DE3906176A1

DE3906176A1 - Fernbedienbare vorrichtung zur verbindung zweier drehwellen einer zentrifuge

Info

Publication number: DE3906176A1
Application number: DE19893906176
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Chretien
Original assignee: Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Current assignee: Societe Generale pour les Techniques Nouvelles SA SGN
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1989-09-07
Also published as: GB2216230A; GB2216230B; JPH0263565A; FR2627826A1; GB8903967D0; FR2627826B1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine fernbe dienbare Vorrichtung zur Verbindung zweier Drehwellen einer Zentrifuge. Die besagte Vorrichtung ermöglicht das fernbedienbare Verbinden zweier stehender Drehwellen, wobei es sich bei der oberen um die Antriebswelle und bei der unteren um die aufgehängte Abtriebswelle handelt.

Die Verbindung von Drehwellen erweist sich als besonders schwierig bei Zentrifugen, die im Nuklearbereich einge setzt sind (Pendelzentrifuge).

Diese Zentrifugen werden beispielsweise zur Klärung von radioaktiven Stickstofflösungen, die bei der Zersetzung von Kern-Brennstoffen anfallen, benutzt.

Die hohe Radioaktivität der behandelten Lösungen schließt jeden Zugang des Menschen zur Zentrifugentrommel und ebenfalls zu dem Antriebssystem der Trommel aus, wenn oberhalb der Trommel keine biologische Strahlenschutz platte vorgesehen ist.

Zum Zwecke der Wartung dieser innerhalb einer für den Menschen unzugänglichen Zelle angeordneten Zentrifuge mußte deshalb eine zweiteilige Drehwelle und ein entsprechendes fernbedienbares Verbindungssystem für die Montage und Demontage der Welle vorgesehen werden. Die Montage und Demontage der Verbindung muß somit ferngesteuert und mit Hilfe von Telemanipulatoren oder Robotern durchgeführt werden, wobei die Überwachung der ferngesteuerten Arbeit mit Hilfe von Kameras, Luken usw. erfolgen kann.

Gemäß der Erfindung wird ein solches Verbindungssystem vorgeschlagen, das darüber hinaus den nachstehenden Anforderungen gerecht wird.

Das System muß eine Übertragung der Drehbewegung und eine strikte Einhaltung der Ausrichtung der Wellenachsen ermöglichen. Es darf in keinem Fall zu einer Verlagerung der Wellen mit dadurch bedingtem Ungleichgewicht der Trommel kommen, da hierdurch eine Gefahr für die Anlage bei erreichbaren Drehzahlen von 2000 U/min entstehen könnte.

Außerdem muß die mechanische Verbindung zwischen den Wellen aufgrund der in der aufgehängten Trommel vorhandenen radioaktiven Lösungen bei einem Bruch der Verbindung aufrechterhalten bleiben, um eine freie Bewegung der Abtriebswelle, durch die die Trommel mitgenommen wird, und die Gefahr einer möglichen Beschädigung der Anlage im Bereich der Trommel und/oder die Gefahr einer Verteilung radioaktiver Lösungen zu verhindern. Dies bedeutet in anderen Worten, daß die Trommel jederzeit im Falle eines Bruchs der Aufhängung über den Motor gebremst und ausgeschaltet werden kann.

Die Vorrichtung muß somit ebenfalls eine ständige Kontrolle der Bewegungen der Trommel, selbst im Falle eines Bruches der Aufhängung ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird deshalb eine Vorrichtung zur Verbindung zweier stehender Drehwellen einer Zentrifuge - eine obere als Antriebswelle und eine untere als hängende Abtriebswelle, an der die Zentrifugentrommel aufgehängt ist (sogenannte tiefe Aufhängung) - vorgeschlagen, wobei die besagte Vorrichtung ferngesteuert werden kann und eine ständige Kontrolle der Bewegungen der an der Abtriebswelle aufgehängten Trommel, selbst im Falle eines Bruches der Aufhängung ermöglicht.

Die besagte Vorrichtung enthält neben den beiden Dreh wellen - eine obere als Antriebswelle und eine untere als aufgehängte Abtriebswelle, an der die Zentrifugentrommel aufgehängt ist - deren gegenüberliegende Flächen aneinander angepaßte Form aufweisen:
eine Auflagefläche, auf der die Abtriebswelle in Montageposition oder im Falle einer unterbrochenen Verbindung aufliegt;
ein Zwischenstück, das die Form einer Welle aufweist und fest mit der Abtriebswelle verbunden und in einen zentralen, im unteren Teil der Antriebswelle vorgesehenen Hohlraum eingesteckt ist, wobei der eingesteckte Teil des besagten Zwischenstücks auf einer ausreichenden Länge mit geraden Nuten, die mit gleichen Nuten in der Berührungs fläche der Antriebswelle zusammenwirken, versehen ist und an seinem oberen Ende in Form eines Kegelstumpfes ausläuft;
einen durch einen zentralen Hohlraum in der Antriebswelle durchgesteckten Bolzen, der in dem Zwischenstück verschraubt wird, und durch Anziehen für die Herstellung der Verbindung sorgt.

Die spezifische Anordnung dieser Elemente innerhalb der Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht den Drehantrieb der an der oberen Antriebswelle aufgehängten Abtriebs welle, sowie eine präzise Ausrichtung der Drehachsen der Wellen, eine Aufrechterhaltung der mechanischen Verbindung im Falle einer Unterbrechnung der Verbindung und eine Montage und Demontage der Vorrichtung durch Fernbedienung.

Die Zusammenwirkung der geraden Nuten des Zwischenstücks und der Nuten in der Innenfläche der Antriebswelle ist von grundlegender Bedeutung. Nur so kann das gewünschte Ergeb nis - Drehantrieb, mögliche Handhabung mittels Fernbe dienung (Führung), Gleiten des Zwischenstücks in der Antriebswelle im Falle eine Unterbrechung der Verbindung auf einer ausreichenden Höhe - erzielt werden.

Die Vielzahl der Nuten bietet erhöhte Möglichkeiten einer Winkelanpassung für den Eingriff, was wiederum für den Ein- und Ausbau von Vorteil ist, der blind (keine Sicht anzeige) mittels Fernbedienung erfolgt. Diese Nuten können beispielsweise die Form von Spitzverzahnungen (dreieckiger Querschnitt) oder die Form von Keilverzahnungen (trapez förmiger Querschnitt) haben.

Das Zwischenstück kann Teil der Abtriebswelle sein. In diesem Fall erfolgt der Antrieb von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle ausschließlich über die Nuten, die ent sprechend auszulegen sind.

Das Zwischenstück kann ebenfalls in Form eines unabhängig en, mit der besagten Abtriebswelle verbundenen Teils be stehen.

Es kann insbesondere in seinem unteren Teil eine Gewindeöffnung enthalten, die auf ein zentrales, am oberen Ende der Abtriebswelle angeordneten Gewindestück an einen Konus aufgesetzt wird. Die Abtriebswelle umfaßt in diesem Fall ein aufgesetzes Teil, das die Berührungsfläche mit der Antriebswelle bildet und den Ansatz trägt, der auf der Auflagefläche zum Aufliegen kommt.

Das besagte Zwischenstück kann außerdem durch mindestens einen Paßstift gegenüber der Abtriebswelle gehalten wer den. Hierdurch wird seine Fixierung innerhalb des Systems gesichert.

Das besagte Zwischenstück weist an seinem oberen Ende eine kegelförmige Form auf, die den Einsatz erleichtert.

Beispiel:

Verbindung von zwei Wellen einer Pendelzentrifuge, die in einer Aufbereitungsanlage für Kernbrennstoffe eingesetzt ist:

Durchmesser der Antriebswelle: 125 mm
Durchmesser der Trommelwelle: 125 mm
Konus am Ende der Abtriebswelle: 7/24
Leistung des Antriebsmotors: 35 kW
Min. Drehgeschwindigkeit der Einheit: 40 U/min
Max. Drehgeschwindigkeit der Einheit: 2000 U/min ± 5%
Gewicht der Trommel und der Antriebswelle: 465 kg
Gewicht der anzuschließenden mechanischen Einheit (ohne Motor): 740 kg
Gewicht des Motors: 400 kg
Anheben der Abtriebswelle für die Aufhängung: 5 mm

Zum Zwecke eines besseren Verständnisses wird die Vor richtung gemäß der Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Wellenachse,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht.

Die nachstehende Beschreibung nimmt Bezug auf die Fig. 1.

Die stehende Antriebswelle 1 (obere Welle), wird durch einen Motor in Drehung versetzt, wobei die mechanische Verbindung zwischen der Welle und dem Motor zum Zwecke einer ständigen Kontrolle der Trommel zu keinem Zeitpunkt unterbrochen wird. Die besagte Verbindung wird vorzugs weise durch das Zusammenwirken der Nutenflächen gewähr leistet. Diese Verbindung ist nicht in den Figuren dar gestellt.

Die besagte Antriebswelle 1 ist mit der stehenden Abtriebs welle 2, 11 (untere Welle), die an der Antriebswelle aufgehängt ist und die nichtdargestellte Trommel trägt, zu verbinden. Die dargestellte Variante entspricht jener des Anspruchs 2.

Die gegenüberliegenden Flächen 3 und 4 der besagten Wellen sind in ihrer Form einander angepaßt.

In Montageposition oder im Falle einer Unterbrechnung der Verbindung (zum Beispiel Bruch der Verbindungsvorrichtung oder Ausbau der Antriebswelle) liegt die Welle 2, 11 mit einem Ansatz 15 auf einer Auflagefläche 5 auf. Im Betrieb ist die Abtriebswelle 2, 11 an der Antriebswelle aufgehängt und nicht mit der Auflagefläche 5 in Berührung.

Die Verbindung wird durch ein Zwischenstück 6 gewährleitet, das seinerseits die Form einer in die Antriebswelle 1 eingesteckten Welle hat, wobei ein am oberen Ende befindlicher Konus 7 das Einführen erleich tert. Der eingesteckte Teil ist mit geraden (vertikalen) Nuten 8 versehen, die mit gleichen Nuten auf der Innen fläche der Welle 1 zusammenwirken und so für eine Über tragung der Drehbewegung der Antriebswelle an das Zwischenstück sorgen. Die besagten Nuten ermöglichen ebenfalls ein Verschieben des Zwischenstücks in der Welle 1.

Das Zwischenstück 6 ist fest mit der Welle 2, 11 verbunden.

In der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung, die beson ders für Zentrifugen mit aufgehängter Trommel geeignet ist, besteht das Zwischenstück 6 aus einem von der Welle 2, 11 unabhängigen Teil. Die Befestigung des Zwischen stücks auf der Welle 2, 11 erfolgt mit Hilfe einer zentralen Gewindeöffnung (gleiche Drehachse wie die besagte Welle), die am unteren Ende des Zwischenstücks vorgesehen ist und auf ein Gewindestück 10 am oberen Ende der Welle aufgesetzt wird.

Die Welle 2 läuft in Form eines Konus 16 aus. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Morse-Kegel handeln, der in Verbindung mit dem Gewinde einen Antrieb zusammen mit den Nuten 8 gewährleistet.

Ein auf die Welle 2 aufgesetztes Teil 11 bildet den Ansatz 15 der Welle, der auf der Fläche 5 zur Auflage kommt, wäh rend die obere Fläche des besagten Teils die Berührungs fläche 4 mit der Welle 1 bildet.

Zur Vermeidung eines seitlichen Versatzes wird das Teil 6 durch mindestens einen Paßstift 9 gegenüber dem Teil 11 gehalten.

Für die Montage der besagten Vorrichtung wird die Welle 1 mit der auf der Fläche 5 aufliegenden Welle 2, 11 auf das Teil 6 aufgesteckt. Wenn das Teil 6 unabhängig ausgebildet ist, wird dieses vor dem Einstecken auf das Gewindestück der Welle 2 aufgeschraubt.

Die Verbindung der Wellen erfolgt mit Hilfe eines Steh bolzens 12, der in einen sich über die Länge der Antriebs welle erstreckenden Hohlraum eingesetzt und in das Teil 6 eingeschraubt wird.

Das Anziehen kann beispielsweise mit Hilfe eines auf eine aus der Ferne zu demontierende Mutter (13) am Ende des Bolzens aufgesetzten Maschinenschraubers erfolgen, wobei der Bolzen im Betrieb der Maschine (selbstverständlich mit abgenommenen Maschinenschrauber) durch einen Belleville- Sicherungsring (14) unter Spannung gehalten wird.

Die Aufhängung der Abtriebswelle 2, 11 wird durch Anziehen des Stehbolzens erreicht. Sie löst sich von ihrer Auflage fläche 5 und bewegt sich nach oben zur Verbindung mit der Welle 1.

Im Falle einer Unterbrechung der Verbindung durch Bruch des Stehbolzens 12 bewegen sich die Abtriebswelle 2, 11 und das Zwischenstück 6 nach unten und die Welle 2, 11 kommt auf der Auflagefläche 5 zur Auflage. Die Aufrecht erhaltung der mechanischen Verbindung zwischen der Abtriebswelle 2, 11, dem Zwischenstück 6 und der Antriebs welle 1 wird durch die feste Verbindung der Welle 2, 11 mit dem Zwischenstück 6 sowie durch die Verbindung des Zwischenstücks 6 mit der Welle 1 bei möglichem vertikalen Gleiten unter Aufrechterhaltung des Drehantriebs gewähr leistet.

Die Aufhängung der Trommel wird ebenfalls aufrechterhalten, ebenso wie die Verbindung der Welle 1 mit dem Motor, da keine Bewegung der Welle 1 stattfindet. Die Bewegungen der Trommel werden überwacht, wobei eine kontrolliertes Abbremsen möglich ist. Die Montage und Demontage einer solchen Vorrichtung erfolgt durch einfache Schraub- und Einsteckvorgänge, die mühelos mit Hilfe eines Telemanipulators oder durch eine Fernbedienung vorgenommen werden können.

Die obige Beschreibung und die Figuren zeigen deutlich, daß die Elemente der Vorrichtung gemäß der Erfindung ko axial ausgebildet und angeordnet sind.

Claims

1. Fernbedienbare Vorrichtung zur Verbindung zweier stehender Drehwellen (1, 2) einer Zentrifuge - wobei es sich bei der oberen Welle (1) um die Antriebswelle und bei der unteren Welle (2) um die aufgehängte Abtriebswelle handelt - deren gegenüberliegende Flächen (3, 4) in ihrer Form einander angepaßt sind, wobei die Zentrifugentrommel an der besagten Abtriebs welle (2) aufgehängt ist, gekennzeichnet durch,
eine Auflagefläche (5), auf der ein Ansatz (15) der Abtriebswelle (2) in Montageposition oder im Falle einer Unterbrechung der Verbindung zur Auflage kommen kann;
ein Zwischenstück (6) in Form einer Welle, das fest mit der Abtriebswelle (2) verbunden und in einen zentralen Hohlraum im unteren Teil der Antriebswelle (1) eingesteckt ist, wobei der eingesteckte Teil des besagten Zwischenstücks (6) auf einer ausreichenden Länge mit geraden Nuten (8) versehen ist, die mit Nuten gleicher Art in der Berührungs fläche der Antriebswelle (1) zusammenwirken, und das an seinem oberen Ende in Form eines Kegelstumpfes (7) ausläuft;
einen Stehbolzen (12), der in einen zentralen Hohlraum in der Antriebswelle (1) eingesetzt und in dem Zwischenstück (6) verschraubt wird, wobei die Verbindung durch Anziehen des besagten Stehbolzens (12) gewährleistet wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (6) über eine Gewindeöffnung in seinem unteren Teil an der Abtriebswelle (2) befestigt ist, wobei diese Öffnung auf ein Gewindestück (10) an einem zentralen Konus (10, 16) am Ende der Welle (2) aufgesetzt wird, und wobei ein aufgesetztes Teil (11), das die Berührungsfläche (4) bildet, auf der Auflagefläche (5) aufliegen kann.

3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (6) durch mindestens einen Paßstift (9) auf der Welle (2) gehalten wird.