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Einrichtung zum selbsttätigen
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Wechseln eines Filters
Beschreibung: Die Erfindung
betrifft eine Einri chtuna zum selbsttätigen Wechseln eines Filters nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Bei den Experimenten zur Bestimmung der Freisetzunosprodukte aus Kernschmelzen
werden unter den Atmospären Wasserdampf, Luft und Argon relativ große Mengen von
Aerosolen freigesetzt. Um ein Verstopfen der Filter zu verhindern und genaue Messungen
zu ermöglichen, ist während des Versuchsablaufes ein wiederholter Filterwechsel
erforderlich. Wegen des Wasserdainpfes ist die Temperatur auf 150°C eingestellt
bei einem Druck von 2 bar.
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Die Freisetzungsprodukte sind radioaktiv dotiert. Bei einer On-line-Messung
mit einem Detektor wird entweder aufgrund der niedrigen Zählrate bei der entsprechend
kurzen On-line-Meßzeit der statistische Fehler zu groß oder der Untergrund zu hoch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung zu entwickeln,
mit der jeweils eines einer Vielzahl von Filtern in einen Aerosolstrom gebracht,
während einer vorbestimmten Zeit in dem Aerosolstrom belassen und dabei mit Schwebstoffen
beladen und anschließend gegen ein neues unbeladenes Filter ausgetauscht wird.
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Diese Aufgabe wird bei einer Erfindung nach dem Obergriff des Anspruches
1 durch die in dessen Kennzeichen genannten Merkmale gelöst.
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Die mit der vorgeschlagenen Einrichtung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß ein Verstopfen der Filter ausgeschlossen wird, daß die Beaufschlagungszeit
eines Filters auf einen vorbestimmten Wert einstellbar ist, daß der Filterwechsel
ohne Unterbrechung des Aerosolstromes erfolgen kann, und daß die Messung der beaufschlagten
Radioaktivität jedes der Filter in der Reihenfolge der Beaufschlagung außerhalb
des Aerosolstromes ausgeführt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Filterwechselmaschine mit den Merkmalen
der Ansprüche 1 bis 6 ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen Fig. 1 einen Vertikalschnitt EF in Längsrichtung, Fig. 2
einen Vertikalschnitt CD in Querrichtung, Fig. 3 Teil eines Horizontalschnittes
AB mit dem Antrieb der Anpreßglocke, Fig. 4 Schematische Darstellung der Antriebe
und Endschalter, In den Figuren 1, 2 und 3 ist die Filterwechselmaschine in verschiedenen
Schnitten dargestellt. Eine erste Stirnwand 1 des Gehäuses weist eine Bohrung 2
auf,
die einen durch einen O-Ring abgedichteten Anschlußring 3
aufnimmt, dessen freie Stirnfläche einen 0-Ring 3a aufweist und dessen Innendurchmesser
mit dem Durchmesser der fleaufschlagungsfläche des Filterpapieres übereinstimmt.
An die Außenseite des Anschlußringes 3 ist ein mit einem O-Rwng abgedichteter Flanschtrichter
4 angeschlossen, der über einen Spannring 5 an eine Aerosolleitung 6 anschließbar
ist.
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An der in den Innenraum des Gehäuses weisenden Seite des Anschlußringes
3 und konzentrisch zu diesem ist eine Anpreßglocke 7 axial bewegbar angeordnet,
deren von dem Anschlußring 3 abweisendes rohrförmiges Ende über einen Faltenbalg
8 und einen Spannring 5a an eine Abgasleitung 9 9 angeschlossen ist.
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Die Anpreßglocke 7 weist eine kegelförmige Bohrung lo auf, die sich
von dem Innendurchmesser des Anschlußringes 3 auf den Innendurchmesser der Aerosolleitung
6 und der Abgasleitung 9 verengt.
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Das dem Anschlußring 3 zugewandte Ende der Anpreßglocke 7 weist an
seiner Außenseite in Achsrichtung hintereinanderliegend einen ersten und einen zweiten
Rechteckflansch 11, 12 auf, an deren kürzeren Seiten Führungsausschnitte 13 zum
Aufnehmen von je einem mit der Stirnwand 1 des Gehäuses verbundenen Führungsbolzen
14 angebracht sind.
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Eine erste und eine zweite Seitenwand 15, 16 des Gehauses weist jeweils
eine Bohrung 17 zum Aufnehmen eines ersten Lagers 18 oder eines zweiten Lagers 19
für eine Antriebswelle 20 auf, deren eines Ende außerhalb der zweiten Seitenwand
16 über einen Antriebshebel 21 an die Kolbenstange 22 eines Pneumatikzylinders 23
angeschlossen ist.
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Innerhalb des Gehäuses sind mit der Antriebswelle 20 zwei Gabeln 24
fest verbunden, die mit dem Antriebshebel 21 jeweils einen Umlenkhebel bilden. Jede
der beiden Gabeln 24 ist durch eine in ihrer Länge einstellbare Schubstange 25 mit
dem ersten Rechteckflansch 11 verbunden (siehe Fig. 3).
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Durch Betätigen des ersten Pneumatikzylinders 23 ist die Anpreßglocke
7 in Richtung auf den Anschlußring 3 bewegbar, so daß ein zwischen Anpreßglocke
7 und Anschlußring 3 angeordnetes Filter 26, bestehend aus einem Filterrahmen und
einem in diesen eingespanntes Filterpapier während der Beaufschlagungszeit festgehalten
wird.
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Der Anschlußring 3 mit dem Flanschtrichter 4 sowie die Anpreßglocke
7 mit dem Faltenbalg 8, dem ersten und zweiten Lager 18, 19, der Antriebswelle 20,
dem Antriebshebel 21, der Kolbenstange 22, dem ersten Pneumatikzylinder 23, den
Gabeln 24, den Schubstangen 25 bilden die Beaufschlagungseinrichtung.
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Unterhalb der Beaufschlagungseinrichtung ist in dem Gehäuse ein langgestrecktes
Vorratsmagazin angeordnet, in dem ca. 50 Filter 26 wie Dias angeordnet und mit einem
Schieber 27 in Richtung auf die Stirnwand 1 bewegbar sind.
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An der Stirnwand 1 ist eine Filterhubeinrichtung angeordnet, die im
wesentlichen be#steht aus einem von unten an den Rahmen des Filters 26 angreifenden
Hubstempel 28, zwei den Hubstempel 28 mit einem Joch 29 verbindenden Hubstangen
30 und einer an das Joch 29 angeschlossenen Kolbenstange 31 eines pneunatischen
Hubzylinders 32. Die Hubstangen 30 sind mit Dichtungen 33 aufweisenden Buchsen 34
durch die Bodenplatte 35 des Gehäuses geführt.
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Jedes an der Stirnwand 1 anliegende Filter 26 ist durch Bewegen des
Hubstempels 28 aus dem Vorratsmagazin in die oberhalb von diesem angeordnete Beaufschlagungseinrichtung
bewegbar. Jedes beaufschlagte Filter 26 ist durch ein von dem Hubstempel 28 angehobenes
Filter 26 in ein oberhalb der Beaufschlagungseinrichtung angeordnetes Abstellmagazin
einführbar.
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Das Vorratsmagazin ist an seiner Unterseite durch zwei Bodenschienen
36, das Abstellmagazin durch zwei Bodenschienen 37 und jedes der beiden Magazine
an jeder seiner beiden Seiten durch eine Seitenschiene 38 begrenzt.
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Die Stirnwand 1 des Gehäuses bildet gleichzeitig die eine Stirnseite
des Vorratsmagazins und des Abstellmagazins. Die andere Stirnseite des Vorratsmagazins
besteht aus dem Schieber 27, der mit einer ersten Spindelmutter 39 fest verbunden
und durch eine untere Zugspindel 40 mit Rechtsgewinde ln Längsrichtung des Vorratsmagazins
bewegbar ist und von einer Führungsleiste 41 an jeder ihrer beiden Seiten geführt
ist.
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Die andere Stirnseite des Absteilmagazins besteht aus einer Leitplatte
42 die mit einer zweiten Spindelmutter 43 fest verbunden und durch eine obere Zugspindel
44 mit Linksgewinde in Längsrichtung des Abstellmagazins bewegbar ist. Die zweite
Spindelmutter 43 ist mit einer Führungsplatte 45 verbunden, die in zwei Führungsschienen
46 bewegbar istO Jeweils eine der Seitenschienen 38 des Vorrats- und des Åbstellmagazins
ist mit einer an die erste Seitenwand 15 des Gehäuses über Gelenke 47 angeschlossenen
Klappe 48 verbunden, durch die saubere Filter 26 in das Vorratsmagazin eingegeben
und mit Schwebstoffen beladene Filter 26 aus dem Absteilmagazin entnommen werden.
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Ein an die Bodenplatte 35 angeschlossener TE8Ser 49 nimmt einen Bremsmotor
50 auf, dessen Kettenritzel 51 über eine Rollenkette ein auf dem Wellenstumpf der
unteren
Zugspindel 40 angeordnetes erstes Kettenrad 52 und ein auf dem Wellenstumpf der
oberen Zugspindel 44 angeordnetes zweites Kettenrad 53 zu vorbestimmten Zeiten gleichzeitig
antreibt. Die Rollenkette wird durch ein Kettenspannrad 54 in Arbeitsstellung gehalten.
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Die Stirnwand 1 des Gehäuses weist im Bereich der Stirnseite des Abstellmagazins
vier Bohrungen 55 auf, die jeweils eine Führungsbuchse 56 mit O-Ringdichtung oder
Quad-Ringdichtung aufnehmen. Durch jede der Führungsbuchsen 56 ist ein Schubstempel
57 geführt. Die vier Schubstempel 57 sind mit einer Platte 58 verbunden, an welcher
die Kolbenstange 59 eines pneumatischen Schubzylinders 60 angreift, bei dessen Betätigung
die Schubstempel 57 den Rahmen eines Filters 26 um eine Filterrahmendicke gegen
die Leitplatte 42 verschieben.
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Zwei Bohrungen 61 der Stirnwand 1 des Gehäuses im Bereich des Vorratsmägazins
nehmen jeweils eine Führungsbuchse 62 mit O-Ringdichtungen auf. Durch jede der Führungsbuchsen
62 ragt ein Schaltstift 63 eines Endschalters 64 in das Vorratsmagazin und kontrolliert
das für den Transport mit dem Hubstempel 28 erforderliche plane Anliegen des Filterrahmens
an der Stirnwand 1.
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Jeder der Schaltstifte 63 ist durch einen Faltenbalg 64a an den Endschalter
64 angeschlossen.
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Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Antriebe, der durch
diese Antriebe bewegten Bauteile der Filterwechselmaschine und der die Bewegungen
kontrollierenden Endschalter. Das Vorratsmagazin wird zunächst mit 50 neuen Filtern
26 beladen und mit einem Motorschalter 65 der Bremsmotor 50 eingeschaltet, der-die
untere
Zugspindel 40 antreibt, so daß der Schieber 27 den ersten
der Filterrahmen an die Stirnwand 1 des Gehäuses in Warteposition rückt und dabei
die Schaltstifte 63 der Endschalter 64 von einer ersten Stellung E10, E20 in eine
zweite Stellung Ell, E21 bewegt. Sobald die Endschalter 64 die Stellung Ell und
E21 erreichen,ist der Bremsmotor 50 abgeschaltet und festgebremst, der Hubzylinder
32 fährt seine Kolbenstange 31 ein, so daß der Hubstempel 28 den ersten Filterrahmen
in die Beaufschlagungsposition zwischen dem Anschlußring 3 mit dem 0-Ring 3a und
der Anpreßglocke 7 hebt. Bei vollständig eingefahrener Kolbens stange 31 schaltet
ein zweiter Endschalter R32 den Klemmzylinder 23, dessen Kolbenstange 22 ausgefahren
wird und über die Schubstange 25 die Anpreßglocke 7 gegen den Filterrahmen und diesen
gegen die Dichtung 3a drückt. Die ausgefahrene Kolbenstange 22 betätigt einen ersten
Endschalter V23, der einen Steuerimpuls für den Hubzylinder 32 und für ein Zeitrelais
66 erzeugt, mit dem die Beaufschlagungszeit des Filters 26 einstellbar ist. Die
Kolbenstange 31 des flubzylinders 32 wird ausgefahren und ein erster Endschalter
V32 betätigt, der den Bremsmotor 50 wieder zuschaltet, so daß der Inhalt des Vorratsmagazins
gegen die Stirnwand 1 des Gehäuses geschoben wird bis die Schaltstifte 63 des Endschalters
64 ihre zweite Stel lung Ell, E21 erreichen und den Bremsmotor 50 abschalten.
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Beim Ablaufen des Zeitrelais 66 wird der Klennzvlinder 23 betätigt
und dessen Kolbenstange 22 eingefahren.
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Der zweite Endschalter R23 schaltet den Hubzylinder 32, so daß dessen
Kolbenstange 31 eingefahren und ein Filterrahmen aus dem Vorratsmagazin in die Beaufscialagungsposition
gehoben und gleichzeitig das zuvor beaufschlagte, jetzt nicht mehr festgeklemmte
Filter in das Abstellmagazin gehoben wird.
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Der zweite Endschalter R32 erzeugt einen Schaltimpuls für den Klemmzylinder
23 und den Schubzylinder 60.
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Der Klerrimzylinder 23 drückt den in der Beaufschlagungsposition befindlichen
Filterrahmen mit Hilfe der Anpreßglock.e 7 gegen den O-Ring 3a und schaltet mit
seinem ersten Endschalter V23 das die Beaufschlagungszeit bestimmende Zeitrelais
66 zu.
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Gleichzeitig fahrt der Schubzylinder 60 seine Schubstempel 57 aus,
schiebt den Filterrahmen des beaufschlagten Filters 26 gegen die Leitplatte 42 und
schaltet den ersten Endschalter V60.
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Sobald die Kolbenstange 22 des Klemmzylinders 23 vollständig ausgefahren
ist, er2eugt der Endschalter V23 einen Steuerimpuls für den Schubzylinder 60, dessen
Schubstempel 57 eingefahren werden. Schließlich sprechen
die Endschalter
R60 an, die den Bremsmotor 50 einschalten, der das Filterrahmenpaket des Vorratsmagazins
gegen die Schaltstifte 63 des Endschalters 64 drückt, die aus ihren erste Stellungen
E10 und E20 in ihre zweite Stellungen Ell und E21 bewegt werden, so daß der Bremsmotor
50 wieder abgeschaltet wird.
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Bei Ablauf des Zeitrelais 66 erhält der Klemmzylinder 23 einen Steuerimpuls,
der das Abheben der Anpreßglocke 7 von dem in Beaufschlagungsposition befindlichen
Filterrahmen bewirkt.
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Die Steuervorgänge wiederholen sich, bis alle im Vorratsmagazin eingeordneten
Filterrahmen aufgebraucht sind.
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Ein einstellbares Zählwerk 67 schaltet bei Erreichen der vorgewählten
Endstellung die Filterwechselinaschine ab.
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Zur Abschaltung führt auch das Ausgangssignal eines die Drehung der
Welle des Bremsmotors 50 kontrollierenden Drehzahlwächters 68, wenn bei einer Blockade
die Welle nicht rotiert.
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Bei einer AusfiShrung der Filterwechselmaschine hatten die quadratischen
Rahmen der Filter 26 eine Kantenlänge von 120 mm, eine Dicke von 10 mm und eine
Beaufschlagungsfläche von 100 mm Durchmesser. Das Vorratsmagazin und das Abstellmagazin
war für jeweils 50 Stück Filterrahmen ausgelegt.
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Bezuaszeichenliste: Figuren 1 bis 3 22 Kolbenstange 23 Klemmzylinder
1 Stirnwand 24 Gabel an 20 2 Bohrung in 1 für 3 25 Schubstange 3 Anschlußring 26
Filter 3a O-Ring an 3 für 26 27 Schieber 4 Flanschtrichter 28 Hubstempel 5,5a spannring
29 Joch 6 Perosolleitung 30 Hubstange 31 Kolbenstange von 32 7 Anpreßglocke 32 Hubzylinder
8 Faltenbalg .
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33 Dichtungen 9 Abgasleitung 34 Buchse 34 Buchse lo kegelförmige
Boh- 35 Bodenplatte rung von 7 36 Bodenschienen des Vorrats-11 erster Rechteck-
magazins flansch an 7 37 Bodenschienen des Abstell-12 zweiter Rechteck- magazins
flansch an 7 38 Seitenschienen 13 Führungsausschnitte 39 erste Spindelmutter in
11, 12 (Fig. 2) 40 untere Zugspindel 14 Führungsbolzen 41 Führungsleiste (Fig. 2)
15 erste Seitenwand 42 Leitplatte 16 zweite Seitenwand 43 zweite Spindelmutter 17
Bohrung in 15, 16 44 obere Zugspindel für 18, 19 45 Führungsplatte 18 erstes Lager
46 Führungsschiene 19 zweites Lager 47 Gelenk an 15 für 48 20 Antriebswelle 48 Klappe
in 15 21 Antriebshebel 49 Träger für 50 an 35
50 Bremsmotor R60
2.Endschalter an 60 51 Kettenritzel an 50 66 Zeitrelais 52 erstes Kettenrad an 67
Zählwerk 68 Drehzahlwächter 53 zweites Kettenrad an 44 54 Kettenspannrad 55 Bohrung
in 1 für 56 56 Führungsbuchse für 57 57 Schubstempel.
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58 Platte zwischen 57 und 59 59 Kolbenstange von 60 60 Schubzylinder
61 Bohrung in 1 für 62 62 Führungsbuchse für 63 63 Schaltstift von 64 64 Endschalter
64 a Faltenbalg an 64 Figur 4 65 Motorschalter von 50 ElO 1.Stellung des Endschalters
E20 64 Ell 2.Stellung des Endschalters E21 64 V32 l.Endschalter an 32 R32 2.Endschalter
an 32 V23 1.Endschalter an 23 R23 2.Endschalter an 23 V60 1,Endschalter an 60 j