DE2758110A1

DE2758110A1 - Aufnahmevorrichtung fuer endoskope in druckbehaeltern

Info

Publication number: DE2758110A1
Application number: DE19772758110
Authority: DE
Inventors: Hans-Martin Ing Grad Gozian; Erich Dipl Chem Dr Kolk; Heinz Dipl Ing Kuehn; Johannes Ing Grad Langen; Peter Schey
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1977-12-24
Filing date: 1977-12-24
Publication date: 1979-07-05
Also published as: DE2758110C2; IT7830758A0; IT1100704B

Description

Aufnahmevorrichtung für Endoskope in Druckbehältern
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen, Bewegen und positionsgerechten Festsetzen von Endoskopen, Fibroskopen und ähnlichen optischen bzw. elektrooptischen Objektiven in Druckbehältern, bei denen das Endoskop und die zugehörige Beleuchtungsvorrichtung durch mindestens ein Schutz- und ein Führungsrohr in das Behälterinnere einführbar, darin rotierend und axial verschieblich gelagert und - im Falle einer Leckage - zusätzlich in eine sichere Abdichtposition bewegbar ist.
Es sind zur Untersuchung der InnenrEume von Hochdruck-Gasflaschen, Nieder- und Mitteldruckzylindern für Flüssiggas sowie von enghalsigen Lagerbehältern für Flüssigkeiten mit Temperaturen unter dem Gefrierpunkt bereits Endoskope bekannt, deren Objektive mit einem Fixfokus wirksam sind, für die mit Bezug auf die vorbestimmte Geometrie des Behälterinneren eine Positionierung bzw.
Nachregulierung entfällt.
Bekannt sind ferner Periskope zur Beobachtung des Inneren von Kesselräumen, metallurgischen Ofen und ähnlichen Hochtemperaturräumen, bei denen das Sehrohr durch ein vorzugsweise wassergekühlte Schutzrohr mit eingepaßtem Fenster in den Innenraum einführbar und darin bei abgeknickter Ausblickrichtung mit öffnungswinkeln von weniger als 500 nur begrenzte visuelle Prüfungen erlaubt. - Derartige Endoskope und Periskope sind mit ihren bisher üblichen Aufnahmevorrichtungen nicht geeignet, z.B. das Einsetzen und Ablaufen von chemischen Reaktionen in Druckreaktoren fortlaufend und sicher zu verfolgen. Sicherheitsmaßnahmen gegen Leckagen bzw. Notabdichtungen für AusblickfensterbrÜche am Schutzrohr sind in diesem Zusammenhang ebenfalls nicht bekannt.
Der Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, eine zum Anbau an Druckbehälter, insbesondere Druckreaktoren geeignete Aufnahmevorrichtung für Endoskope, Fibroskope, Periskope und ähnliche optische bzw. elektrooptische Objektive zu schaffen, die einerseits neben dem den Strahlengang einhullenden, auswechselbaren Einbauteil im Schutzrohr der Vorrichtung eine Leckageanzeige gewährleistet und andererseits auf einem anderen Strömungsweg neben den Grenzflächen des optischen Einbauteils ein Spülmittel gegen druckfeste Fenster an der Ausblicköffnung zu führen ermöglicht. Zusätzlich soll die Aufnahmevorrichtung auch so ausgebildet sein, daß die Strömungswege für die Leckageanzeige und das Spülmittel im Falle einer Störung durch ein System von Dichtungen rasch absperrbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vom distalen bzw. inneren, ausblickseitigen Ende des Endoskops weg nach außen zwischen der Mantelfläche des Endoskopschafts und dem dieses umgebenden Druckrohr ein der Leckanzeige dienender, mit einer durch das Druckrohr nach außen geführten radialen Bohrung kommunizierender Kanal und zwischen der Mantelfläche des Druckrohrs und einem dieses umgebenden Führungsrohr ein dimensionierter Splspalt zur Einleitung eines Spülmittels vor die Ausblicköffnung mit ihren Fenstern am distalen Ende gebildet ist, derart, daß durch eine axiale Bewegung des Druckrohres gegenüber dem Führungsrohr der der Leckanzeige dienende Kanal und der Spülspalt absperrbar sind. -Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind am distalen Ende der Aufnahmevorrichtung in oder neben der im wesentlichen senkrecht zur Endoskopachse geführten Ebene der Ausblicköffnung ein oder mehrere den Spülspalt zum Innern des Druckbehälters hin abdichtende Ringe vorgesehen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
In Figur 1 ist das distale, im zu beobachtenden Druckraum befindliche Ende des Endoskops mit seiner Ausblicköffnung im Innern der Aufnahmevorrichtung wiedergegeben. - Die Figur 2 zeigt den außerhalb des Druckraums befindlichen Abschnitt der Aufnahmevorrichtung mit den mechanischen Mitteln für rotierende Bewegungen des Endoskops um seine Längsachse sowie zur Tiefenverstellung im zu beobachtenden Raum. - Die Figuren 3 und 4 zeigen den Einbau der Fenster in das Druckrohr vor der Ausblicköffnung und die Anordnung von Dichtungen für die Not absperrung.
Der den optischen Strahlengang einhüllende Schaft des Endoskops 1 ist im Druckrohr 2 gehalten und bezüglich der optischen Achsen seiner Ein- und Ausblicköffnung lb, la darin justiert. Das am inneren Ende geschlossene Druckrohr 2 ist seinerseits im Fihrungsrohr 3, 3a in dessen Außenflansch mittels der Kontermutter 7 befestigt. - Das stirnseitige, innere Ende dieses Führungsrohres 3, ist mittels einer lösbaren Schraube 3b ebenfalls verschlossen.
Die gesamte Aufnahmevorrichtung ist in den mit einem Flansch versehenen, die Behälterwand durchdringenden Stutzen 6 eingefügt. -Das im Druckrohr 2 justierte Endoskop 1 besitzt am distalen Ende eine z.B. um 900 aus seiner Längsachse abgewinkelte Ausblicköffnung la. Vor. dieser Ausblicköffnung ist im Druckrohr 2 mit einem vorbestimmten öfrnungswinkeld eine konische Bohrung 2a eingearbeitet, die mit einem oder mehreren druckfesten Fenstern 2b verschlossen ist. Mit Bezug auf die Beleuchtung des Beobachtungsraumes bzw. des Behälterinnern durch einen Lichtstrom, der über ein Glasfaserbündel 10 im Innern des Mantels des Endoskops 1 eingeführt wird, kommen mehrere Anordnungen für Fenster 2b in Betracht. Es kann gemäß Fig. 1 und 4 der herangeführte Lichtstrom koaxial durch das vor dem Objektiv des Endoskops 1 im Druckrohr 2 befestigte Fenster geleitet werden. Andererseits kann es gemäß Fig. 3 zweckmäßig sein, den Lichtstrom durch ein zusätzliches Fenster 2c einzubringen, womit sich im allgemeinen günstigere optische- und Beleuchtungsverhältnisse ergeben.
Der zwischen dem Druckrohr 2 und dem dieses umgebenden Führungsrohr 3 anstehende Druck aus dem Behälterinnern wird am distalen Ende der Vorrichtung von zwei oder mehreren O-Ringen 5 aufgenommen bzw. gehalten. Weiter oberhalb dieser O-Ringe 5 ist in die Mantelfläche des Druckrohres 2 eine Ringnut 2c eingearbeitet, aus deren Grund eine schräge Bohrung x bis in die konische, den Ausblicköffnungswinkel bestimmende Bohrung 2a vor das Fenster 2b führt, deren Zweck nachfolgend erläutert ist.
Zur Bildung eines Kanals ist entweder der Ringspalt zwischen dem inneren Druckrohr 2 und dem äußeren Führungsrohr 3 oberhalb der Ringnut 2 über die gesamte Länge beider Rohre hinweg bis zu einer Anschlußbohrung y am oberen bzw. äußeren Ende der Aufnahmevorrichtung dimensioniert oder es ist in die Grenzflächen eines der Rohre 2 oder 3 eine Nut eingearbeitet. Auf diese Weise kann von der Anschlußbohrung y her über den solcherart gebildeten Fließweg Sp bis zur Ringnut 2c im Druckrohr 2 und durch die schräge Bohrung x ein Spülmittel, z.B. ein Druckgas, vor das druckfeste Fenster 2b an die Ausblicköffnung geführt werden, um es zur Gewährleistung der optischen Beobachtung zu reinigen. - Ein zwischen der inneren Bohrung des Druckrohres 2 und dem darin justierten Schaft des Endoskops 1 vorgesehener weiterer Kanal K, z.B. ein Ringspalt, dient zur Anzeige von Leckagen aus dem Druckraum beim Bruch des Fensters 2b oder 2c vor der Ausblicköffnung am inneren, d.h. distalen Ende der Aufnahmevorrichtung. Zu diesem Zweck ist am äußeren freien Ende des Druckrohrs 2, z.B. nahe der Einblicköffnung 1b in das Endoskop, eine Gewindebohrung Z angebracht, an der die die Leckage anzeigenden bzw. registrierenden und alarmierenden Mittel angeschlossen werden können.
Der mit einem Flansch 6a versehene und die Behälterwand durchdringende Stutzen 6 ist ein stets ortsfestes Bauelement und im übrigen mit einem Flanschzwischenstück 13 außerhalb der Behälterwand verbunden. Auf das obere bzw. äußere freie, zylindrische Ende des Flanschzwischenstücks 13 ist eine Kupplungsscheibe 15 mittels einer Schraubverbindung aufgesetzt. - Die Abdichtung des Behälterdruckes erfolgt etwa in der Ebene dieses Flanschzwischenstücks 13 durch zwei oder mehrere Dichtungen 14. Im axialen Bereich des Flanschzwischenstücks 13 und noch weiter nach außen bzw. oben trägt das Führungsrohr 3 außen ein Gewinde 16, auf das eine Gewindebüchse 17 aufgedreht ist. Auf diese GewindebUchse 17 ist außen eine weitere Kupplungsscheibe 18 mittels einer Schraubverbindung fest aufgesetzt. Die Funktionsverbindung des rotierbaren Führungsrohrs 3 mit dem feststehenden Flanschzwischenstück 13 erfolgt dann über ein Drehgelenkgehäuse 19, das sich mittels zweier Wälzlager 20, 21 einerseits auf der Gewindebüchse 17 und andererseits auf dem äußeren Ende des Flanschzwischenstücks 13 abstützt. - Das Drehgelenkgehäuse 19 ist parallel zur Hauptachse der Aufnahmevorrichtung für das Endoskop 1 durchbohrt. In diese Bohrung ist ein in axialer Richtung beweglicher Kupplungsbolzen 22 eingeschoben, um wahlweise die formschlüssige Verbindung entweder mit der die entsprechende Bohrung aufweisenden feststehenden Kupplungsscheibe 15 oder der drehbaren Kupplungsscheibe 18 herzustellen.
In diese drehbare Kupplungsscheibe 18 ist zur Betätigung ein Handgriff 18a eingeschraubt. Andererseits ist zur Betätigung des in axialer Richtung verschiebbaren Kupplungsbolzens 22 ein Handhebel 23 mit dem Kupplungsbolzen lösbar verbunden, der in einer Kulisse bzw. in einem Langloch des Drehgelenkgehäuses 19 gerührt ist. Ferner ist in das Drehgelenkgehäuse 19 in radialer Lage eine Platte 24 fest eingefügt, die ihrerseits in eine entsprechend bemessene Längsnut im Führungsrohr 3 eingreift. Hierdurch wird gewährleistet, daß bei einer mittels des Handhebels 23 ausgeführten Rotation des Drehgelenkgehäuses 19 in neutraler bzw.
mittlerer Lage des Kupplungsbolzens 22 zwischen den für die links- oder rechtsseitige Einrastung in die Bohrungen der Kupplungsflansche 15 und 18 das genutete Führungsrohr 3 nur rotierend mitbewegt wird, um die Rundumsicht durch die Ausblicköffnung la des Endoskops zu gewährleisten.
Zur Ausführung der Höhen- und Tiefenverstellung des Endoskops 1 im Inneren der miteinander gekuppelten Rohre 2 und 3 wird der Kupplungsbolzen 22 mittels des Handhebels 23 in die feststehende Kupplungsscheibe 15 eingerastet. Drehen des Handhebels 18a in der Kupplungsscheibe 18 bewirkt dann über die Verbindung der Gewindebüchse 17 auf dem Außengewinde des Führungsrohrs 3 die axiale Bewegung des Endoskops 1 im Inneren des Druckbehälters.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Gewinde des Führungsrohrs 3, das je nach axialer Ausdehnung des Druckbehä.lters evtl.
weit aufwärts gefahren werden muß, um den oberen Bereich des Behälters zu beobachten, durch einen Faltenbalg 25 von entsprechender Länge zu schützen, der einerseits unter Einfügen eines Gleitringes auf der Gewindehülse 17 und andererseits mittels eines festen Ringes auf dem Führungsrohr 3 befestigt ist.
Es sei erinnert, daß das Druckrohr 2 in einem Außenflansch des Führungsrohrs 3 mittels einer eingesetzten Kontermutter 7 über ein Außengewinde auf dem Druckrohr 2 gehalten ist. illit einem Gewindeflansch 9, in den ein Handhebel 9a eingeschraubt ist, sind bei normalem Betrieb die axialen und radialen Positionen des Druckrohrs 2 im Inneren des Führungsrohrs 3 zueinander festgelegt.
Tritt wärend des Betriebes des Druckbehälters und beliebiger Beobachtung der in seinem Inneren ablaufenden Vorgänge, z.B.
chemische Reaktionen, ein Bruch eines Glasfensters 2b oder 2c am distalen Ende des Druckrohrs 2 auf, so erfolgt über den dimensionierten ringspaltförmigen Kanal K zwischen dem Mantel des Endoskops 1 und dem umgebenden Druckrohr 2 und der mit diesem Kanal kommunizierenden Bohrung Z am äußeren Ende des Druckrohrs eine Leckanzeige, die eine Leckabdichtung erforderlich macht. Diese Leckabdichtung erfolgt auf folgende Weise: Es ist zunächst die Festlegung des Drucksrohrs 2 im Führungsrohr 3 über die eingesetzte Kontermutter 7 und dem Gewindeflansch 9 mit dem Handhebel 9a zu lösen und das Druckrohr im Führungsrohr so weit axial nach außen bzw. oben zu bewegen, bis das konisch ausgeführte innere bzw. distale Ende 2edes Druckrohrs 2 in eine dichtende Konusbüchse 4 eintritt, die im Inneren des Führungsrohrs 3 oberhalb der Ausblicköffnung 4 angebracht ist (s. Fig. 1 und 3). Damit sind Leckstellen im Bereich der Glasfenster 2b vom Arbeitsraum des Druckbehälters abgetrennt. -Diese Notbewegung wird wie folgt ausgeführt: - Über den Handhebel 23 wird der Kupplungsbolzen 22 zum Einrasten in die Kupplungsscheibe 18 gebracht. Der Gewindeflansch 9 am äußeren Betätigungsende der Aufnahmevorrichtung wird mittels seines Handhebels 9a bis zur Anlage an die Kontermuttern 12 gedreht, wobei der andere Handhebel 18a in der Kupplungsscheibe 18 festzuhalten ist. Ist auf diese Weise die formschlüssige Anlage des Gewindeflanschs 9 mit den Kontermuttern 12 hergestellt, wird das Druckrohr 2 mitgedreht und dabei ohne das Führungsrohr 3 in der Kontermutter 7 herausgeschraubt. Ein Widerstand beim Herausschrauben zeigt das satte druckdichte Anliegen der koniscnen Teile am inneren, distalen Ende des Druckrohrs 2 in der Konusbüchse 4 des Führungsrohrs 3 an.
Neben dieser Art der Notabdichtung der Ausblicköffnung la durch eine axiale Bewegung des Druckrohrs 2 im Führungsrohr 3 ist mit gleicher Wirksamkeit auch folgende Bauweise möglich: Gemäß Fig. 4 befindet sich in der Ebene der Ausblicköffnung la im Innern des Führungsrohrs 3 eine konische Dichtung 8 mit einer Aussparung entsprechend dem Ausblicköffnungswinkel « . Durch eine von außen her ausgeführte Drehung des Druckrohrs 2 um 1800 wird dessen Ausblicköffnung vor der Rückseite der Dichtung 8 gedreht und somit verschlossen.
Aus Gründen der Vereinfachung wurde die Einblicköffnung Ib des Endoskops in Fig. 2 in axialer Richtung wiedergegeben.
Tatsächlich ist an dieser Stelle - wie an technischen Endoskopen üblich - , ein Winkelstück mit optisch justierbarem Okular lösbar aufgesetzt und der Einblick erfolgt dann üblicherweise senkrecht zur Hauptachse der Aufnahmevorrichtung. Über einen weiteren seitlichen Anschluß des auf die Einblicköffnung lb aufgesetzten, an sich bekannten Kopfstücks wird in bekannter Weise ein Lichtstrom über ein im Inneren des Mantels des Endoskops 1 geführtes Glasfaserbündel 10 bis an die Ausblicköffnung 1a geführt.
Die oben insgesamt beschriebene Bauweise der erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung für ein Endoskop mit Notabdichtung und Beleuchtung des Beobachtungsraumes über ein Glasfaserbündel erfüllt die Voraussetzung für einen Einsatz nach den jeweiligen Vorschriften für den Explosionsschutz in Produktionsanlagen.
Zeichn.

Claims

Patentansprüche 1. Aufnahmevorrichtung für Endoskope, Fibroskope und ähnliche optische bzw. elektrooptische Objektive in Druckbehältern, mit der das Endoskop in einem Druck- und einem Führungsrohr und vorzugsweise mittels einer Flanschverbindung in das Innere des Druckbehälters einführbar und darin axial verschiebbar sowie rotierend bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß vom distalen bzw. inneren, ausblickseitigen Ende des Endoskops weg nach außen zwischen der Mantelfläche des Endoskopschafts (1) und dem dieses umgebenden Druckrohr (2) ein der Leckanzeige dienender, mit einer durch das Druckrohr nach außen geführten radialen Bohrung (Z) kommunizierender Kanal (K) und zwischen der Mantelfläche des Druckrohrs und einem dieses umgebenden Führungsrohr (3) ein dimensionierter Spülspalt (Sp) zur Einleitung eines Spülmittels vor die Ausblicköffnung (la) mit dem Fenster (2b) am distalen Ende gebildet ist, derart, daß durch eine Bewegung des Druckrohrs gegenüber dem Führungsrohr der Kanal und der Spülspalt absperrbar sind.
2. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem distalen Ende in oder neben der im wesentlichen senkrecht zur Endoskopachse geführten Ebene der Ausblicköffnung (la) ein oder mehrere den Spülspalt (Sp) zum Inneren des Druckbehälters hin abdichtende O-Ringe (5) vorgesehen sind.
3. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung gesehen zwischen den O-Ringen (5) und der Ausblicköffnung (ia, 2b) mindestens ein dichtendes Ringelement (4 bzw. 8) angeordnet ist (Fig. 3 und 4).
4. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ringelement (8) in der Ebene der Ausblicköffnung konisch ausgebildet ist.
5. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Dichtflächen eines Ringelements (4) mit der Endoskopachse einen spitzen Winkel einschließt und eine druckfeste Absperrung durch eine axiale Verschiebung des Druckrohrs (2) erfolgt.
6. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene der Ausblicköffnung (la, 2b) in das Führungsrohr (3) ein mit einer Aussparung für den Ausblick versehenes, ringförmiges Dichtelement fest eingefilgt ist, wobei durch eine Drehung des Druckrohrs (2) zusammen mit dem einliegenden Endoskop (1) im Fuhrungsrohr eine druckfeste Absperrung ohne axiale Verschiebung erfolgt (Fig. 4).
7. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der über ein Glasfaserbündel (10) eingeführte Lichtstrom zur Beleuchtung des Druckbehälterinnern koaxial zum optischen Strahlengang durch das druckdichte Fenster (2b) vor der Ausblicköffnung (la) geleitet wird (Fig. 4).
8. Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrom zur Beleuchtung des Druckbehälterinnern über ein neben dem optischen Strahlengang des Endoskops (1) geführtes Glasfaserbündel (10) durch ein zusätzliches druckdichtes Fenster (2c) vor die Ausblicköffnung (la) geleitet wird (Fig. 3).