DE2152893C3 - Sicherheitsverriegelung für den Deckel eines Druckbehälters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsverriegelung für den Deckel eines Druckbehälters mit Verriegelungselementen, die in Schließstellung eine formschlüssige Verbindung zwischen Deckel und Behälter herstellen und bei Innendruck vom Deckel beaufschlagt wer-

2) den, und mit einer verschließbaren Druckentlasiungs-

, öffnung in der Behälterwand.

Eine lerartige ^taherheitsverriegelung ist aus der DT-PS 490 788 bÄnnt Bei dieser bekannten Anordnung sind zwei zur Führung segmentförmiger Sperrschieber dienende, übereinstimmende Nuten im Dekkel- und BehäUerflansch vorgesehen, und jeder Sperrschieber ist mittels Anzugsleisten mit einem Stellring gekuppelt, der bei seiner Drehung sämtliche Sperrschieber gleichzeitig in die Schließ- und Offenstellung bringt Außerdem ist der Stellring mit einem mit einem ,iHahnküken verbundenen scheibenförmigen Bedienungsgriff gekuppelt der bei geschlossener Hahnsteliung die Drehung des Stellringes verhindert Diese Konstruktion ist im Hinblick auf die unbedingt erforderlichen Elemente zum Verriegeln des Deckels und zur Schaffung einer Entlüftungsmöglichkeit sehr aufwendig und ist außerdem mit dem wesentlichen Nachteil behaftet daß Fehlbetätigungen insbesondere bei gewaltsamem Betätigen des Ventils nicht ausgeschlossen werden können.

Aus der französischen Patentschrift 1 052 130 ist eine Sicherheitsvorrichtung für Druckbehälter, insbesondere für Dampfkocher bekannt, die eine steuerbare Entlüftung des mit einem Schraubdeckel versehenen Behälters ermöglicht Nachteilig bei dieser bekannten Konstruktion ist vor allem, daß die Entlüftungsöffnung bei vollem Arbeitsdruck geöffnet werden kann und es daher möglich ist. mit dem öffnen des Deckels zu beginnen, wenn das Gefäß noch unter relativ hohem Druck steht so daß zum Zeitpunkt des Abhebens des Deckels noch eine beträchtliche Unfallgefahr bestehen kann. Außerdem ist das Entlüftungsventil mit einer relativ kleinen Bohrung versehen, die zwar die Ausströmgeschwindigkeit der Luft vermindert, gleichzeitig aber zum Verstopfen neigt und dementsprechend wartungsaufwendig ist.

Aus der US-PS 3 124 158 ist eine Sicherheitsverriegelung für den Deckel eines Druckbehälters bekannt, bei dem ein Sperrorgan, das von einer externen Druckquelle beaufschlagt ist, in ein Verriegelungsorgan eingreift. Solange der externe Druck nicht unter einen bestimmten Wert absinkt, ist demgemäß das Verriegelungsorgan nicht bewegbar. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist nicht nur das Erfordernis einer speziellen Druckzuführung zum druckabhängig arbeitenden Sperrorgan, sondern vor allem auch die Not wendigkeit der Verwendung von Bohrungen mit relativ kleinem Querschnitt und das Erfordernis relativ vielei Einzelteile, woraus eine beträchtliche Störungsanfällig keit resultiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sicherheitsverrie gelung der eingangs angeführten Art mittels einfachei konstruktiver Maßnahmen absolut betriebssicher um störungsunanfällig auszubilden, so daß auch bei unsach gemäßer Bedienung keinerlei Gefahren entstehen kön nen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung da durch, daß die Verriegelungselemente aus mindesten einem radial angeordenten Bolzen bestehen, der mi dem Deckel und dem Behälter fest verbundene Teil und gleichzeitig die Behälter- oder Deckelwam (Druckentlastungsöffnung) durchdringt, und daß de Bolzen an seinem der Behälter- oder Deckelvand zu gewandten Ende als Ventil ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der Bo zen gleichzeitig die Funktion eines Verbindungsgliedc zwischen Behälter und Deckel erfüllt, infolge de

pruckbelastung durch den Deckel die eigene Verriegelung gegen ein Herausziehen gewährleistet und darüber hinaus als Druckentlastungsventil dient. Aus dieser Mehrfachfunktäon des Bolzens resultiert ein überaus einfacher konstruktiver Aufbau, der jedoch die gestellten Anforderungen optimal erfüllt

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, wobei· im Zusammenhang mit den Betätigungsvorrichtungen zum Herausziehe des Bolzens bei noch unter einem gewissen Druck stehendem Behälter zu erwähnen ist daß diese zunächst gewährleisten müssen, daß der Bolzen aus der Druckentlastu-igsöffnung entgegen der sich zwischen dem Bolzen und den mit dem Deckel und dem Behälter fest verbundenen Teilen ergebenden Klemmkraft gezogen werden kann, worauf dann über die einen relativ großen Querschnitt aufweisende Druckentlastungsöffnung die unter Druck stehende Luft entweichen kann und anschließend nach erfolgtem Druckabbau im Behälter der Bolzen einfach und ohne besondere Kraftanwendungen herausgezogen werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert; es zeigt

F i g. 1 ausschnittsweise im Längsschnitt ein Druckgefäß mit einer Sicherheitsverriegelung in Schließstel lung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il der F i g. 1 und

F i g. 3 eine Draufsicht aus Richtung HI-III.

Das in der Zeichnung dargestellte Druckgefäß hat eine zylinderförmige Innen· bzw. Behälterwand 1, auf deren Oberkante sich in Schließstellung ein Deckel 2 abstützt. Mit dem Oberteil des Deckels 2 ist ein Joch 3 starr verbunden. Von diesem Joch 3 stehen parallel zur Längsachse des Druckgefäßes zwei identische Schließbolzen nach unten ab, von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt und mit der Bezugsziffer 4 versehen ist. Der äußere Endabschnitt des Schließbolzens 4 hat, wie die F i g. 3 zeigt, ovalförmigen Querschnitt. Kurz vor seinem äußeren Ende weist er ferner eine Querbohrung 5 auf.

Von der Innenwand 1 steht ein quaderförmiger Block 6 seitlich nach außen ab, der mi Jer Innenwand 1 durch Schweißen unlösbar verbunden ist Der Block 6 weist zur Aufnahme des Schließbolzens 4 eine erste durchgehende Bohrung 7 auf, die im Abstand von der Innenwand t parallel zur Längsachse des Druckgefäßes verläuft und einen etwas größeren ovalförmigen Querschnitt hat als der Endabschnitt des Schließbolzens 4.

Im Block 6 befindet sich ferner eine zweite durchgehende Bohrung 8, die kreisförmigen Querschnitt hat, auf der Innenwand 1 senkrecht steht und die Bohrung 7 schneidet.

Die durchgehende Bohrung 8 verjüngt sich an ihrem an die Behälterwand 1 grenzenden Ende kegelförmig. Mit der Bohrung 8 fluchtet eine öffnung in der Innenwand 1, die eine den Druckraum 9 mit dem Außenraum verbindende zylindrische Druckentlastungsöffnung 10 bildet. Der Durchmesser der öffnung 10 ist gleich dem kleinsten Durchmesser der Bohrung 8.

Die öffnung 10 und die Bohrung 8 nehmen einen entsprechend geformten Hauptteil eines rotationssymmetrischen Bolzens 12 auf, dessen an den Druckraum 8 grenzendes Ende mit einer gleichachsigen Ringnut zur Aufnahme der O-Ringdichiung 14 versehen ist. Diese dichtet in der dargestellten Schließstellung den Bolzen 12 gegen die Wände der öffnung 10 und damit den Druckraum 9 gegen den Außenraum ab.

Die beschriebene Sicherheitsverriegelung arbeitst wie folgt: In der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Schließstellung ist der Deckel 2 des Druckgefäßes auf der Oberkante der Seitenwand 1 abgestützt wobei der vom Joch 3 nach Unten ragende Schließbolzen 4 in die durchgehende Bohrung 7 des Blockes 6 taucht Der Deckel 2 und kchließbolzen 4 sind in dieser Stellung durch den Bolzen 12 festgehalteni der in die zur ersten Bohrung senkrecht verlaufende Bohrung des Blockes 6 gesteckt wird und die Querbohrung 5 des Schließbolzens 4 durchsetzt Dieser Bolzen 12 dichtet'in der dargestellten Schließstellung mittels der U-Ringdichtung 14 auch die Druckentlastungsöffnung 10 in der Seitenwand 1 ab, die den Druckraum 9 mit dem Außenraum verbinden.

Der Bolzen 12, der gleichzeitig als .Verbindungsglied zwischen Behälter und Deckel und als Druckentlastungsventil dient wird bei herrschendem Innendruck vom Deckel über den Verriegelungsbolzen 4 auf Abscherung beaufschlagt, wodurch sichergestellt wird, daß dieser Bolzen 12 so lange gegen ein Herausziehen gesichert ist solange im Behälter Druck herrscht. Wesentlich ist dabei, daß diese Lagefixierung des Bolzens 12 um so sicherer ist je höher der Innendruck im Behälter ist In der Praxis führt dies dazu, daß der Bolzen 12 selbst unter Aufwendung von sehr großen Zugkräften nicht aus der Entlüftungsbohrung gezogen werden kann, wenn im Behälter Arbeitsdruck herrscht

Wird im Zusammenhang mit einem gewünschten öffnen des Behälters der Innendruck abgesenkt, so kann ab einem gewissen Restdruck der Bolzen 12 entgegen den vorhandenen Klemmkräften aus der Druckentlastungsöffnung 10 gezogen werden, wobei wesentlich ist, daß über diese Druck.entlastungsöffnung 10 der Restdruck sofort abgebaut werden kann, worauf es dann auch möglich ist, den Bolzen 12 mit geringer Kraft vollständig herauszuziehen, da die vom Deckel her über die Verriegelungsbolzen 4 ausgeübten Klemmkräfte dann nicht mehr vorhanden sind.

Die Druckentlastungsöffnung 10 wird stets so bemessen sein, daß ein Druckgefäß vorgegebener Größe und vorgegebenen maximalen Betriebsdruckes ohne Schwierigkeiten vollständig entlüftet werden kann. Bei versehentlich unterlassener Entlüftung macht sich der noch vorhandene Überdruck im Behälter schon bei Beginn des Herausziehen des Bolzens 12 durch anschwellende Zischgeräusche bemerkbar. Daraufhin kann der Bolzen 12 wieder in die Druckentlastungsöffnung geschoben und die normale Entlüftungsvorrichtung betätigt werden. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß die bei der Sicherheitsverriegelung vorgesehene Druckentlastungsöffnung die normale Entlüftung nicht ersetzen soll, sondern nur einen Notausgang liefert, falls die normale Entlüftung unterlassen oder nicht vollständig durchgeführt wurde. In der Regel wird eine verantwortungsbewußte Bedienungsperson eine versehentlich unterlassene Entlüftung nicht etwa über die Druckentlastungsöffnung 10, sondern vielmehr nach der ersten Wahrnehmung von Zischgeräuschen auf normalem Wege durchführen.

Die Betätigung des Bolzens 12 kann mittels eines Kraftzylinders erfolgen, dessen Arbeitsgeschwindigkeit steuerbar ist, d. h. mittels dessen der Bolzen zunächst langsam aus der Druckentlastungsöffnung 10 gezogen werden kann und nach erfolgtem vollständigem Druckabbau in Form einer schnelleren Bewegung zurückgezogen werden kann, so daß der Verriegelungsbolzen 4,

der von dem Bolzen 12 durchsetzt wird, freigegeben wird.

In der Zeichnung ist noch eine mechanische Vorrichtung zur Betätigung des Bolzens 12 gezeigt.

Nach den F i g. 1 und 2 weist der aus der Bohrung 8 S frei herausragende Teil des Bolzens 12 einen gleichachsigen Flansch 16 auf, dessen eine Flanschfläche sich in der dargestellten Schließstellung auf dem Block 6 abstützt Die gegenüberliegende Flanschfläche 16a wird im folgenden als Sperrfläche bezeichnet.

Im Abstand vom Sperrflansch 16 hat der Bolzen 12 einen gleichachsigen Entsperrflansch 18, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der des Sperrflansches 16. Die letzterem zugekehrte Fläche des Entsperrflansches 18 wird im folgenden Entsperrfläche 18a genannt Sperrfläche 16a und Entsperrfläche 18a begrenzen eine gleichachsige Ringnut 19. Am äußeren Ende weist der Verbindungsbolzen 12 schließlich noch einen Betätigungsknauf 21 auf.

In die Ringnut 19 greift das wirksame Ende einer Betätigungsvorrichtung 22 ein. Diese weist ein am Block 6 unlösbar befestigtes, zylindrisches Federbolzengehäuse 23 auf, in dessen Kammer ein gleichachsig von einer Schraubendruckfeder 24 umgebener Federbolzen 25 gleit- und drehbeweglich gelagert ist

Der wirksame Endabschnitt des Federbolzens 25 ist für den Eingriff mit der Feder 24 flanschartig verdickt; von diesem Endabschnitt steht seitlich ein Führungszapfen 27 und ein auf den Bolzen gerichteter Sperrzapfen 28 ab. Der Sperrzapfen 28 ist auf der Stirnfläche des Endabschnittes außermittig angeordnet und greift in der dargestellten Schließstellung in die von Sperrfläche 16a und Entsperrfläche 18a gebildete Ringnut 19 des Bolzens 12 ein.

Am wirksamen Endabschnitt des Federbolzengehäuses 23 ist eine gleichachsige Einsenkung 30 vorgesehen, die die Form eines Zyiindersektors hat Diese Einsenkung 30 dient zur Führung des Führungszapfens 27 beim Drehen des Federbolzens 25, dessen Drehbeweglichkeit durch den Sektorwinkel und die Dicke des Zap- fens begrenzt ist. An einer Stelle des Umfanges erweitert sich die Aussparung 30 in das Innere des Federbolzengehäuses 23 und bildet eine achsparallele Längsnut 31. Diese dient ebenfalls zur Führung des Führungszapfens 27-, ihre Länge und die Dicke des Fühningszapfens 27 begrenzen die Verschiebbarkeit des Führungszapfens 27 und damit die des ganzen Federbolzens 25 sowie Mindestlänge und erzielbare Vorspannung der Feder 24. Das äußere Ende des Federbolzens 25 weist eine Querböhrung zur Aufnahme eines Gelenkbolzens 33 auf. Auf diesem Bolzen 33 ist ein doppelarmiger Betätigungshebel 34 drehbeweglich gelagert Am Ende des langen Armes ist ein Betätigungsknauf 35 angebracht, während vom Endabschnitt des kurzen Armes eine Nase 36 seitlich absteht, die sich auf dem Federbolzengehäuse 23 abstützt

Der Sperrzapfen 28 greift in seiner dem Druckgefäß nächstgelegenen Stellung in die durch Sperrtläche 16a und Entsperrfläche 18a begrenzte Ringnut 19 des Bolzens 12 ein. In dieser Stellung legt der Führungszapfen 27 bezüglich der Längsnut 31 des Federbolzengehäuses 23 um 180° versetzt, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

Da der Federbolzen 25 wegen des Führungszapfens 27 und der besonderen Ausbildung der Ausnehmungen 30.31 in seiner Beweglichkeit beschränkt ist, erfolgt die Betätigung des Bolzens im Verlauf der Abnahme des Deckels vom Behälter in zwei Stufen, deren Reihenfolge von der Bedienungsperson nicht geändert werden kann.

In der ersten Stufe wird der Betätigungshebel 34 um 180° in die in F i g. 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 34a versehene, mit strichpunktierten Linien angedeutete Bereitschaftsstellung geschwenkt. Dabei dreht sich der Federbolzen 25 ebenfalls um 180° wodurch der außermittig von der Stirn des Federbolzens 25 abstehende Sperrzapfen 28 in seine vom Druckgefäß entfernteste Stellung gelangt Auf diesem Wege drückt er gegen die Entsperrfläche 18a des Entsperrflansches 18 des Bolzens 12 und zieht letzteren soweit aus seiner Schließstellung, daß die Abdichtung der Druckentlastungsöffnung 10 aufgehoben wird. Bei Unterlassung der vorgeschriebenen Entlüftung des Druckraums vor dem öffnen des Gefäßes findet also in der ersten Stufe selbsttätig eine Notentlüftung statt Wesentlich ist dabei, daß der Bolzen 12 in dieser Stufe weder durch die ausströmenden Gase herausgeschleudert noch von Hand herausgezogen werden kann. Das wird durch den Sperrflansch 16 des Verbindungsbolzens verhindert, der in der ersten Stufe vor dem Sperrzapfen 28 verbleibt.

Erst wenn die 180"-Drehung des Betätigungshebels 34 in die Bereitschaftsstellung 34a erfolgt ist kann er um den Gelenkbolzen 33 in die Entsperrstellung 346 geschwenkt werden (F i g. 2). Bei dieser Schwenkbcwe gung gleitet der Führungszapfen 27 in der Längsnut 31 bis in seine Entsperrstellung 27a; das ist die einzige Stellung, in der der Sperrzapfen 28 den Sperrflansch 16 des Bolzens 12 freigibt Erst nach dieser Freigabe kann der Bolzen 12 von Hand oder maschinell, wie z. B. mittels eines Kraftzylinders, so weit herausgezogen werden, daß die Verbindung zwischen Deckel 2 und Druckgefäß gelöst werden kann.

In der beschriebenen Ausführungsform ist der Schließbolzen mit dem Deckel verbunden, während die Muffe zur Aufnahme des Schließbolzens am Druckgefäß angebracht ist Die Wirksamkeit der Sicherheitsverriegelung ist jedoch auch dann in vollem Umfange gewährleistet, wenn die Muffe mit dem Deckel und der Schließbolzen mit dem Druckgefäß verbunden wird Die Druckentlastungsöffnung kann nämlich an jeder Stelle der den Druckraum begrenzenden Wände angeordnet sein, beispielsweise auch am Deckel.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicberheitsverriegelung für den Deckel eines ■Druekbehälters mit Verriegelungselerm:nten, die in Schließstellung eine formschlüssige Verbindung zwischen Deckel und Behälter herstellen und bei Innendruck vom Deckel beaufschlagt werden, und»rnit

■ einer verschließbaren Druckentlastungsöffnung in -der Behälterwand, dadurch gekennzeich- \o net, daß. die >ferriegelungselemente aus mindestens eiäertr fadiäl angeordneten Bolz?ni(12)sbe- * stehen, der mit dem t>eckel (2) und dem Behälter (i) fest verbundene Teile (4,6) und'gleichzeitig die Behälter- oder Deckelwand <Druckentlastui»gsö1Tnung tO) durchdringt, und daß der Bolzen (12) an seinem der Behälter^ oder Deckelwand zugewandten Ende als Ventil ausgebildet ist

2. Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Deckel (2) fest verbundene Teil ein nach unten gegen den Behälter (1) ragender Schließbolzen (4) und das mit dem Behälter fest verbundene Teil eine zur Aufnahme des Schließbolzens nach oben offene Muffe (6) ist, die eine Querbohrung (8) zur Aufnahme des das Verriegelungselement bildenden Bolzens (12) aufweist.

3. Sicherheitsverriegelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Behälter (1) verbundene Teil ein nach oben gegen den Deckel (2) ragender Schließbolzen und das mit dem Deckel verbundene Teil eine zur Aufnahme des Schließbolzens nach unten offene Muffe ist, die eine Querbohrung zur Aufnahme des das Verriegelungselement bildenden Bolzens aufweist.

4. Sicherheitsverriegelung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (22) zur Betätigung de* Bolzens (12) vorgesehen ist, die zwei voneinander getrennte, zeitlich mit Abstand aufeinanderfolgende Betätigungsstufen aufweist, wobei der ersten Betätigungsstufe die Aufnebung des dichten Verschlusses der Druckentlastungsöffnung (10) unter Aufrechterhaltung der Verbindung zwischen Deckel und Behälter durch den Bolzen (12) und der zweiten Betätigungsstufe das Lösen dieser Verbindung zugeordnet ist.

5. Sicherheitsverriegeiuiig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung (22) einen in Richtung auf den Bolzen (12) vorgespannten, um seine Längsachse drehbeweglichen Sperrbolzen (25) aufweist, von dessen Stirnseite ein zu seiner Längsachse exzentrischer Vorsprung (28) absieht, der mit einer Ausnehmung (19) des Bolzens (12) in Eingriff bringbar ist.

6. Sicherheitsverriegelung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Bolzens (12) ein Kraftzylinder vorgesehen ist, dessen Arbeitsgeschwindigkeit steuerbar ist.