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Die Erfindung betrifft Verfahren
und eine Vorrichtung zum gesicherten Öffnen und Schließen eines
Deckels.
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Behälter, insbesondere in Raffinerien,
die heiße
Reaktions- oder Abbauprodukte enthalten, können nicht immer automatisch
entleert werden. Sie werden meist im Batchbetrieb ausgeräumt. Zum Räumen oder
Entleeren muss der Behälter
geöffnet werden.
Vor dein Öffnen
wird der Behälter
gekühlt und über eine
Druck-Ausgleichsverbindung zur Atmosphäre entspannt. Diese Sicherheitsmaßnahme verhindert,
dass der oder die Deckel des Behälters beim Öffnen unkontrollierbar
schlagen. Es bleibt jedoch ein Restrisiko dadurch, dass die Reaktions- oder
Abbauprodukte nicht vollständig
abgekühlt
sind. Sogenannte „Hot-Spots", Nester mit hoher
Temperatur oder hohem Druck können
im Einzelfall durch spontane Entladung eine Druckwelle erzeugen
und heißes
Material gegen die Behälterwand
und auch gegen den oder die Deckel schleudern. Ein bereits teilweise
gelöster
Deckel wird dann offengeschlagen werden, wobei hohe Verletzungsgefahr
für das
Bedienpersonal besteht. Ein weiteres Restrisiko besteht darin, dass
der Behälter
noch nicht oder noch nicht vollständig entspannt ist und ein
Druck größer als
der Umgebungsdruck vorhanden ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine
Vorrichtung bereitzustellen, mit der ein gefahrloses Öffnen der
Deckel von Behältern
möglich
ist, die kritische Reaktions- oder Abbauprodukten enthalten.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer
Vorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
weist einen Deckel auf, der zum Verschließend eines Behälters bestimmt
ist. Diesem Deckel sind Mittel zum Aufbringen von Kraft auf den
zu öffnenden
Deckel zugeordnet. Vor dem Öffnen
des Deckels, der in der Regel mittels mehrerer Bolzen auf einer Öffnung des
Behälters verschraubt
ist, werden die Mittel zum Aufbringen von Kraft auf dem Behälter angebracht.
Es wird eine Kraft auf gebracht, die gewährleistet, dass die Dichtung
bzw. die Dichtigkeit des Deckels gegen eine vorgegebene Druckdifferenz,
gesichert ist. Die Druckdifferenz wird in Abhängigkeit von den im Behälter befindlichen
Abbauprodukten berechnet mit Rücksicht darauf,
welche Energie beim Entladen der vorstehend beschriebenen Hot-Spots
freigesetzt wird. Üblich
ist zum Beispiel ein Druck, der die Dichtung bis zu einer Druckdifferenz
von ca. 10 bar absichert.
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Nachdem die Kraft aufgebracht ist,
werden die Deckelschrauben gelöst.
Nach dem Abbau in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Deckel
von der Öffnung
genommen. Die Öffnung
des Behälters ist
nun zugänglich
zum Ausräumen
des im Behälter befindlichen
Materials.
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Der Deckel ist üblicherweise so aufgebaut, dass
ein Anschlussstück
in eine Öffnung
im Behälter eingesetzt
ist. Das Anschlussstück
weist Anschlüsse an
den zu verschließenden
Behälter
auf, üblicherweise
Nieten, Bolzen oder Schweissnähte.
In das Anschlussstück
ist ein unterer Abschnitt des Deckels eingesetzt, auf den ein abnehmbarer
oberer Dekkelabschnitt als eigentlicher Verschluss des Behälters aufgesetzt
ist. Zwischen unterem und oberem Deckelabschnitt ist meist eine
Dichtung eingesetzt. Im Folgenden wird der obere Deckelabschnitt
verkürzt als
Deckel bezeichnet.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel
zum Aufbringen von Kraft einen Hydraulikstempel. Zwar sind elektrische,
mechanische oder pneumatische Mittel zum Aufbringen von Kraft auf
den zu öffnenden
Deckel auch brauchbar, doch lassen sich hydraulische Mittel besonders
einfach handhaben und erfordern geringen Investitionsaufwand beim
Installieren der Mittel zum Aufbringen von Kraft auf den zu öffnenden Deckel.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Mittel zum Aufbringen von Kraft sind diese verfahrbar angeordnet.
Durch diese Anordnung ist der Deckel weitgehend frei zugänglich,
ebenso die Öffnung
des Behälters,
z. B. zum Leeren des Behälters.
Der Deckel wird beispielsweise nach dem Öffnen zusammen mit den Mitteln
zum Aufbringen von Kraft zur Seite gefahren und kann dort gereinigt,
inspiziert und ggf. in Stand gesetzt werden.
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Besonders einfach und kontrolliert
erfolgt das Öffnen
und Verfahren des Deckels, wenn die Mittel zum Ausbringen von Kraft
auf Schienen verfahrbar sind. Durch Schienen ist eine sichere Führung des
Deckels beim Entfernen und beim Aufbringen auf die zu verschließende Öffnung des
Behälters
gegeben. Die Schienen können
am Behälter
angebracht sein. Es wird jedoch bevorzugt, wenn die Schienen entweder
an dem Deckel oder an einer eigenen Tragkonstruktion befestigt sind,
um den Behälter
nicht übermäßig zu belasten
oder zu schwächen,
z. B. dann, wenn sich ein Hot-Spot entlädt und die gesamte Druckbelastung
des Deckels sich über
die Schienen auf den Behälter übertragen
würde.
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Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind die Mittel zum Aufbringen von Kraft gegen ein Abheben von dem
zu öffnenden
Deckel gesichert. Diese Mittel zum Sichern verhindern, dass Deckel
und Mittel zum Aufbringen von Kraft bei einer plötzlichen, besonders hohen Druckentladung
vom Behälter
getrennt werden. Nach einer einfachen Ausführungsform können zum Beispiel
Vorsprünge
an den Mitteln zum Aufbringen von Kraft vorgesehen sein, die mit
Anlageflächen
an einem unteren, nicht zu lösenden
Abschnitts des Deckels oder an den vorgenannten Schienen in Eingriff kommen.
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Das Sichern des Deckels durch die
Mittel zum Aufbringen von Kraft wird wesentlich beschleunigt, wenn
am Deckel eine Anordnung zum Positionieren der Mittel zum Aufbringen
von Kraft vorgesehen ist. Diese Anordnung kann in einer einfachen aber
zweckmäßigen Ausführungsform
aus zapfen- oder kegelstumpf-förmigen
Ausnehmungen bestehen, in die jeweils zugeordnete Zapfen oder Kegelstümpfe eingreifen.
Ob Ausnehmungen oder Kegelstümpfe
jeweils am Deckel oder an den Mitteln zum Aufbringen von Kraft angeordnet
sind, ist für
das Funktionieren der Anordnung nicht von Bedeutung. Die vorbeschriebene
Anordnung ist nur ein Ausführungsbeispiel
unter zahlreichen anderen Ausgestaltungen. Die Anordnung zum Positionieren
kann nach freier Wahl am oberen oder am unteren Deckelabschnitt
angebracht werden.
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Nach einer weiteren Fortbildung der
Erfindung ist die Anordnung zum Positionieren so ausgebildet, dass
gewährleistet
ist, dass die auf den Deckel aufgebrachte Andruckkraft gleichmäßig verteilt
ist. Es liegt auf der Hand, dass diese Fortbildung ein sicheres
Funk tionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des Verfahrens gewährleistet.
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Weiter weist der Deckel selbst vorteilhaft eine
Verstärkung
auf, die eine gleichmäßige Kraftverteilung über eine
möglichst
große
Fläche
des Deckels gewährleistet.
Diese Verstärkung
ist bevorzugt als verbreiterte Auflagefläche für die Mittel zum Aufbringen
von Kraft ausgeführt,
von der aus sich Verstärkungsrippen
radial erstrecken. Der Deckel selbst kann in diesem Fall verhältnismäßig materialsparend ausgeführt sein.
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Es wird bevorzugt, wenn der Deckel
eine Arretierung für
die Mittel zum Aufbringen von Kraft aufweist. Diese Arretierung
ermöglicht
es, den Deckel nach dem Lösen
vom Behälter
mittels der Mittel zum Aufbringen von Kraft von der Behälter-Öffnung zu entfernen,
ohne dass erst die Mittel zum Aufbringen von Kraft entfernt und
eine Hebevorrichtung positioniert werden muss. Das Öffnen des
Behälters
wird durch diese Arretierung wesentlich beschleunigt. Nach einer
vorteilhaften Ausführungsform
greift das am Deckel anliegende Ende z. B. eines Hydraulikstempels
in eine Aufnahme. Das Ende des Hydraulikstempels und die Aufnahme
sind mit einer durchgehenden Öffnung
versehen, in die nach dem Ausrichten der Mittel zum Aufbringen von
Kraft ein Stift eingesetzt wird, der die Mittel zum Aufbringen von
Kraft am Deckel arretiert. Alternativ sind auch Arretierungen auf
der Basis von Rastverbindungen oder Haken oder andere geeignete
Ausführungsformen
vorstellbar.
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Der geschlossene Deckel ist oft aber
keineswegs zwingend in horizontaler Stellung am Behälter angebracht.
Um den Behälter
zu öffen,
genügt
es im Grunde, den Deckel zu lösen
und am Behälter
parallel zu verschieben. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung wird der Deckel nach dem Lösen zusätzlich zum parallelen Verschieben
auch aus der Ebene parallel zum Behälter heraus geschwenkt. Der Deckel
ist dadurch für
Reparatur- und Wartungsarbeiten wesentlich besser zugänglich,
insbesondere auf der Unterseite, die bei geschlossenem Deckel dem
Behälter-Innenraum
zugewandt ist. Vorzugsweise sind die Schienen deshalb an einem ersten
Ende im Bereich des geschlossenen Deckels parallel zum Deckel ausgebildet,
erstrecken sich aber an einem zweiten Ende in einem nicht näher festgelegten
Winkel bezogen auf die Ebene, die der geschlossene Deckel bildet.
Gegebenenfalls sind Sicherungen zum Festlegen des Deckels in der geschwenkten
Stellung vorgesehen.
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In einer einfachen Ausführung läuft das
erfindungsgemäße Verfahren
manuell ab. Nach einer vorteihaften Weiterbildung ist ein Bedienelement
vorgesehen, mit dem die Mittel zum Ausbringen von Kraft manipuliert
werden. Das Bedienelement steuert die Positionierung der Mittel
zum Aufbringen von Kraft, ggf. die Arretierung und das Verschieben
der Mittel zum Ausbringen von Kraft sowie des ggf. daran befestigten
Deckels und das Sichern des geschwenkten Deckels. Die Anordnung
dieses Bedienelements kann frei gewählt werden, etwa als Bedienkonsole
an oder in der Nähe
der Mittel zum Aufbringen von Kraft, als handgehaltene Fernbedienung
oder dergleichen. Der Einsatz eines Bedienelements ermöglicht das Einschalten
eines Sicherheitsabstands bis der Deckel gegen plötzliches
Aufschlagen gesichert ist.
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Das Lösen – aber auch das Schließen – des Deckels
werden beschleunigt und vereinfacht, wenn die Bolzen möglichst
schnell angebracht und entfernt werden können. Dies ist dann gewährleistet,
wenn die Bolzen beim Lösen
oder Einsetzen nur von der Oberseite des Deckels betätigt werden
müssen.
Daher ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung am
unteren Deckelabschnitt, meist unterhalb des unteren Dekkelabschnitts,
eine Vorrichtung zur Aufnahme und zum Fixieren von Muttern angebracht. Die
darin eingesetzten Muttern sind beispielsweise in eine Öffnung eingesetzt,
die der Außenkontur
der Muttern entspricht, so dass ein Mitdrehen der Muttern beim Lösen oder
Einsetzen der Bolzen verhindert ist. Die Muttern können auch
in anderer Weise an der Aufnahme festgelegt sein. Derart festgelegte
Muttern ermöglichen
es, die Bolzen zu Lösen
oder Einzusetzen, ohne dass ein Zugriff auf das untere Ende der Bolzen
bzw. die Muttern erforderlich ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird nachstehend am Beispiel der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Deckels mit Mitteln zum Arretieren,
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2 den
Deckel gemäß 1 im Eingriff mit Mitteln
zum Aufbringen von Kraft im Querschnitt,
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3 eine
perspektivische Ansicht eines Deckels im Eingriff mit Mitteln zum
Aufbringen von Kraft,
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4 perspektivische
Ansicht eines geöffneten
und aus seiner Ebene herausgeschwenkten Deckels.
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1 zeigt
einen Deckel 2 mit einem oberen Deckelabschnitt 4,
einem unteren Dekkelabschnitt 6 und einem Anschlussstück B. Das
Anschlussstück 8 weist Öffnungen 10 auf,
die zur Aufnahme von Bolzen dienen. Das Anschlussstück 8 wird
an dem (hier nicht dargestellten) Behälter verschraubt.
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Der untere Deckelabschnitt 6 ist
auf dem Anschlussstück 8 verschweißt. An dem
unteren Deckelabschnitt 6 ist eine Aufnahme 12 für Muttern 14 angeordnet.
Die Aufnahme 12 ist als Metallring ausgebildet, in den
Muttern 14 in vorbereitete Ausnehmungen eingesetzt sind,
so dass ein Verdrehen der Muttern 14 verhindert ist. Der
untere Deckelabschnitt 6 weist weiter drei flügelartige
Erweiterungen 16 auf, in die je eine kegelstumpfförmige Ausnehmung 18 (vgl. 4) eingearbeitet ist.
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Auf dem unteren Deckelabschnitt 6 ist
der obere Deckelabschnitt 4 angeordnet. Die Konturen von
oberem und unterem Deckelabschnitt 4,6 stimmen überein.
In den flügelartigen
Erweiterungen 16 ist je ein kegelstumpfförmiger Zapfen 22 angeordnet, der
init der Ausnehmung 18 korrespondiert und dadurch gewährleistet,
dass oberer und unterer Deckelabschnitt 4,6 in
exakt übereinstimmender
Anordnung zueinander ausgerichtet sind.
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Oberer und unterer Deckelabschnitt 4,6 sind durch
Bolzen 24 miteinander verbunden, die korrespondierende Öffnungen 20 in
den Deckelabschnitten 4, 6 durchsetzen. Auf der
Oberseite 26 des oberen Deckelabschnitts 4 ist
eine kreisringförmige
Aufnahme 28 zum Ausrichten bzw. Positionieren der Mittel zum Aufbringen
von Kraft angebracht. Diese Aufnahme 28 ist wie ein kurzer
Rohrabschnitt gestaltet, an den sich vier Rippen 30 radial
anschließen,
die sich von freien Ende 32 der Aufnahme 28 zur
Oberseite 26 des oberen Deckelabschnitts 4 erstrecken.
Die Aufnahme 28 und die Rippen 30 dienen der optimalen
Kraft – bzw.
Druckverteilung. In der Aufnahme 28 sind Öffnungen 34 angebracht.
Diese Öffnungen 34 dienen
zum Fixieren der Mittel zum Aufbringen von Kraft.
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2 zeigt
Details des oberen Deckelabschnitts 4, an dem die Mittel
zum Aufbringen von Kraft angeordnet sind, die hier als Hydraulikstempel 36 ausgebildet
sind. Am freien Ende 38 des Hydraulikstempels 36 ist
ein Ansatzstück 38 befestigt,
dass von einer Öffnung 40 durchsetzt
ist. Die Form des Ansatzstücks 38 und
die Lage der Öffnung 40 korrespondieren
in der Weise mit der Aufnahme 28, dass das Ansatzstück 38 bei
aufgesetztem Hydraulikstempel 36 in die Aufnahme 28 eingreift,
und dass ein Stift 42 die Öffnungen 34, 40 durchsetzt.
Damit sind oberer Deckelabschnitt 4 und Hydraulikstempel 36 miteinander
verbunden. Der Stift 42 kann, beispielsweise durch einen
Splint gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert
werden.
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3 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Mittel zum Aufbringen von Kraft und deren Anordnung auf einem
zu öffnenden
Deckel 2. Das zentrale Bauteil der Mittel zum Aufbringen
von Kraft, der Hydraulikstempel 36, ist gehalten von einer
Trägeranordnung 44,
die den Hydraulikstempel 36 mittig über dem Deckel 2 bzw. über der
Aufnahme 28 anordnen.
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Die Arme 46 der Trägeranordnung 44 erstrecken
sich bis über
der Rand der Deckelabschnitte 4,6. Dort sind die
Arme 46 über
Rollen 48 in parallel angeordneten Schienen 50 gelagert.
Weiter weist die Trägeranordnung 44 zwei
Motoren 52 auf, die die Rollen 48 im Betriebszustand antreiben.
Unterhalb der Rollen 48 untergreifen Flügel 54, die an der
Trägeranordnung 44 befestigt
sind, die Schienen 50. Die Flügel 54 sichern die
Trägeranordnung 44 mit
dem Hydraulikstempel 36 gegen ein Abheben von den Deckelabschnitten 4,6 wenn
Kraft auf die Aufnahme 28 aufgebracht ist.
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Die Schienen 50 sind auf
dem Anschlussstuck 8 befestigt. Sie verlaufen im Bereich
des Deckels 2, also an ihrem ersten freien Ende 56 parallel zueinander
und parallel zu dem Deckel 2. An ihrem zweiten freien Ende 58 verlaufen
die Schienen 50 parallel zueinander sind aber vom Anschlussstück 8 weg
gebogen.
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4 zeigt
einen geöffneten
Deckel 2, bei dem die Trägeranordnung 44 den
oberen Deckelabschnitt 4 fixiert. Die Mittel zum Aufbringen
von Kraft sind an das zweite Ende 58 der Schienen 50 verfahren.
Der obere Deckelabschnitt 4 ist vom Behälter weg geschwenkt und damit
für eine
Inspektion gut zugänglich.
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Die in den 1 bis 4 dargestellte
Vorrichtung wird wie folgt benutzt: Die Mittel zum Aufbringen von
Kraft mit der verfahrbaren Trägeranordnung 44,
dem Hydraulikstempel 36 und den Flügeln 54 sowie dem
an den Mitteln zum Aufbringen von Kraft befestigten oberen Deckelabschnitt 4 wird
mittels der Motoren 52 auf den Schienen 50 an
das erste Ende 56 der Schienen 50 verfahren. Der
obere Deckelabschnitt 4 wird so über dem unteren Deckelabschnitt 6 ausgerichtet,
dass die kegelstumpfförmigen Zapfen 22 und
die korrespondierenden Ausnehmungen 18 in Eingriff kommen
können.
Dieses Ausrichten kann, ebenso wie das Verfahren der Trägeranordnung,
von Hand oder automatisch gesteuert werden. Zum Steuern wird ein
(hier nicht dargestelltes) Bedienelement eingesetzt, dass ortsfest
oder von Hand zu halten ist.
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Der obere Deckelabschnitt 4 wird
auf den unteren Deckelabschnitt 6 abgesenkt und die Bolzen werden
mit den Muttern 14 verschraubt. Der Stift 42 wird
gelöst
und der Hydraulikstempel 36 wird aus der Aufnahme 28 herausgehoben.
Diese Abläufe
führen zum
Schließen
des Deckels 2.
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Das Öffnen des Deckels 2 erfolgt
in der Weise, dass die Mittel zum Aufbauen von Kraft von Hand oder
motorisch über
den Deckel gefahren werden. Der Hydraulikstempel 36 wird über der
Aufnahme 28 ausgerichtet und in diese abgesenkt, bis die Öffnungen 34 und 40 korrespondieren.
Dann wird ein Stift 42 durch die Öffnungen 34 und 40 gesteckt
und ggf. dort fixiert. Nun wird mittels des Hydraulikstempels 36 eine
Andruckkraft auf den Deckel 2 aufgebracht. Die Vorgabe
ist, eine Andruckkraft aufzubringen, die um ca. 10 bar über dem
für die
sichere Wirkung der Dichtung erforderlichen Druck liegt. Der Deckel 2 soll so
gegen das "Entladen", also die plötzliche
Expansion von Hot-Spots
oder den möglichen
noch vorhandenen Innendruck von maximal 10 bar gesichert werden.
Während
die Andruckkraft aufgebaut wird, kommen die Flügel 54 an den Schienen 50 zur
Anlage. Dadurch wird ein Abheben der Trägeranordnung vom Deckel verhindert.
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Wenn die Andruckkraft aufgebaut ist,
werden die Bolzen 24 gelöst. Dabei kommt es nicht auf
die Reihenfolge des Lösens
an. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil
der Erfindung, denn üblicherweise
ist sorgfältig
darauf zu achten, dass die Bolzen 24 gleichmäßig entfernt
werden, z. B. kreuzweise gelöst
werden. Sollte die Trägeranordnung 44 im
Betriebszustand einige Bolzen 24 überdecken, dann müssen diese
Bolzen vor dem Ausrichten der Mittel zum Aufbringen von Kraft über dem
Deckel 2 gelöst
bzw. beim Schließen
des Deckels 2 nachträglich
festgezogen werden.
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Sind sämtliche Bolzen 24 gelöst, wird
der Deckel 2 mit dem Hydraulikstempel angehoben. Die Trägeranordnung 44 wird
vom ersten freien Ende 56 zum zweiten freien Ende 58 der
Schienen 50 verfahren und dabei geschwenkt. Die Unterseite
des oberen De1ekelabschnitts ist nun für Inspektionen und Wartungsarbeiten
frei zugänglich.
Die Öffnung
im Behälter
ist frei.