DE1442903C - Vorrichtung zum Abdichten eines Behälterverschlusses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten eines Behälterverschlusses, insbesondere des Deckels, eines mit einer Schnellverschlußeinrichtung versehenen Druckbehälters, mit die Pressung zwischen den Dichtflächen der gegeneinander abzudichtenden Teile bei Erwärmung verstärkenden Wärmedehngliedern, deren Werkstoff einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff wenigstens eines mit einer Dichtfläche versehenen Dichtungsteiles hat.

. Als Schnellverschluß wird ein Verschluß bezeichnet, bei dem der Deckel mit einer Anzahl von über seinen Umfang verteilten Lappen versehen ist, denen eine gleiche Anzahl von Gegenlappen gegenübersteht, die auf dem Flansch des zu verschließenden Behälters in entsprechenden Abständen verteilt angeordnet sind. Bei geschlossenem Verschluß sind die Lappen paarweise untereinander geschoben. Zum öffnen wird der Deckel gegenüber dem Behälter gedreht, wodurch die Deckellappen aus dem Bereich der Gegenlappen des Behälters herausgedreht werden und der Deckel zum Abnehmen freiliegt.

Bei derartigen Abdichtungen liegen die Dichtflächen des Behälters und des Deckels parallel zueinander; zwischen ihnen ist ein Dichtungsring angeordnet, der in der Schließstellung gegen beide Dichtflächen drückbar ist.

Bei bekannten Druckbehältern bestehen die Dichtungsringe aus Asbest und/oder Gummi und sind in eine Ringnut des Behälterflansches eingelegt. Die zusätzliche Kraft zum Andrücken des Dichtungsringes gegen die Dichtflächen wird dann zumeist mit Hilfe eines unter Druck stehenden Strömungsmittels oder von irgendeiner ande'ren Federvorrichtung geliefert. Hierbei kann das unter Druck stehende Strömungsmittel auch dem Inneren des Druckbehälters selbst entnommen werden.

Wird der Innenraum des Druckbehälters einer höheren Temperatur ausgesetzt, dann ergeben sich bei der Verwendung von Asbest- und/oder Gummidichtungsringen Schwierigkeiten. Die obere Grenze für die Verwendung von Asbest- und/oder Gummidichtungsringen für derartige Zwecke liegt bei etwa 200 bis 250° C. Es ist möglich, durch den Einsatz von Dichtungsringen aus plastischen Kunststoffen, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen oder aus einem Mischpolymerisat aus . Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen die Temperaturgrenze ein Wenig nach oben zu verschieben. Darüber hinaus sind die bekannten nichtmetallischen Dichtungsringe, aber nicht mehr verwendbar.

Aus der schweizerischen Patentschrift 308 074 ist eine Dichtung zwischen Maschinenteilen bekannt, bei welcher zwischen die gegeneinander abzudichtenden Flächen ein als. Wärmedehnglied wirkender Dichtungsring gefügt ist, der aus Metall besteht und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, welcher größer ist als der der Maschinenteile. Der Aufbau ist dabei derart getroffen, daß der Dichtungsring bei Betriebstemperatur infolge seiner .Wärmeausdehnung gegen die Dichtungsflächen beider zu verbindender Teile gepreßt wird. Dieser Aufbau zum Verbinden von zwei Maschinenteilen ist aber dann umständlich, wenn die Verbindung von Zeit zu Zeit gelöst werden soll. Das Lösen ist dann umständlich, da beide zu verbindende Maschinenteile erst abgekühlt werden müssen, ehe die Verbindung lösbar wird.

Weiterhin ist es aus der USA.-Patentschrift 2 061 198 bekannt, zwei Flansche von Rohrstutzen miteinander zu verschrauben unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes. Die Rohrflansche sind dabei von Kanälen durchsetzt, durch welche das in der Leitung fließende Strömungsmittel hindurchfließen kann, womit die Flansche bis in ihre äußeren Bereiche hin auf die Temperatur des Strömungsmittels in der Leitung aufgeheizt werden. Dieses gleichmäßige Aufheizen hat den Sinn, die Dichtung zwisehen den Flanschen und die Verbindungsbolzen gleichmäßig zu belasten und damit ihre Deformierung insbesondere beim Betrieb mit hohen Temperaturen zu vermeiden. Der Ausbildung der Dichtung zwischen den Flanschen ist dabei keine Beachtung geschenkt. Auch diese Verbindung, welche durch die Verwendung von Schraubbolzen nur umständlich lösbar ist, eignet.sich nicht zum Befestigen eines Deckels und es treten mithin auch-nicht die Dichtungsprobleme von Deckeln und Schnellverschlüssen auf. ao Es ist Aufgabe der Erfindung,, eine Vorrichtung zum Abdichten eines Behälterverschlusses zu schaffen, bei der jederzeit und ohne Abkühlen des gesamten Behälters die Verbindung leicht lösbar und wieder herstellbar ist. ." *

as Die gestellte Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das Wärmedehnglied ein geschlossener Ring ist, der an seiner äußeren Umfangsfläche eine umlaufende Aussparung aufweist, mit einer Zuflußleitung und einer Abflußleitung für den Anschluß an eine Wärme- oder Kältequelle versehen und in eine am Behälterinnenrand eingearbeitete Ausnehmung gleicher axialer Höhe und radialer Breite eingesetzt und mit diesem an seiner dem Deckel abgewandten Stirnseite fest und dicht verbunden ist, so daß er bei Erwärmung unter Abstützung am Behälter bzw. am Behälterflansch, gegebenenfalls unter Zwischenlage, eines Dichtungsringes aus plastisch verformbarem Material auf die Dichtfläche des Deckels bzw. des Deckelflansches einwirkt.

Durch das Anbringen der umlaufenden Aus- ' sparung zwischen dem Behälter und dem Wärmedehnglied ist eine einfache und zuverlässige Steuermöglichkeit für das Dehnglied geschaffen. Die Aussparung braucht nur mit einer kühlen Flüssigkeit beschickt zu werden, womit das Wärmedehnglied, das großflächig an der Aussparung anliegt, in axialer Richtung schrumpft und damit die Dichtung aufhebt. Durch das Zuführen wärmeren Strömungsmittels läßt .sich das Wärmedehnglied wieder leicht axial ausdehnen, womit erneut eine Dichtung herbeigeführt ist. Zusätzlich ist es sogar noch möglich, den Dichtungsdruck zu erhöhen, indem die Aussparung beispielsweise mit einem hochtemperierten Strömungsmittel versorgt wird und damit eine zusätzliche axiale Ausdehnung des Wärmedehngliedes herbeigeführt wird.. An sich reicht das Wärmedehnglied zum Abdichten bereits vollständig aus. Es kann aber von Vorteil sein, wenn zusätzlich zu dem Wärmedehnglied hoch ein Dichtungsring aus plastisch verformbarem Material zum Einsatz kommt, da dieser Dichtungsring das Dichtvermögen des Behälterverschlusses verbessert. Der Dichtungsring selbst kann wieder aus Gummi, Kunststoff oder Asbest bestehen. Bei der Verwendung für höhere Temperaturen wird der Dichtungsring jedoch bevorzugt aus Metall, beispielsweise Weicheisen, Kupfer oder Aluminium, bestehen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Er-

findung ist der Dichtungsring in eine Nut des Wärmedehngliedes eingelegt und legt sich der Dichtungsring mit einem Teil seiner überstehenden Kappe gegen die Planebene der Dichtungsfläche des Deckels. Diese Nut legt gleichzeitig die gewünschte Lage des Dichtungsringes fest und verhindert ein Verschieben des Dichtungsringes, falls sich beispielsweise das Wärmedehnglied infolge mäßiger Wärmezufuhr und damit Temperatur am Anfang nur wenig gedehnt haben sollte. Zum Erwärmen bzw. Abkühlen des Wärmedehngliedes können verschiedene Medien benutzt werden. Im allgemeinen wird sich zum Erwärmen des Wärmedehngliedes Wasser oder Wasserdampf empfehlen. Ebenso sind aber auch öl oder ein azeotropisches Gemisch von Diphenyl und Diphenyloxid empfehlenswert. Zum Abkühlen können beispielsweise kaltes Wasser, öl oder andere kalte Strömungsmittel zum Einsatz gebracht werden.

Besteht der zu verschließende Behälter aus Stahl, · dann erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Wärmedebnglied aus legiertem Edel- oder Sonderstahl besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient etwa gleich demjenigen von Kupfer und damit wesentlich größer als derjenige von normalem Kohlenstoffstahl ist. Als Legierungsbestandteile kommen vor allem Nickel, Mangan und Chrom in Betracht.

Bei Benutzung eines Wärmedehngliedes aus Sonder- oder Edelstahl ergibt sich der weitere Vorteil, daß das eine Ende ohne erhebliche, Schwierigkeiten mit dem aus Stahl bestehenden Behälter verschweißt werden kann.

Mit Hilfe des Wärmedehngliedes nach der Erfindung können zwar sehr große Andrückkräfte zum Zwecke der Abdichtung aufgebracht werden; die zur Verfügung stehenden Schließwege bleiben aber auch bei hoher Erwärmung des Wärmedehngliedes verhältnismäßig gering. Unter diesen Umständen empfiehlt es sich nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, die Lappen des Deckels und die Gegenlappen des Behälters auf an sich bekannte Weise längs ihrer aufeinanderwirkenden Flächen mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Anzug (Keilfläche oder Schraubenfläche) zu versehen, der beim Schließen des Deckels eine Axialbewegung seiner Dichtfläche auf die Dichtfläche des Behälters zu bewirkt. Auf diese Weise wird die axiale Ausdehnung des Wärmedehngliedes bei seiner Erhitzung ausschließlich zum Andrücken des Dichtungsringes gegen die Dichtflächen von Deckel und Behälter benutzt. Selbst bei Anwendung dieser Maßnahme muß der Dichtungsring von geringem Querschnitt aber verhältnismäßig häufig ausgewechselt werden. Dieser Nachteil ist jedoch unbedeutend, da der Dichtungsring selbst beispielsweise aus einem in sich geschlossenen Metalldraht von kreisrundem Querschnitt besteht und einfach und mit einfachen Mitteln auswechselbar ist.
'. Der aus Metall bestehende Dichtungsring kann geschont werden, falls ein Drehen des Deckels beim öffnen und Schließen vermieden wird. Dies wird auf an sich bekannte Weise dadurch möglich, daß auf dem Behälterflansch drehbar und axial unverschiebbar ein Überwurfring angeordnet wird, der die Behältergegenlappen trägt. Beim öffnen wird dann der Überwurfring in eine Stellung gedreht, bei der — in axialer Richtung gesehen — seine Gegenlappen außerhalb des Bereiches der Lappen des Deckelflansches liegen. In dieser Stellung kann der Deckel geöffnet werden.

Die Erfindung eignet sich ganz allgemein zur Abdichtung von Deckeln industrieller Druckbehälter, die mit Schnellverschlüssen, aber auch mit Schraubverschlüssen versehen sind. Die kleinsten Durchmesser derartiger Druckbehälter liegen etwa bei 300 bis 400 mm; die größten Durchmesser betragen 4 m und darüber. - . / ', ,

An sich ist es aus der deutschen Patentschrift 402 464 bereits bekannt, ein Druckgefäß mit Hilfe eines Deckels zu verschließen, der von Zwischenstücken gegen eine Dichtfläche gepreßt wird. Die Zwischenstücke und die Wandung des Druckgefäßes sind dabei so ausgelegt, daß beim Erwärmen der Wandung des Druckgefäßes und damit einer Aufweitung dieser Wandung die Zwischenstücke frei werden und der Deckel damit entfernt werden kann. Das Erwärmen der Wandung des Druckgefäßes im Bereich der Dichtung kann mit Hilfe einer Heizwicklung herbeigeführt werden, welche um die Drückgefäßwandung herumgelegt ist. Diese Art der Abdichtung eines Druckgefäßes ist aber aufwendig und eignet Sich insbesondere nicht für ein schnelles Schließen und öffnen ohne besondere Kunstgriffe.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Querschnitt durch die obere Ecke eines Druckbehälters nach der Erfindung mit einem Teil des Deckelflänsches. Der Behälterflansch weist das .Bezugszeichen 1 auf, während der Deckelflansch mit dem Bezugszeichen 2 versehen ist. An dem Außenumfang des Deckelflansches ist — gleichmäßig auf den Umfang verteilt — eine Mehrzahl von Lappen 3 vorgesehen, die auf die beschriebene Weise mit Gegenlappen 4 zusammenarbeiten, die auf dem Innenumfang des Behälterflansches 1 angeordnet sind.. Der Deckelflansch 2 ist bei 5 mit dem Deckel 6 verschweißt. In entsprechender Weise ist der Behälterflansch 1 bei 7 mit dem zylindrischen Behältermantel 8 verschweißt. Die Achse dieses Zylinders ist nicht dargestellt.

Die Dichtfläche des Deckels ist mit 9 bezeichnet, während die Dichtfläche des Behälters das Bezugszeichen 10 trägt. Die beiden Dichtflächen liegen einander gegenüber. .

Der Behälter ist an seinem oberen Rande mit einer ringsherumlaufenden Aussparung 11 versehen, die zur Aufnahme eines ringförmigen Wärmedehngliedes 12 dient, das an seiner unteren Innenecke 13 mit dem Behälter bzw. dem Behälterflansch verschweißt ist. Dieses Wärmedehnglied 12 besteht aus legiertem Edel- oder Sonderstahl, der einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.· Auf seinem Außenumfang ist das Wärmedehnglied mit einer sich über seine gesamte Länge erstreckenden Aussparung 14 versehen, die durch ein Mantelblech 15 abgeschlossen ist, das mit dem Wärmedehnglied.l2 fest und dicht verschweißt oder sonstwie verbunden ist. Das Mantelblech 15 besteht aus dem gleichen Edel- oder Sonderstahl, aus dem auch das Wärmedehnglied 12 hergestellt ist.

Die Aussparung 14 bildet einen Wärmeaustauschraum, der über eine Eintrittsbohrung 16 mit einer Eihtrittsleitung 17 und eine Austrittsbohrung 18 mit einer Austrittsleitung 19 versehen ist. Die Leitungen 17 bis 19 sind in den Kreislauf einer Wärme- und/ oder Kältequelle eingeschaltet.

Im übrigen ist das Wärmedehnglied 12 nahe der Schweißstelle 13 mit einer Ringnut 20 versehen, die

zum Zwecke der Zentrierung mit einem Vorsprung 21 des Behälters bzw. des Behälterflansches zusammenarbeitet.

Die obere Stirnfläche des Wärmedehngliedes fällt etwa mit der Dichtfläche 10 des Behälters zusammen. Diese Stirnfläche ist mit einer Ringnut 22 versehen, in die ein Dichtring insbesondere aus Metall , 23 eingelegt ist, der im Ausführungsbeispiel aus einem Draht von rundem Querschnitt insbesondere aus Weicheisen oder Aluminium besteht. Bei Ausdehnung des Wärmedehngliedes legt sich abdichtend der Dichtring 23 einerseits gegen die Dichtfläche 9 des Deckels und andererseits gegen die untere Fläche der Ringnut 22.

Die gegeneinanderwirkenden Flächen 24,25 vom Lappen 3 und Gegenlappen 4 sind mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Anzug versehen, durch den bewirkt wird, daß sich beim Drehen des Deckels zum Zwecke seines Schließens die Dichtfläche 9 auf die Dichtfläche 10 zu bewegt. . ao

Der in sich geschlossene Ring des Wärmedehngliedes 12 hat genügend Eigenfestigkeit, so daß seine Rückseite nicht gegen die entsprechende Ringfläche des Behälterflansches gedrückt zu werden braucht.

Claims (4)

Patentansprüche: a5

1. Vorrichtung zum Abdichten eines Behälterverschlusses, insbesondere des Deckels eines mit einer Schnellverschlußeinrichtung versehenen Druckbehälters, mit die Pressung zwischen den Dichtflächen der gegeneinander abzudichtenden Teile bei Erwärmung verstärkenden Wärmedehnglicdern, deren Werkstoff einen höheren Ausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff wenigstens eines mit einer Dichtfläche versehenen Dichtungsteiles hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmedehnglied (12) ein geschlossener Ring ist, der an seiner äußeren Umfangsfläche eine umlaufende Aussparung (14) aufweist, mit einer Zuflußleitung (17) und einer Abflußleitung (19) für den Anschluß an eine Wärmeoder Kältequelle versehen und in eine am Behälterinnenrand eingearbeitete Ausnehmung gleicher axialer Höhe und radialer Breite eingesetzt und mit diesem an seiner dem Deckel abgewandten Stirnseite fest und dicht verbunden ist, so daß er bei Erwärmung unter Abstützung am Behälter

(8) bzw. am Behälterflansch (1), gegebenenfalls unter Zwischenlage eines Dichtungsringes (23) aus plastisch verformbarem Material auf die

• Dichtfläche (9) des Deckels (6) bzw. des Deckelflansches (2) einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (23) in eine Nut (22) eines Wärmedehngliedes (12) eingelegt ist und sich mit einem Teil seiner überstehenden Kappe gegen, die planebene Dichtfläche (9) des Deckels legt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das'Wärmedehnglied (12) aus legiertem Edel- oder Sonderstahl besteht.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,-dadurch gekennzeichnet, daß die Lappen des' Deckels und die Gegenlappen des Behälters auf an sich bekannte Weise längs ihrer aufeinander wirkenden Flächen mit einem in Umfangsrichtung verlaufenden Anzug (Keilfläche oderSchraubenfläche) versehen sind, der beim Schließen des Deckels eine Axialbewcgung seiner Dichtfläche

(9) auf die Dichtfläche (10) des Behälters zu bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen