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Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für eine aus einem Gehäuse,
insbesondere für eine Armatur unter Wasser, herausgeführte Welle mit einer auf dem
Gehäuse dicht aufgesetzten, abnehmbaren Kappe.
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Es ist ein Spindelschutz für Absperrschieber, insbesondere Absperrschieber
mit steigender Spindel, bekannt, deren in der Spindelbüchse geführtes oberes Spindelende
beim Öffnen des Schiebers aus der Büchse oben heraustritt. Bei dieser bekannten
Ausführungsform ist an die Spindelbüchse eine nach oben vorspringenden Kammer mit
aus einem Balg bestehendem Kammermantel angeschlossen, die von der sich hochschraubenden
Spindel in der Höhenrichtung in die Länge gedehnt wird und den aus der Büchse austretenden
Spindelteil in den Kammerraum aufnimmt. - Es ist ferner bekannt, bei einer solchen
Konstruktion den Balg zusätzlich mittels einer abdeckenden Kappe zu schützen. -
Ferner kennt man einen Ventilspindelantrieb, auf dessen endseitig aus dem Antriebsgehäuse
heraustretende Spindel eine Anschlagmutter im Zuge der öffnungs- bzw. Schließbewegung
des Ventils läuft und in der Schließstellung bzw. in der Offenstellung des Ventils
zur Anlage kommt. Auf diese Weise soll ein Weiterdrehen der Ventilspindel rechtzeitig
verhindert werden, damit die Ventilspindel nicht unzulässigen Drehmomenten-Beanspruchungen
unterworfen wird. Spindelende und Anschlagmutter sind bei dieser bekannten Ausführungsform
ebenfalls in einem Gehäuse angeordnet. - Schließlich ist es bekannt, zum Druckausgleich
bei Ventilen mit Ventilspindel ein die Spindel umgebendes Gehäuse mit nicht korrodierender
Schutzflüssigkeit zu füllen.
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Keine der bekannten Schutzeinrichtungen ist für den Einsatz unter
Wasser oder anderen umgebenden, teilweise aggressiven Medien geeignet, insbesondere
wenn unter solchen erschwerten Betriebsbedingungen noch eine Betätigung der Armatur
selbst erfolgen soll. Tatsächlich ist nämlich regelmäßig eine Schutzeinrichtung
für die Betätigungsvorrichtung selbst bei den bekannten Armaturen nicht verwirklicht,
sondern vielmehr allenfalls die Armaturenwelle geschützt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für
eine aus einem Gehäuse herausgeführte Welle, insbesondere für eine Armatur unter
Wasser, zu schaffen, die auch unter Wasser betätigt werden kann, ohne daß eine Beschädigung
der Armatur durch das umgebende Medium zu befürchten ist, während darüber hinaus
eine unbeabsichtigte bzw. unberechtigte Betätigung der Armatur erschwert werden,
die Montage bzw. Demontage der Schutzeinrichtung jedoch leicht und schnell durchführbar
sein soll.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer Schutzeinrichtung der eingangs
beschriebenen Art dadurch, daß die Kappe mit Schutzsubstanz, z. B. Fett, gefüllt
ist und außerdem die Kappe ein Überdruckventil aufweist, über welches überschüssige
Schutzsubstanz beim Aufsetzen der Kappe entweichen kann. Dadurch wird das Ende der
aus dem Gehäuse herausgeführten Welle völlig abgeschlossen, so daß die Welle selbst
und die in dem Gehäuse bzw. der Armatur liegenden Teile gegenüber Verschmutzung
bzw. Korrosion durch das die Armatur umgebende Medium geschützt sind. Bei Abnahme
der Kappe wird das Ende der Betätigungswelle zwecks Verstellung der Armatur zugänglich,
bleiben jedoch die übrigen Armaturelemente gegenüber dem umgebenden Medium nach
wie vor geschützt. Die Kappe kann unschwer selbst in aggressivem Medium nach Betätigung
der Armatur wieder aufgesetzt werden, wobei eine völlige Abschirmung erreicht wird.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt.
So sieht die Erfindung vor, daß die Kappe auf einem Rohrstück aufgeschraubt ist,
das seinerseits auf dem Gehäuse dicht aufgesetzt ist und dessen Innenraum vom Innenraum
der Kappe durch einen Abschlußring getrennt ist, der sowohl gegen das Rohrstück
als auch gegen die Welle abgedichtet ist. Erfindungsgemäß bildet die Welle in an
sich bekannter Weise die Antriebswelle eines Kegelradtriebes für eine steigende,
aber nicht drehbare Armaturenwelle. Schließlich lehrt die Erfindung, daß die Kappe
als Schraubkappe ausgebildet ist, wobei die Dichtung gegen das Armaturengehäuse
bzw. das Rohrstück außerhalb des Schraubgewindes liegt.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß eine Schutzeinrichtung für eine aus einem Gehäuse herausgeführte Welle
verwirklicht wird, die insbesondere den Einsatz von Armaturen unter Wasser oder
anderen aggressiven Medien ermöglicht, ohne daß es auch im Zuge der Betätigung der
Armatur zu Beschädigungen bzw. korrodierenden Angriffen auf die an sich empfindlichen
innen liegenden Armaturenelemente und Getriebeteile der Betätigungsvorrichtung kommen
kann. Die erfindungsgemäße Schutzeinrichtung ist auf Grund ihres einfachen Aufbaues
wirtschaftlich herzustellen, zuverlässig im Einsatz und kann bei Bedarf leicht und
schnell montiert bzw. demontiert werden. Hinzu kommt der weitere Vorteil, daß die
Schutzeinrichtung nach der Erfindung auch einen Schutz gegenüber unbeabsichtigter
oder unberechtigter Betätigung der Armatur bildet, und zwar ohne daß es hierzu eines
komplizierten Aufwandes bedarf.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt F i g.1 einen Längsschnitt durch
eine Armatur mit einer erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung, F i g. 2 die Schutzeinrichtung
als Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 den Gegenstand nach
F i g. 2 bei abgenommener Schutzkappe und aufgesetztem Handrad und F i g. 4 als
Ausschnitt aus F i g. 2 ein überdruckventil für die erfindungsgemäße Schutzkappe,
ebenfalls im Schnitt.
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Ein Ventil 10 (F i g. 1) weist ein Ventilgehäuse 12 mit einer Ventilkammer
14 auf, mit welcher Durchströmkanäle 16 in Verbindung stehen. Das Ventil 10 ist
mittels Schraubenbolzen 21, die an zwei Ringflanschen 18 vorgesehene Öffnungen 20
durchsetzen, an einer Rohrleitung 24 befestigt, doch kann auch eine andere Verbindungsart,
z. B. eine Gewindeverbindung oder eine Schweißverbindung, Verwendung finden. In
der Ventilkammer 14 ist ein mit einer Durchströmöffnung 23 versehener Schieber 22
angeordnet, dessen Durchströmöffnung 23 in der Offenstellung des Ventils mit den
Durchströmkanälen 16 fluchtet. Der Grundteil 25 einer Schieberplatte sperrt in der
Geschlossen-Stellung des Ventils
die Durchströmkanäle 16. Zu beiden
Seiten des Schiebers 22 befindet sich in ringförmigen Aussparungen des Ventilgehäuses
12 je ein Ventilsitzkörper 26, welcher zur Verbesserung des flüssigkeitsdichten
Abschlusses zwischen dem Schieber 22 und dem Ventilgehäuse 12 dient. Auf einem Ringflansch
30 des Ventilgehäuses 12 ist mittels einer Reihe von Bolzen oder Gewindezapfen 32
eine Haube 28 abnehmbar aufgesetzt, wobei die Bolzen bzw. Gewindezapfen 32 durch
öffnungen 34 in einem Flansch 30 der Haube durchtreten. Die Haube schließt die Ventilkammer
14 nach oben ab. Zwischen der Haube und dem Ventilkörper 12 befindet sich ein Dichtungsring
36, welcher den nötigen flüssigkeitsdichten Abschluß gewährleistet. Am oberen Ende
des Schiebers 22 ist eine Armaturenwelle 40 befestigt, welche sich durch eine Öffnung
42 in der Haube 28 hindurch erstreckt. Am oberen Ende der Haube 28 ist mittels einer
Reihe von Schraubenbolzen 46 ein Rohr 44 befestigt, wobei die Schraubenbolzen 46
durch öffnungen 48 in einem Flansch 50 des Rohres 44 hindurchtreten. Konzentrisch
zur Durchtrittsöffnung 42 für die Armaturenwelle 40 liegt eine ringförmige Dichtungskammer,
welche von zwei gleich großen erweiterten Bohrungsabschnitten der Haube 28 bzw.
des Rohres 44 gebildet wird und eine ringförmige Dichtungspackung enthält, welche
einen flüssigkeitsdichten Abschluß zwischen der Armaturenwelle 40 und der Haube
28 sicherstellt. An die Haube 28 ist ein Fitting 54 angeschlossen, welches über
eine Bohrung 56 mit einer Dichtungspackungskammer 52 in Verbindung steht und durch
welches die Dichtungspackung unter Druck gesetzt werden kann. Dadurch wird das Material
der Dichtungspackung, welches von einer viskosen Substanz, z. B. Fett oder Kunststoff,
gebildet sein kann, unter Druck mittels des Fittings 54 in die Dichtungspackungskammer
52 gedrückt, so daß die Dichtungspackung in dichtende Anlage an die Armaturenwelle
40 und die Wände der Dichtungspackungskammer gedrückt wird.
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Am anderen Ende des Rohres 44 ist ein Träger 60 befestigt, welcher
von der Armaturenwelle 40 durchsetzt wird. Im Träger 60 ist eine Spindelmutter 62
mittels eines Ringflansches 64 und zweier Kugellager 66,68 gelagert, deren
Innengewinde dem Außengewinde der Armaturenwelle 40 entspricht. Am Träger 60 ist
eine Platte 70 mittels Schraubenbolzen 72 befestigt, welche eine mittige Öffnung
aufweist, durch welche sich ein Abschnitt der Spindelmutter erstreckt und welche
das obere Kugellager 66 abstützt. Das untere Kugellager 68 stützt sich nach unten
gegen einen Ringflansch 74 des Trägers 60 ab. An der Platte 70 ist mittels Schraubenbolzen
78 ein Gehäuse 76 befestigt, welches mit einem das Ende der Armaturenwelle 40 aufnehmenden
Rohr 80 dicht verbunden ist.
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Im Gehäuse 76 ist ein Kegelrad 82 unmittelbar neben der Grundplatte
70 angeordnet, welches mit der Spindelmutter 62 durch einen Keil 84 verbunden ist,
der in entsprechende Keilnuten des Kegelrades 82 und der Spindelmutter 62 eingreift.
In hülsenartigen Gleitlagern 88 (F i g. 2, 3) ist eine Welle 86 in einer Bohrung
90 des Gehäuses 76 gelagert, welche an ihrem inneren Ende ein Kegelritzel92 trägt,
welches mit dem Kegelrad 82 zusammenwirkt und bei seiner Verdrehung das Kegelrad
82 und damit die Spindelmutter 62 antreibt. Das äußere Ende der Welle 86 ist mit
einer Nut 94 für einen Keil 96 versehen, welcher eine drehschlüssige Verbindung
der Welle 86 mit einem Zwischenstück 98 sichert. In miteinander fluchtenden Bohrungen
der Welle 86 und des Zwischenstückes 98 ist ein Abscherzapfen 100 angeordnet, welcher
eine weitere drehschlüssige Verbindung zwischen der Welle 86 und dem Zwischenstück
98 bildet.
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Am Gehäuse 76 ist eine Schutzeinrichtung 102 befestigt, welche das
äußere Ende der Welle 86 abdeckt und den Betätigungsmechanismus für das Ventil gegen
den Einfluß der Umgebung bzw. des das Ventil umgebenden Mediums abschirmt. Beispielsweise
können das Ventil und seine Betätigungsvorrichtung im Meer 'versenkt oder in einem
korrodierenden Dampf angeordnet sein, oder es können andere aggressive Flüssigkeiten
oder Gase aus der Umgebung auf das Ventil einwirken. Die Schutzeinrichtung verhindert,
daß Meerwasser oder ein anderes, das Ventil umgebendes Medium entlang der Welle
86 in das Gehäuse 76 sickert, und bildet gleichzeitig einen Schutz des äußeren Endes
der Welle 86 gegen Beschädigung bzw. Korrosion.
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Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist das Gehäuse 76 mit einem Fortsatz
104 versehen, welcher eine zylindrische Oberflächenpartie 106 aufweist. An dieser
Oberflächenpartie 106 liegt ein Rohrstück 108 eng an, welches am Fortsatz 104 mittels
zumindest einer Stellschraube 110, deren inneres Ende in eine Vertiefung
109 der Oberflächenpartie 106 eingreift, abnehmbar befestigt ist.
Das Rohrstück 108 trägt innen eine Ringnut 112, in welcher ein Dichtungsring 114
aus elastomerem Material mit Kreisquerschnitt liegt, welcher das Rohrstück 108 gegenüber
dem Gehäuse 76 flüssigkeitsdicht abdichtet. Die Tiefe der Ringnut 112 ist wesentlich
geringer als die Querschnittsstärke des Dichtungsringes 114, so daß letzterer unter
Druck an der Ringnut 112 und an der zylindrischen Oberflächenpartie 106 anliegt,
wodurch die Dichtwirkung verbessert wird.
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An der Welle 86 ist im Bereich zwischen deren Enden ein Abschlußring
116 mittels einer Stellschraube 118 befestigt. Der Abschlußring 116 weist an seinem
Innenmantel eine Ringnut 120 auf, in welcher ein Dichtungsring 122 aus elastomerem
Material mit Kreisquerschnitt liegt, der den Abschlußring 116 gegenüber der Welle
86 flüssigkeitsdicht abdichtet. Der Dichtungsring 122 weist ebenso wie der Dichtungsring
114 eine Querschnittsstärke auf, welche größer ist als die Tiefe der Nut
120, so daß der Dichtungsring 122 durch die Welle 86 bzw. die Ringnut 120
zusammengedrückt wird. Der Abschlußring 116 ist derart angeordnet, daß seine äußere
Stirnfläche bündig mit dem äußeren Ende des Rohrstückes 108 abschneidet, wobei der
Außenmantel des Abschlußringes 116 am Innenmantel des Rohrstückes 108 anliegt. Am
Innenmantel des Rohrstückes 108 befindet sich im Bereich des äußeren Endes desselben
eine Ringnut 124 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, in welcher ein Dichtungsring
126 aus elastomerem Material mit Kreisquerschnitt angeordnet ist, welcher den Außenmantel
des Ringes 116 gegenüber dem Innenmantel des Rohrstückes 108 flüssigkeitsdicht abschließt.
Die Querschnittsstärke des Dichtungsringes 126 ist größer als die Tiefe der Ringnut
124, so daß der Dichtungsring 126 durch die Wände der Ringnut 124 und den Außenmantel
des Abschlußringes 116 zusammen.-gedrückt
wird, was die Dichtwirkung
verbessert. Während die Dichtungsringe 114 und 122 statische Dichtungen darstellen,
ist der Dichtungsring 126 einer Drehbewegung des Abschlußringes 116 innerhalb des
Rohrstückes 108 unterworfen. Der Dichtungsring 126 bildet daher eine dynamische
Dichtung zwischen dem Rohrstück 108 und dem Außenmantel des Abschlußringes
116.
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F i g. 2 zeigt eine Kappe 130, welche an ihrem einen Ende mit einem
Innengewinde versehen ist, mittels welchem sie auf ein Außengewinde am Rohrstück
108 aufgeschraubt und dadurch an diesem befestigt werden kann. Um die Kappe gegenüber
dem Rohrstück 108 flüssigkeitsdicht abzudichten, ist ein Dichtungsring 132 aus elastomerem
Material mit Kreisquerschnitt in einer Ringnut 134 mit im wesentlichen Rechteckquerschnitt
angeordnet, welche in einem mit vergrößertem Innendurchmesser ausgebildeten Abschnitt
der Kappe 130 angeordnet ist. Der Dichtungsring 132 wird durch den Außenmantel des
Rohrstückes 108 und die Wände der Nut 134 zusammengedrückt und dichtet daher diese
Bauteile flüssigkeitsdicht gegeneinander ab. Die Kappe 130 ist ferner mit einem
Kopf 136 in Form eines Schraubenkopfes versehen, an welchen ein Schraubenschlüssel
od. dgl. angesetzt werden kann, um die Kappe 130 vom Rohrstück 108 abzudrehen. Die
Kappe 130 kann ferner mit einer Bohrung 138 an ihrem äußeren Ende versehen sein,
durch welche eine Stange hindurchgesteckt werden kann, welche ebenfalls zur Erleichterung
des Abdrehens der Kappe 130 vom Rohrstück 108 dienen kann. Wird das Ventil und seine
Betätigungsvorrichtung unter erschwerenden Umgebungsbedingungen verwendet, z. B.
im Meerwasser, so kann ein von der Kappe 130 gebildeter, das Außenende der Welle
86 umgebender Innenraum 140 mit einer schweren Schutzflüssigkeit, z. B. Fett, Kunststoff
od. dgl., ausgefüllt sein.
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Beim Aufsetzen der Kappe 130 auf das Rohrstück 108 wird zuerst der
Innenraum 140 mit der viskosen Schutzsubstanz gefüllt, und erst hierauf wird die
Kappe 130 auf das Rohrstück 108 aufgeschraubt. Durch das Eindringen des Endes der
Welle 86 in die Schutzsubstanz wird diese beim Aufschrauben der Kappe 130 in dem
Innenraum 140 unter Druck gesetzt, wodurch die Schutzwirkung dieser Substanz verbessert
wird.
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Ein übermäßiger Druck innerhalb des Innenraumes 140 der Kappe 130
kann durch ein Druckablaßfitting 144 abgebaut werden. Das Druckablaßfitting 144
(F i g. 4) kann hierbei mit einem Rückschlagventil 146 ausgebildet .sein. Die Kugel
des Rückschlagventils 146 wird durch eine Druckfeder 150 gegen einen Ventilsitz
148 gedrückt und stellt dadurch einen flüssigkeitsdichten Abschluß dar, so daß kein
Meerwasser oder andere korrosive Medien in das Innere der Kappe 130 eintreten können.
Ein überschüssiger Druck innerhalb der Kappe 130, welcher z. B. dann auftreten kann,
wenn die Kappe 130 auf das Rohrstück 108 aufgeschraubt wird, kann
i jedoch durch eine Entlastungsbohrung 152 im Druckablaßfitting 144 abgebaut werden.
Die Bohrung 152 steht hierbei mit dem das Ventil umgebenden Medium in Verbindung.
Während der Montage der Kappe 130 auf dem Rohrstück 108, welche Montage im allgemeinen
vor der Einbringung des Ventils in seine aggressive Umgebung stattfinden wird, wird
eine bestimmte Menge der Schutzsubstanz, z. B. Fett oder eine andere plastische
Masse, durch das Druckablaßfitting 144 hinausgedrückt, so daß der Aufbau eines übermäßigen
Innendruckes in dem Innenraum 140 vermieden wird. Ein Teil dieser Schutzmasse bleibt
im Fitting 144 und schützt hierbei das Rückschlagventil gegen das Meerwasser od.
dgl. ab bzw. bildet einen Schutz des Fittings gegen Korrosion.
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Bei der Montage der Schutzeinrichtung 102 am Gehäuse 76 wird das Zwischenstück
98 von der Welle 86 abgezogen und der Abschlußring 116 mit seinem in der Nut 120
angeordneten Dichtungsring 122 auf die Welle 86 aufgesetzt. Hierauf wird die Stellschraube
118 angezogen, so daß die Lage des Abschlußringes 116 auf der Welle 86 festgelegt
und der Abschlußring 116 gegenüber Verdrehung relativ zur Welle 86 gesichert wird.
Hierauf wird das Rohrstück 108 mit den in seinen Nuten 112 bzw. 124 liegenden Dichtungsringen
114 bzw. 126 über den Abschlußring 116 geschoben. Hat das Rohrstück 108 die in den
F i g. 2 und 3 dargestellte Lage eingenommen, so wird die Stellschraube 110 in die
Nut 109 eingeschraubt, so daß das Rohrstück 108 fest an der zylindrischen Oberflächenpartie
106 des Fortsatzes 104 des Gehäuses 76 befestigt wird. Die Dichtungsringe 114 bzw.
126 liegen in dieser Lage des Rohrstückes 108 dichtend an der Zylinderfläche 106
bzw. dem Außenmantel des Abschlußringes 116 an. Hierauf wird das Zwischenstück 98
wieder auf die Welle 86 aufgesetzt, wobei der Keil 96 in die Keilnut 94 eingeführt
und der Abscherzapfen 100 in die miteinander fluchtenden Bohrungen des Zwischenstückes
98 bzw. der Welle 86 eingesetzt wird. Hierauf wird die Kappe 130 mit der
Schutzsubstanz gefüllt und auf das zylindrische Rohrstück 108 in der oben beschriebenen
Weise aufgeschraubt.
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Werden das Ventil und seine Betätigungseinrichtung in eine im Meer
versenkte Rohrleitung 24 eingebaut und soll das Ventil 10 betätigt werden,
so steigt ein Taucher zum Ventil hinab und schraubt mittels eines Schraubenschlüssels
oder einer in das Loch 138 der Kappe 130 einzuführenden Stange die Kappe 130 vom
Rohrstück 108 ab. Der Taucher bringt hierauf ein Handrad 154 (F i g. 3) oder ein
anderes Betätigungsorgan, welches auf das am Ende der Welle 86 angeordnete Zwischenstück
98 paßt, an. Durch Verdrehung des Handrades 154 kann in an .sich bekannter Weise
das von den Kegelrädern 92, 82 gebildete Kegelradgetriebe betätigt und damit die
Armaturenwelle 40 samt dem Schieber 22 gehoben bzw. gesenkt werden, wodurch das
Ventil geöffnet bzw. geschlossen wird.
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Wird die Schutzkappe 108 abgenommen, so kommen nicht nur das Ende
der Welle 86, sondern auch der Abschlußring 116 sowie das Stirnende des zylindrischen
Rohrstückes 108 mit dem Meerwasser in Berührung. Da jedoch diese Teile noch mit
einer Schicht der Schutzsubstanz (Fett od. dgl.) überzogen sind, sind auch bei abgenommener
Kappe 130 diese Teile nicht einer direkten Berührung mit dem Meerwasser ausgesetzt
und daher gegen Korrosion geschützt. Die Dichtungsringe 122,126 verhindern, daß
das Meerwasser in das Gehäuse 76 der Betätigungsvorrichtung eindringt, so daß auch
die Betätigungseinrichtung durch das Salzwasser nicht angegriffen wird. Schließlich
werden auch die Spalte zwischen der Welle 86 und dem Abschlußring 116 bzw. zwischen
letzterem und dem Rohrstück 108 durch eingepreßte Schutzsubstanz ausgefüllt, so
daß das
Meerwasser nicht zu diesen Dichtungsringen 122 bzw. 126
dringen kann.
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Nach Betätigung des Ventils wird der Innenraum 140 der Kappe
130 wieder mit Schutzsubstanz gefüllt und wieder auf das Rohrstück
108 in der oben beschriebenen Weise aufgeschraubt, wodurch im wesentlichen
die gesamte innerhalb des Innenraumes 140 befindliche Meerwassermenge von
der Schutzsubstanz verdrängt wird. Etwaige Meerwassermengen, welche in dem Innenraum
140 in der Schutzsubstanz eingeschlossen sind, verbleiben darin.