Sicherheitsverschluss für Hochdruckbehälter Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsverschluss für Hochdruckbehälter mit Verriegelungsgliedern, die bei geschlossenem Behälter auf dem Rand des verrie gelten Behälterdeckels aufliegen und in eine oder meh rere Ausnehmungen der Innenseite des Behälterober teils eingreifen, und mit einer Sicherungsvorrichtung, die ein die Verriegelungsglieder in ihrer Riegelstellung festlegendes Sperrglied und ein Schraubglied aufweist,
das in eine Gewindebohrung des Deckels einschraub- bar ist, in der eingeschraubten Stellung das Sperrglied gegen den Deckel festzieht und einen den Deckel durchsetzenden Druckentlastungskanal verschliesst.
Hochdruckbehälter mit einem solchen Sicherheits- verschluss können z. B. rohrförmig ausgebildet sein oder als Druckbehälter für Filter, als Reaktionsbehäl ter für chemische Zwecke, als Speicher und für andere Zwecke dienen. Auf den verschiedenen Anwendungs gebieten können sehr hohe Innendrücke entweder nor malerweise erforderlich sein oder ausnahmsweise oder unerwünscht entstehen, z. B. Überdrücke von einigen Atmosphären bis zu einigen hundert Atmosphären. Das Druckmittel im Behälter kann gasförmig oder eine Flüssigkeit sein.
Insbesondere wird auch bei Flüssig- keits- und Gasfiltern häufig mit Filterbehältern mit hohen Innendrücken gearbeitet.
Bei einem bekannten Sicherheitsverschluss der ein gangs genannten Art ist das Sperrglied für die se:gment- förmigen Verriegelungsglieder als Scheibe ausgebildet, die mit einem zentrischen Gewindeansatz in eine ent sprechende Gewindebohrung des Deckels einschraub- bar ist. Dabei greift der Rand der Scheibe hinter die in ihrer Schliessstellung in eine Nut des Behälteroberteils eingreifenden Verriegelungsglieder, während sich die Scheibe mittels eines den Gewindeansatz umgreifenden Dichtungsringes dichtend an den Behälterdeckel anlegt.
Beim Öffnen dieses Verschlusses wird der Gewindean satz der Scheibe aus der Gewindebohrung des Deckels herausgeschraubt, wobei zwischen dem Gewindeansatz und der Gewindebohrung des Behälterdeckels und un ter dem Dichtungsring hindurch Gas im die Atmo- sphäre austreten soll. Das Austrittsgeräusch des austre tenden Gasstroms soll der Bedienungsperson anzeigen, dass noch Überdruck in dem Behälter herrscht und die Scheibe des Sicherheitsverschlusses noch nicht so hoch geschraubt werden darf, dass sie die Verriegelungsseg- mente freigibt.
Dadurch soll die Bedienungsperson ver- anlasst werden, vor vollständigem Herausschrauben der Sperrscheibe ein meist vorhandenes zweites Gas ventil des Behälters zu öffnen, bis sich der Überdruck mit dem Atmosphärendruck ausgeglichen hat, oder ab zuwarten, bis kein Gasaustrittsgeräusch mehr an der Gewindebohrung auftritt.
Diese bekannte Sicherung ist unzureichend, weil der Behälterinhalt den geringen Spielraum zwischen dem Gewindeansatz und der Gewindebohrung des Dek- kels leicht so weit verschmutzen kann, dass trotz im Behälter noch bestehenden Überdrucks beim Lösen der Scheibe keine oder keine hörbare Ausströmung des Gases aus dem Behälterinnern erfolgt.
Es ist auch umständlich, eine schwere Sperrscheibe so weit hochdrehen zu müssen, bis die Verriegeiungs- segmente aus ihrer Ringnut herausgenommen werden können.
Die Erfindung bezweckt, einen Sicherheitsver- schluss zu schaffen, der ausgehend von der eingangs genannten Bauart und im allgemeinen auch unter der Voraussetzung, dass ein besonderes Druckentlastungs- ventil am Behälter vorgesehen ist, die Mängel des vor genannten bekannten Sicherheitsverschlusses nicht auf weist, sondern die Gewähr gibt, dass der Behälterdek- kel nicht abgenommen wird, ehe der Druck im Innern mit dem Aussendruck ausgeglichen ist, und der die hierzu und zum Entriegeln der Verriegelungsglieder er forderlichen Massnahmen schnell und mühelos auszu führen erlaubt.
Diese Aufgabe wird bei einem Sicherheitsverschluss der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das Schraubglied als Ventilglied ausgebildet ist, das einen im Sperrglied axial verschieb baren Schaft mit verdicktem Kopf aufweist und mit dem Ende seines Gewindeteils in eingeschraubter Stel lung an einer Sitzfläche innerhalb des Druckentla- stungskanals dichtend angreift, während der verdickte Anschlagteil das Sperrglied gegen den Deckel drückt, und dass das Gewinde des Gewindeteils oder dessen Gegengewinde der Deckelbohrung von einer axialen Längsnut durchsetzt ist,
die schon bei Beginn- des Aus schraubens des Ventilglieds gasförmiges Druckmittel durch den Deckel hindurch austreten lässt.
Das Wesentliche ist bei dieser Bauweise, dass das Schraubglied vom Sperrglied unabhängig betätigbar und als Ventilglied ausgebildet sein kann. Der Beginn des Ausschraubens des Ventilglieds aus der Gewinde bohrung des Druckentlastungskanals kann nicht nur das Ende des Ventilglieds von seiner Sitzfläche, sondern auch den Anschlagteil des Schafts des Ventil gliedes vorn Sperrglied abheben.
Jedoch gewährleistet dabei die das Gewinde des Gewindeteils des Ventil glieds oder dessen Gegengewinde der Deckelbohrung durchsetzende axiale Längsnut, dass schon bei Beginn des Ausschraubens des Ventilglieds ein starkes Ge räusch von gasförmigem Druckmittel entsteht, das diese Nut mit Sicherheit durch den Deckel hindurch austreten lässt. Sie kann so breit und tief gewählt wer den, dass von dem austretenden Gas mitgerissene Schmutzteilchen oder sonstige Festkörperteilchen keine Verstopfung der Nut mit sich bringen.
Das Austrittsgeräusch zeigt dann der Bedienungs person an, dass sie erst das weitere am Behälter vorge sehene Druckentlastungsventil öffnen muss, ehe sie das Ventilglied weiter ausschraubt, oder mit weiterem Aus schrauben warten muss, bis kein Gasaustrittsgeräusch mehr zu hören ist, letzteres in dem Falle, dass ein be sonderes weiteres Druckentlastungsventil am Behälter oder im Behälterdeckel nicht vorgesehen ist.
Zweckmässig ist eine weitere Sicherung gegen zu weites Ausschrauben des Ventilgliedes bei der Ausfüh rung des Verschlusses in der Form vorgesehen, dass am Ventilschaft und am Sperrglied zusammenwirkende Anschlagglieder vorgesehen sind, die sich nach teilwei sem Ausschrauben des Ventilgliedes aus dem Deckel aneinander anlegen und anzeigen, dass der verdickte Anschlagsteil des Ventilglieds eine Stellung erreicht hat, die das Lösen des Sperrglieds von den Verriege- lungsgliedern ermöglicht.
Durch dieses bei der Betäti gung des Ventilglieds fühlbare Anschlagen der An schlagglieder wird die Bedienungsperson nochmals ge warnt, das Ventilglied weiter aus dem Deckel heraus zuschrauben, ehe der Druckausgleich zwischen Behäl terinnerem und Atmosphäre erfolgt ist.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungs form des erfindungsgemässen Sicherheitsverschlusses eines Hochdruckbehälters beispielsweise dargestellt, der mittels dieses Sicherheitsverschlusses verschlossen werden kann, und zwar zeigt: Fig.1 einen Schnitt durch den Sicherheitsver- schluss, und zwar in der linken Hälfte in geöffnetem Zustand, in welchem die Sicherungsvorrichtung des Verschlusses und der Deckel des Druckbehälters vom Druckbehälter abhebbar und die Verriegelungsglieder entriegelt sind, und in der rechten Hälfte in der Schliessstellung,
in der die Verriegelungsglieder einge rastet sind und die Sicherungsvorrichtung festgehalten ist, wobei das Druckentlastungsventil des Deckels ver schlossen ist, und Fig. 2 eine Draufsicht auf den Sicherheitsverschluss gemäss Fig: 1. Gemäss Fig. 1 ist der zu verschliessende, abgebro chen dargestellte, Druckbehälter 1 bei 2 durch eine Schweissnaht oder anderweitig fest, vorzugsweise un lösbar, mit einem Oberteil 3 verbunden, der einen Hal terahmen und eine Verlängerung des Behältermantels 1 bildet.
Der Halterahmen bildet ferner an seiner Innen seite bei 4 eine zylindrische Dichtfläche für die Auf nahme des Behälterdeckels 5, dessen Aussendurchmes ser kleiner ist als der Innendurchmesser der Behälter bohrung. Ferner schafft ein vorspringender Bund 6 am unteren Ende der Dichtfläche 4 eine schmale, ringför mige Auflagefläche, auf der sich der Deckel 5 in. seiner Schliessstellung aufsetzt. In dieser Stellung ist der Dek- kel 5 mittels eines in eine Umfangsnut 7 eingepressten O-Ringes 8 gegen die Dichtfläche 4 abgedichtet, die einen kleinen Spielraum zur Umfangsfläche des Dek- kels 5 freilässt.
Der im einzelnen nicht gezeichnete Druckbehälter kann je nach Bedarf mit Einlass- und Auslassstutzen, Ventilen und druckdicht verschliessbaren Öffnungen für die Zuführung und Abführung von. strömenden Medien, wie Gas oder Flüssigkeit, versehen sein, die keinen Gegenstand der Erfindung bilden. Vorzugsweise enthält er regelmässig einen nicht gezeichneten ver- schliessbaren Entlastungsstutzen.
Wesentlich ist jedoch, dass der Deckel 5 einen zweckmässig mittig angeordneten Druckentlastungska- nal 9 besitzt, der mittels eines Ventilgliedes 10 druck dicht verschliessbar ist, das in geöffneter Stellung ein im Innern des Behälters befindliches und vorzugsweise gasförmiges Druckmittel durch diese Bohrung hindurch austreten lässt, um dadurch einen eventuell im Behäl ter bestehenden Überdruck vor Öffnen des Deckels der Bedienungsperson anzuzeigen.
Durch Öffnen des Ventils mittels des Ventilgliedes entweicht hörbar das im Behälter noch unter Druck stehende Medium, wodurch die Bedienungsperson ver- anlasst wird, den Entlastungsstutzen am Behälter zu öffnen und den Behälterdruck mit dem Atmosphären druck schnell zum Ausgleich zu bringen. Ist ein solcher Entlastungsstutzen nicht vorgesehen, so kann das Dek- kelventil selbst für diesen Druckausgleich benutzt wer den, der dann aber längere Zeit in Anspruch nehmen würde.
Bei der gezeichneten Ausführungsform ist ein Schraubventilglied 10 vorgesehen, das am unteren Ende des Ventilschaftes 11 einen Gewindeteil 12 be sitzt, der in ein entsprechendes Innengewinde eines oberen erweiterten Teils 13 der Bohrung 9 einschraub- bar ist und in ein verjüngtes, kegelstumpfförmiges un teres Ende 14 übergeht.
Die Bohrung 9 des Deckels erweitert sich gleichfalls keaelstumpfförmig bei 15 zu dem erweiterten Bohrungsteil 13 hin und bildet bei 16 einen konischen Ventilsitz für das kegelstumpfförmige Ende 14 des Ventilgliedes 10.
Der Gewindeteil 12 des Ventilschaftes 11 besitzt ferner eine axiale Längsnut 17, die bis knapp in den kegelstumpfförmigen Teil 14 hineinragt und als Gas- austrittskanal dient. Statt dessen könnte eine .entspre- chende Längsnut in dem erweiterten Teil 13 der Boh rung vorgesehen sein.
Eine solche Nut (17) erlaubt nämlich dem Druckmittel, zur Atmosphäre hin zu ent weichen, ohne durch das Gewinde 12 hindurchtreten zu müssen, wenn das Ventil gemäss in der in Fig. 1 links gezeichneten Stellung zum Teil aus der Bohrung 13 und 15 herausgeschraubt ist, d. h. sich in seiner Offenstellung befindet. Der Ventilschaft 11 besitzt zwei Bünde 18 und 19, mit denen er in einer Nabe 20 drehbar und. axial ver schiebbar gelagert ist. Die Nabe 20 bildet einen Teil einer nachstehend noch zu beschreibenden Sicherungs vorrichtung.
Um zu verhindern, dass das Ventilglied 10 beim öff nen des Verschlusses ganz aus der Sicherungsvorrich tung herausgeschraubt wird, ehe die Druckentlastung im Behälterinnern herbeigeführt worden ist, ist eine Kopfschraube 21 so weit in eine Gewindebohrung der Nabe 20 eingeschraubt, dass ihr Ende in den zwischen. den Bünden 18 und 19 und dem Schaft 11 gebildeten freien Raum hineinragt und dass beim Herausschrau ben des Schaftes sich der Bund 19 als Anschlag gegen dieses Schraubenende anlegt. In dieser Stellung ist die Schraube 21 mittels einer Gegenmutter 22 gesichert.
Das obere Ende des Ventilgliedes 10 ist als Dreh kopf ausgebildet und zu diesem Zweck mit einem Vier kant oder Sechskant 23 versehen, der mit einem Steck schlüssel betätigt werden kann. Ausserdem stehen seit lich vom Kopf 23 des Ventilgliedes Arme 24 ab, die als Handgriff für die Betätigung des Ventilgliedes beim Ein- und Ausschrauben dienen.
Wesentlich ist, dass der Ventilkopf 23 als An schlagteil in der in Fig. 1 rechts gezeichneten Schliess- stellung des Ventils das Sperrorgan 26 mit der Nabe in der nachstehend beschriebenen Sperrstellung am Dek- kel 5 anliegend festhält, und dass erst nach völligem Aufschrauben des Ventils, die Sperrstellung gelöst und das Sperrglied 26 vom Deckel abgehoben werden kann. Die Sicherungsvorrichtung als Ganzes ist mit 25 bezeichnet.
Um die Sicherungsvorrichtung zu lösen - und zwar erst dann, wenn der Deckel 5 vom Innendruck des Be hälters im wesentlichen oder ganz entlastet ist - ist das Sperrglied 26 mit Führungsteilen 26a versehen, die mit der Nabe 20 fest verbunden, z. B. verschweisst, sind. Die Führungsteile 26a besitzen von ihrem äusseren Ende radial nach innen bis etwa zur Hälfte ihres Radius' verlaufende durchgehende Führungsschlitze 27, an denen Verriegelungsglieder 28 radial verschieb bar gelagert sind.
Die segmentförmig ausgebildeten Verriegelungsglie- der besitzen zu diesem Zweck plattenförmige Ansätze 29, die gleitend verschiebbar auf der Oberseite des Deckels 5 ruhen, wenn die Sicherungsvorrichtung 25 sich in der in Fig. 1 rechts gezeichneten Schliessstel lung befindet. Von den plattenförmigen Ansätzen 29 ragen je zwei fest mit diesen Ansätzen verbundene, z. B. verschweisste Führungsstifte 30 und 31, die in, radialer Richtung hintereinander angeordnet sind, durch je einen der Schlitze 27 nach oben hindurch, wobei sie an den Seitenflächen des Schlitzes lose und verschiebbar anliegen.
Die Verriegelungsglieder 28 sind an ihrem inneren und äusseren Umfang bogenförmig konzentrisch zur Innenwandung 4 des Behälteroberteils 3 ausgebildet und besitzen an ihrem unteren Teil einen vorspringen den Bund 32, der in der in Fig. 1 links gezeichneten Entriegelungsstellung einer umlaufenden Ringnut 33 an der Innenseite des Behälteroberteils gegenüberliegt und in der in Fig.1 rechts gezeichneten Sperrstellung in diese Ringnut eingreift.
Demgemäss ist die Höhe des Bundes 32 nahezu die gleiche, wie diejenige der Ring nut 33, so dass die Verriegelungsglieder 28 aus der in Fig.1 links gezeichneten Stellung in die in Fig.l rechts gezeichnete Sperrstellung von Hand verschoben werden können, wobei sie in radialer Richtung durch die Stifte 30 und 31 in den Schlitzen 27 der Führungs teile 26a geführt werden.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeichneten Ausführungs form bilden die vier Führungsteile 26,a ein Speichen kreuz. In der Sperrstellung nach der rechten Hälfte der Fig. 1 greifen die vorderen Enden 16b der speichenför- migen Teile 26a dicht anliegend radial hinter die in nere Umgangsfläche 28a der Verriegelungsglieder 28, so dass diese gegen Radialverschiebung nach innen durch die Teile 26a gesperrt sind. Diese Teile bilden daher Arretierungsglieder für die Verriegelungsglieder 28.
Diese nehmen in der Sperrstellung den auf den Be hälterdeckel 5 wirkenden Innendruck des Behälters 1 an ihrer Unterseite auf und setzen ihn mittels des bundförmigen Vorsprungs 32 auf die Oberseite der Ringnut 33 des Behälteroberteils 3 und somit durch diesen auf den Behältermantel 1 ab.
Es sei bemerkt, dass zwar bei dem gezeichneten be vorzugten Ausführungsbeispiel die speichenförmigen Führungsteile 26a zugleich die Arretierungsglieder für die Sperrstellung der Verriegelungsglieder 28 bilden, was konstruktiv vorteilhaft ist, dass jedoch die Arretie- rungsglieder nicht notwendig zugleich diejenigen Teile der Sicherungsvorrichtung 25 zu sein brauchen, die die Führungsschlitze 27 aufnehmen; vielmehr könnten z.
B. beiderseits von die Führungsschlitze 27 enthalten den Teilen oder auf einer Seite dieser Teile jeweils ge sonderte Arretierungsglieder vorgesehen sein, die mit der Nabe 20 verbunden sind und die Verriegelungsglie- der 28 in ihrer Sperrstellung festhalten. Zum Beispiel könnten die die Schlitze 27 aufweisenden Teile der Sicherungsvorrichtung 25 in einer ungefähr kreisförmi gen, mit der Nabe 20 verbundenen Platte in beliebiger Anzahl vorgesehen sein, und am Rand dieser Platte kann jedem der Rastglieder ein Arretierungsglied zuge ordnet sein, durch das es in seiner Sperrstellung unver- schiebbar festgehalten wird.
Es ist ersichtlich, dass auch die Führung der Ver- riegelungsglieder für ihre radiale Verschiebung an einem Führungsteil in anderer an sich bekannter Weise als durch die Schlitze 27, die Stifte 30, 31 und durch die Ansätze 29 ausgeführt werden könnte.
Wesentlich ist dabei nur, dass die Verriegelungsglieder 28 mit ihrem vorspringenden Bund 3 in ihre in Fig. 1 rechts gezeichnete Sperrstellung in die Nut 33 eingeführt wer den können und aus dieser nach Öffnen des Ventils 10 und Lösen der Arretierungsglieder der Sicherungsvor richtung 25 derart herausgeschoben werden können, dass sie das Abheben der Sicherungsvorrichtung 25 und des Deckels 5 nach oben ermöglichen.
Zu diesem Zweck ist bei der gezeichneten Ausfüh rungsform vorgesehen, dass nach dem vollständigen Öffnen des Ventilgliedes 10 der Ventilkopf 23 von der Nabe 20 so weit abgehoben wird, dass das Sperrglied 26 zusammen mit den zuvor in die in Fig. 2 links ge zeichnete Stellung verschobenen Verriegelungsgliedern 28 durch die Bohrung des oberen Endes 34 des Behäl teroberteils 3 hindurch vom Deckel 5 abgehoben und schliesslich ganz entfernt werden kann.
Damit die Ver- riegelungsglieder 28 beim Abheben des Sperrgliedes 26 von diesem mitgenommen werden, sind am oberen Ende der Führungsstifte 30 oder 31 aufgeschraubte oder anderweitig befestigte oder einstückig mit den Stiften ausgebildete Köpfe 35 vorgesehen, an die sich die Oberseiten der Führungsteile 26a' anlegen, sobald diese so weit angehoben worden sind, dass die Verrie- gelungsglieder 28 unter die Führungsteile geschoben werden können.
Die Längen der möglichen Axialbewe- gung des Ventilschaftes 11 bis zum Anschlagen des in neren Endes der Anschlagschraube 21 an den Bund 19 beim Öffnen des Ventils und die Länge der mit Köpfen versehenen Führungsstifte 30 von den Oberseiten der Ansätze 29 bis zur Unterseite der Köpfe 35 müssen also mindestens so gross bemessen werden, dass beim Öffnen des Verschlusses zuerst das Sperrglied 26 mit der Nabe 20 aus der in Fig. 1 rechts gezeichneten Stel lung bis in eine Stellung angehoben werden kann,
in der die Enden der Sperrglieder 26 oberhalb der Verrie- gelungsglieder 28 liegen und hiernach die Verriege- lungsglieder 28 radial nach innen bis in die in Fig. 1 links gezeichnete Stellung verschoben werden können.
Wie ersichtlich, brauchen die Verriegelungsglieder nicht notwendigerweise segmentförmig am ganzen Um fang einer Umfangsnut 33 des Oberteils 3 anzugreifen. Je nach den auftretenden Druckkräften kann es auch genügen, wenn die Verriegelungsglieder nur an einzel nen Stellen mit Vorsprüngen nach Art der Vorsprünge 32 in entsprechende Ausnehmungen des Behälterober teils eingreifen. Das heisst, es können dann anstelle einer umlaufenden Nut 33 einzelne solcher Ausneh- mungen treten.
Nach Durchführung des Entriegelungsvorganges und vollständigen Abhebens der Sicherungsvorrichtung 25 kann der schwere Deckel 5 mittels geeigneter Werkzeuge aus der Bohrung 4 herausgezogen und ganz vom Behälter 1 abgehoben werden, um diesen zur Ent nahme und zum Füllen mit beliebigem Füllmaterial, z. B. Filtermaterial für Gase und Flüssigkeiten, freizu geben.
Es ist ersichtlich, dass der Hauptvorteil der Erfin- dung darin besteht, dass die Verriegelungsglieder 28 nicht entriegelt werden können, bevor das Ventilglied 10 in seine Offenstellung gebracht und der Druck im Behälterinnenraum entlastet worden ist, so dass erst anschliessend und ohne Gefahr für die Bedienungsper son die Entriegelung des Behälterdeckels bewirkt wer den kann.