DE1220982B

DE1220982B - Fernhandhabegeraet, insbesondere fuer Arbeiten mit radioaktivem Material in heissen Zellen

Info

Publication number: DE1220982B
Application number: DEW32171A
Authority: DE
Inventors: Hans Waelischmiller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1962-04-30
Filing date: 1962-04-30
Publication date: 1966-07-14
Also published as: DE1182759B; DE1250988B; US3295389A; GB1009637A; GB987299A; US3298484A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 66c

Deutsche Kl.: 35 b-6/25

Nummer: 1220 982

Aktenzeichen: W 32171XI/35 b

Anmeldetag: 30. April 1962

Auslegetag: 14. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernhandhabegerät mit einem Steuerarm und einem hinter einer Schutzwand befindlichen Folgearm für ferngesteuerte Arbeiten in nicht unmittelbar betretbaren Räumen, insbesondere in strahlengefährdeten heißen Zellen, wobei die Steuerbewegungen vom Steuerarm auf den Folgearm mittels parallel nebeneinanderliegender Wellenzüge übertragen werden.

Mit derartigen Fernhandhabegeräten müssen nicht nur die Arbeitsbewegungen genau und ohne großen Widerstand ausgeführt werden können, sondern es muß auch die Abdichtung der für die Übertragungsmittel erforderlichen Durchgänge zwischen der Folgeseite (heiße Seite) und der Steuerseite (kalte Seite) besonders zuverlässig sein, wobei zugleich die rasche Auswechselbarkeit einzelner Teile sowie ein einfacher Einbau bzw. Ausbau der Anlage anzustreben sind.

Die bekannten, auch Manipulatoren genannten Fernhandhabegeräte sind im allgemeinen aus drei Hauptteilen, nämlich Steuerarm, Folgearm und Wanddurchführung, zusammengesetzt. Letztere besteht meist aus einem rohrförmigen Gehäuse, in welchem die zur Übertragung der Arbeitsbewegung erforderlichen Bauteile untergebracht sind und an welche einerseits der Steuer- und andererseits der Folgearm abnehmbar angeschlossen ist.

Für die mechanische Übertragung der Arbeitsbewegungen vom Steuer- zum Folgearm werden im wesentlichen zwei Systeme bevorzugt, nämlich entweder die Verwendung von Seilzügen mit Umlenkrollen bzw. Umlenkhebeln oder von Drehwellen, welche in der Wanddurchführung gelagert sind. Die erstgenannten Mittel sind zwar verhältnismäßig einfach und für die Übertragung von kleineren Kräften ausreichend, bei Ausführungen für die Übertragung größerer Kräfte besteht jedoch die Gefahr von Seilstreckungen, wodurch die Funktion der Übertragungsmittel ungenau wird. Eine Verstärkung der Seile könnte hier zwar Abhilfe schaffen, bedingt aber andererseits größere Seilrollendurchmesser und damit mehr Bauraum, um die mit zunehmender Seilstärke ansteigende innere Seilreibung in tragbaren Grenzen zu halten.

Es sind daher auch schon Drehwellen als Übertragungsmittel bei Fernhandhabegeräten vorgeschlagen worden, bei welchen die genannten Nachteile der Anwendung von Zugseilen vermieden sind und auch bei hohen Belastungen eine präzise Übertragung der Arbeitsbewegungen gewährleistet ist.

Bei diesen Fernhandhabegeräten sind die Übertragungswellen entweder konzentrisch ineinander Fernhandhabegerät, insbesondere für Arbeiten
mit radioaktivem Material in heißen Zellen

Anmelder:

Hans Wälischmiller,

Meersburg, Am Fürstenhäusle 8

Als Erfinder benannt:

Hans Wälischmiller, Meersburg

und gegebenenfalls axial verschiebbar angeordnet, oder sie sind parallel nebeneinander in einem gesonderten Durchführungsblock eingesetzt. Zur Abdichtung gegen das an den Wellendurchführungen mögliche Austreten von schädlichen Gasen oder verseuchten Staubteilchen dienen dabei vielfach rohrförmige elastische Bälge oder besondere, mit Dichtungen versehene Zwischenwände, die jeweils auf der kalten oder heißen Seite vorgesehen werden.

Diese Dichtungsmittel können zwar ausreichend sein, wenn das Druckgefälle zwischen der heißen und der kalten Seite nur gering ist, bei höheren Drücken ist diese Art der Abdichtung jedoch nicht mehr genügend sicher. Außerdem sind diese Dichtungen, insbesondere der von außen zugängliche elastische Balg, gegen Beschädigungen ungeschützt, so daß es sehr leicht zu gefährlichen Undichtheiten kommen kann. Des weiteren sind die bei den bekannten Fernhandhabegeräten auf der heißen Seite der Wanddurchführung vorgesehenen Dichtungen der Gefahr einer raschen Zersetzung ausgesetzt, wobei die Dichtmittel so eingebaut sind, daß deren Zustand nicht oder nur dann geprüft werden kann, wenn das Gerät völlig ausgebaut ist.

Andererseits bietet jedoch — wie schon erwähnt —■ die Übertragung durch Drehwellen in baulicher und funktioneller Beziehung weitere vorteilhafte Ausbaumöglichkeiten, so daß die Erfindung ihre Aufgabe darin sieht, ein Fernhandhabegerät zu schaffen, bei dem die Vorteile der Übertragung der Arbeitsbewegungen durch Drehwellen ausgenutzt werden, ohne daß die Nachteile der bekannten Ausführungen auftreten können. In der Erkenntnis, daß die bekannte Anordnung mit parallel nebeneinanderliegenden Wellenzügen, insbesondere in fertigungstechnischer Beziehung und bezüglich Einbau und Ausbau, einer Anordnung mit konzentrisch ineinanderliegenden Übertragungswellen überlegen ist, wird der Erfindung die erstgenannte Übertragungsart zugrunde gelegt.

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Die angestrebten Verbesserungen werden bei einem Fernhandhabegerät mit einem Steuerarm und einem hinter einer Schutzwand befindlichen Folgearm für ferngesteuerte Arbeiten in nicht unmittelbar betretbaren Räumen, insbesondere in strahlengefährdeten heißen Zellen, wobei die Steuerbewegungen vom Steuerarm auf den Folgearm mittels parallel nebeneinanderliegender Wellenzüge übertragen werden, welche jeweils aus mehreren, durch flexible Kupplungen miteinander verbundenen Wellenabschnitten bestehen und wobei als Wanddurchführung ein gemeinsamer Zylinderkörper vorgesehen ist, in welchem die entsprechenden Wellenabschnitte gas- und staubdicht gelagert sind, wogegen die anschließenden Wellenabschnitte in je einem vor und hinter der Schutzwand an dem Zylinderkörper befestigten Verlängerungsstück gelagert sind, erfindungsgemäß da- -M durch erreicht, daß der in bekannter Weise hohl aus- U^ gebildete Zylinderkörper der Wanddurchführung auf ^ der Steuer- und der Folgeseite je eine abnehmbare Abschlußplatte aufweist, wobei in der steuerseitigen Abschlußplatte die Lager und sämtliche Dichtmittel der Wellenzüge angeordnet sind, wogegen in der folgeseitigen Abschlußplatte die Wellenzüge mit Durchmesserspiel geführt sind, und daß jeder Wellenzug auf der Steuer- bzw. auf der Folgeseite mit Steckanschlüssen versehen ist, deren antriebs- bzw. _f abtriebsseitig anschließende Wellenabschnitte in ~ Lagerplatten gelagert sind, welche an dem jeweiligen <Verlängerungsstück der Wanddurchführung abnehmbar angebracht sind.

Diese Ausbildung entspricht in vorteilhafter Weise der Forderung nach einer derartigen Gestaltung der * Anschlußmittel bzw. Kupplungen, daß die Übertragungswellen und damit auch die Handhabungsarme rasch und in einfacher Weise angeschlossen und getrennt werden können, wobei die Lage der Wellenstränge in der Wanddurchführung unveränderlich C bleibt. Außerdem ergibt sich gegenüber der bekann- _c ten Ausführung auch eine wesentliche bauliche Vereinfachung der Wanddurchführung, insbesondere bezüglich einer Einsparung von Lagern zugunsten der Leichtgängigkeit der Übertragungsmittel. Ferner bleibt durch die Verwendung von Streckverbindungen für die Wellenanschlüsse den Wellenabschnitten noch so viel Einstellbarkeit, daß die Lager von der Einwirkung unerwünschter Kräfte, welche zu Störungen und Verschleiß führen, frei bleiben, wodurch der Aufwand an präzis gefertigten Teilen verringert und die Montage dieser Teile vereinfacht werden konnte.

In vorteilhafter Ausnutzung der durch das erfindungsgemäße Übertragungssystem mit mehreren Wellenabschnitten gebotenen Möglichkeiten macht die Erfindung noch einen weiteren Vorschlag, wonach zur gemeinsamen räumlichen Seitenverstellung sämtlicher antreibenden Wellenabschnitte der Wellenzüge die steuerseitige Lagerplatte am steuerseitigen Verlängerungsstück der Wanddurchführung drehbar gelagert ist, wobei in die zur Wanddurchführung hin anschließenden Wellenabschnitte kardanisch bewegliehe Gelenke eingesetzt sind.

Ferner ist nach der Erfindung jedes Lager der Wellenzüge in der steuerseitlichen Abschlußplatte der Wanddurchführung durch zwei axial hintereinander angeordnete elastische Lippendichtringe abgedichtet, wobei zwischen diesen beiden Lippendichtringen je- Γ λ weils ein Ölraum vorhanden ist und wobei diese Ölräume unter sich verbunden und an ein gemeinsames Ölstand-Anzeigerohr angeschlossen sind. Dadurch wird nicht nur die für eine gute Dichtwirkung erforderliche Geschmeidigkeit der Dichtungen ständig gesichert, sondern außerdem auch die besonders wichtige Überwachung des Zustandes der Dichtungen ermöglicht.

Um im Bereich des größten Lagerabstandes, also in der Schutzwanddurchführung, eine hohe Torsionssteifigkeit der Drehwellen zu erreichen, sind erfindungsgemäß die in der Wanddurchführung verlaufenden Wellenabschnitte der Wellenzüge als Hohlwellen ausgebildet und mit einem größeren Durchmesser versehen als die zu beiden Seiten anschließenden Lagerzapfen, wobei die Hohlwellen gegebenenfalls mit einem gegen Strahlung schützenden Material, z. B. Blei, ausgegossen sind.

Durch die genannten Mittel ist die Erfindungsaufgabe in einer Weise gelöst, bei welcher die eingangs erwähnten Bedingungen erfüllt und die Nachteile der bekannten Anordnungen beseitigt sind. Die nebeneinander angeordneten Übertragungswellen gestatten eine Lagerung im rohrförmigen Durchführungsgehäuse mit den üblichen Mitteln, wobei an sich jeweils nur die Lagerstellen der Wellen auf genaues Maß bearbeitet sein müssen.

Außerdem lassen sich bei der erfindungsgemäßen Ausführung eines Fernhandhabegerätes die Wellenlager sehr wirksam abdichten, und es ist dabei von besonderem Vorteil, daß sämtliche Dichtmittel auf der Steuer- bzw. kalten Seite angeordnet sind, so daß diese ohne Bedenken aus organischem elastischem Material hergestellt sein können, welches sich für die Dichtung besser eignet als anorganisches Material.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt einen Längsschnitt durch eine Wanddurchführung für ein Fernhandhabegerät mit Wellen zur Übertragung von Steuerbewegungen von einem auf der Steuerseite S (kalte Seite) befindlichen Steuerarm zu einem auf der Folgeseite F (heiße Seite) befindlichen Folgearm, wobei die jeweiligen Arme nicht dargestellt sind, da die Ausbildung dieser Arme nicht zur Erfindung gehört.

Ein Durchführungsrohr 1 geht von der Steuerseite S zur Folgeseite F durch eine Schutzwand 2; es ist nicht näher dargestellt, da es an sich bekannt ist. An das in die Schutzwand 2 dicht eingesetzte Durchführungsrohr 1 ist auf der Steuerseite S ein Verlängerungsstück 3 und auf der Folgeseite F ein Verlängerungsstück 4 angeschlossen. Das Verlängerungsstück 3 trägt einen Ring 5, an welchem ein Endstück 6, z. B. über einen Wälzkörperkranz 7, drehbar gelagert ist. Die Walzkörper dieses Walzkörperkranzes 7 werden dabei in bekannter Weise, z. B. durch eine obenliegende Öffnung eingeführt und durch einen Distanzring auf Abstand gehalten. Lagerplatten 8 bzw. 9 auf der Steuer- bzw. Folgeseite bilden den stirnseitigen Abschluß für das Endstück 6 bzw. das Verlängerungsstück 4. Sie dienen außerdem dazu, für die Lagerung von Wellen zur Übertragung von Steuerbewegungen erforderliche Wälzlager 10, 11, 12 bzw. 13, 14, 15 aufzunehmen. Weitere Lager 16, 17, 18 sind in einer Abschlußwand 20 angeordnet, welche auf der Steuerseite in das Durchführungsrohr 1 eingesetzt ist.

Zur Übertragung der verschiedenartigen Steuerbewegungen vom Steuerarm zum Folgearm werden Drehwellen verwendet, von denen beispielsweise drei

Wellenzüge 36, 37, 38 gezeigt sind. Sie stehen übei Wellenabschnitte 21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26 mit entsprechenden Teilen des Steuerannes bzw. des Folgearmes in Antriebsverbindung, wobei an sich bekannte Mittel die einzelnen Bewegungsarten, also Greifen, Anheben usw., in Drehbewegung verwandeln, welche dann auf der Folgeseite wieder in Parallelbewegungen zu den Steuerbewegungen zurückverwandelt werden.

Die Wellenabschnitte 21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26, welche in den Wälzlagern 10, 11, 12 bzw. 13, 14, 15 gelagert sind, können über Steckanschlüsse 27, 28, 29 bzw. 30, 31, 32 mit Wellenabschnitten 33, 34, 35 bzw. den Wellenzügen 36, 37, 38 verbunden werden, so daß die anzuschließenden Steuer- bzw. Folgearme in einfacher Weise ein- und ausgebaut werden können. Diese Möglichkeit ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein beschädigter Steuer- oder Folgeann rasch ausgewechselt werden soll, wobei dann durch Verwendung eines geeigneten Hebezeuges auf der be- ao treffenden Seite die die Steckanschlüsse 27, 28, 29 bzw. 30, 31, 32 tragenden Wellenabschnitte 21, 22, 23 bzw. 24, 25, 26 mit ihren Lagerplatten 8 bzw. 9 axial abgezogen werden und anschließend der neue Arm in gleicher Weise wieder eingesetzt werden kann.

Auf der Steuerseite S sind kardanisch bewegliche Gelenke 40, 41, 42 in die Wellenstränge eingebaut, welche eine seitliche Verstellung des ganzen Übertragimgssystems durch Verdrehen der Lagerplatte 8 im Wälzkörperkranz 7 gestatten. Außerdem ermöglichen die genannten Kardangelenke 40 bis 42 und Steckanschlüsse 27 bis 29 eine gewisse Toleranz bezüglich der Achsflucht bei den verhältnismäßig langen Wellenzügen 36 bis 38, so daß die Leichtgängig· keit der Drehbewegung in den Lagern von Montage- und Fertigungsungenauigkeiten weitgehend unabhängig gemacht ist. Im Bereich der eigentlichen Wanddurchführung, in welchem die Wellenzüge 36 bis 38 ihre größte Länge aufweisen, sind die einzelnen Wellen als Hohlwellen 43, 44, 45 ausgebildet, wodurch neben gewissen Vorteilen bei der Fertigung vor allem eine torsionsfreie Drehübertragung — auch bei großen Längen — gesichert ist.

Zur Abdichtung gegen das Übertreten von schädliehen Gasen, die gegebenenfalls mit hohem Druck aus der heißen Zelle kommen, sind die Lager 16, 17, 18 in der Abschlußwand 20 mit je zwei radial spannenden elastischen Lippendichtringen 46, 47 versehen, welche so angeordnet sind, daß jeweils ein axialer Zwischenraum 48 verbleibt, in welchem die Lippendichtringe 46, 47 der beiden Dichtungen einander gegenüberliegen. Diese Zwischenräume 48 sind zur Verbesserung der Dichtwirkung und der Geschmeidigkeit der Lippendichtringe 46, 47 mit Öl gefüllt und stehen über Bohrungen 49 unter sich und über einen Kanal 50 mit einem Ölbehälter 51 in Verbindung, welcher ein Steigrohr 52 mit geringem Querschnitt besitzt, so daß sich auch kleine Veränderungen im Ölvolumen deutlich ablesen lassen. In diese dadurch ermöglichte ständige Überwachung des Zustandes der Dichtungen können auch andere ölräume mit einbezogen werden, welche z. B. in den Dichträumen des Durchführungsrohres 1 vorgesehen sind. Bei Fernhandhabegeräten, welche für Arbeiten in heißen Zellen mit Stoffen hoher Alpha-Gamma-Aktivität eingesetzt werden, können als besondere Schutzmaßnahme die Hohlwellen 43, 44, 45 mit Bleipfropfen ausgefüllt werden. Ferner kann an geeigneter Stelle im Raum des Durchführungsrohres 1 zusätzlich eine Schutzplatte aus Blei vorgesehen sein, durch welche die Wellenzüge 36 bis 38 hindurchgeführt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Fernhandhabegerät mit einem Steuerarm und einem hinter einer Schutzwand befindlichen Folgearm für ferngesteuerte Arbeiten in nicht unmittelbar betretbaren Räumen, insbesondere in strahlengefährdeten heißen Zellen, wobei die Steuerbewegungen vom Steuerarm auf den Folgearm mittels parallel nebeneinanderliegender Wellenzüge übertragen werden, welche jeweils aus mehreren durch flexible Kupplungen miteinander verbundenen Wellenabschnitten bestehen, und wobei als Wanddurchführung ein gemeinsamer Zylinderkörper vorgesehen ist, in welchem die entsprechenden Wellenabschnitte gas- und staubdicht gelagert sind, wogegen die anschließenden Wellenabschnitte in je einem vor und hinter der Schutzwand an dem Zylinderkörper befestigten Verlängerungsstück gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der in bekannter Weise hohl ausgebildete Zylinderkörper (Durchführungsrohr 1) der Wanddurchführung auf der Steuer- und der Folgeseite (S bzw. F) je eine abnehmbare Abschlußplatte aufweist, wobei in der steuerseitigen Abschlußplatte (20) die Lager (16, 17,18) und sämtliche Dichtmittel (46, 47, 48) der Wellenzüge (36, 37, 38) angeordnet sind, wogegen in der folgeseitigen Abschlußplatte die Wellenzüge (36, 37, 38) mit Durchmesserspiel geführt sind, und daß jeder Wellenzug (36, 37, 38) auf der Steuer- bzw. auf der Folgeseite (S bzw. F) mit Steckanschlüssen (27, 28, 29; 30, 31, 32) versehen ist, deren antriebs- bzw. abtriebsseitig anschließende Wellenabschnitte (21, 22, 23; 24, 25, 26) in Lagerplatten (8, 9) gelagert sind, welche an dem jeweiligen Verlängerungsstück (3, 4) der Wanddurchführung abnehmbar angebracht sind.

2. Fernhandhabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur gemeinsamen räumlichen Seitenverstellung sämtlicher antreibenden Wellenabschnitte (21, 22, 23) der Wellenzüge (36, 37, 38) die steuerseitige Lagerplatte (8) am steuerseitigen Verlängerungsstück (3) der Wanddurchführung drehbar gelagert ist, wobei in die zur Wanddurchführung hin anschließenden Wellenabschnitte (33, 34, 35) kardanisch bewegliche Gelenke (40, 41,42) eingesetzt sind.

3. Fernhandhabegerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Lager (16, 17, 18) der Wellenzüge (36, 37, 38) in der steuerseitigen Abschlußplatte (20) der Wanddurchführung durch zwei axial hintereinander angeordnete elastische Lippendichtringe (46, 47) abgedichtet ist, wobei zwischen diesen beiden Lippendichtungen (46, 47) jeweils ein ölraum (Zwischenraum 48) vorhanden ist und wobei diese Ölräume (Zwischenraum 48) unter sich verbunden und an ein gemeinsames Ölstand-Anzeigerohr (52) angeschlossen sind.

4. Fernhandhabegerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß

insbesondere die in der Wanddurchführung verlaufenden Wellenabschnitte der Wellenzüge (36, 37, 38) als Hohlwellen (43, 44, 45) ausgebüdet sind und größeren Durchmesser aufweisen als die zu beiden Seiten anschließenden Lagerzapfen, wobei die Hohlwellen (43, 44, 45) gegebenenfalls

mit einem gegen Strahlung schützenden Material, z. B. Blei, ausgegossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 257 821, 335.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen