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Deckelverschluss für Autoklaven
Die Erfindung betrifft einen Deckelverschluss für Autoklaven mit vorwiegend hoher thermischer und Druckbelastung, mit am Umfang des Deckels gleichmässig angeordneten Schraubverbindungen.
Üblicherweise werden Autoklaven mit Flanschen und dazu passendem Deckel mit gleichmässig am Umfang angeordneten Schrauben verschlossen. Zwischen diesen beiden Teilen befindet sich ein aus temperaturbeständigem Werkstoff bestehender Dichtring.
Ein solcher Verschluss hat den Nachteil, dass bei hohen Innendrücken die gesamte Verschlusseinrichtung einen wirtschaftlich nicht vertretbaren hohen Materialeinsatz erfordert und eine manuelle Betätigung nur unter schwerem körperlichem Aufwand möglich ist. Weiterhin hat der Verschluss den grossen Mangel, dass eine gewaltsame Zerstörung der Schraubverbindung leicht möglich ist.
Es ist weiterhin ein mehrteiliger Verschluss für Druckgefässe bekannt. Dieser Verschluss besteht aus mehreren am Umfang gleichmässig verteilten Ringsegmenten, die durch Hilfsbohrungen in der Behälterwand von aussen in ebenfalls in der Behälterwand untergebrachte Ringnuten gezogen werden. Bei solchen Verschlüssen wird durch Anziehen der Muttern der Stiftschrautenbolzen der Deckel angehoben, bis die Ringsegmente an der hiezu vorgesehenen Kante des Deckels anschlagen. Die Dichtheit wird erreicht, indem die Muttern soweit angezogen werden, bis ein mit den Stiftschraubenbolzen in Verbindung stehender, besonders ausgebildeter Metallring auf einen Dichtring im Oberteil des Behälters angedrückt wird. Hilfsbohrungen, die sich in der Behälterwand befinden, werden durch Blindflansche verschlossen.
Dieser Verschluss hat den Nachteil, dass auf Grund der Vielzahl der Schrauben am Deckelumfang in der für diesen Verschluss vorgesehenen Anordnung eine exakt definierte Deckelvorspannung zur Abdichtung nicht erreicht wird. Die notwendige Anbringung von Blindflanschen zum Verschliessen der Hilfsbohrungen ist eine zusätzliche Ursache für das Undichtwerden des Behälters. Darüberhinaus weist diese bekannte Verschlusseinrichtung prinzipielle technische Unzulänglichkeiten, besonders in Verbindung mit der Fertigung des kompletten Verschlusses, auf. Die meisten Einzelteile der Abdichtungseinrichtung sind keine handelsüblichen Maschinenteile und erfordern daher zu ihrer Herstellung eine mechanische Spezialfertigung mit dazugehörigen Spezialwerkzeugen.
Bei Drucksenkung, beispielsweise bei Ende der Betriebszeit, besteht die Gefahr des Abblasens infolge nicht rückgängig zu machender plastischer Verformung der Dichtung und der Segmente. Diese Unzulänglichkeit tritt verstärkt auf bei zusätzlicher Verwendung eines Futters zum Schutz der Behälterinnenflächen gegen Korrosion.
Zur Lösung des gleichen Problems ist ein weiterer Deckelverschluss für Behälter, wie z. B. Autoklaven, bekannt, bei dem die Dichtheit des Behälters mit einem umfangreichen System radial verstellbarer Riegel erreicht wird. Auch dieser Deckelverschluss weist eine Reihe entscheidender Nachteile auf. Es ist eine Vielzahl mechanisch bewegter Teile erforderlich. Durch in der Praxis auftretenden Verschleiss an den mechanisch radial verstellbaren Riegeln tritt ein unzulässiges Spiel ein, was zum Verkanten bzw. zum Verklemmen der miteinander in Verbindung stehenden Teile führt. Dies hat eine ungleichmässige Kräfte- übertragung zur Folge.
Wiederum ist bei dieser Abdichtungseinrichtung keine definierte Verschlussvorspannung erreichbar.
Bei Verwendung eines erforderlichen Futters zum Schutz der Innenflächen des Autoklaven gegen Korrosion ist die Kompensation der plastischen Verformung des Futters durch die Deckelvorspannung nicht gegeben.
Man hat auch bereits versucht, alle diese Nachteile und Mängel mit einer bekannten Konusdichtung für einen Hochdruckbehälter mit plattiertem Futterrohr und plattierten Deckeln zu beseitigen. Das Futterrohr und auch der Deckel sind an den zueinandergehörenden Enden konisch ausgebildet. Die Plattierung liegt
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so an dem Deckel bzw. Futterrohr, dass die nach dem Inneren des Behälters hin liegenden Teile der Konen plattiert, die äusseren Teile der beiden konischen Flächen aber unplattiert sind.
Die Oberflächen der unplattierten konischen Flächen werden um einen von der Härte und Dicke des Plattierungswerkstoffes abhängigen bestimmten Teil der Dicke der Plattierung zurückgesetzt. Die unplattierten konischen Flächen werden fest aufeinandergepresst.
Diese Konusdichtung hat den Nachteil, dass das Verhältnis von Behälterinnendurchmesser und Teilkreisdurchmesser in Abhängigkeit vom Innendruck besonders für Höchstdruckautoklaven eine in der Praxis nicht vertretbare Überdimensionierung von Deckel, Flansch und Schrauben erfordert. Darüberhinaus hat die Konusdichtung den Mangel, dass bei hohem Innendruck die Plattierung zusätzlich plastisch verformt wird, wodurch bei Druckabfall auf Grund des Fehlens eines selbsttätigen Nachsetzens des Deckels eine einwandfreie Abdichtung nicht gewährleistet ist.
Es ist deshalb Zweck der Erfindung, einen Deckelverschluss für Autoklaven für vorwiegend hohe thermische und Druckbelastung zu schaffen, bei dem ein funktionssicheres, unfallsicheres und wirtschaftliches Verschliessen und Abdichten garantiert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Deckelverschluss zu schaffen, bei dem keine plastische Verformung der Dichtung eintritt.
Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, dass ein Deckel und ein Autoklavenmantel mit in am Umfang des Autoklavenmantels gleichmässig verteilten, in einem bestimmten Winkel zur Mittelachse des Autoklavenmantels angeordneten Bohrungen befindlichen Maschinenschrauben verbunden sind, an deren Kopf in Aussparungen sitzende Keile, den Autoklavenmantel mit dem Deckel vorspannend, angeordnet sind, und an deren anderem Ende paarweise sitzende Tellerfedern mit einer ihren Federnweg begrenzenden Buchse, den gesamten Verschluss verspannend, angeordnet sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass in der zylindrischen Aussparung eine Nut zur Halterung des Keilgegenstückes angeordnet ist.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Lösung ist, dass an dem an der Mutter zugekehrten Ende der Distanzbuchse ein vorstehender Rand an der Distanzbuchse angeordnet ist, und dass die Länge der Distanzbuchse so bemessen ist, dass die Tellerfedern eine für den jeweiligen Betriebszustand notwendige Vorspannung erhalten.
Nachfolgend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt des Erfindungsgegenstandes im montierten Zustand und in Fig. 2 eine Draufsicht mit der Anordnung der Keile ohne Schrauben.
Die erfindungsgemässe Verschlusseinrichtung besteht aus einem Mantel 1, in dem ein Deckel 2 mit Maschinenschrauben 3 befestigt ist. Zwischen Mantel 1 und Deckel 2 befindet sich die Dichtung 4. Der Mantel 1 ist mit unter einem bestimmten Winkel gleichmässig am Umfang verteilten Bohrungen 5 versehen.
Zentrisch zu diesen Bohrungen 5 befinden sich an der Innenseite des Mantels 1 zylindrische Aussparungen 6.
Als Gegenstück zu diesen zylindrischen Aussparungen 6 ist der Deckel 2 entsprechend abgeschrägt, so dass bei entsprechender Lage des Deckels 2 jeweils eine zylindrische Bohrung entsteht. An der Aussenseite des Mantels 1 ist wiederum zentrisch zu den Bohrungen 5 je eine zylindrische Einsenkung 7 angebracht.
Zwischen dem Kopf der Schrauben 3 und einer durch entsprechende Drehung des Deckels 2 entstehenden zylindrischen Bohrung befinden sich jeweils paarweise ein Keil 8 und ein Keilgegenstück 9. Die Keilgegenstücke 9 tragen an der dem Deckel 2 zugewandten Seite einen Bund 10, der in eine senkrecht zur Schräge des Deckels 2 eingepasste Nut 11 hineinragt. In der zylindrischen Einsenkung 7 sitzt eine Distanzbuchse 12 mit einem vorstehenden Rand 13. An diesem vorstehenden Rand 13 liegen Tellerfedern 14. Den Abschluss der Schraubverbindung bildet eine Mutter 15. Das Innere des Autoklaven ist mit einer aus einem Werkstoff geringerer Festigkeit als der des Dichtringes bestehenden Auskleidung 16 versehen. Zwischen Dichtring 4 und Deckel 2 befindet sich eine ebenfalls aus dem Auskleidungswerkstoff bestehende Beilage 17.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Einrichtung ist nunmehr wie folgt :
Der zu verschliessende Autoklavenmantel wird mit der Auskleidung 16 versehen. Auf die obere kreisbogenförmige Fläche des Dichtringes 4 wird die Beilage 17 aufgelegt. Nunmehr wird der Deckel 2 auf den Dichtring 4 aufgesetzt. Durch am Deckel 2 befindliche Vorsprünge wird dieser parallel zur Mittelachse des Autoklaven geführt. Der Deckel 2 liegt dann auf der Beilage 17 und auf dem Dichtring 4 lose auf. Um das Montieren der weiteren Einzelteile des Deckelverschlusses zu ermöglichen, wird der Deckel 2 in seiner jetzigen Lage so gedreht, dass Deckel und Mantel die zylindrischen Aussparungen 6 bilden. Danach werden die Keilgegenstücke 9 in die zylindrischen Aussparungen eingesetzt.
Die Keilgegenstücke 9 werden mit dem Bund 10 in der Nut 11 des Deckels 2 gehalten. Nunmehr wird der Keil 8 auf die Maschinenschraube 3 gesteckt und die Schraube in die Bohrung 5 eingeschoben. Auf das aus dem an der Aussenseite des Autoklavenmantels 1 hinausragende Ende der Maschinenschraube3 werden die Tellerfedern 14 paarweise so gesteckt, dass die Aussenkanten der Tellerfedern 14 aufeinanderliegen. Die Distanzbuchse 12 wird danach zur Führung der Tellerfedern 14 ebenfalls auf dieses Schraubenende aufgeschoben. Mit dem Anziehen der Mutter wird der Keil 8 auf den sich berührenden Keilflächen in Richtung des Schraubenanzuges so weit verschoben, bis der Keil 8 auf Grund seiner geometrischen Abmessung in der vorhandenen zylindrischen Aussparung 6 festsitzt, jedoch den Grund dieser zylindrischen Aussparung 6 nicht berührt.
Durch weiteres Anziehen der Mutter 15 werden die Tellerfedern 14 gespannt, bis die Distanzbuchse auf dem Grund der
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zylindrischen Einsenkung 7 aufsitzt. Weiterhin wird mit dem Anziehen der Mutter 15 über Keil 8 und Keilgegenstück 9 der Deckel 2 auf den Dichtring 4 und damit auf den Autoklavenmantel festgedrückt.
Nunmehr wird der Behälter aufgeheizt, wodurch der Druck ansteigt. Dabei werden Ausdehnungen und Formveränderungen in dem Dichtring 4, im Deckel 2, im Autoklavenmantel und in nahezu allen anderen Teilen wirksam, wobei Heissluft entweichen will. Beim erfindungsgemässen Verschluss jedoch verschieben sich nunmehr die Keile 8 und Keilgegenstücke 9 so gegeneinander, dass jegliche Differenz aller Deckel und Verschlussteile ausgeglichen wird und ein dauernder, erforderlicher Druck des Deckels 2 auf den Dichtring 4 gewährleistet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Deckelverschluss für Autoklaven mit hoher thermischer und Druckbelastung mit am Umfang des
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den Federweg der Tellerfedern (14) begrenzenden Distanzbuchse (12) aufgeschoben sind.