DE2155538A1 - Gasdichter verschluss fuer zwei aneinander ankoppelbare oeffnungen zweier behaelter - Google Patents

Description

GESELLSCHAFT FÜR Karlsruhe, den 28. Oktober 1971

KERNFORSCHUNG MBH PLA 71/49 A

Gasdichter Verschluß für zwei aneinander ankoppelbare Öffnungen zweier Behälter

Die Erfindung betrifft einen gasdichten Verschluß für zwei aneinander ankoppelbare Öffnungen zweier Behälter, insbesondere zur Aufnahme von radioaktiven oder toxischen Stoffen, die über ihre Stirnflächen unter Zwischenschaltung einer Dichtung aneinander anpreßbar sind und die durch Evakuierung eines Zwischenraumes zusammenkuppelbare Verschlußdeckel aufweisen, wobei ein Teil des VerschlußdeckeIs des zweiten Behälters als federelastische Membrane ausgebildet ist.

Behälter wie z.B. Handschuhboxen oder heiße Zellen, in denen radioaktive oder giftige Stoffe gehandhabt werden, sollen so be- bzw. entladen werden können, daß dadurch das Bedienungspersonal und die Umgebung nicht gefährdet werden.

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Hierzu werden normalerweise geschlossene, meist transportable Gefäße, die z.B. radioaktive Proben enthalten, zunächst mit ihrer Öffnung gasdicht an eine entsprechende Öffnung der Handschuhbox angeschlossen. Sodann werden die Verschlußdeckel des Gefäßes und der Box aneinander gekoppelt und gemeinsam abgehoben, damit der Inhalt aus dem Gefäß entnommen werden kann. Das Entkoppeln der Box von dem Gefäß wird entsprechend in umgekehrter Reihenfolge vollzogen. Während dieses Vorganges sollen alle Flächen, die mit der Außenatmosphäre in Berührung kommen können -also auch die Außenfläche der Verschlußdeckel- möglichst frei von radioaktiver Kontamination bleiben. Dieses Prinzip wird als Doppeldeckel-Prinzip bezeichnet.

Derartige bekannte Doppeldeckelsysteme benötigen komplizierte, z.T. mechanische Koppe!vorrichtungen, die dem Verschleiß unterliegende Teile aufweisen. Auch wird bei diesen Systemen an alle Teile ein hohes Maß an Fertigungsgenauigkeit gefordert.

Die Erfindung hat dahingegen zur Aufgabe, einen Verschluß zu schaffen, der aus einfachen und leicht herzustellenden Teilen besteht und auch mühelos z.B. fernbedient zu betätigen ist, ohne daß jedoch die Sicherheit dadurch beeinträchtigt wird. ,

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der Verschlußdeckel des zweiten Behälters ein Napf ist, dessen Boden von der verformbaren Membran gebildet ist, dessen Mantelfläche zumindest teilweise dicht an die Innenwandung des zweiten Behälters anpreßbar ist und dessen Stirnseite einen nach innen ragenden Rand aufweist, der als Dichtung auf die Oberfläche des Verschlußdeckels des ersten Behälters auflegbar ist. Vorteilhafterweise kann an der in den Innenraum des zweiten Behälters ragenden Stirnfläche eine umlaufende, nach außen weisende wulstartige Sicke angeordnet sein, die in eine in die Innenwandung des zweiten Behälters eingelassene , umlaufende Nut einpreßbar ist. Der gesamte Napf kann vorzugsweise aus einem federelastischen Material, z.B. Gummi, hergestellt sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der gesamte Zwischenraum zwischen den beiden anzukoppelnden Verschlußdeckeln evakuiert werden. Eine Weiterführung der Erfingung kann vorsehen,

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daß in oder an dem Boden des Napfes eine Platte einvulkanisierbar oder befestigbar ist, mit der der Einstellwinkel der bei entlüftetem Zwischenraum vom Boden gebildeten Wölbung einstellbar ist. Weiterhin kann auf die Stirnfläche des zweiten Behälters ein Ring dicht aufgelegt sein, dessen Innenfläche als Dichtfläche für Teile der Mantelfläche des Verschlußdeckels dient.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels der Figuren 1-3 näher erläutert.

In Eigur 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, dessen oberer Teil im Schnitt schematisch ein Doppeldeckelsystem mit dem Verschlußdeckel 6 und dem Verschlußdeckel 2 für den Behälter 1 zeigt. Der Behälter 1 kann eine Metalltonne sein, die durch Metallringe 7.-* verstärkt ist. Der obere Ring 7 an der Stirnseite des Behälters 1 kann über eine Dichtung 3 an eine kreisförmige Öffnung 8 in der Wandung 4, z.B. einer Handschuhbox, mit einer beliebigen Anpreßvorrichtung angedrückt werden. Der Ring 7 ist dabei dicht mit dem Mantel des Behälters 1 z.B. verschweißt. Die Dichtung 3 schließt den Behälter 1 und die Wandung 4 bzw. die Öffnung 8 dicht gegen die Außenatmosphäre ab.

Die Öffnung 8 ist mittels des VerschlußdeckeIs 6 von der dem Behälter 1 gegenüberliegenden Seite ebenfalls dicht,verschlossen. Dazu weist der obere Teil des kreisförmigen Verschlußdeckels 6 einen Rand 9 auf, der über eine weitere Dichtung 5 mittels einer beliebigen Kraft, z.B. seinem Eigengewicht, einem Preßluftzylinder oder über eine Hydraulik,an die Wandung 4 der Handschuhbox angepreßt werden kann. Der Verschlußdeckel 6 reicht in die Öffnung 8 bis zur Höhe der Oberfläche der Dichtung 3 hinein. Vorzugsweise in der Mitte des Verschlußdeckels 6 ist ein Stutzen Io angeschweißt, welcher eine Bohrung 11 aufweist, die durch den Verschlußdeckel 6 hindurchführt.

Der Behälter 1 ist von dem Verschlußdeckel 2 verschlossen. Dieser Verschluß deckel 2 besteht aus e.inem Napf, der z.B. vollständig aus Gummi hergestellt ist. Der Boden 12 des Napfes bildet eine elastische Membrane. Der Mantel 13 des Verschlußdeckels 2 liegt mit

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seiner Oberseite an der Innenwandung 14 des Behälters 1 dicht auf und liegt ebenfalls dicht an der Dichtung 3 im an die Öffnung 8 gekoppelten Zustand an. Die Stirnseite des Napfes bzw. des Verschlußdeckels 2 ist zu einem Rand 15 ausgebildet,.der nach innen absteht und im gekoppelten Zustand des Behälters 1 an die Öffnung dicht auf der Oberfläche 16 des ersten Verschlußdeckels 6 aufliegt. An der unteren Außenseite des Mantels 13 des zweiten Ververschlußdeckels 2 ist eine wulstförmige Sicke 17 angeordnet, die in eine ringförmige Nut 18 an der Innenwandung 14 des Behälters als zusätzliche Abdichtung eingepreßt sein kann.

In Figur 2 ist lediglich das obere Teil des Behälters 1 mit dem ersten und zweiten Verschlußdeckel 6 und 2 im gekoppelten Zustand dargestellt. Dabei entsteht die Koppelung der beiden Verschlußdeckel 6 und 2 derart, daß der Zwischenraum 19 zwischen den beiden über die Bohrung 11 im Verschlußdeckel 6 ausgepumpt wird. Da der Boden 12 des zweiten Verschlußdeckels 2 eine federelastische Membrane bildet, wölbt sich der Boden in Richtung zur Oberfläche 16 des ersten Verschlußdeckels 6 hin auf. Der Boden 12 nimmt eine konische oder ballige Form an. Gleichzeitig wird der Rand 15 am zweiten Verschlußdeckel 2 fest auf die Oberfläche 16 des ersten Verschlußdeckels 6 angepreßt. Durch die Aufwölbung des Bodens 12 wird gleichzeitig die Mantelfläche.13 im Bereich der Nut 18 von der Innenwandung 14 des Behälters 1 abgelöst, jedoch nicht im Bereich der Dichtung 3 und nicht der Rand 15 im Bereich des ersten Verschlußdeckels 6. Gleichzeitig löst sich bei diesem Aufwölbvorgang die Sicke 17 aus der Nut 18 in der Innenwandung 14 des Behälters 1 heraus und gibt diesen somit frei. Die beiden Verschlußdeckel 6 und 2 bilden nunmehr ein Doppeldeckelsystem, welches mit einer beliebigen Vorrichtung (nicht dargestellt) von der Öffnung der Wandung 4 der Handschuhbox abgehoben werden kann. Dabei werden nicht die Oberfläche 16 des Verschlußdeckels 6 sowie die Innenteile, d.lu die in den Zwischenraum 19 weisenden Teile,des zweiten Verschlußdeckels 2 kontaminiert. Die beiden Verschlußdeckel 6 und 2 sind dicht miteinander verbunden solange das Vakuum im Zwischenraum 19 aufrechterhalten wird. Der Behälter 1 kann gefüllt werden.

Nach der Füllung bzw. Entleerung des Behälters 1 kann das Doppel-

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deckelsystem aus den beiden Verschlußdeckeln 6 und 2 wieder auf die Öffnung 8 aufgesetzt werden und nach Belüften des Zwischenraumes 19 sind beide Verschlußdeckel voneinander trennbar, wobei die Sicke 17 wiederum in die Nut 18 an der Innenwandung des Behälters 1 eingreift und die Mantelfläche 13 den Irinenraum des Behälters 1 gegenüber der Außenatmosphäre dicht abschließt. Beide Behälter 1 und 4 können voneinander getrennt werden.

Bei großen Durchmessern der Öffnung 8 bzw. des Bodens 12 des zweiten Verschlußdeckels 2 kann der Winkel des sich beim Lösen des Verschlußdeckels 2 einstellenden Konusses durch Einvulkanisieren einer Kunststoffplatte in den Boden 12 des Verschlußdeckels 2 vergrößert werden. Ebenfalls kann durch Wahl verschiedener Gummiqualitäten die Anpreßkraft des Verschlußdeckels 2 vergrößert oder verkleinert werden. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Behälter 1 fertigungsbedingt nicht vollkommen rund sind. Die Mantelfläche 13 paßt sich dann bis zu einer gewissen Toleranz an Unebenheiten auf der Innenwandung 14 an.

Bei stark unrunden Behältern 1 muß am Behälter 1 ein Zusatzteil angeordnet werden, an das sich der Gummiverschlußdeckel 2 anpassen kann. Ein derartiges Zusatzteil besteht in vorteilhafter Weise aus einem Ring 2o, wie er im Ausführungsbeispiel nach Figur 3 dargestellt ist (die Bezugszeichen für sich entsprechende Teile sind aus dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 übernommen worden). Dieser Ring kann aus einem Kunststoff oder Gummi bestehen und weist eine glatte Innenfläche 21 sowie glatte Oberflächen 22 und 23 auf. Die Außenseite ist leicht abgeschrägt.

Der Ring 2o sitzt mit seiner einen Oberfläche 23 auf einer Dichtung 3 auf, die selbst auf der Stirnseite des Behälters 1 aufgelegt ist. Die Stirnseite ist von der Ummantelung des Behälters 1 gebildet, die über den Ring 7 gezogen ist. Im Ring 7 sind, regelmäßig verteilt, Bohrungen 25 mit Gewindeeinsätzen 24 angeordnet, durch die Schraubverbindungen Glicht dargestellt) geführt werden können, mit denen der Ring 2o, im entkoppelten Zustand von Behälter 1 und Öffnung 8 des ersten Behälters mit seiner Außenwandung 4, auf dem Ring 7 gehaltert werden kann. Vor dem Koppelvorgang werden aber diese Schraubverbindungen gelöst, so daß der Ring 2o lose auf der

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Dichtung 3 aufsitzt. Das dient dazu, daß der Ring 2o beim Koppelvorgang sich in einer Ausnehmung 26 um die Öffnung 8 der Wandung 4 des zweiten Behälters zentrieren kann. Der Innendurchmesser des Ringes 2o stimmt mit dem Außendurchmesser der Öffnung 8 in der Außenlandung 4 iiberein, so daß bei der Zentrierung des Ringes 2o die Innenfläche 21 des Ringes 2o genau mit der Außenumrandung 27 der Öffnung 8 übereinstimmt.

Der Verschlußdeckel 6 in der Wandung 4 -weist wiederum einen Rand 9 auf, der konisch ausgebildet ist und auf seiner Außenfläche eine ringförmige Nut 28 aufweist, in der die Dichtung 5 liegt. Diese Dichtung 5 dichtet den Innenraum der Handschuhbox gegenüber dem Außenraum im entkoppelten Zustand von Behälter 1 und Wandung 4 ab. Der Rand 9 liegt auf dem ringförmig ausgebildeten Absatz 29 P um die Öffnung 8 herum auf.

Der Verschlußdeckel 2 des Behälters 1 sitzt im gezeichneten Falle mit dem Teil seiner Außenummantelung zwischen dem Boden 12 und der wulstartigen Sicke 17 dicht an der Innenfläche 14 des Behälter? 1 an. Die Sicke 17, welche in der umlaufenden Nut 18 des Behälters 1 eingepreßt ist, ist für die Abdichtung des Innenraumes des Behälters 1 gegenüber dem Außenraum nicht unbedingt erforderlich. Der Außendurchmesser des Bodens 12 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Behälters 1, so daß die Mantelfläche 13 im Bereich zwischen dem Boden 12 und der Sicke 17 fest an die Innenfläche 14 angepreßt wird. Oberhalb der Sicke 17 nimmt der Durchmesser des | Verschlußdeckels 2 ab bis auf einen Außendurchmesser an seiner Stirnfläche, der etwas größer ist als der Innendurchmesser der Öffnung 8. Der Rand 15 des Verschlußdeckels 2 ist an dieser oberen Stelle zu einer Lippe ausgebildet, die dicht am Ring 2o und gleichzeitig am Absatz 29 der Wandung 4 und auf der Oberfläche 16 des Verschlußdeckels 6 aufliegt.

Über die Innenbohrung 11 im Stutzen Io des Deckels 6 kann der Innenraum 19 des Verschlußdeckels 2 ausgepumpt werden. Dabei löst sich wieder .die Mantelfläche 13 bzw. die Sicke 17 von der Innenfläche 14 des Behälters 1 ab bzw. aus der Nut 18 heraus und der Rand 15 wird mit seiner Oberfläche an die Oberfläche 16 des Verschlußdeckels 6 dicht und fest angepreßt. Beide Verschlußdeckel 2

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und 6 können dann wiederum von der Öffnung 8 abgenommen werden und der Behälter 1 kann gefüllt bzw. geleert werden.

Vor dem Zusammenkoppeln werden die Schraubenverbindungen, die den Ring 2o auf dem Metallring 7 festgehalten haben, gelöst, so daß der Ring 2o lose auf der Dichtung 3 aufsitzt (zwischen dem Ring und der Wandung 4 kann eine nochmalige Dichtung angeordnet sein). Der Rand 15 hält aber den Ring 2o weiterhin fest. Beim Ankoppeln wird der Ring 2o mitsamt dem Behälter 1 in die Ausnehmung 26 der Wandung 4 eingeführt und zentriert. Damit der Ring 2o sich bei diesem Zusammensetzen nicht verkantet, sind die Innenkante der Ausnehmung und die Außenfläche des Ringes 2o etwas abgeschrägt. Der Behälter 1 und der Deckel 2 werden dann von einer nicht näher dargestellten Vorrichtung fest an die Wandung 4 bzw. an den Verschlußdeckel 6 angepreßt.

Das Kuppeln der beiden Verschlußdeckel 6 und 2 miteinander ist sehr einfach und sicher. Es gibt praktisch keine dem mechanischen Verschleiß unterliegende Teile. Weiterhin ist lediglich ein Vakuumbehälter mit einer über einen Druckschalter gesteuerten Vakuumpumpe (nicht dargestellt) erforderlich, die mittels eines einfachen Dreiwegeventiles (ebenfalls nicht dargestellt) an die beiden Varschlußdeckel 6 und 2 angeschlossen werden kann. Da der Gummiverschlußdeckel 2 beim VerschließVorgang konisch ist, kann keine Kompression eintreten, die durch die kolbenähnliche Anordnung beim Verschließen auftritt.

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Claims (7)

1. GESELLSCHAFT PUR Karlsruhe, den 28, Oktober 1971

   KERNFORSCHUNG MBH PLA 71/49

   Patentanspr üche;

   1,/Gasdichter Verschluß für zwei aneinander ankoppelbare Öffnungen zweier Behälter, insbesondere zur Aufnahme von radioaktiven oder toxischen Stoffen, die über ihre Stirnflächen unter Zwischenschaltung einer Dichtung aneinander anpreßbar sind und die durch Evakuierung eines Zwischenraumes zusammenkuppelbare Verschlußdeckel aufweisen, wobei ein Teil des Verschlußdeckels des zweiten Behälters als federelastische Membrane ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (2) des zweiten Behälters (1) ein Napf ist, dessen Boden (12) von der verformbaren Membran gebildet ist, dessen Mantelfläche (13) zumindest teilweise dicht an die Innenwandung (14) des zweiten Behälters

   (I) anpreßbar ist und dessen Stirnseite einen nach innen ragenden Rand (15) aufweist, der als Dichtung auf die Oberfläche (16) des Verschlußdeckels (6) des ersten Behälters (4) auflegbar ist.
2. 2. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der in den Innenraum des zweiten Behälters (1) ragenden Mantelfläche (13) eine umlaufende, nach außen weisende wulstartige Sicke (17) angeordnet ist, die in eine in die Innenwandung (14) des zweiten Behälters (1) eingelassene, umlaufende Nut (18) einpreßbar ist,
3. 3. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Napf (2) aus federelastischem Material, z.B. Gummi, hergestellt ist.
4. 4. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Zwischenraum (19) zwischen den beiden VerschlußdeckeIn (6 und 2) über eine Bohrung

   (II) durch den Verschlußdeckel (6) des ersten Behälters (4) be- und entlüftbar ist.

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5. 5. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Dichtung (3) des zweiten Behälters (1) ein umlaufender Ring (2o) auflegbar und an dem obersten Behälterreifen (7) anschraubbar ist, und daß die Innenfläche (21) des Ringes (2o) glatt ist und als Dichtfläche für einen Teil der Mantelfläche (13) im Bereich der Außenumrandung des Randes (15) dient.
6. 6. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (2o) aus Kunststoff oder dergl. besteht und gleichzeitig als Dichtung dienen kann.
7. 7. Gasdichter Verschluß nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in den oder an dem Boden (12) des Verschlußdeckels (2) eine Platte einvulkanisierbar oder befestigbar ist, mit der der Einstellwinkel der bei entlüftetem Zwischenraum (19) vom Boden (12) gebildeten Wölbung einstellbar ist.

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