DE3146991A1

DE3146991A1 - Verfahren und anordnung zum verschliessen eines unter druck stehenden systems

Info

Publication number: DE3146991A1
Application number: DE19813146991
Authority: DE
Inventors: Imre DuPage County Ill. Galos
Original assignee: Advance Valve Installations Inc
Current assignee: Advance Valve Installations Inc
Priority date: 1980-11-28
Filing date: 1981-11-26
Publication date: 1982-07-01
Also published as: US4344460A; DE3146991C2; GB2088514A; GB2088514B

Description

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Firma ADVANCE VALVE INSTALLATIONS, Hinsdale, Illinois (V.St.A.)

Verfahren.und Anordnung zum Verschließen eines unter Druck stehenden Systems

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine ^ Anordnung zum Verschließen eines unter Druck stehenden

Systems unter Verwendung eines durch mindestens ein Verriegelungssegment an seinem Platz gehaltenen Stopfens.

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Beim Anzapfen eines unter Druck stehenden Systems wird in das betreffende Rohr bzw. den betreffenden Behälter oder dergl. zunächst eine Öffnung geschnitten, ohne daß es hierdurch zu einem Ausströmen des unter Druck stehenden Mediums kommen darf. Ein derartiges Vorgehen ist im Englischen als "hot tapping", "pressure tapping", "wet tapping", "side cutting" und dergl. mehr bekannt, je nach dem Industriezweig oder dem Ort, wo dieses erfolgt. Es erlaubt den Anschluß neuer Leitungen oder Systeme an bereits vorhandene, während diese unter Druck stehen.

Auf die gleiche Weise können Instrumente eingesetzt, Umgehungsleitungen (on-stream bypass installations) und Umlenkungen (re-routings) angebracht sowie Leitungen verschlossen werden.

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Diese Maßnahmen, im folgenden gemeinhin mit "Anzapfen unter Druck" bezeichnet, erfolgen normalerweise folgendermaßen: Zunächst wird der betreffende Abschnitt der

betreffenden Leitung oder des betreffenden Behälters mit einem unter Druck abdichtenden Flansch umgeben oder durch einen entsprechenden Fitting verlängert, der ein Schneidwerkzeug enthält, und mit diesem wird die Rohrwand oder dergl. spanend oder schleifend durchschnitten. Dann werden an dem Flansch bzw. Fitting vorübergehende oder auch dauerhafte Umleitungen, Zapfstellen oder dergl. angebracht. Sodann wird das Schneidwerkzeug entfernt und die Verbindungsstelle zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Flansch oder dergl. verschlossen. Ist die Umleitung bzw. Anzapfung eine vorübergehende, so wird nach Entfernen derselben auch die dahin führende Verbindung verschlossen. Dieses Vorgehen wird beispielsweise dann angewandt, wenn an einem unter Druck stehenden System gearbeitet werden muß oder Instrumente anzuschließen sind.

Zum Verschließen einer Leitung nach einer zunächst erfolgten Anzapfung wird in den Flansch bzw. Fitting ein Stopfen eingebracht, der durch irgendwelche Verriegelungsmittel fixiert wird. Diesen Verriegelungsmitteln kommt insofern Bedeutung zu, als sie den Stopfen unter beträchtlichem Druck an seinem Platz zu halten haben. Dazu noch müssen sie es gestatten, den Stopfen leicht zu installieren und ggf. auch wieder zu entfernen, ohne daß die Verriegelungsmittel dadurch Schaden erleiden und ohne daß Gefahr eines Versagens unter lang andauernder Druckeinwirkung seitens des Systems besteht.

Bei einer herkömmlichen Art der Anbringung eines Stopfens in einem unter Druck stehenden Leitungssystem findet eine durch den Flansch hindurchreichende Gewindebohrung in Verbindung mit einer Haltevorrichtung Verwendung. Die Haltevorrichtung enthält ein mit einem

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Gewinde versehenes Betätigungsglied innerhalb der Gewindebohrung. Das Betätigungsglied hat einen T-förmigen Kopf, der in einem T-förmigen Schlitz eines beweglichen Verriegelungssegments zu liegen kommt, welches in eine Nut des Stopfens eingreift. Das Betätigungsglied ist von einem Dichtungsring umgeben, um ein Lecken zu verhindern. Die betreffende Anordnung erfordert die Herstellung einer verhältnismäßig langen Gewindebohrung in dem Flansch, die nur schwer sauberzuhalten und zu warten

XO ist. Auch muß das. gesamte Betätigungsglied gedreht werden, um das Verriegelungssegment mit dem Stopfen zum Eingriff zu bringen. Auf diese Weise wird auch der das Betätigungsglied umgebende Dichtungsring gedreht, wodurch er sich abnützt. Ferner ist der Dichtungsring bereits bei der Montage der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt, die zu seinem Versagen führen kann. Schließlich erfordert die betreffende Anordnung auch noch besondere Maßnahmen, um die Verriegelungssegmente an ihrem Platz zu halten, wenn sie bei fehlendem Stopfen ausgefahren sind. Hierzu werden gewöhnlich durch den Flansch Löcher gebohrt, in die Bolzen eingesetzt werden, um den Hub der Verriegelungssegmente zu begrenzen, - ein zeitraubendes und kostspieliges Unterfangen -. Zusätzlich ist die betreffende Anordnung nur für Flansche und Stopfen einer bestimmten Größe geeignet, so daß jede andere Flansch- und Stopfengröße eine eigene Ausführung erfordert.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zum Verschließen eines unter Druck stehenden Systems unter Verwendung eines durch mindestens ein Verriegelungssegment an seinem Platz gehaltenen Stopfens so zu gestalten, daß die Ausführung ohne Schwierigkeiten schonend erfolgen kann und dabei noch für verschiedene Flansch- und Stopfengrößen in Betracht kommt.

Diese Aufgabe ist durch die in den Ansprüchen 1 und 3 jeweils bezeichneten Maßnahmen gelöst. Die weiteren Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten an.
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In einer bevorzugten Ausführung enthält die erfindungsgemäße Anordnung kurz gesagt mindestens ein in dem System verschiebbar gelagertes Verriegelungssegment, das nach Einsetzen des Verschlußstopfens mit diesem Stopfen zum Eingriff zu bringen ist, um ihn festzuhalten. Das Verriegelungssegment steht mit einem Kolben in Verbindung, der in einer entsprechenden Bohrung verschiebbar gelagert ist. Dazu greift ein Vorsprung des Kolbens in einen Schlitz des Verriegelungssegments ein, in dem er durch einen Stift oder dergl. festgelegt ist. Sodann ist in einen äußeren Abschnitt der gleichen Bohrung ein Betätigungsgüed eingeschraubt mit einem Gewindebolzen, der mit dem eigentlichen Betätigungsglied integriert oder verbunden sein kann. Dieser Gewindebolzen greift in den Kolben ein. Die Gewinde des Gewindebolzens und des eigentlichen Betätigungsgliedes sind gegensinnig, so daß beim weiteren Einschrauben des Betätigungsgliedes in die Bohrung der Kolben mitsamt dem Verriegelungssegment vorgetrieben wird. Dabei bewegt sich der Kolben ohne Drehung.

Eine in das äußere Ende der Bohrung eingeschraubte Gewindebuchse verhindert ein Herausfallen des Betätigungsgliedes, und die gesamte Bohrung wird gegen Schmutz und unbefugten Eingriff durch einen in die Gewindebuchse eingeschraubten Gewindestopfen verschlossen.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 in perspektivischer Ansicht eine Abzweigung in einem Leitungssystem einschließlich eines Verschlußstopfens und einer Verriegelungsanordnung für denselben,
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Fig. 2 einen vergrößerten Detailschnitt in der Ebene der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 einen Detailschnitt entlang der Linie 3-3 von Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte auseinandergezogene Schnittperspektive des Flansches nach Fig. 1 bis 3 mitsamt den Einzelteilen der Verriegelungsan-Ordnung,

Fig. 5 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 2 jedoch bei entriegeltem Verschlußstopfen,

Fig. 6 einen ebensolchen Teilschnitt jedoch mit in

die Verriegelungsstellung vorgetriebenem Verriegelungssegment und

Fig. 7 einen ähnlichen Teilschnitt entsprechend Fig.2 bei einer anderen Ausführung der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 enthält eine unter Druck stehende Rohrleitung 10 einen Anschlußstutzen 12 mit einem Flansch 14. Mittels der erfindungsgemäßen Anordnung soll ein Verschlußstopfen innerhalb des Flansches festgelegt werden, mit dem die Rohrleitung 10 nach Beendigung ihrer Anzapfung oder aus sonstigen Gründen, wie z.B. zur Installation einer Umgehungsleitung, zur Versetzung einer Abzweigung oder dergl., verschlossen werden soll.

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Bei eingesetztem Verschlußstopfen kann auf dem Flansch 14 eine Abschlußplatte 16 angebracht werden mittels einer Anzahl nicht gezeigter Schraubenbolzen, die durch entsprechende Löcher 18 und 20 der Abschlußplatte bzw. des Flansches hindurchgeführt werden.

Der Flansch 14 enthält eine Durchtrittsöffnung 22, in welche der Verschlußstopfen 24 eingesetzt wird. Der Verschlußstopfen 24 hält unter hohem Druck stehendes Medium in der Rohrleitung 10 zurück. Zu diesem Zweck weist die Öffnung 22 in ihrem Inneren eine Ringnut 26 auf, die mit einer entsprechenden Ringnut 28 am Umfang des Stopfens 24 zur Deckung zu bringen ist. Des weiteren weist der Stopfen 24 eine Ringnut 30 auf, die einen Dichtungsring (O-Ring) 32 aufnimmt, um den Stopfen gegenüber der Wandung der Öffnung 22 abzudichten.

Aufgrund des hohen Druckes des in der Rohrleitung 10 vorhandenen Mediums ist es erforderlich, den Stopfen in der betreffenden Stellung zu verriegeln. Zu diesem Zweck dient die allgemein mit 34 bezeichnete Verriegelungsanordnung. Diese enthält mindestens ein kreisringförmiges Verriegelungssegment 36 solcher Abmessungen, daß es leicht in die Ringnut 26 des Flansches 14 zurückgezogen werden kann, andererseits aber in die Ringnut 28 des Stopfens 24 einzutreten vermag. Die Anzahl und Größe der Segmente 36 richtet sich nach der Größe des Verschlußstopfens 24 und dem in der Rohrleitung 10 herrschenden Druck. Normalerweise finden vier Segmente 36 Verwendung, doch kommt in Einzelfällen auch eine größere oder kleinere Anzahl in Betracht.

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Jedes der Segmente 36 enthält einen eingefrästen Schlitz 38, an den sich axial miteinander fluchtende Bohrungen 40 und 42 anschließen. Eine Anzahl Bohrungen 44 entsprechend der Zahl der Segmente 36 sind ringsherum radial in den Flansch 14 eingebracht, so daß eine jede auf den Schlitz 38 des betreffenden Segments zuläuft. Jede Bohrung 44 enthält einen glattwandigen, engeren inneren Abschnitt 46 und einen weiteren, mit einem Gewinde versehenen äußeren Abschnitt 48, an den sich nach außen zu ein noch weiterer Gewindeabschnitt, 50, anschließt.

""*" Jede dieser Bohrungen nimmt eine der Verriegelungsan-

Ordnungen 34 auf, deren jede wiederum einen mit dem betreffenden Verriegelungssegment 36 in Eingriff stehenden Kolben 52 mit einer Gewind/ebohrung 54 enthält. Die zylindrische Außenfläche des Kolbens 52 enthält eine Ringnut 56, die einen Dichtungsring (O-Ring) 58 beherbergt. Der Dichtungsring 58 dient zur Abdichtung des Kolbens gegenüber dem Bohrungsabschnitt 46. Der Kolben 52 hat einen flachen stirnseitigen Fortsatz 60, dessen Dicke in etwa derjenigen des Schlitzes 38 in dem Verriegelungssegment entspricht, so daß der Fortsatz in diesen Schlitz einzutreten vermag. Dazu noch weist der ^ 25 Fortsatz 60 eine Querbohrung 62 auf, die mit den Bohrungen 40 und 42 des Segments 36 zum Fluchten zu bringen ist.

Die Verriegelungsanordnung 34 enthält sodann ein Betätigungsglied 64 mit einem Körper, der ein Außengewinde 66 aufweist, mit dem er in den Gewindeabschnitt 48 der Bohrung 44 eingeschraubt ist. Stirnseitig an das Betätigungsglied 64 schließt sich ein Gewindebolzen 70 an,

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dessen Gewinde gegensinnig zu dem Gewinde 66 verläuft, wäyhrend die gegenüberliegende Seite des Betätigungsgliedes ein Sechskantloch 68 aufweist, in das ein entsprechender Schlüssel 69 eingesteckt werden kann, um das Betätigungsglied zu drehen.

Bei der Montage der Verriegelungsanordnung 34 wird der Gewindebolzen 70 teilweise in den Kolben 52 eingeschraubt, während das Betätigungsglied 64 in den Gewindeabschnitt 48 eingeschraubt wird, bis es an dessen Ende anstößt. Falls erforderlich, wird der Kolben 52 daraufhin noch gedreht, bis er genügend weit aus der Ringnut 26 hervortritt, um das Verriegelungssegment auf den Portsatz 60 aufzubringen, so daß die Bohrungen 40, 42 und 62 miteinander fluchten. Daraufhin wird ein Stift 74 in die Bohrungen eingeführt und sodann das Betätigungsglied 64 entgegengesetzt gedreht, wodurch es das Verriegelungssegment 36 zurückzieht. Sodann wird als Schutzmaßnahme, um die Verriegelungsanordnung 34 am Verlassen der Bohrung zu hindern bzw. zu vermeiden, daß es zu einem Ausblasen infolge Versagens eines ihrer Teile kommt, in den weiteren Gewindeabschnitt der Bohrung 44 eine Gewindebuchse 76 eingeschraubt, durch die indessen der Schlüssel 69 hindurchgeführt werden kann. Die betreffende öffnung 78 der Gewindebuchse, selbst eine Gewindebohrung, wird schließlich durch einen Gewindestopfen 80 verschlossen, der einen unbefugten Zugang zu dem Betätigungsglied sowie das Eindringen von Schmutz in die Bohrung 44 verwehrt.

Alternativ hierzu könnte die Gewindebuchse 76 auch kürzer ausgeführt sein und ein entsprechend weiterer Gewindestopfen unmittelbar in den Gewindeabschnitt 50 eingeschraubt werden.

Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform enthält Verriegelungsanordnungen 134 in Verbindung mit Verriegelungssegmenten 136. Genauer gesagt ist ein jedes der Segmente 136 durch einen Stift 174 mit einem Kolben 152 verbunden, um einen Verschlußstopfen 124 innerhalb eines Flansches 114 auf seinem Platz zu halten, wie dies auch bei dem vorausgehend beschriebenen Beispiel der Fall ist. Indessen kann der Flansch 114 größer sein als der Flansch 14. Ebenfalls wie vorausgehend beschrieben enthält die Anordnung nach Fig. 7 eine Gewindebuchse 176 und einen Gewi/ndestopfen 180, um die Verriegelungsanordnung zu sichern und zu schützen.

Das Betätigungsglied 164 der Verriegelungsanordnung weist ein Außengewinde 165 auf sowie an seiner nach innen gerichteten Stirnseite einen gegabelten Flansch 200 mit zwei miteinander fluchtenden Querbohrungen und 204, die einen Stift 206 aufnehmen. Mit dem Stift 206 wird ein separater Gewindebolzen 208 an dem Betätigungsglied 164 gehalten. Genauer gesagt weist der Gewindebolzen 208 einen gewindefreien Abschnitt 210 auf, der an seinem freien Ende eine Querbohrung 212 besitzt, sowie einen Gewindeabschnitt 214, der in eine Gewindebohrung 154 des Kolben 152 eingreift wie im Falle des Gewindebolzens 70 im Beispiel der Figuren 1 bis 6. Zur Verbindung des Gewindebolzens 208 mit dem Betätigungsglied 164 ist der Stift 206 durch die Bohrung 212 ebenso wie durch die Bohrungen 202 und 204 hindurchgeführt.

Ein Vorteil der Verwendung eines separaten Gewindebolzens, 208, besteht darin, daß der Monteur an Ort und Stelle für einen Flansch bestimmter Größe einen Gewindebolzen geeigneter Länge auswählen kann, um ihn mit dem Betätigungsglied 164 zu verbinden. Auf diese Weise erfordern verschieden große Flansche eine geringste Zahl zudem noch besonders einfacher verschiedener Teile.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

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Verfahren zum Verschließen eines unter Druck stehenden Systems mittels eines Verschlußstopfens, der mit mindestens einem Verriegelungssegment zum Eingriff gebracht werden kann, gekennze ic hnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Einsetzen eines Kolbens (52, 152) in das System,

b) Vortreiben dieses Kolbens in die zu verschließende Öffnung (22) sowie in eine Aussparung (38) des betreffenden Verriegelungssegments (36, 136),

c) Verbinden des Kolbens mit dem Verriegelungssegment,

d) Zurückziehen des Kolbens mitsamt dem Verriegelungssegment aus dem lichten Querschnitt der zu verschließenden Öffnung,

e) Einsetzen des Verschlußstopfens (24, 124) in die zu verschließende Öffnung und

f) Vortreiben des Kolbens mitsamt dem Verriegelungssegment bis zum Eingriff des Verriegelungssegments in den Verschlußstopfen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbinden des Kolbens (52, 152) mit dem Verriegelungssegment (36, 136) durch Ein führen eines Stiftes (74, 174) geschieht.

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3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einem mit dem Verschlußstopfen in Eingriff zu bringenden Verriegelungssegment , gekennzeichnet durch einen mit dem Verriegelungssegment (36, 136) zum Eingriff zu bringenden Kolben (52, 152) und ein mit dem Kolben in Wirkverbindung stehendes, durch ein Gewinde (66, 165) verschiebbares Betätigungsglied (64, 164).
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben (52, 152) und Betätigungsglied (64, 164) in einer gemeinsamen Bohrung (44) angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (44) zu der zu verschließenden Öffnung (22) im wesentlichen radial verläuft.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (44) in einem die zu verschließende Öffnung (22) umgebenden Flansch (14) angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle mehrerer Verriegelungssegmente (36, 136) die betreffenden Bohrungen (44) um die zu verschließende Öffnung (22) herum gleichmäßig verteilt sind.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennze lehnet, daß das Betätigungsglied (64, 164) mit demKolben (52, 152) über einen

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in einem dieser Teile ein- und ausschraubbaren Gewindebolzen (70, 208) verbunden ist.
9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde des Gewindebolzens (70, 208) gegensinnig zu demjenigen (66, 165) des Betätxgungsgliedes (64, 164) ist.
10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (70) mit dem Betätigungsglied (64) integriert ist.
11. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindebolzen (208) auswechselbar, vorzugsweise mittels eines in miteinander fluchtende Querbohrungen (202, 204; 212) eingesetzten Stiftes (206), mit dem Betätigungsglied (164) verbunden ist.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (36, 136) an dem Kolben (52, 152) befestigbar ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (52, 152) einen flachen stirnseitigen Fortsatz (60) aufweist, der in einen entsprechenden Schlitz (38) des Verriegelungssegments (36, 136) eingreift.
14. Anordnung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß Fortsatz (60) und Schlitz (38) miteinander zum Fluchten zu bringende Querbohrungen (62; 40, 42) aufweisen, die einen Stift (74,174) aufzunehmen vermögen.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (52, 152) eine Ringnut (56) mit einem Dichtungsring (58) aufweist.
16. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennze ichnet, daß das Verriegelungssegment (36, 136) ringsektorförmig ausgebildet ist und die Wand der zu verschließenden Öffnung (22) sowie der Verschlußstopfen (24, 124) miteinander zur Deckung zu bringende Ringnuten (26, 28) aufweisen, von denen diejenige der Wand das Verriegelungssegment (36, 136) zur Gänze in sich aufzunehmen vermag.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (64, 164) eine nach außen weisende Schlüsselöffnung (68) aufweist.
18. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, ge-' kennzeichnet durch eine das Betätigungsglied (64, 164) nach außen zu sichernde Abstützung (76, 176).
19. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung aus einer außerhalb des Betätigungsgliedes (64, 164) in die gleiche Bohrung (44) eingesetzten Gewindebuchse (76, 176) besteht.
20. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennze ichnet, daß die Mittelöffnung (78) der Gewindebuchse (76, 176) oder die die Gewindebuchse aufnehmende Bohrung (44) außerhalb der Gewindebuchse einen Gewindestopfen (80, 180) aufnimmt.

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21. Anordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der die Gewindebuchse (76, 176) und ggf. den Gewindestopfen (80, 180) aufnehmende Bohrungsabschnitt (50) weiter ist als der das Betätigungsglied (64, 164) aufnehmende (48).
22. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußstopfen (24, 124) druckmittelseitig in bezug auf die Eingriff sstelle des Verriegelungssegments (36, 136) eine Ringnut (30) mit einem Dichtungsring (32) aufweist .
23. Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 22, gekennzeichnet durch eine die gesamte Anordnung nach außen abschließende Abdeckung (16).
24. Anordnung nach Anspruch 6 und 23, dadurch g e kennzeichnet, daß die Abdeckung aus einer auf den Flansch (14) aufgebrachten Abschlußplatte (16) besteht.