DE3242216A1 - Vorrichtung zur erzeugung einer ruhenden beruehrungsdichtung mit plastischer formaenderung - Google Patents

Description

• Beschreibung:
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung einer ruhenden Berührungsdichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes im Anspruch 1.
• Die Erfindung befaßt sich mit dem Einschluß von gasförmigen, flüssigen und festen Stoffen, vorzugsweise hochradioaktiven Abfällen. Bekannt sind dafür im wesentlichen Schraub- und verschweißte Verschlüsse. Nachteilig ist dabei einerseits die mangelhafte Dauerhaftigkeit der Dichtung sowie andererseits die Erfordernis von aufwendigen Schweißmaschinen.
• Die vorliegende Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und eine Dichtung für ein Gefäß zu schaffen, welches einerseits von einer sog. Heißen Zelle aus beladen werden kann, dabei an der Außenseite kontaminationsfrei bleibt und in kürzester Zeit sicher und dauerhaft verschlossen werden kann. Dabei soll die Dichtung auch über längere Zeit absolut dicht bleiben.
• Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung die Merkmale vor, die in den Kennzeichen der Patentansprüche angegeben sind.
• Wesentlich ist dabei, daß in der vorgesehenen Feder eine genügend große Arbeit gespeichert wird, die ausreicht, um einerseits die Dichtung zu verformen und andererseits die notwendige Dichtkraft zu erzeugen. Von ganz besonderem Vorteil ist dabei die Wirtschaftlichkeit und der geringe Aufwand, der mit dem Verschließen verbunden ist, denn der gesamte Deckelmechanismus kann vor dem Einsetzen vorgefertigt werden Darüber hinaus werden bei Temperaturunterschieden durch Wärmeentwicklung im Behälter die verschiedenen Dehnungen des Systems durch die Feder aufgefangen, ohne daß die Verbindung undicht wird.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung-werden im folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
• Es zeigen die Figur 1 einen Querschnitt durch den Behälter mit aufgesetztem Deckel und eingeriegelter Vorrichtung, die Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie AA der Figur 1, die Figur 3 einen Schnitt entlang BB der Figur 1 und die Figur 4 einen Schnitt entlang CC der Figur 1, die Figur 5 die Einzelheit D der Figur 1.
• Die Figur 1 zeigt den Behälter 1 - für einen speziellen Anwendungsfall eine Kokille zur Aufnahme von bestrahlten KernreaktorYrennelementstäben - der unter Zwischenschalten einer Dichtung 3 mit dem Deckel 7 verschlossen werden soll. Als Material für Behälter und Deckel finden Chrom-Nickel-Stähle, als Dichtungsmaterial vorzugsweise Reinaluminium Verwendung. Daraus ergibt sich die Form der eigentlichen Dichtungsstelle, die als Berührungsdichtung mit plastischer Formänderung ausgeführt ist. Die Dichtungsstelle wird dadurch gebildet, daß eine "Deltaförmige" Schneidkante 4 vom Deckelrand 5 bzw. von der Behälterstirnfläche 6 her in den Dichtungsring 3 gedrückt wird. Dieses "Drücken" erfolgt jedoch schlagartig, in den die Verformungsarbeit in einer Feder 9 gespeichert, freigegeben und dann durch einen Schlagimpuls auf den Dichtungsring 3 aufgebracht wird. Nach dieser Aufbringung bleibt die Dichtung weiter unter der Vorspannung der Feder 9. Es hat sich dabei gezeigt, daß zur Erzielung einer dauerhaften Abdichtung mindestens eine Fläche der Schneidkanten 4 oder bei mehreren Schneidkanten 4 je eine Fläche - etwa in Schwalbenschwanzform - in der Ebene der Impulsrichtung bzw. senkrecht zur Oberfläche des Dichtungsringes 3 liegen muß.
• Der Deckel 7 weist an seiner Innenseite einen zentrischen Zugbolzen 2 auf, der an seinem unteren Ende mit einem Gewinde 12 versehen ist. Über den Zugbolzen 2 ist eine Führungshülse 8 aufgesteckt, an deren Außenfläche im oberen bzw. dem Deckel zugewendeten Bereich drei über den Umfang verteilte Bajonett-Nocken 16 angebracht sind. An ihrem unteren Ende 17 ist die Führungshülse 8 entsprechend der Form der Nocken 24 geschlitzt, wobei an den stehenbleibenden Stegen 18, weitere drei über den Umfang verteilte und nach innen weisende Bajonett-Nocken 19 bestimmter Höhe mit einer Hinterdrehung 27 angebracht sind.
• In dem Innenraum 20 der hohlen Führungsbüchse 8 ist eine Feder 9 über den Schaft 2 gesteckt, die sich an der einen Seite innen gegen die Hülse 8 und an der anderen Seite gegen eine ebenfalls über den Schaft 2 gesteckte Vorspannhülse 10 abstützt. Die Vorspannhülse 10 sitzt auf dem Schaft 2 längsbeweglich, ist ihm gegenüber aber durch die Passfeder 11 gegen Verdrehen gesichert. Die Vorspannhülse 10 weist an ihrer Außenseite im oberen Bereich drei weitere, über den Umfang gleichmäßig verteilte Bajonett-Nocken 21 auf, die der Einteilung und den Bogenlängen der drei Nocken 19 entsprechen. Die Nocken 21 der Vorspannhülse 10 werden in die Zwischenräume 22 der Führungsbuchse 8 soweit geschoben, bis die Nocken 21 in die Höhe der Hinterdrehung 27 zu liegen kommen.
• Auf das Gewinde 12 des Zugbolzens 2 ist unter der Hülse 10 eine Vorspannmutter 13 aufgeschraubt, die mit einer sie übergreifenden und auf die Hülse 10 aufgeschraubten Uberwurfmutter 14 gesichert ist. Dabei wird die Oberwurfmutter 14 auf der Vorspannhülse so weit angezogen, daß sich die Vorspannmutter 13 leicht drehen läßt. Mit Hilfe der Vorspannmutter 13 wird nun die Feder 9 soweit vorgespannt, daß die Nocken 19 in der Führungshülse 8 gerade durch die Zwischenräume 22 mit den Nocken 21 der Vorspannhülse 10 eingeriegelt werden können. Danach werden die Nocken 21 durch Drehen der Führungshülse 8 zur Verriegelung über die Nocken 19 gelegt. Durch anschließendes Lösen der Vorspannmutter 13 wird zuerst die Feder 9 zwischen der Führungsbuchse 8 und der Vorspannhülse 10 einge-Klemmt und anschließend der Deckel 7 mit dem Zugbolzen 2 sc weit nach oben verstellt, bis der gewünschte Arbeitshub 29 erreicht ist, der später zwischen Schneidkante 4 und Dichtung 3 erforderlich ist.
• Der Deckel 7 mit dem Bolzen 2, Führungsbuchse 8, Vorspann-9 hülse 10, Feder; Vorspannmutter 13 und Uberwurfmutter 14 bilden baulich eine Einheit, die vorgefertigt in den Behälter eingesteckt wird.
• An der offenen Seite des Behälters 1 sind an seiner Innenseite zwei übereinanderliegende Reihen von jeweils drei Bajonett-Nocken, die oberen Behälternocken 23 sowie die unteren 24 angebracht. Sie sind gleichmäßig über den Umfang verteilt, die Zwischenräume 25 entsprechen der Form der Nocken 16, die Zwischenräume 28 entsprechen den Stegen 18, ihr Höhenabstand der Dicke dieser Nocken 16. Die oberen Behältemocken 23 sind für die Kraftübertragung zur Dichtung 3, die unteren 24 für die Auflage bzw. den Anschlag beim Einsetzen bestimmt. Zwischen einem der oberen Nocken 23 und einem der unteren 24 ist ein Anschlagstift 15 vorgesehen, der bei Drehen der Führungshülse 8 deren richtige Lage in dem Behälter 1 sicherstellt bzw. die Verdrehung begrenzt.
• Die Funktionsweise ist nun wie folgt: Nach dem nicht näher beschriebenen Füllen des Behälters 1 wird die auf oben beschriebene Art extern vorgespannt zusammengebaute Baugruppe des Deckels 7 mit den Teilen 8 bis 14 in den Behälter 1 von der Öffnung her eingeschoben (siehe Figur 2). Dabei passen die Nocken 16 bzw. die Stege 18 durch die Zwischenräume 25 bzw. 28 zwischen den Nocken 23 und 24. Die Nocken 24 sorgen dabei für die richtige Höhenlage. Anschließend wird durch Drehen am Kopf 26 die gesamte Einheit verdreht, bis die Nocken 16 hinter bzw.
• zwischen den Nocken 23 und 24 eingeriegelt sind (siehe Figur 3). Dabei sorgt der Anschlagstift 15 dafür, daß die Nocken einerseits richtig hintereinander liegen und andererseits, daß nach einem bestimmten Drehwinkel die Führungshülse 8 im Behälter 1 festgehalten wird. Beim Weiterdrehen am Kopf 26 werden jedoch Schaft 2 und Vorspannhülse 10 noch weiter verdreht, bis die Nocken 21 zwischen den Nocken 19 in die Zwischenräume 22 eindrehen und die Vorspannung der Feder 9 schlagartig auf die Dichtung 3 freigegeben wird. Die Schneidkanten 4 werden dadurch mit großer Kraft eingepreßt, verformen den Dichtungsring 3 plastisch und bleiben hinterher noch unter weiterer Vorspannung. Durch senkrechte Ausbildung der einen Seitenfläche der Schneidkanten 4 in bezug auf die Dichtungsfläche ergibt sich dabei eine besonders wirkungsvolle, dauerhafte Abdichtung.
• Bezugszeichenliste: 1 BehäLter 2 Zugbolzen 3 Dichtungsring 4 Schneidkante 5 Deckelrand 6 Behälterstirnfläche 7 Deckel 8 Führungshülse 9 Feder 10 Vorspannhülse 11 Passfeder 12 Gewinde 13 Vorspannmutter 14 Uberwurfmutter 15 Anschlagstift 16 Nocken 17 unteres Ende 18 Stege 19 Nocken 20 Innenraum 21 Nocken 22 Zwischenraum 23 obere Behälternocken 24 untere Behälternocken 25 Zwischenraum 26 Kopf 27 Hinterdrehung 28 Zwischenraum 29 Arbeitshub

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Erzeugung einer ruhenden Berührungsdichtung mit plastischer Formänderung zwischen zwei gegeneinander abzudichtenden, ringförmigen Stirnseiten, beispielsweise eines Gefäßrandes mit zugehörigem Deckel, unter Verwendung von mindestens einer, sog. "Deltaförmigen" Schneidkante, die auf die eine Stirnseite aufgebracht ist und die in das Vollmaterial der anderen Stirnseite aus weicherem Material eingedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Element der beiden gegeneinander abzudichtenden Teile unter bleibender Vorspannung mit ausreichend plastische Verformung ermöglichender, hoher Energie bzw Geschwindigkeit gegen das andere Element bis zur Anlage bewegbar ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Verschließen eines zylindrischen Behälters, auf dessen ringförmige Behälterstirnflüche unter Zwischenschalten eines Dichtungsringes ein Deckel abgedichtet befestigt werden soll und die Schneidkanten auf Behälterstirnfläche und Deckelrandzone aufgebracht sind, gekennzeichr t durch die folgenden Merkmale: a) Am Deckel (7) ist ein Zugbolzen (2) mittig und dichtungsseitig befestigt, auf welchen eine hohle und einseitig offene Führungsbüchse (8) gesteckt ist, bj im Innnenraum (20) der Hülse (8) befindet sich eine Feder (9), die sich gegen diese und gegen eine ebenfalls auf den Zugbolzen (2) gesteckte Vorspannhülse (10) abstützt, c) die Vorspannhülse (10) ist durch eine Vorspannmutter (13) auf dem Zugbolzen (2) längsbeweglich, jedoch dabei gegen Verdrehung gesichert, d) die Verspannhülse (10) weist an ihrer Außenseite mehrere, über den Umfang verteilte Nocken (21) mit Zwischenräumen (22) auf und ist in die Führungshülse (8) von unten her einschiebbar, e) die Führungshülse (8) weist an ihrem unteren offenen Ende (17) innen gelegene, weitere über ihren Umfang verteilte Nocken (19) auf, die in die Zwischenräume (22) der Nocken (21) fassen und hinter diesen drehbar sind, f) am oberen, dem Deckel zugewendeten Ende der Führungshülse (8) sind an der Außenseite weitere Nocken (16) angebracht, die unterbrochen sind, g) an der Innenseite des Behälters (1) sind mit diesen korrespondierende, weitere Nocken (23) angebracht, in deren Zwischenräume (25) die Nocken (16) passen, h) die Nocken (16) sind nach dem Einschieben des Deckelmechanismus in den Behälter (1) hinter die Nocken (23) dreh- bzw. einriegelbar.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale: i) Hinter bzw unter den Nocken (23) ist in Abstand der Höhe der Nocken (16) an der Führungshülse (8) eine weitere Nockenreihe (24) gleicher Form an der Innenwand des Behälters (1) angebracht, die als Auflage für die Nocken (16) der Führungshülse (8) dient, k) zwischen den Nocken (23) und den Nocken (24) ist innen ein senkrechter Anschiagstift (15) als Verdrehanschlag für die Nocken (16) vorhanden, 1) die Außenform des unteren Endes (17) in der Führungshülse (8) entspricht dem freien Zwischenraum (28) zwischen den Nocken (24).