DE2259429C2

DE2259429C2 - Kupplung zum lösbaren Anschluß eines an der Innenseite radioaktiv kontaminierten Schlauches mit darinliegendem Doppelschlauch an ein geschlossenes Containment

Info

Publication number: DE2259429C2
Application number: DE2259429A
Authority: DE
Inventors: Gustav 7520 Bruchsal Kunz; Carl Dipl.-Ing. 7523 Graben Leichsenring
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1972-12-05
Filing date: 1972-12-05
Publication date: 1982-06-03
Also published as: FR2209067A1; FR2209067B3; US3897089A; GB1399036A; DE2259429A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Kupplung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die DE-OS 20 50 598 Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 bekanntgewordenen Art.

Solche Kupplungen werden für den Umgang mit radioaktiven Materialien bei der sogenannten «-Technik benötigt. Mit dieser α-Technik müssen und ^-Strahlen, ζ. 3. Plutonium, gehandhabt werden. Ein wichtiges Merkmal der α-Technik besteht in der Aufrechterhaltung eines doppelten Containments, d. h_M einer doppelten SicherheitshüJle zwischen α-Strahler und Bedienungspersonal. Solche doppelten Hüllen werden durch dichte Geräte, die in weitere dichte Boxen gestellt werden, gebildet. Zwischen solchen Boxen sind nun Verbindungen notwendig, über welche radioaktive Flüssigkeiten, Gase und dgl. von Box zu Box ίο transportiert werden. Diese Verbindungen bestehen aus Doppelschläuchen, d. h. aus einem ineinanderliegenden Schlauchsystem, welches von einem äußeren und einem inneren Schlauch gebildet wird.

Kupplungen für schwach radioaktive Flüssigkeiten mit einfachem Cotainment sind aus den DE-OS 20 50 598 und 21 10 320 bekannt. Diese Kupplungen sind für das Ankuppeln von Schläuchen an Tanks zum Umfüllen von Flüssigkeiten vorgesehen. Da die KuDplungen in ihrem Inneren vollständig kontaminiert werden, sind sie nur für schwach radioaktive Flüssigkeiten geeignet. Ihr kontominerter Stopfen bzw. Ventilkegel ist nicht ohne weiteres ausbaubar, da er vom Freien her, d. h. außerhalb des Containments, betätigt wird und auch eingebaut ist. Für die Plutonium-Technologie mit ihren wesentlich höheren Sicherheitsanforderungen sind diese Kupplungen nicht geeignet, da hierbei absolut Dichtigkeit unter anderem durch die Verwendung von zwei Containments verlangt ist. Darüberhinaus darf keinerlei radioaktive Substanz ins Freie gelangen. Es muß daher der Dichtungsstopfen, da er mit Plutonium kontaminiert sein kann, in das Innere der Box bzw. der Zelle gezogen werden können, z. B. beim Auswechseln oder bei einer Reparatur.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, Kupplungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art insoweit zu verbessern, daß beim Beibehalten der bei diesem Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß ein einfacher Anschluß an eine Box oder an ein anderes Gerät erreicht ist, insbesondere ein einfach lösbarer Anschluß einer an der Innenseite radioaktiv verschmutzten Leitung darüberhinaus erreicht ist, daß die Einrichtung noch sicher zur Handhabung von Plutonium oder Transuran-Lösungen geeignet ist, wobei die Gefahr einer Umgebungskontamination weitgehendst beseitigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt nun die vorliegende Erfindung bei einer Kupplung gemäß dem Oberbegriff vor, daß der Stopfen in den die gesamte Kupplung der Länge nach zentrisch durchsetzenden freien Durchgang vom Innenraum des Containments einschiebbar und von diesem aus in die zwei Hälften zwischen den Dichtungen trennbar ist, wobei die innere Hälfte des Stopfens aus einer Federhülse, einer darum liegenden Büchse und der zwischen beiden angeordneten Druckfeder und der auf der Federhülse neben der Büchse angebrachten Gummidichtung besteht, die äußere Hälfte des Stopfens durch eine Gewindespannhülse, eine Führungsbüchse, die Hülsenmutter sowie die Gummidichtung gebildet ist, wobei die Führungsbüchse ebenfalls um die Gewindespannhülse herum angeordnet ist, sowie die Dichtung auf dieser Gewindespannhülse aufgebracht ist, die Hülsenmutter auch auf der Gewindespannhülse aufgebracht ist und sich an einem Punkt der Führungsbüchse abstützt, wobei ferner die beiden Stopfengruppen durch den Schraubenbolzen verbunden sind, der mit seinem Gewindestück in die Gewindespannhülse zur Trennung der beiden Hälften

einschraubbar ist Eine besonders vorteilhafte und förderliche Weiterbildung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Dichtungen je für sich mittels an den Berührungsflächen der beiden Stopfenhülsen angebrachten, radial mit schrägen Anlaufflächen herausragenden Nasen durch Axial-Kräfte radial aufweistbar sind und daß der Schraubbolzen mittels eines an ihm angebrachten Gewindestückes in die Federhülse einschraubbar ist und daß zwischen Bolzen und Gewindespannhülse eine weitere Druckfeder sitzt, die somil über den Schraubenbolzen und die Hülsen eine axiale Verdichtungskraft zwischen den Stirnflächen der Dichtungen erzeugt

Die Entwicklung der Erfindung ausgehend von dem zu verbessernden und im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Stand der Technik gemäß der DE-OS 20 50 598, Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 über die noch zu lösende, auf diesen Stand der Technik spezifizierte Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 angegebenen Lösungsmitteln in ihrer Gesamtheit und damit die Entwicklung des Gestaltungsprinzips der Erfindung war nicht ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil zu dieser Entwicklung beim Stand der Technik keine ausreichenden technischen Hinweise bekanntgeworden sind. Insoweit es bei der Aufgabenlösung rschneidungen mit dem Stand der Technik gemäß der DE-OS 21 10 320 bzw. gemäß dem Aufsatz von Nievelstein, Csiba, Hellwig: »Zweiteilige Druckführungsstufen für Wände von heißen Zellen«, »Kerntechnik«, 7. Jahrgang, 1965, Heft 12, Seiten 555-557, gibt, hat die Übertragung der eintsprechenden Überschneidungsmerkmale nicht ohne weiteres nahegelegen, weil sie bei dem jeweiligen Stand der Technik in ganz anderem technischen Zusammenhang bekanntgeworden sind.

Der Technische Fortschritt der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch die gekennzeichneten Lösungsmittel Kupplungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und durch die DE-OS 20 50 598, Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2, bekanntgewordenen Art insoweit verbessert werden, daß beim Beibehalten der bei diesem Stand der Technik bereits erreichten Vorteile, die darin zu sehen sind, daß ein einfacher Anschluß an eine Box oder ein anderes Gerät erreicht ist, insbesondere ein einfach lösbarer Anschluß einer an der Innenseite radioaktiv verschmutzten Leitung, darüber hinaus erreicht ist, daß die Einrichtung noch sicher zur Handhabung von Plutonium oder Transuranlösungen geeignet ist, wobei die Gefahr einer Umgebungskontamination weitgehendst beseitigt ist.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß beim Umgang mit Substanzen, die eine hohe «-Aktivität aufweisen, die Gefahr der Umgebungskontamination, wenn diese Stoffe aus oder zwischen «-dichten Boxen transportiert werden, auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die Erfindung ermöglicht dabei in vorteilhafter Weise die sichere Förderung von Lösungen dieser Stoffe über Schläuche und gestattet dabei das saubere Abkuppeln dieser Schlauchverbindungen. Durch das erfindungsgemäße System Doppelschlauch — Schnellkupplung — Verschlußstopfen wird ein sehr sicheres System zur Handhabung von Transuranlösungen unter Benutzung sehr einfacher und allgemein gebräuchlicher Bauteile, wie Schläuche und Kupplungen, geschaffen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiel!» in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die geschlossene Kupplung mit eingesetztem Verschlußstopfen,

F i g. 2 die geschlossene Kupplung mit entnommenem Verschlußstopfen und mit einem in den freien Durchgang der Kupplung eingeführten Medienschlauch als innerem Containment des Doppelschlauchsystemes,

Fig.3 die Kupplung mit eingesetztem Verschlußstopfen gemäß F i g. 1 in getrenntem Zustand,

Fi g. 4 den vergrößerten Ausschnitt »A« von Fi g. 1.

In der Fig. 1 ist die Kupplung für den äußeren Schlauch sowie der darin eingebaute Stopfen im Längsschnitt dargestellt Der äußere Schlauch 33 des Doppelschlauchsystems ist mit Hilfe der äußeren Kupplungsteile, die aus dem äußeren Flansch 21, dem Verriegelungsstück 22, der Verschiebehülse 23, dem inneren Flansch 24 sowie der Mutter 25 bestehen an der Wandung 27 des Containmentraumes 26 befestigt. Die Abdichtung des inneren Flansches 24 an der Containmentwandung 27 erfolgt mit Hilfe der Dichtung 28. Die dargestellte Kupplung ist in üblicher Weise durch Verschieben der Verschiebehülse 23 auf dem Verriegelungsstück 22 lösbar. Die benannten Kupplungsteile 21 bis 25 weisen einen zentrisch gelegenen, freien Durchgang 20 auf, der die gesamte Kupplung vom äußeren Schlauch 33 bis in den Innenraum 26 des Containments durchsetzt.

In den freien Durchgang 20 ist nun ein mehrteiliger Stopfen im Innenraum des Containments 26 her eingeschoben. Dieser Stopfen besteht im wesentlichen aus zwei Teilegruppen, von denen die innere aus der Federhülse 2, der darumliegenden Büchse 4, der zwischen beiden angeordneten Druckfeder 8 rnd der auf der Federhülse 2 neben der Büchse 4 angebrachten Gummidichtung Ta besteht. Der äußere Teil des Stopfens wird durch die Gewindespannhülse 3, die Führungsbüchsc 5, die Hülsenmutter 6 sowie die Gummidichtung Tb gebildet. Dabei ist die Führungsbüchse 5 ebenfalls um die Gewindespannhülse 3 herum angeordnet sowie die Dichtung Tb in ähnlicher Weise wie die Dichtung Ta auf diese Gewindespannhülse 3 aufgebracht. Die Hülsenmutter 6 ist auf die Gewindespannhülse 3 aufgebracht und stützt sich an einem Bund der Führungsbüchse 5 ab, so daß bei einem Verdrehen der Hülsenmutter 6 Gewindespannhülse 3 und Führungsbüchse 5 gegeneinander bewegt werden. Das die beiden Stopfengruppen 2, 4, 8, Ta bzw. 3, 5, 6, Tb verbindende Zwischenglied wird durch den Schraubenbolzen 1 gebildet. Der Schraubenbolzen 1 weist an seinem äußeren Ende einen Sechskantmutterkopf 35 auf, auf welchen ein zylindrischer Teil 36 folgt. Daran anschließend sitzt der zylindrische Teil mit kleinerem Durchmesser sowie das Gewindestück 34 und das Abschlußstück 38. In der gezeichneten Darstellung ist das Gewindestück 34 in der Federhülse 2 eingeschraubt. Zwischen dem Sechskantkopf 35 des Schraubenbolzens 1 und der inneren Stirnseite der Gewindespannhülse 3 ist eine Druckfeder 9 geschaltet, mittels welcher die Gewindespannhülse 3 und die Federhülse 2 über das Gewindestück 34 auf dem Schraubenbolzen 1 gegeneinander gedrückt werden. Durch die Nocken i6 bzw. die Nuten 17, die an den Stirnseiten der Teile 2 und 3 angebracht sind, wird eine lösbare Verdrehsicherung ermöglicht. Mittels der Druckfeder 9 werden somit auch d>e beiden Dichtungen Ta und Tb mit ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten gegeneinander gedrückt, so daß ein lediglich linienförmiger, abgedichteter Spalt in der Trennfläche 29 des Stopfens entsteht.

Der aus den soeben beschriebenen Teilen bestehende

Stopfen ist in die äußere Kupplung so eingebaut, daß diese Trennfläche 29 des Stopfens genau in der Trennebene 30 der äußeren Kupplungsstelle 21 bis 25 zu liegen kommt. In dieser Position befinden sich die Gummidichtungen Ta und Tb zwischen den Außenseiten ί der inneren Stopfenteile 2 bzw. 3 und der Innenseite des freien Durchganges 20 der äußeren Kupplungsteile.

Der Schraubenbolzen 1 dient somit zur Verbindung und Aufnahme aller Einzelteile des Verschlußstopfens beim Einschrauben des kompletten Stopfens in die geschlossen Kupplung. Wird nun der Schraubenbolzen gelöst, so drückt die Druckfeder, — die auf der Federhülse 2 gleitet und mit dem Sprengring 12 gehalten wird —, über die Büchse 4 die Gummidichtung Ta zusammen. Unterstützt wird dieses Zusammendrükken durch die Nase i8, die an der vorderen Stirnseite der Federhülse 2 aufgesetzt ist. Durch die radiale Verformung der Gummidichtung Ta wird nun die bewegliche Kupplungshälfte abgedichtet und gleichzeitig das innere Stopfenteil festgeklemmt.

Die Führungsbuchse 5 des äußeren Verschlußstopfenteiles wird in den inneren Flansch 24 der äußeren Kupplung eingeschraubt. In dieser Führungsbüchse 5, die durch eine Nut sowie den dazugehörigen Stift 11 gegen Verdrehen gesichert ist, gleitet die Gewindespannhülse 3 mit der Gummidichtung Tb an ihrem inneren Ende. Durch Anziehen der Hülsenmutter 6 wird die Dichtung Tb, in gleicher Weise wie die auf der anderen Seite gelegenen Dichtung Ta, mittels der Nasen 19 an der Spannhülse 3 zusammengedrückt, wodurch die feste Kupplungshälfte, die aus dem inneren Flansch 24 sowie der Mutter 25 gebildet ist, verschlossen wird. Dabei sorgt der O-Ring 10 für die Abdichtung am Schraubenbolzen 1.

Das Trennen des gesamten Verschlußstopfens erfolgt durch Drehen an der Sechskantmutter 25, wobei das Gewindestück 34 des Schraubenbolzens 1 aus dem Gewinde der Federhülse 2 herausgeschraubt wird und in das Gewinde 29 der Gewindespannhülse 3 eingeschraubt wird. Dadurch wird die Druckfeder 8 zur Wirkung gebracht, das heißt, das zylindrische Abschlußstück 38 des Schraubenbolzens 1 bewegt sich aus der Büchse 4 heraus und klemmt diese durch Aufweiten der Dichtung Ta im freien Durchgang 20 fest. Danach kann die äußere Kupplung getrennt werden, es trennt sich dabei auch der Stopfen in zwei Hälften auf, wobei durch die Dichtung Ta der innere Stopfenteil im freien Durchgang 20 durch die Dichtung Tb der äußere Teil des Stopfens in diesem freien Durchgang abgedichtet und festgehalten wird.

Dieser aufgetrennte Zustand ist in der Fig. 3 dargestellt. Befindet sich der Verschlußstopfen in dem in der F i g. 1 gezeichneten Zustand, d. h. die Dichtungen Ta und Tb sind radial entspannt und nur axial mit ihren Stirnseiten zusammengepreßt, so kann er durch Herausschrauben der Führungsbüchse 5 aus dem inneren Flansch 24 der äußeren Kupplung vollständig herausgeschraubt und herausgezogen werden. Damit ist der freie Durchgang 20 vom äußeren Schlauch 33 bis in das Innere des Containments 26 geöffnet. In diesem Zustand kann nun der innere Schlauch, d. h. der Medienschlauch 15, in die Kupplung eingeschoben werden. Dieser Medienschlauch 15 verbindet zwei in getrennten Boxen aufgestellten Geräte miteinander und wird in dem Schutzschlauch, dem äußeren Schlauch 33, geführt. Durch die Andruckschraube 13 wird der Gummidichtungsring 14 zwischen Medienschlauch 15 und freiem Durchgang 20 der Kupplung so gequetscht, daß der Luftspalt zwischen diesem Medienschlauch 15 und dem inneren der Kupplung abgedichtet ist. Dieser Betriebszustand mit Medienschlauchführung in der geschlossenen Schnellkupplung mit angeschlossenem äußeren Schlauch 33 ist in der F i g. 2 dargestellt.

Im folgenden werden die Bedienungsschritte für die Betätigung der Kupplung noch einmal kurz zusammengefaßt:

1. Lösen der Andruckschraube 13,

2. Herausziehen des Medienschlauches 15 aus dem freien Durchgang 20,

3. Einschrauben des Verschlußstopfens in den inneren Flansch 24,

4. Verspannen der inneren Dichtung Ta durch Verdrehen des Schraubenbolzens 1 am Sechskant 35,

5. Verspannen der Dichtung Tb durch Verschrauben der Hülsenmutter 6 auf der Gewindespannhülse 3,

6. Weiterdrehen des Schraubenbolzens 1, bis das Gewindestück 34 in das Gewinde 39 der Gewindespannhülse 3 eingeschraubt ist,

7. Trennen der äußeren Kupplung durch Verschieben der Verschiebehülse 23,

8. Der äußere Schlauch 33 ist vom Containment 27 bzw. 26 abgekuppelt, der freie Durchgang 20 sowie am Schlauch als auch am Containment abgedichtet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplung zum lösbaren Anschluß eines an der Innenseite radioaktiv kontaminierten Schlauches mit darin liegendem Doppelschlauch an ein geschlossenes Containment, bestehend aus voneinander lösbaren Kupplungsteilen, von denen ein Teil am äußeren Schlauch und ein anderes Teil am Containment befestigt ist, sowie einem in den Durchgang der Kupplung einschiebbaren Stopfen mit einer ihn umschließenden Druckfeder, einer Hülsenmutter und mit den Durchgang verschließenden, radial aufweitbaren Dichtungen, wobei der Stopfen an den Dichtungen in zwei Hälften trennbar und die Trennfläche in der Ebene der Trennflächen der Kupplung gelegen ist und die beiden Stopfenhälften durch einen inneren Schraubenbolzen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (1, 2, 3, 4, S) in den die gesamte Kupplung der Länge nach zentrisch durchsetzenden freien Durchgang (20) vom Innenraum des Containments (26) einschiebbar und von diesem aus in die zwei Hälften zwischen den Dichtungen (7a; Tb) trennbar ist, wobei die innere Hälfte des Stopfens aus einer Federhülse (2) einer darum liegenden Büchse (4) und der zwischen beiden angeordneten Druckfeder (8) und der auf der Federhülse neben der Büchse angebrachten Gummidichtung {Ja) besteht, die äußere Hälfte des Stopfens durch eine Gewindespannhülse (3), eine Führungsbüchse (5), der Hülsenmutter (6) sowie der Gummidichtung (7b) gebildet ist, wobei die Führungsbüchse ebenfalls um die Gewindespannhülse herum angeordnet ist, sowie die Dichtung (Jb) auf dieser Gewindespannhülse aufgebracht ist, die Hülsenmutter auch auf der Gewindespannhülse aufgebracht ist und sich an einem Punkt der Führungsbüchse abstützt, wobei ferner die beiden Stopfengruppen (2,4,8, 7a; 3,5,6, 7b) durch den Schraubenbolzen (1) verbunden sind, der mit seinem Gewindestück (34) in die Gewindespannhülse zur Trennung der beiden Hälften (2,4; 3, 5) einschraubbar ist.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (7a, 7b) je für sich mittels an den Berührungsflächen der beiden Stopfenhülsen (2, 3) angebrachter, radial mit schrägen Anlaufflächen herausragender Nasen (18, 19) durch Axialkräfte radial aufweitbar sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenbolzen (1) mittels eines an ihm angebrachten Gewindestückes (34) in die Federhülse (2) einschraubbar ist und daß zwischen Bolzen und Gewindespannhülse (3) eine weitere Druckfeder (9) sitzt, die somit über den Schraubenbolzen und die Hülsen (2, 3) eine axiale Dichtungskraft zwischen den Stirnflächen der Dichtungen (7a,