Zylinders 10 in Verbindung mit einem Diirchgangsraum 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 e^;nem äußeren

⁽>5 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

y ;

Endbewegung des Kolbens an der unteren Begrenzung seines Weges abfedern. Die öffnungen 48 haben praktisch keine Drosselwirkung, während die unteren Öff nungen 49 mit kleinerem Durchmesser in Längsreihe angeordnet sind, um eine abgestufte Anhaltewirkung oder Pufferwirkung zu erhalten, nachdem der untere K olbenring 17 während der Abwäriibewegung die grö ßeren Öffnungen 48 passiert hat.

Wenn die hydraulische Vorrichtung auf einem Druckwasserreaktor installiert wird, dann kann uer Zy- ic linderraum U einen Reaktordruck in der Größenordnung von il4 kg/cm² ausgesetzt sein. Wenn die Last angehoben werden soll, dann wird ein Druck, der ausreicht, den Reaktordruck und die Trägheitswirkung zu überwinden, übt.r das Anschlußstück 46 eingeführt und gelangt in den Zylinderraum 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 vre'n die Haltekraft des Klemmkörpersatzes 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 Stromungsmittelmenge mit Hilfe einer geeigneten hydraulischen Strömungsmittelversorgung und Steuer vorrichtungen bekannter Bauart (nicht gezeigt) bemessen wird.

Der untere Teil des Zylinders IO ist mit einer Buchse 52 verbunden und durch diese abgestützt, wohei die Buchse mit dem oberen Ende eines sich nach unten erstreckenden inneren Gehäuserohres 51 befestigt ist und Zylinder. Buchse 52. und Rohr 51 gegeneinander abgedichtet sind. Zwischen dem Rohr 51 und der Kolbenstange 16 wird mit Hilfe der Kolbenringe 61, 62 eine Slrömungsmmeldichtung geschaffen. Die Lagerbuchse 52 sorgt für eine Fluchtung der Teile. Ein an dem unteren Ende des inneren Gehäuserohres 51 befestigtes Kupplungsstück 64 ist mit Bajonettverschlußabschnitten 53 versehen, die mit zugehörigen Abschnitten 53' am Kupplungsabschnitt 22 des Gehäuserohrs verriegelt sind. Das untere Ende des Kupplungsabschnittes 22 tragt ein Aufsteekrohr 50. das bei der bevorzugten dargestellten Ausführungsform der Erfindung in das Reaktorgefäß hineinragt. Der untere Kuppli igsabschnitt 22 weist einen Durchgangsraum 54 in da¹ Rtaktorgefäß auf. der über die öffnungen 33 mit 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 *on oben zugänglich ist. wenn der Stopfen 31 entfernt wird. Direkt unterhalb des Verankerungsabschnittes ist die Kupplungsstange 80 mit einem Abschnitt 82 versehen, der mit der Absenkmutter 79 verschraubi 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 Ankupplung 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 "5 Abschnitt des Kreuzes 84 der Steuerstange gebracht werden. Das untere Ende des Rohres 50 der Kolbenstange 16 liegt am oberen Ende des Abschnittes 84 des Kreuzes der Steuerstangc an und überträgt dadurch die Gegenwirkung der Abseukmu/ter 79. wenn die Kupplungsstange mit dem Stift 83 in den J-Schlitzen nach oben gezogen wird. Damit kann bei entferntem Verschlußstopfen 31 und mit Hilfe eines geeigneten den Verankerungsabschnitt bei Drehung der Mutter 79 sichernden Werkzeugs die Kupplungsstange 80 nach oben gefahren oder abgesenkt und außerdem geilreht werden, indem der Verankerungsabschnitt 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 Fluchtstellur.g 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 Gegen stand 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 F i g. 2 ausgebildet ist und aus einem inneren, aas mehreren Segmenten 65 aufgebauien Spannring mit einer äußeren konischen Fläche und einem ringförmigen, entsprechend ausgebildeten Betätigungsring 66 mit einer inneren konischen Fläche besteht, die gleitend in Eingriff mit den konischen äußeren Flächen der Segmente des inneren Spannrings bringbar ist, so daß sie diese umgibt. Die inneren Flächen der Segmente 65 haben den gleichen Radius wie die Oberfläche der Kolbenstange, wobei sich aber die Segmente in ihrer gesamten Ausdehnung um etwas we niger als 3bO erstrecken, so daß. wenn sie radial nach innen gedrückt werden, die Segmente an der Kolbenstange anliegen und sie halten, ohne daß dabei die Segmente in Umfangsrichtung 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 mit 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 diesen nach oben. Die Federn drücken den Klemmkörpcrsat/ so weit zusammen, daß die Segmente 65 nach innen gegen die Kolbenstange mit e'nem vorgegebenen Gesamtdruck zur Schaffung einer ausreichenden Reibung gedruckt werden, um die Last im Haltezustand unbeweglich zu halten. Abstandsringe 71, 72 an jedem Ende des Klemmkörpersatzes wirken als Druckelcmente für die Federn. Anschläge 74 und 75 in Form von Schultern an der inneren Wand des Rohres 51 begrenzen die Bewegung der Abstandsringe in Richtung auf den Klcmmkörpersatz. Der Klemmkörpersatz und die Abstandsringe können als Ganzes vertikal verschoben werden, wenn sie, gleich in welcher Richtung, durch die Reibung zwischen Kolbenstange und Klemmkörpersatz mitgenommen werden. Die unlere 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 gedrückt, 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 zu, 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 der Vorspanneffekt beseitigt, und die Kolbenstange kann sich unter dem Druck des Reaktorgefäßes schnell bewegen, wenn der Druck unterhalb des Kolbens aufgehoben 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 Anordnung erlaubt die Verwendung einer größeren Anzahl von Ringpaaren und damit eine Vergrößerung der minimalen Haltekrafl 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 er durch eine stärkere Feder allein hergestellt werden könnte.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   \. 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 isu 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. 75} für die Federn (58. 70) vorgesehen sind.
3. 3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 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 Längsverschiebung der Kolbenstange (16) die Feder (70) mit der größeren Federkraft zusammengedrückt wird.