DE3731936A1 - Fernbedienbare einrichtung zum verbinden von rohrflanschen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine fernbedienbare Einrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Rohrenden durch axiales Verspannen eines Festflansches mit einem Losflansch mittels radial verspannbarer Glieder, die durch Anlaufen auf den rückseitigen Schrägflächen der Flansche auf diese einen axialen Druck ausüben.

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.

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.

Bisher sind nur wenige Einrichtungen der eingangs genannten Art bekannt geworden, ohne daß sie sich in der Praxis schon bewährt hätten.

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.

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.

Die DE-OS 33 40 465 bezieht sich auf eine Rohverbindungseinrichtung 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 parallel 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.

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.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die gattungsbildende Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß eine über ein federndes Blech mit dem Festflansch verbundene Unterschale mit einem an die Flanschform angepaßten, doppelt konischen Innenprofil sowie mit zwei außen angebrachten hakenförmigen Vorsprüngen, eine über ein federndes Blech mit dem Losflansch verbundene Oberschale mit einem an die Flanschform angepaßten, doppelt konischen Innenprofil sowie mit einer Spannvorrichtung mit zwei Spannarmen, deren vordere Enden hakenförmig ausgebildet sind, deren hintere Enden in einem radial verschieblichen Joch schwenkbar gelagert sind und die im mittleren Bereich in einer mit der Oberschale verbundenen Schrägführung gelagert sind, einem radial zur Rohrachse angeordneten Schraubbolzen, der in der Oberschale und im Joch derart gelagert ist, daß bei seiner Drehung der Abstand zwischen Oberschale und Joch veränderbar ist sowie mit einer Führung für das Joch, die eine bezüglich der Rohrachse radiale Bewegung zuläßt, die aber eine Drehbewegung um die Achse des Schraubbolzens verhindert.

Bei dieser Einrichtung kann der Losflansch zusammen mit der Oberschale und der Spannvorrichtung in einfacher Weise in die mit dem Festflansch verbundene Unterschale eingesetzt und mittels nur einer Schraube eine betriebssichere Flanschverbindung hergestellt werden. Ebenso einfach ist die Demontage.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind aus den Unteransprüchen 2 bis 9 ersichtlich. Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht des Ausführungsbeispiels in Richtung der Rohrachse gesehen.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht zu Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht zu Fig. 1.

Die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach den Fig. 1 bis 3 ist gekennzeichnet durch eine über ein federndes Blech (2) mit dem Festflansch (1) verbundene Unterschale (3) mit einem an die Flanschform angepaßten, doppelt konischen Innenprofil (4) sowie mit zwei außen angebrachten hakenförmigen Vorsprüngen (5). Über ein weiteres federndes Blech (6) ist mit dem Losflansch (7) eine Oberschale (8) verbunden, die ebenfalls ein an die Flanschform angepaßtes, doppelt konisches Innenprofil (9) aufweist. Ferner ist eine Spannvorrichtung (10) vorgesehen, mit zwei Spannarmen (11), deren vordere Enden (12) hakenförmig ausgebildet sind, deren hintere Enden in einem radial verschieblichen Joch (13) schwenkbar gelagert sind und die im mittleren Bereich (14) in einer mit der Oberschale (8) verbundenen Schrägführung (15) gelagert sind. Die Spannvorrichtung (10) weist ferner einen radial zur Rohrachse angeordneten Schraubbolzen (16) auf, der in der Oberschale (8) und im Joch (13) derart gelagert ist, daß bei seiner Drehung der Abstand zwischen Oberschale (8) und Joch (13) veränderbar ist. Schließlich besitzt die Spannvorrichtung (10) eine Führung (17) für das Joch (13), die eine bezüglich der Rohrachse radiale Bewegung zuläßt, eine Drehbewegung um die Achse des Schraubbolzens (16) aber verhindert.

In Fig. 1 ist die Spannvorrichtung (10) in der linken Seite in geschlossener und in der rechten Seite in geöffneter Stellung dargestellt. Es ist ohne weiteres ersichtlich, wie der Losflansch (7) zusammen mit der Oberschale (8) bei geöffneter Spannvorrichtung (10) von oben in die über das federnde Blech (2) mit dem Festflansch (1) verbundene Unterschale (3) eingesetzt werden kann.

Gemäß Fig. 2 ist am federnden Blech (2) für die Unterschale (3) außerdem noch eine Vorzentriereinrichtung (18) für den Losflansch (7), genauer für das mit dem Losflansch (7) verbundene Rohrende angebracht. Die Spannarme (11) weisen zweckmäßigerweise auf der Innenseite je einen Nocken (19) auf, der in montiertem Zustand zwischen Unterschale (3) und Oberschale (8) liegt und beim Lösen der Flanschverbindung Unter- und Oberschale auseinanderpreßt.

Der Schraubbolzen (16) kann in der Oberschale (8) mit Linksgewinde und im Joch (13) mit Rechtsgewinde gelagert sein. Gleiche Gewindesteigung vorausgesetzt, kann so mit einer bestimmten Drehbewegung des Schraubbolzens (16) eine doppelt so große Relativbewegung des Jochs (13) relativ zur Oberschale (8) bewirkt werden als bei einer Ausführungsform, bei der der Schraubbolzen (16) im Joch (13) oder in der Oberschale (8) drehbar, aber axial unverschieblich gelagert ist.

Auf der Oberschale (H) sind achsparallel zum Schraubbolzen (16) Stifte (20) angeordnet, die in Bohrungen (21) des Jochs (13) eingreifen und dafür sorgen, daß das Joch eine bezüglich der Rohrachse radiale Bewegung durchführen, sich aber nicht um die Achse des Schraubbolzens (16) drehen kann.

In der dargestellten Ausführungsform ist das Joch (13) aus zwei Wangen (13 a, b) zusammengesetzt, die mittig über ein Zwischenstück (22) mit Gewinde für den Schraubbolzen (16) und außen über Zwischenstücke (21 a,b) mit Bohrungen (21) für die Stifte (20) miteinander verbunden sind. Die Spannarme (11) sind mittels Bolzen (23 a,b) im Joch (13) gelagert. Sie sind außerdem über einstückig angeformte Ösen (24) und Splinte (25) in schräg zur Schraubbolzenachse angeordneten Langlöchern (26) von mit der Oberschale (8) verbundenen Lagerböcken (27) geführt. In den Lagerböcken (27) sind auch die Stifte (20) zur Führung des Jochs (13) befestigt.

Claims (9)

1. Fernbedienbare Einrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Rohrenden durch axiales Verspannen eines Festflansches mit einem Losflansch mittels radial verspannbarer Glieder, die durch Anlaufen auf den rückseitigen Schrägflächen der Flansche auf diese einen axialen Druck ausüben, gekennzeichnet durch

• a) eine über ein federndes Blech (2) mit dem Festflansch (1) verbundene Unterschale (3) mit einem an die Flanschform angepaßten, doppelt konischen Innenprofil (4) sowie mit zwei außen angebrachten hakenförmigen Vorsprüngen (5),
• b) eine über ein federndes Blech (6) mit dem Losflansch (7) verbundene Oberschale (8) mit einem an die Flanschform angepaßten, doppelt konischen Innenprofil (9) sowie mit
• c) einer Spannvorrichtung (10) mit
  • c1) zwei Spannarmen (11), deren vordere Enden (12) hakenförmig ausgebildet sind, deren hintere Enden in einem radial verschieblichen Joch (13) schwenkbar gelagert sind und die im mittleren Bereich (14) in einer mit der Oberschale (8) verbundenen Schrägführung (15) gelagert sind,
  • c2) einem radial zur Rohrachse angeordneten Schraubbolzen (16), der in der Oberschale (8) und im Joch (13) derart gelagert ist, daß bei seiner Drehung der Abstand zwischen Oberschale (8) und Joch (13) veränderbar ist sowie mit
  • c3) einer Führung (17) für das Joch (13), die eine bezüglich der Rohrachse radiale Bewegung zuläßt, die aber eine Drehbewegung um die Achse des Schraubbolzens (16) verhindert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am federnden Blech (2) für die Unterschale (3) außerdem eine Vorzentriereinrichtung (18) für den Losflansch (7) angebracht ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (11) auf der Innenseite je einen Nocken (19) aufweisen, der in montiertem Zustand zwischen Unter- und Oberschale (3, 8) liegt und beim Lösen der Flanschverbindung Unter- und Oberschale (3, 8) auseinanderpreßt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubbolzen (16) in der Oberschale (8) mit Linksgewinde und im Joch (13) mit Rechtsgewinde gelagert ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberschale (8) achsparallel zum Schraubbolzen (16) Stifte (20) angeordnet sind, die in Bohrungen (21) des Jochs (13) eingreifen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (13) aus zwei Wangen (13 a, b) besteht, die mittig über ein Zwischenstück (22) mit Gewinde für den Schraubbolzen (16) und außen über Zwischenstücke (21 a, b) mit Bohrungen (21) für die Stifte (20) miteinander verbunden sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (11) mittels Bolzen (23 a, b) im Joch (13) gelagert sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (11) über einstückig angeformte Ösen (24) und Splinte (25) in schräg zur Schraubbolzenachse angeordneten Langlöchern (26) von mit der Oberschale (8) verbundenen Lagerböcken (27) geführt sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (20) zur Führung des Jochs (13) in den Lagerböcken (27) befestigt sind.