DE2760114C2 - Verschlussmechanismus für einen Druckbehälter - Google Patents

Description

durch gekennzeichnet, daß der Stellring (33; 79) eine Schulter (43) aufweist, die den Deckel (5) untergreifend so angeordnet ist, daß nach dem Entriegelungshub der Deckel von dem Stellring mitgenommen wird.

3. Verschlußmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialausnehmungen (30) sich konisch nacn außen erweitern.

4. Verschlußmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderfläche des Stellrings (79) in der Verriegejungsstellung an zu ihr komplementären Außenflächen von Drehriegeln (90) anliegt und daß der Steilrin? eine konische Steuerfläche (77) aufweist, die bei aer Entriegelung auf einen Steuerarm (91) des Drehriegels auflaufend diesen in Entriegelungsstellung kippt.

Die Erfindung betrifft einen Verschlußmechanismi's für einen Druckbehälter aus einem Gefäßteil und einem davon getrennten Deckel, die lösbar aufeinandergesetzt und über sich überlappende Randzonen durch Verschlußkörper miteinander verriegelbar sind, wobei die Verschlußkörper in Radialausnehmungen der dem Dekkel zugeordneten, außenliegenden Randzone beweglich gelagert sind und die innenliegende Randzone Vertiefungen oder Nuten für den Eingriff der Verschlußkörper aufweist und wobei ferner in Achsrichtung des Behälters eine bewegliche Ringanordnung bei axialen Verschiebungen die Verschlußkörper in den Vertiefungen der innenliegenden Randzone ver- bzw. entriegelt.

Aus der US-PS 28 99 114 ist ein Druckbehälter bekannt, bei dem eine öffnung in seiner Begrenzung durch einen Verschlußmechanismus der vorstehend genannten Art verschlossen ist. Es handelt sich dabei um eine Öffnung relativ geringen Durchmessers, beispielsweise um ein Mannloch. Die Verschlußkörper sind Kugeln die durch axiale Verschiebungen einer Ringanordnung ver- bzw. entriegelt werden. Die Ringanordnung besteht dabei aus zwei Stellringen zwischen und von denen die Kugeln gehalten werden. Für eine Entriegelung müssen die Stellringe axial voneinander weg bewegt werden, wobei sich der äußere axial abwärts und der innere axial aufwärts verschiebt.

Sollen mit ähnlichen Mechanismen Druckbehälter großen Durchmessers — beispielsweise chemische oder nukleare Reaktoren oder Gasdruckbehälter — selbst mittels eines Deckels verschlossen werden, so ergeben sich Schwierigkeiten, da für derartige Verschlüsse hohe Anforderungen an die Genauigkeit und Maßhaltigkeit für den Durchmesser des Stellrings gestellt werden. Oberschreiten z. B. die radialen Abmessungen Bahnoder StraEenprofile, so können Deckel, Gefäßteil und/ oder Stellringanordnung nicht als Ganzes an aen Auf-Stellungsort gebracht werden, sondern müssen dort zusammengesetzt und -geschweißt werden. Dabei befindet sich der Verschlußmechanismus beispielsweise in elastisch verformbaren Randzonen von Deckel und Gefäßteil, die als geschlossene Ringe an den Aufsteilungsort gebracht werden. Es hat sich nun gezeigt, daß bei den großen Durchmessern die Abmessungen des Stellrings praktisch mit der hohen Genauigkeit nicht eingehalten werden können, die für ein zuverlässiges Verschließen des Behälters notwendig ist

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Konstruktion zu vereinfachen und darüber hinaus einen Verschlußmechanismus der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem insbesondere bei Druckbehältern großen Durchmessers die genannten Schwierigkeiten überwunden sind und Möglichkeiten bestehen, mit denen die Abmessungen des Stellrings nachträglich in gewissen Grenzen idividuell an den am Aufstellungsort zusammengesetzten Behälter angepaßt werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß vorliegender Erfindung dadurch gelöst, daß die Ringanordnung einen mit einer Zylinderfläche die Verschlußposition definierenden Stellring umfaßt, dessen Durchmesser einstellbar ist.

Die Verwendung eines einzigen Stellrings, der zum Ver- und Entriegeln des Verschlusses axial nur in einer Richtung bewegt werden muß, ergibt eine wesentliche konstruktive Vereinfachung. Die Ausbildung des »verriegelnden Durchmessers« als Zylinderfläche in Verbindung mit der Einstellbarkeit dieses Durchmessers ermöglicht eine genaue Anpassung <L:.f Stellrings an die Abmessungen des individuellen Behälters.

Für das öffnen bzw. Schließen des Behälters ist es vorteilhaft, wenn der Stellring eine Schulter aufweist, die den Deckel untergreifend so angeordnet ist; daß nach dem Entriegelungshub der Deckel von dem Stellring mitgenommen wird.

Nach einer Entriegelung kann das öffnen des Verschlusses erleichtert werden, wenn die Radialausnehmungen sich konisch nach außen erweitern; denn dadurch wird ein »Herausfallen« der Verschlußkörper ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausführüngsform — bei der besonders ein öffnen eines lange Zeit geschlossenen Behälters unter Umständen vereinfacht wird, weil die Verschlußkörper zwangsweise entriegelt werden — erhält man, wenn die Zylinderfläche des Stellrings in der Verriegelungsstellung an zu ihr komplementären Außenflächen von Drehriegeln anliegt und wenn der Stellring eine konische Steuerfläche aufweist, die bei der Entriegelung auf einen Steuerarm des Drehriegels auflaufend diesen in Entriegelungsstellung kippt. Wegen der relativ großen Auflageflächen der Drehriegel ergibt sich bei dieser Konstruktion zusätzlich der Vorteil, daß die Flächenpressung relativ gering ist.

Bei Druckbehältern mit vertikaler Achse, bei denen die Trennung zwischen Gefäßteil und Deckel in einer horizontalen Ebene liegt, ist es weiterhin günstig, den Stellring für einen Kugelverschluß aufgrund seiner Schwere zum Anpressen der Kugeln an die Abstütznut

zu verwenden, wofür es konstruktiv zweckmäßig ist, ν wenn die konische Anzugsfläche des Stellrings sich ge- ^: gen oben verengt

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie'en im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist ein Vertikalschnitt durch ein Druckgefäß, das als Mantel einen Hochdruckkessel umgibt;

F i g. 2 zeigt aL Detail des Druckgefäßes nach F i g. 1 ί in größerem Maßstab einen Kugelverschluß;

Fig.3 stellt in Ansicht einen Ausschnitt eines Verschlusses- für das Zusammenspannen eines Stellrings dar;

F i g. 4 gibt in F i g. 2 entsprechender Darstellung ein weiteres Ausführungslbeispiel wieder;

F i g. 5 schließlich ist ein Schnitt V-V von F i g. 4.
In F i g. 1 ist ein Hochdruckkessel 1 mit konventionellem Flanschverschluß 2 von einem Druckgefäß 3, beste- > hend aus einem Gefaßten 4 und einem Deckel 5, umgeben. Der Gefäßteil 4 besteht aus einem am Aufstellungsf? ort durch Schweißen zusammengebauten, oben offenen, Π becherartigen Hohlkörper 6, an den am Aufstellungsort eine Randzone 7 angeschweißt worden ist

Der Deckel 5 besteht analog aus einer am Aufstel- ; lungsort zusammengeschweißten Kalotte 10, mit der — ebenfalls am Aufsteilungsort — eine in einer Werkstatt gefertigte Randzone 11 verschweißt worden ist.

Die Randzone 7 des Gefäßteils 4 enthält an seinem offenen Ende einen verdickten Rand 12 (F i g. 2), der außen eine Abstütznut 15 aufweist. An der Stirnfläche des Randes 12 sind zwei Absätze 16 und 17 vorgesehen, in denen je eine nachgiebige, ringförmige Dichtung 18 bzw. 19 liegt.

Auch die Randzone 11 des Deckels 6 endet in einer Verdickung, die mit 20 bezeichnet ist Sie ist an ihrem

iiviv.il i^iiuv. gaiyv-uuiiitig ousgvuiiu^t uiivi uai auukii Vinen nach unten verlängerten Ast 22 und innen einen kurzen Ast 23, die durch eine leicht konische Hinterstechung 24 voneinander getrennt sind.

Die Hinterstechung 24 nimmt im zusammengebauten Zustand den oberen Teil des Randes 12 des Gefäßteils 4 auf. Der innere Ast 23 und der oberste Abschnitt des Randes 12 sind mit einander benachbarten Konusflächen versehen, die sich mit geringem Spiel oder berührend gegenüberstehen.

Über den Umfang des Astes 22 verteilt ist eine Vielzahl, z. B. hundert, radialer Ausnehmungen oder Bohrungen 30 vorgesehen, deren Achse in einer zur Behälterachse senkrechten Ebene verlaufen. Die Bohrungen 30 sind von außen her leicht konisch ausgerieben; in ihrem innersten Teil verlaufen sie leicht kugelförmig, wobei ihr kleinster Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser von Kugeln 31, von denen je eine in jeder der Bohrungen 30 untergebracht ist.

Die beiden verdickten Ränder 12 und 20 sind von einem Stell- oder Spannring 33 umgeben, an dessen Oberseite Ösen 34 angebracht sind. In diese Ösen 34 können Haken 35 eines nicht gezeichneten Hebezeugs eingehängt werden. Der Stellring 33 weist eine Ringnut 40 trapezförmigen Querschnitts auf, an die oben eine μ Konusfläche 41 grenzt. Unten ist am Ring 33 eine Schulter 43 vorgesehen, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des verlängerten Astes 22.

Der Stellring 33 ist an einer oder mehreren Stellen, wie F i g. 3 zeigt, durcir einen Radialschnitt aufgetrennt bi und mit Spannhülsen versehen, durch die tangential zu ihm ein Schraubenbolzen 55 mit Kopf 57 verläuft, der durch eine Langmutter 58 mit Innenscchskant festgespannt ist. im Trennschnitt zwischen den Teilen des Stellrings 33 werden auswechselbare Beilagen 60 unterschiedlicher Dicke angebracht, um seinen Durchmesser in gewissen Grenzen zu verändern.

Der Zusammenbau des Druckbehälters geschieht wie folgt: Die Teile für den Gefäßteil 6 und die Kalotte 10 werden auf den Bauplatz geliefert und dort zusammengeschweißt Die Randzonen 7 und 11 werden in der Werkstatt fertig bearbeitet und elastisch verspannt auf den Bauplatz geliefert Dort werden sie durch nicht gezeigte radiale Stützen mindestens annähernd auf Kreisform gebracht und mit dem bereits fertiggestellten Gefäßkörper 6 bzw. mit der Kalotte 10 zusammengeschweißt.

Der Stellring 33 wird in mehreren Stücken auf den Bauplatz gebracht und dort auf den gewünschten Umfang mit Hilfe der Elemente 50,56 und 58 zusammengespannt Anschließend wird der Ring 33 auf einem etwa horizontalen Fundament abgestellt und der Deckel 5 so eingefügt, daß die untersten Mantellir ·;η der Bohrungen 30 sich nur wenig unter der Oberkante des Rings 33 befinden. In dieser Lage werden die Kugeln 31, von denen z. B. etwa 100 Stück verwendet werden, von außen in die Bohrungen 30 eingelegt

Nun w\-d der Deckel 5 abgesenkt, bis er auf der Schulter 43 aufliegt. Inzwischen sind der Gefäßteil fertig erstellt und die Dichtungen 18,19 in ihre Lage gebracht worden.

Mit dem erwähnten, in die Ösen 34 eingreifenden Hebezeug werden der Stellring 33 und mit ihm der Deckel 5 angehoben. Das Ganze wird über den Gefäßteil 4 gefahren und auf diesen abgesenkt wobei sich der Dekkel zunächst mit einer Konusfläche 44 des Randes 20 am ebenfalls leicht konischen oberen Ende 45 des Randes 12 zentriert.

Beim weiteren Absenken des Deckels 5 setzt sich dieser auf die Dichtungen 18, 19, sie elastisch und eventuell plastisch verformend. Der innere Ast 2J lieg; mit geringem Spiel oder direkt innerhalb des Randes 12 auf. Wird nun der Spannring 33 weiter abgesenkt, so daß die SchuUer 43 sich von der unteren Stirnfläche des verlängerten Astes 22 trennt, so werden die Kugeln 31 zunächst durch die obere der konischen Seitenflächen der Nut 40 in die Bohrung 30 radial nach innen verschoben und schließlich durch die an die Nut 40 angrenzende Konusfläche 41 gegen den Grund der Abstütznut 15 gepreßt. Es können nicht gezeigte Anschläge vorhanden sein, die das weitere Absinken des Stellrings 33 verhindern, wenn nun das Hebezeug und die Haken 35 aus den ösen 34 gelöst werden

Zum Öffnen des Gefäßes wird das Hebezeug mit den Haken 34 wiederum in den Ösen 34 eingesetzt und der Stel'rin;.· 33 angehoben, bis die Schulter 43 die Unterkante des verlängerten Astes 22 beinahe berührt. Durch leichte Schläge auf dci Rand 20 kann die Reibung der Kugeln 31 überwunden werden, sofern sie nicht von selbst in den konischen Bohrungen 30 gegen außen rollen oder beim weiteren Anheben des Stellrings 33, der nun den Deckel 5 mitnimmt, herausgeschoben werden.

Zum Einsteilen des richtigen Spiels zwischen der Kqnusfläche 41 und der Nut 15 werden nötigenfalls eine oder mehrere der Beilagen 60 (F i g. 3) des Sxellrings 33 durch solche anderer Dicke ersetzt.

Selbstverständlich is' es auch möglich, die Kugeln 31 in zwei oder mehreren zur Trennebene parallelen Ebenen anzuordnen, wobei die Bohrungen 3 jeweils nicht gegeneinander versetzt, sondern in Reihe auf dem Umfang angeordnet werden, leder Bohrungsebenc ist im

Rand 12 dann eine kreissegmentförmige Abstütznut 15 und im Stellring 33 eine trapezförmige Nut 40 zugeordnet.

Um am Rand 12 die durch die Kugeln 31 hervorgerufene Hertzsche Pressung klein zu halten, können auch. statt Nuten 15, mit den Bohrungen 30 fluchtende einzelne, kartenförmige Anfräsungen vorgesehen sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Lage des Deckels 5 gegenüber dem Gefäßteil 4 in Umfangsrichtung zu fixieren, beispielsweise durch mindestens einen am Umfang to des Randes 12 angeordneten, in eine Nut des verlängerten Astes 22 eingreifenden Keil, was nicht ausdrücklich gezeigt ist.

Werden die vom Verschluß zwischen Deckel 5 und Gefäßteil 4 zu beherrschenden Kräfte sehr groß, so eig- ι > nen sich Kugeln nicht mehr als Verschlußkörper. In diesem Fall werden Verschlußkörper mit mindestens annähernd zylindrischen Stützflächen verwendet, wodurch iiuii giüGete Auiiageiiuuiicn ctgcucii; uicsc Vcisuliluokörper werden durch eine Kipp- oder Drehbewegung im Eingriff gebracht.

Bei einer in F i g. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform weist die innere Randzone 82 eine im wesentlichen dreieckige Ringnut 83 mit einer Konus- und einer Torusfläche 84 bzw. 85 auf.

Im äußeren Rand 80 ist an der Innenseite eine Ringnut 86 vorgesehen, deren untere Stirnfläche 87 pfannenartig ebenfalls als Torusfläche ausgebildet ist. Von außen her sind sodann in der äußeren Randzone 80 radiale Längsschlitze 88 vorhanden, durch die die äußere radia-Ie Begrenzung 95 der Ringnut 86 angeschnitten wird.

Der Stellring 79 weist eine im wesentlichen trapezförmige Ringnut 89 auf. Die Verschlußkörper 70 bestehen aus leicht gekrümmten Riegelkörpern 90, die zwei im Radialschnitt konvexe Torusflächen 73' und 73" tragen. An jedem Drehriegel 90 ist ein als Hebel wirkender pinnpnnrtiffpr AnSEtZ 91 !THt 7wpi KITSCH 93 ÜFld 94 3U¹⁷C-schweißt.

Im geschlossenen Zustand ruht die innere, konkav gekrümmte Seitenfläche 97 (F i g. 5) des Riegels 90 auf der Konusfläche 84 der Ringnut 83 im inneren Rand 82. In dieser Position des Verschlußkörpers 70 liegt auch die Nase 93 der Rippe 91 an der kreiszylindrischen Innenwand des Stellrings 79 an, während die Nase 94 der Rippe 91 frei in die Ringnut 89 ragt.

Wird nun der Stellring 79 angehoben, so bleiben die Stützkörper 70 relativ zu den Randzcnen 80 und 82 in der gezeichneten Lage, bis die Nase 93 in den Bereich der Nut 89 gelangt. Hierauf stößt die Nase 94 an der unteren Konusfläche 77 in der Nut 89 an, und der Verschlußkörpei-70 wird, sich in der Pfanne 87 im Gegenuhrzeigersinn drehend, geschwenkt wobei der Drehriegel 90 den inneren Rand 82 freigibt.

Besonders günstig ist die Konstruktion, wenn die Abmessung der Riegel 90 in Umfangsrichtung annähernd so groß ist wie die Teilung der Schlitze 88, so daß die Torusfläche 85 der Ringnut 83 im inneren Rand 82 möglichst weitgehend auf den Riegeln 90 aufliegt Dieses Ziel kann zusätzlich dadurch unterstützt werden, daß die Stützflächen der Riegel 90 ebenfalls als Torusteilflächen 73' ausgebildet sind. Fabrikatorisch läßt sich die gewünschte Formgebung leicht durch die Herstellung der Riegel 90 im Präzisionsgießverfahren erreichen.

Der Einbau der Verschlußkörper 70 erfolgt in diesem Beispie! durch Einfädeln von innen her, wozu äußerer Rand 80 und Stellring 79 sich relativ zueinander etwa in der in F i g. 4 gezeigten Stellung, jedoch außerhalb der inneren Randzone 82, befinden. Wird nun der Stellring 79 relativ zum äußeren Rand 80 angehoben, so kippen die Verschlußkörper 70, wie beschrieben, zunächst nach außen, wobei die Riegel 90 in die Ringnut 85 des äußeren Randes 80 zurückgeklappt werden; mittels des Hebezeugs werden Stellring 79 und Deckel 5 nun auf den inneren Rand 82 aufgesetzt Durch Abheben des Rings 79 relativ zum Rand 80 können die Drehriegel 90 — unterstützt durch die Führung der Nasen 93 an der oberen Begrenzung 78 der Nut 89 — nach innen in die Abstütznut 83 des inneren Randes 82 einschwenken, wobei Deckel 5 und Gefäßteil 4 durch sukzessives Schließen eines Spaltes zwischen den Flächen 73' und 85 miteinander verspannt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Veischlußmechanismus für einen Druckbehälter aus einem Gefäßteil und einem davon getrennten Deckel, die lösbar aufeinandergesetzt und über sich überlappende Randzonen durch Verschlußkörper miteinander verriegelbar sind, wobei die Verschlußkörper in Radialausnehmungen der dem Deckel zugeordneten, außenliegenden Randzone beweglich gelagert sind und die innenliegende Randzone Vertiefungen oder Nuten für den Eingriff der Verschlußkörper aufweist und wobei ferner in Achsrichtung des Behälters eine bewegliche Ringanordnung bei axialen Verschiebungen die Verschlußkörper in den Vertiefungen der innenliegenden Randzone ver- bzw. entriegelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringanordnung einen mit einer Zylinderfläche die Verschlußposition definierenden Steilring (33; 79) urafißt, deren Durchmesser einstellbar ist.