DE3731941A1

DE3731941A1 - Remotely controllable device for connecting pipe flanges

Info

Publication number: DE3731941A1
Application number: DE19873731941
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Schwalbach; Erhard Dipl Ing Schwiedergoll; Marcel Dipl Ing Wendelin
Original assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH; Metallgesellschaft AG
Current assignee: Deutsche Gesellschaft fuer Wiederaufarbeitung von Kernbrennstoffen mbH; GEA Group AG
Priority date: 1987-09-23
Filing date: 1987-09-23
Publication date: 1989-04-06

Abstract

In order to connect one or more pipes which terminate in a common fixed flange, at small intervals one beside the other, to a corresponding number of pipes which terminate in a corresponding, common loose flange, the invention proposes a remotely controllable device, in the case of which centring and mounting aids, which are described in detail, are provided. The latter make it possible, by turning only a single screw, to connect this flange to the fixed flange and, if appropriate, also to release it from the same once again. In this arrangement, the front, hook-shaped ends of catching arms mounted in an oblique guide of the loose flange engage behind the fixed-flange border which is undercut in the form of a wedge and in which the rear ends, mounted such that they can move in a bush, of the catching arms are moved in an axis-parallel manner with respect to the pipe ends. The bush exhibits an internal thread and an internal toothing arrangement and can be moved by means of a rotatably mounted bolt provided with a gear wheel.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fernbedienbare Einrichtung zum Verbinden von einem oder mehreren in geringem Abstand nebeneinander und mit im wesentlichen horizontalen Achsen in einem vertikal angeordneten Festflansch endenden Rohren mit einer entsprechenden Anzahl von in einem korrespondierenden gemeinsamen Losflansch endenden Rohren.The invention relates to a remote control Device for connecting one or more in short distance next to each other and with essentially horizontal axes in a vertically arranged Fixed flange ending pipes with a corresponding Number of in a corresponding common Pipes with loose flange.

Derartige Einrichtungen werden benötigt, um in heißen Zellen von beispielsweise Kernkraftwerken, Wiederaufarbeitungsanlagen oder dergl., die nicht betreten werden können, Apparate oder Teile davon austauschen zu können. Das Trennen und Verbinden von Rohrflanschen erfolgt dabei mittels ferngesteuerter Manipulatoren, deren Bewegungen vom Monteur mit Fernsehkameras überwacht werden. Wegen der Vielzahl der räumlich unterschiedlich angeordneten Verbindungsstellen muß man einerseits flexibel einsetzbare fernbedienbare Werkzeuge vorsehen, kann aus wirtschaftlichen Gründen andererseits aber nur einfache Greif-, Dreh- und Transportbewegungen realisieren. Dementsprechend müssen die Einrichtungen zum Verbinden von Rohrenden möglichst einfach und in bestimmter Weise zugänglich ausgebildet werden.Such facilities are needed to be in hot Cells from nuclear power plants, Reprocessing plants or the like which do not enter be able to replace apparatus or parts thereof can. The separation and connection of pipe flanges takes place by means of remote-controlled manipulators, whose Movements monitored by the fitter using television cameras will. Because of the multitude of spatially different arranged connection points one hand provide flexibly usable remote-controlled tools, On the other hand, for economic reasons, it can only simple gripping, rotating and transporting movements realize. Accordingly, the facilities for Connecting pipe ends as simply and in be made accessible in a certain way.

Hinzu kommt, daß für die Montage im allgemeinen nur ein sehr begrenzter Raum zur Verfügung steht und daß in ihren Bewegungen sehr präzise Roboter aus verschiedenen Gründen nicht einsetzbar sind. Für die Gestaltung der Rohrverbindungseinrichtungen wird deswegen davon ausgegangen, daß zur Montage zumindest ein in eine fernsteuerbare Transporteinrichtung einsetzbares schwenk- und drehbares Greifwerkzeug sowie ein Drehwerkzeug zum Lösen und Festziehen von Schraubverbindungen zur Verfügung steht.In addition, for assembly in general only one very limited space is available and that in their Movements very precise robots for various reasons cannot be used. For the design of the Pipe connecting devices will therefore be the result assumed that for assembly at least one in one remotely controllable transport device can be used swiveling and rotating gripping tool and a Rotary tool for loosening and tightening Screw connections are available.

Bisher sind nur wenige Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden, ohne daß sie sich in der Praxis schon bewährt hätten.So far there are only a few facilities at the beginning become known, without being in the Practice would have proven.

Die in der EP-A-02 08 969 beschriebene, fernbedienbare Flanschverbindung für Rohre hat sich vermutlich deswegen nicht durchsetzen können, weil sie für eine Flanschverbindung vier getrennte Schraubvorgänge erfordert, was als zu zeitraubend angesehen wird, und weil sie bis zur Selbstjustierung in der Montagestellung eine sehr genaue Vorzentrierung erfordert, die mit den verfügbaren Greifwerkzeugen kaum zu erreichen ist.The remote-controllable described in EP-A-02 08 969 This is probably why flange connection for pipes can't enforce it for one Flange connection four separate screwing operations requires what is considered too time consuming and because up to self-adjustment in the assembly position requires very precise pre-centering that with the available gripping tools can hardly be reached.

Das gilt auch für die fernbedienbare Spannvorrichtung gemäß DE-OS 33 34 074, bei der die Flansche mittels radial auf- und zufahrbarer Spannglieder axial gegeneinander bewegbar sind. Bei der Vorzentrierung muß die an einem Flansch befestigte Spanneinrichtung mit nur geringem Spiel über den anderen Flansch geschoben werden, was als zu schwierig und bei der Ausführung als zu zeitaufwendig angesehen wird.This also applies to the remote-controlled clamping device according to DE-OS 33 34 074, in which the flanges by means of radial Retractable and retractable tendons axially against each other are movable. When precentering, it must be on one Flange-mounted clamping device with little play to be pushed over the other flange, what as too difficult and too time-consuming to execute is seen.

Die DE-OS 33 40 465 bezieht sich auf eine Rohrverbindungseinrichtung mit einem Rohrleitungsteil zum Verbinden von zwei in größerem Abstand voneinander angebrachten ortsfesten Endflanschen zweier Rohrleitungen. Vorgesehen ist, daß die Trennebene der beiden Flanschverbindungen in zueinander parallelen Ebenen liegen, damit die notwendigen Transport- und Drehbewegungen mit im wesentlichen gleicher Ausrichtung der Werkzeuge vorgenommen werden können. Diese Forderung ist im allgemeinen ohne besondere Schwierigkeiten zu erfüllen. Die Flanschverbindung selbst ist - abgesehen von einer Vorzentrierhilfe - konventionell mit mehreren Durchgangsschrauben mit Muttern für jeden Flansch ausgeführt und in dieser Form für den vorgesehenen Anwendungszweck nicht brauchbar, weil es mit vertretbarem Aufwand nicht möglich ist, solche normalen Schraubverbindungen mit den in heißen Zellen vorhandenen Werkzeugen herzustellen.DE-OS 33 40 465 relates to a pipe connection device with a pipe part for connecting two fixed end flanges of two pipes which are arranged at a greater distance from one another. It is envisaged that the parting plane of the two flange connections lie in mutually parallel planes, so that the necessary transport and rotary movements can be carried out with essentially the same orientation of the tools. This requirement can generally be met without particular difficulty. Apart from a pre-centering aid , the flange connection itself is conventionally designed with several through screws with nuts for each flange and in this form cannot be used for the intended purpose because it is not possible with reasonable effort to make such normal screw connections with the tools available in hot cells to manufacture.

Da es bisher keine brauchbaren Einrichtungen der eingangs genannten Art gibt, besteht die Aufgabe, solche unter Beachtung der genannten "Randbedingungen" zu entwickeln, wobei insbesondere auf eine einfache Vorzentrierung, eine zeitsparende Montage und eine robuste und betriebssichere Ausführung zu achten ist.Since there are no usable facilities of the beginning mentioned type there is the task of taking such To develop consideration of the mentioned "boundary conditions", with a simple pre-centering, in particular time-saving installation and a robust and reliable Execution is important.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gattungsbildende Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Festflansch kreisförmig ausgebildet ist und einen keilförmig hinterschnittenen Rand sowie zwei zu den Rohrenden achsparallele Führungsbohrungen und zwei von oben zugängliche Führungsauflagen besitzt, der ebenfalls kreisförmig ausgebildete Losflansch gleichmäßig am Umfang verteilt drei oder mehr Schrägführungen für Spannarme, an seiner Festflanschseite zwei Bolzen und zwei Führungsstifte und an der anderen Seite einen drehbar gelagerten Bolzen mit Zahnrad sowie außerhalb des Mündungsbereichs der Rohre einen zylindrischen Aufsatz mit Außengewinde aufweist, auf den eine mit einem Innengewinde und mit einer mit dem Zahnrad korrespondierenden Verzahnung versehene Buchse aufgesetzt ist, in der mittels Abdeckring die hinteren wulstförmigen Enden von drei oder mehr Spannarmen beweglich gelagert sind, die an ihrem vorderen Ende zum Eingriff in den keilförmig hinterschnittenen Rand des Festflansches hakenförmig ausgebildet und mit ihrem mittleren Bereich in den Schrägführungen derart gelagert sind, daß bei einer durch Drehung des im Losflansch gelagerten Bolzens bewirkten Drehung der Buchse die hinteren Enden der Spannarme parallel und deren vorderen Enden sowohl parallel als auch radial zu den Rohrenden aus einer Losposition in eine Festposition bewegt werden können und umgekehrt.To solve this task is the generic Device characterized in that the fixed flange is circular and a wedge-shaped undercut edge and two to the pipe ends axially parallel guide holes and two from above has accessible management requirements, which also circular loose flange evenly around the circumference distributes three or more inclined guides for clamping arms two bolts and two on its fixed flange side Guide pins and one on the other side rotatable stored bolt with gear and outside the Mouth area of the tubes a cylindrical attachment with external thread, on the one with a Internal thread and one with the gear Corresponding teeth provided socket is in which the rear bulge-shaped by means of cover ring Ends of three or more clamping arms movably supported are at their front end for engaging in the Wedge-shaped undercut edge of the fixed flange hook-shaped and with its central area are stored in the inclined guides so that at one by rotating the bolt in the loose flange caused rotation of the bushing the rear ends of the Clamping arms parallel and their front ends both parallel as well as radial to the pipe ends from one Lose position can be moved to a fixed position and vice versa.

Bei dieser Einrichtung kann der Losflansch in einfacher Weise von vorn gegen den Festflansch geführt und vorzentriert werden und mittels nur einer zentralen Schraube mit diesem verbunden werden. Ebenso einfach ist die Demontage.With this setup, the loose flange can be made easier Guided from the front against the fixed flange and be pre-centered and by means of only one central Screw to be connected to this. Is just as simple the disassembly.

Ausgestaltungen und Anwendungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens sind aus den Unteransprüchen 2 bis 11 ersichtlich. Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.Refinements and possible uses of the inventive concept can be seen from subclaims 2 to 11. Further details and advantages are explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 8.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des Kernstücks eines Ausführungsbeispiels. Fig. 1 shows the side view of the core of an embodiment.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht zu Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine Vorderansicht zu Fig. 1. FIG. 3 shows a front view of FIG. 1.

Fig. 4 zeigt einen Teil von Fig. 1, ergänzt durch eine Aufnahmewanne. Fig. 4 shows a part of Fig. 1, supplemented by a receiving trough.

Fig. 5 zeigt eine Vorderansicht zu Fig. 4. FIG. 5 shows a front view of FIG. 4.

Fig. 6 zeigt Fig. 1, ergänzt durch eine Einrichtung nach Unteranspruch 8. FIG. 6 shows FIG. 1, supplemented by a device according to subclaim 8.

Fig. 7 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform gemäß Unteranspruch 11. Fig. 7 shows a plan view of an embodiment according to sub-claim 11.

Fig. 8 zeigt eine Vorderansicht zu Fig. 7. FIG. 8 shows a front view of FIG. 7.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist gekennzeichnet durch einen Festflansch (1) mit einem keilförmig hinterschnittenen Rand (2) sowie zwei zu den Rohrenden (3) achsparallele Führungsbohrungen (4) und zwei von oben zugängliche Führungsauflagen (4 a). Der ebenfalls kreisförmig ausgebildete Losflansch (5) weist drei gleichmäßig am Umfang verteilte Schrägführungen (6) für Spannarme (7) auf, sowie an seiner Festflanschseite zwei Bolzen (8) und zwei Führungsstifte (8 a). Auf der anderen Seite befindet sich ein drehbar gelagerter Bolzen (9) mit Zahnrad (10) sowie außerhalb des Mündungsbereichs der Rohre ein zylindrischer Aufsatz (11) mit Außengewinde. Auf diesen ist eine mit Innengewinde und mit einer mit dem Zahnrad (10) korrespondierenden Verzahnung versehene Buchse (12) aufgesetzt, in der mittels Abdeckring (13) die hinteren wulstförmigen Enden (14) der drei Spannarme (7) beweglich gelagert sind. Die Spannarme (7) sind an ihren vorderen Enden (15) zum Eingriff in den keilförmig hinterschnittenen Rand (2) des Festflansches (1) hakenförmig ausgebildet und mit ihrem mittleren Bereich (16) in den Schrägführungen (6) derart gelagert, daß bei einer durch Drehung des im Losflansch (5) gelagerten Bolzens (9) bewirkten Drehung der Buchse (12) die hinteren Enden (14) der Spannarme (7) parallel und deren vordere Enden (15) sowohl parallel als auch radial zu den Rohrenden (3) aus einer Losposition (17) in eine Festposition (18) bewegt werden können und umgekehrt.The embodiment of the device according to the invention according to FIGS. 1 to 3 is characterized by a fixed flange (1) having a wedge-shaped undercut edge (2) and two axially parallel to the pipe ends (3) has guide holes (4) and two accessible from the top guide supports (4 a ). The loose flange ( 5 ), which is also circular, has three oblique guides ( 6 ) for clamping arms ( 7 ), which are evenly distributed on the circumference, as well as two bolts ( 8 ) and two guide pins ( 8 a ) on its fixed flange side. On the other side there is a rotatably mounted bolt ( 9 ) with gear ( 10 ) and outside the mouth area of the tubes there is a cylindrical attachment ( 11 ) with an external thread. A bushing ( 12 ), which is provided with an internal thread and a toothing corresponding to the gearwheel ( 10 ), is placed on this, in which the rear bead-shaped ends ( 14 ) of the three clamping arms ( 7 ) are movably mounted by means of a cover ring ( 13 ). The clamping arms ( 7 ) are hook-shaped at their front ends ( 15 ) for engagement in the wedge-shaped undercut edge ( 2 ) of the fixed flange ( 1 ) and with their central region ( 16 ) in the inclined guides ( 6 ) such that they are supported by a by rotating the bolt ( 9 ) mounted in the loose flange ( 5 ), the bushing ( 12 ) causes the rear ends ( 14 ) of the tensioning arms ( 7 ) to be parallel and their front ends ( 15 ) both parallel and radially to the pipe ends ( 3 ) can be moved from a loose position ( 17 ) to a fixed position ( 18 ) and vice versa.

In den Fig. 4 und 5 ist dargestellt, wie unterhalb der Flanschverbindung eine Auffangwanne (21) lösbar angeordnet werden kann. Am Festflansch (1) sind zwei Halterungen (19) angebracht, die Bohrungen aufweisen, in die vorn angespitzte, mit der Auffangwanne (21) verbundene Stifte (20) eingreifen können. Auf diese Weise kann die Auffangwanne (21) sehr einfach mittels Greifwerkzeug angebracht und entfernt werden.In Figs. 4 and 5 it is shown how can be detachably disposed below the flange a catch pan (21). Two brackets ( 19 ) are attached to the fixed flange ( 1 ) and have bores into which pins ( 20 ) pointed at the front and connected to the collecting trough ( 21 ) can engage. In this way, the drip pan ( 21 ) can be very easily attached and removed using a gripping tool.

Fig. 6 zeigt noch einmal das Kernstück des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, ergänzt durch eine Einrichtung (22) für den Eingriff einer Transportvorrichtung. Fig. 6 shows the core of the embodiment of the invention, supplemented by a device ( 22 ) for the engagement of a transport device.

Die Fig. 7 und 8 zeigen in Draufsicht und Vorderansicht eine Ausführungsform gemäß Unteranspruch 11. Dabei sind mit dem Festflansch (1) zwei Rohrenden (3) verbunden, während der Losflansch (5) zwei achsparallel zu den Rohrenden (3) angeordnete Bohrungen (23) sowie eine innerhalb des Losflansches (5) verlaufende Verbindung (24) zwischen den beiden Bohrungen (23) aufweist. Außerdem ist in die Verbindung (24) ein von außen bedienbares Absperrorgan (25) eingesetzt. Bei dieser Ausführungsform weist der Losflansch (5) keine abgehenden Rohrenden auf. Er ist vielmehr selbst als Rohrverbindungsstück ausgebildet und wird angewendet, wenn aus Verschleißgründen auswechselbare Armaturen vorgesehen werden müssen. FIGS. 7 and 8 show in plan view and front view of an embodiment according to dependent claim 11. In this case, are connected to the fixed flange (1) has two pipe ends (3) while the loose flange (5) has two axially parallel arranged to the pipe ends (3), bores (23 ) and a connection ( 24 ) running within the loose flange ( 5 ) between the two bores ( 23 ). In addition, an externally operable shut-off device ( 25 ) is inserted into the connection ( 24 ). In this embodiment, the loose flange ( 5 ) has no outgoing pipe ends. Rather, it is designed as a pipe connector itself and is used when replaceable fittings have to be provided for reasons of wear.

Claims

1. Remote-controllable device for connecting one or more at a short distance next to each other and with substantially horizontal axes in a vertically arranged fixed flange ending with a corresponding number of tubes ending in a corresponding common loose flange, characterized in that

a) the fixed flange ( 1 ) is circular and has a wedge-shaped undercut edge ( 2 ) and two guide bores ( 4 ) that are axially parallel to the pipe ends ( 3 ) and two guide supports ( 4 a ) accessible from above,
b) the circular flange ( 5 ) evenly distributed around the circumference three or more inclined guides ( 6 ) for clamping arms ( 7 ), on its fixed flange side two bolts ( 8 ) and two guide pins ( 8 a ) and on the other side a rotatably mounted Bolt ( 9 ) with gear ( 10 ) and outside the mouth of the tubes has a cylindrical attachment ( 11 ) with an external thread on the
c) a bushing ( 12 ) with an internal thread and with a toothing corresponding to the gearwheel ( 10 ) is placed, in which the rear bulbous ends ( 14 ) of three or more clamping arms ( 7 ) are movably supported by means of a cover ring ( 13 ) , which are hook-shaped at their front end ( 15 ) for engagement in the wedge-shaped undercut edge ( 2 ) of the fixed flange ( 1 ) and are mounted with their central region ( 16 ) in the inclined guides ( 6 ) in such a way that
d) when the bush ( 12 ) rotates the bolt ( 9 ) mounted in the loose flange ( 5 ), the rear ends ( 14 ) of the clamping arms ( 7 ) are parallel and their front ends ( 15 ) are both parallel and radial to the Pipe ends ( 3 ) can be moved from a loose position ( 17 ) to a fixed position ( 18 ) and vice versa.

2. Device according to claim 1, characterized in that the bolt ( 9 ) with gear ( 10 ) is simultaneously designed as a guide pin ( 8 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the pipe ends of a flange slightly over the front surface of the flange protrude and are conical, while the Slightly opposite the pipe ends of the other flange the front surface of the flange and are complementary conical.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the pipe ends for receiving a Seal are formed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inclined guides ( 6 ) with the loose flange ( 5 ) are integrally formed.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a receptacle ( 21 ) is releasably attached to the fixed flange by means of brackets ( 19 ) and pins ( 20 ).

7. Device according to claim 6, characterized in that the brackets ( 19 ) from the fixed flange ( 1 ) attached parts with axially parallel to the tubes arranged bores and on the receiving trough ( 21 ) attached tapered support pins ( 20 ).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that devices ( 22 ) are provided for the engagement of a transport device.

9. Application of the device according to one of claims 1 to 8 for connecting a pipe section with a or several pipes running side by side and two loose flanges with two fixed ones Fixed flanges with a corresponding number of pipe ends.

10. Application of the device according to claims 1 to 8 on a fixed flange ( 1 ) with two pipe ends ( 3 ) and a loose flange ( 5 ) with two axially parallel to the pipe ends ( 3 ) arranged bores ( 23 ) and one within the loose flange ( 5 ) extending connection ( 24 ) between the two bores ( 23 ).

11. Use of the device according to claims 1 to 8 on a loose flange ( 5 ) according to claim 10, characterized in that in the region of the inside the loose flange ( 5 ) extending connection ( 24 ) an externally operable shut-off device ( 25 ) is arranged.