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Verschlußdeckel mit Verriegelungsvorrichtung
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für Druck-, Vakuum- oder Filterbehälter Die Erfindung betrifft einen
Verschlußdeckel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Mit einer Verriegelungsvorrichtung versehene Verschlußdeckel sind
von Vorteil, um mit wenigen Handgriffen öffnungen von Behältern od. dgl. zu schließen
oder sie freizugeben, beispielsweise für den Zugang der Behälterinnenräume zu Beschickungs-,
Inspektions- oder Reinigungszwecken. Für dieses schnelle Öffnen und Schließen der
Behälteröffnungen ist die Verriegelungsvorrichtung zentral auf dem Verschlußdeckel
angeordnet und besitzt mehrere radial bewegbar angeordnete Riegel mit jeweils einer
Keilfläche, die mit einer an der Behälteröffnung vorgesehenen Anlagefläche zusammenwirken.
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Dieses Zusammenwirken erfolgt bei Verstellung der Riegel aus der
Entriegelungsstellung, in der die Öffnung freigegeben ist, in eine Verriegelungsstellung,
in der die Öffnung verschlossen ist, mit dem Ziel, neben der Sicherung des Verschlußdeckels
in der Schließlage, insbesondere die angestrebte Dichtigkeit mit einer an der Öffnung
vorgesehenen Dichtfläche zu bewirken, indem eine zwischen Verschlußdeckel und Dichtfläche
angeordnete Dichtung gepreßt wird. Für Öffnungen von Überdruck aufweisenden Druckbehältern
sind diese Verschlußdeckel aus Sicherheitsgründen zusätzlich mit einem Druckausgleichsventil
versehen, womit ein Druckabbau vorgenommen wird, bevor die Öffnungen freigegeben
werden.
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Bei einem bekannten Verschlußdeckel (DE-Os 16 25 988) wird die Radialbewegung
der Riegel für die Verstellung der Riegel aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung
oder umgekehrt dadurch erreicht, daß bei Drehung eines Betätigungselements in der
Art einer mit Griff versehenen Mutter
auf einer Schraube, die sich
je nch Drehrichtung ergebende Auf- oder Abwärtsbewegung für das Betätigungselement
durch Zwischenschaltung eines mit dem Betätigungselement und den Riegeln in Verbindung
stehenden Übertragungsmittels in die Radialbelfeglmg umgesetzt wird. Dieses nach
Art eines Hebelsystems besitzt für jeden Riegel einen uin eine Achse schwenkbaren
Winkelhebel mit einer an jedem freien Hebelende angebrachten kreisförmigen Steuerfläche
zum spielfreien Eingriff in eine Führung des Riegels bzw.
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eine aus Kugellagern gebildete umlaufende Führungsnut am gemeinsamen
Betätigungselement, das außerdem drehbar und dabei auf- bzw. abbewegbar angeordnet
ist. Diese aufwendige Bauweise erfordert zur Verstellung der Riegel in die Verr.iegelungsstollung,
wobei die Preßkraft zum Erzielen der Verschlußdichtigkeit erzeugt wird, erheblichen
Kraftaufwand -zum Drehen des Betätigungselements, da zur Umsetzung der Drehbewegung
des Betätigungselements in die Radialbewegung für die Riegel infolge der zahlreichen
Gleitstellen erhebliche Reibungskräfte zu überwinden sind. Als nachteilig enipfu-nden
wird auch die durch das aufwendige Übertragungsmittel bec:ingte große Bauhöhe. Das
weiteren ist der bekannte Verschlußdeckel nur für solche Einsatzfälle geeignet,
wo vor Entriegelung auf einen Druckausgleich verzichtet werden kann und ein Druckausgleichventil
nicht erforderlich ist.
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Aus der DE-PS 24 55 943 ist ein Verschlußdeckel anderer Gattung bekannt,
der bereits mit einem Druckausgleichventil versehen ist. Dieses ist, den Ventilsitz
ausgenot ell, einer den Verschlußdeckel in Verriegelungsstellung von außen umfassenden
Verriegelungsvorrichtung zugeordnet, wobei diese weder zentral auf acm Verschlußdeckel
angeordnet noch Bestand teil des Verschlußdeckels ist Irnd auch keine Riegel aufwei
St.
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Aufgabe der Erfinclung ist es, einen Verschlußdeckel der ein
gangs
genannten Gattung anzugeben, der zum Verstellen der Riegel in ciie Ver-. und Entriegelungsstellung
die unßni.ttelbare Umsetzung der Drehbewegungen des Betätigungselements in die Radialbewegung
für die Riegel unter Vermeidung der Auf- und Abbeweglichkeit für Betätigungselement
und Übertragungsmittel zuläßt und der bei geringer Bauhöhe bei Bedarf mit einem
Druckausgleichventil versehen werden kann, das in Verriegelungsstellung zwangweise
geöffnet bzw. geschlossen Wird.
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Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verschlußdeckel durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insoesonders darin,
daß das Betätigungselement und Teile des Übertragungsmittels nicht mehr auf- und
abbeweglich ausgebildet sind. Hierdurch wird das Betätigungselement und seine Lagerung
vereinfacht, auch dadurch, daß auf Übertragungsglieder verzichtet werden kann, die
bisher dem Übertragungsmittel zugeordnet und für jeden Riegel erforderlich waren.
Dies bedeutet nicht nur den Fortfall mehrerer teurer Einzelteile und Lagerstellen,
wodurch Herstellungs-und Lagerungskosten gesenkt werden, sondern auch eine Verminderung
der Gleitstellen, so daß für die Verriegelungsvorrichtung nur geinge Betätigungskräfte
erforderlich sind.
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Außerdem wird durch die vorgeschlagene spiralförmige Bahn, die nur
geringer Höhenabmessung bedarf, die Bauhöhe der Verriegelungsvorrichtung erheblich
reduziert. Schließlich ermöglicht der einfache Aufbau für Betätigungselement und
Verriegelungsvorrichtung dem Verschlußdeckel bei Bedarf ein Druckausgleichventil
im Zentrum der Verriegelungsvorrichtung zuzuordnen.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben, Es zeigen: Fig. 1 teilweise im Querschnitt
einen Verschlußdeckel ohne Druckausgleichventil in Verriegelungsstellung, Fig. 2
eine Schnittansicht nach der Linie I - I der Fig. 1, Fig. 3 teilweise im Querschnitt
einen Verschlußdeckel mit Druckausgleichventil in Verriegelungsstellung, Fig. 4
eine Ausbildungsvariante für das Druckausgleichventil nach Fig. 3.
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Der in Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 11 bezeichnete, kreisrunde
Verschlußdeckel ist dem Behälterflansch 12 eines nicht näher dargestellten Behälters
14 zugeordnet. Der Behälterflansch 12 besitzt eine seinem lichten Querschnitt entsprechenden
Öffnung 13, an die sich eine über seinen Außendurchmesser hinausreichende Dichtfläche
15 für den Verschlußdeckel 11 anschließt. Über eine nach oben führende Auslauffläche
geht die Dichtfläche 15 anschließend in eine schräg ansteigende Anlagefläche 17
über. Unter Zwischenschaltung einer Dichtung 18 liegt der Verschlußdeckel 11 mit
seiner Unterseite 19 auf der Dichtfläche 15 auf, wobei die DichtunG 18 in einer
r',if der Verschlußdeckelunterseite 19 angebrachten Nut aufgenommen ist.
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Zentral auf der Oberseite 20 des Verschlußdeckels 11 ist eine Verriegelungsvorrichtung
24 aus mehreren Riegeln 21 und einem Betätigungselement 22 einschließlich eines
Übertragngsmittels 23 befestigt. Zur Lagerung der beim Ausführungsbeispiel gewählten
drei Riegel 21 und des Betätigungselements 22 ist ein gemeinsames, aus Unter- und
Oberteil 25, 26 bestehen-
des Gehäuse vor.gesehen, das mittels nicht
dargestellter Schrauben zu einer Baueinheit verschraubt und mittels mehrerer durch
das Oberteil 26 und Unterteil 25 geführter Schrauben 27, die in Gewindelöcher des
Verschlußdeckels 11 eingreifen, auf d,er Deckeloberseite 20 befestigt ist. Im Unterteil
25 ist in einer Höhenlage parallel zur Deckeloberseite 20 für jeden Riegel 21 eine
radial verlaufende Aufnahmebohrung 28 vorgesehen. Sie erstreckt sich von der lotrecht
zur Deckeloberseite 20 verlaufenden Drehachse des Betätigungselements 22 nach außen
zum Rand des Verschlußdeckels 11, wobei gleiche Teilungswinkel zwischen den Aufnahmebohrungen
28 bestehen (Fig. 2). Jede Aufnahmebohrung 28 ist im Bereich des Außenumf'angs des
Unterteils 25 mit einem Dichtmittel 29, z. B. einem O-Ring, versehen und einer zylindrischen
Führung 30 am Riegel 21 angepaßt. Innerhalb des Unterteils 25 laufen die Aufnahmebohrungen
28 in eine Grundlochbohrung 31, deren Mitte riit der Drehachse für das Betätigungselement
22 zusammenfällt, alls. Sie ist von einer Anschlußfläche 32 ausgehend, die zur Befestigung
des Oberteils 26 auf dem Unterteil 25 parallel zur Deckeloberseite 20 verläuft,
im Unterteil 1 25 angebracht. In die Grundlochbohrung 31 ragen die Riegel 21 mit
dem freien Ende ihrer jeweiligen zylindrischen Führung 30, wobei das freie Ende
den einen Endbereich 33 für j<'wei3.s einen Riegel 21 bildet.
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An die zylindrische Führung 3(> jeden Riegels 21 schließt sich
außerhalb des Unterteils 25 ein im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisender
Riegelbereich an. Sein freies Ende, das den anderen Endbereich 34 eines Riegels
21 bildet, ist an der Oberseite mit einer der Anlagefläche 17 angepaßten Keilfläche
35 versehen. In diesen Riegelbereich sind die Riegel. 21 an der der Deckeloberseite
20 gegenfiberstehenden Unterseite mit einen Gleitfläche versehen, die g1 eichzeitig
als Verdrehsicherung dient.
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Etwa von Achsmitte der Aufnahmebohrungen 28 aus ist die Grundlochbohrung
31 zylindrisch bis zur Anschlußfläche 32 für das~ Oberteil 26 erweitert zur Aufnahme
eines am Schaft 36 des Betätigungselements 22 ausgebildeten Flansches 37.
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Auf seiner den Aufnahmebohrungen 28 zugewandten Stirnsei-Flansch te
38 ist unter Belassung einer Kreisfläche 39 im zentrum, durch den Einschnitt einer
Nut,eine spiralförmige Bahn mit Rechteckprofil gebildet, beispielsweise eine "Archimedische
Spirale mit Festpunkt in der Drehachse des Betätigungselements 22, die das Übertragungsmittel
23 bildet. Der spiralförmigen Bahn mit beispielsweise rechtsgängiger Steigung sind
entsprechend dem Rechteckprofil angepaßte Bahnflächen an' den Endbereichen 33 der
Riegel 21 angebracht, die mit dem Rechteckprofil nach Ar-t einer Verzahnung unter
Einhaltung eines ausreichenden Bewegungsspiels in Eingriff stehen derart, daß die
Riegel 21 gleichzeitig und um gleiche Wegstrecken in Ver- und Entri egelungsstellung
bewegbar sind.
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Bei der zu wählenden Anzahl der Windungen und der Profilbreite für
die spiralförmige Bahn sind die bei der Ver- und Entriegelung er Riegel 21 auftretenden
Kräfte zu berticksichtigen. Windungsanzahl und Profilbreite bestimmen den Durchmesser
für den Flansch 37 und die Erweiterung der Grundlochbohrung 31.
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Das auf der Anschlußfläche 32 des Unterteils 25 anliegende Oberteil
26 in der Art eines Flanschlagers nimmt in einer Führungsbohrung 40 seiner Nabe
41 das Betätigungselement 22 auf. Sein Schaft 36 ist ais der Führungsbohrung'40
herausgefiihrt' und im Zwischenraum voii oberer Nabenbegrenzung und freiem Schaftendemit
schl-ig von oben her in den Schaft 36 eingesetzten Griffen 42 versehen Nahe der
oberen Nabenbegrenzung besitzt die Führungsbohrung 40 eine Nut, in die ein Dichtring
43 zur Dichtlage mit dem Schaft 36 eingelegt ist. In diesem Bcreicll ist die Nabe
41 am Außenumfang mit
einem Gewindeansatz 44 und einer Mutter 48
versehen zur Aufnahme und Befestigung des Armendes eines einarmigen Schwenkhebels
45, der in einem am Außenrand des Behälterflansches 12 befestigten Lager 46 um einen
Bolzen ls7 schwenkbar gelagert ist. Vom Außenumfang des flansches 37 erstreckt sich
ein daran befestigtes Schutzblech 49 bis zum Außenrand des Behälterflansches 12
und ist an diesem gasdurchlässig angepaßt.
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Aus der in Fig. 1 dargestelltew- Verriegelungsstellung, in der der
Verschlußdeckel 11 unter Zwischenschaltung der Dichtung 18 die Dichtlage mit der
Öffnung 13 einnimmt, erfolgt das Entriegeln des Verschlußdeckels 11 und die Freigabe
der Öffnung 13 in der Weise, daß das Betätigungselement 22- an den Griffen 42 entgegen
dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Hierdurch wird das am Flansch 37 des Betätigungse,lements
22 durch die spiralförmige Bahn gebildete Übertragungsmittel 23 in gleicher Drehrichtung
bewegt, wodurch sich die mit der spiralförmigen Bahn im Eingriff @ stehenden Riegel
21 einwärts bewegen und sich mit ihren Ke2 l flächen 35 aus der Wirklage mit der
Anlagefläche 17 lösen. Sobald dies am Ende der Drehbewegung des Betätigungselements
22 erfolgt ist, kann der Verschlußdeckel 11 unter Drehung des Schwenkarmes 45 um
den Bolzen 47 von der Öffnung, 13 entfernt werden.
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Das Verstellen der Riegel 21 in die in Fig. 1 gezeigte Verriegelungsstellung
mit Angriff der Keilflächen 35 an der Anlagefläche 17 nach Rückschwenkung des Verschlußdeckels
11 in clie Schließlage und Anlage seiner Dichtung 18 an der Dichtfläche 15 erfolgt
in Radialbewegung nach außen durch die Drehbewegung des Betätigungselements 22 im
Uhrzeigersinn.
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Der in Fig. 3 dargestellte Verschlußdeckel 11 entspricht im wesentlichen
dem der Fig. 1. Zusätzlich besitzt er jedoch
ein Druckausgleichventil
52, das in die Verriegelungsvorrichtung einbezogen ist un<I einen Ventilschaft
50 und einen Ventilteller-51 aufweist. lPür diese Einbeziehung ist an der Kontaktfläche.des
Unterteils 25 zur Deckeloberseite 20 ein zylindrischer Fortsatz 53 gebildet und
der Deckel 11 mit einer Durchgangsbohrung 54 zur Aufnahme des Fort satzes 53 versehen.
Dieser schließt mit der Deckelunterseite 19 bündig ab und besitzt auf der Umfangsfläche
eine Nut mit darin eingelegtem Dichtring 55. Der Stirnseite des Fortsatzes 53 schließt
sich der Ventilteller 51 mit kleinerem Außendurchmesser und einer nahe dem Außendurchmesser
in einer Nut eingesetzten Ringdichtung 56 in Dichtlage an. Innerhalb des von der-Ringdichtung
56 umschlossenen Bereichs ist der Ventilteller 51 gegenüber der Stirnseite des Fortsatzes-53
zur Bildung einer Ringkammer 57 zurückgesetzt. Aus der Ringkammer 57 führt über
die Stirnseite des Fortsatzes 53 und durch das Unterteil 25 ein Kanal 58, der an
der Außenseite des Unterteils 25 im Bereich des Verschlußdeckels 11 unmittelbar
in die Atmosphäre mündet. Durch Anschluß einer nicht dargestellten Verbindungsleitung,
die beispielsweise durch das Schutzblech 49 herausgeführt ist, kann die Kanalmündung~nach
außen verlegt werden. Bei der Ausführungsvariante der Fig. 4 ist der Fortsatz 53
am Unterteil 25 entfallen, so daß die Deckelunterseite 19 die Anlagefläche für die
Ringdichtung 56 bildet. In diesem Fall führt der Kanal 58 zunächst durch den Deckel
11 und erst dann durch das Unterteil 25. In vorbeschriebener Anordnung kann der
Verschlußdeckel 11 mit mehreren Kanälen 58 versehen werden.
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Zentrisch zur Drehachse d'is Betätigungselements 22 durchsetzt der
mit dem Ventilteller 51 verbundene zylindrische Ventilschaft 50 die Ringkammer 57
und in einer Bohrung 59 das Unterteil 25 sowie in einer mit einer Berührungsdichtung
64 versehenen weiteren Bohrung 60 das die spiral-
förmige Bahn
aufweisende Flanschteil 61 des Betätigungselements 22, das bei dieser Verschlußdeckelausführung
innerhalb der Führungsbohrung 40 des Oberteils 26 ein mit dem Flanschteil 61 kuppelbares
Bedienteil 62 aufweist. Für die Kupplungsverbindung ist zweckmäßigerweise eine Steckkupplung
nach Art einer Klauenkupplung 63 gewählt, wobei die gegenüberstehenden Kupplungshälften
jeweils an der oberen Begrenzung des Flanschteils 61 und. der unteren Begrenzung
des Bedienteils 62 angebracht sind.
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Die Bohrung 60 des Flanschteils 61 erstreckt sich in einer Rundführung
6, die von der Trennstelle der Kupplung 63 ab nach oben führt und mit Abstand unterhalb
des freien Endes des Ventilschaftes 50 endet. Innerhalb der Bohrung 60 ist eine
Längsnut 66 angebracht, die zusammen mit einer darin gleitenden Feder 67, die im
Ventilschaft 50 eingesetzt ist, die Verdrehsicherung für den Ventilschaft 50 bildet.
Der Endbereich der Rundführung 65 ist mit einem Außengewinde 68, beispielsweise
einem rechtsgängigen Gewinde versehen. Demgegerniber i.st das auf der Rundführung
65 gelagerte Bedienteil 62 mit einer Erweiterung 70 zur Aufnahme eines auf dem Außengewinde
68 höhenverstellbaren Griffstückes 69, einschließlich der Griffe 42 versehen. Sowohl
zwischen dem Griffstück 69 und dem Bedienteil 62 innerhalb der Erweiterung 70 als
auch zwischen dem Griffstück 69 und dem freien Ende des Ventilschaftes 50 innerhalb
des Griffstückes 69 ist je eine Kupplung 71 bzw. 72 angeordnet, die als Kupplungselement
Kugeln besitzt. Hierbei bildet im wesentlichen des Griffstück 69 in Verbindung mit
dem Außengewir de 68 und der aus Längsnut t 66 und Feder 67 bestehenden Verdrei
sicherung das Steuermittel für das Druckausgleichventil 52.
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Das Druclcausgleicilventil 52 wird vor dem Verstellen der
Riegel
21 in die Entriegelungsstellung und Öffnen das Verschlußdeckels 11 in der Weise
geöffnet, daß das Griffstück 69 in eine Richtung gedreht wird, in der sich das Bedienteil
62 dem Flanschteil 61 nähert und die über die Kugelkupplung 71 bzw. 72 mit dem Griffstück
69 in Verbindung stehende Ventilstange 50 so verschoben wird, da13 sich die Ringdichtung
56 des mit der Ventilstange 50 verbundenen Ventiltellers 51 von der Stirnseite des
Fortsatzes 53 bzw. Deckelunterseite 19 aus der Dichtlage unter Bildung eines Ringspa].tes
löst. Hierdurch wird iber den Ringspalt eine Verbindung zwischen dem Kanal bzw.
den Kanälen 58 und dem vom Verschlußdeckel 11 verschlossenen Druckraum des Behälters
14 hergestellt, wodurch bei im Druckraum vorhandenen Über- oer Unterdruck der Druckausgleich
zwischen dem Druckraum und der Atmosphäre einsetzt. Bei weitergehender Drehung des
Griffstückes 69 greift die am Bedient'eil 62 ausgebildete Kupplungshälfte der Klauenkupplung
63 in das am Flanschteil 61 ausgebildete Kupplungsgegenstück voll ein. In dieser
Stellung, bei der Drehung am Griffstück 69 beendet ist, nimmt die Ringdichtung 56
ihren größten Abstand zur Stirnseite des Fort satzes 53 bzw. Deckelunterseite ein,
wodurch der Druckausgleich beendet ist und sodann die Entriegelung in <1er Fig.
1- beschriebenen Weise durch Drehung an' den Griffen 42 des Bedienteils 62 erfolgen
kann.
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Nach dem Verstellen der Riegel 21 in Verriegelungsstellung in der
zu Fig. 1 beschriebenen Weise, wird bei dem in Schließlage befindlichen Vers,chußdeckel
11 das Druckausgleichsventil 52 dadurch geschlossen, daß das Griffstiick 69 entgegengesetzt
der Öffnungsrichtung gedreht wird. Dabei wird zunächst die am Bedeinteil 62 augebildete
Kupplungshälfte bei gleichzeitiger Verschiebung des Ventilschafts 50 außer Eingriff
mit dem Kupplungsgegenstück am Flanschteil 61 gebracht. Bei weitergehender Drehung
des Griffstückes 69
Bezugszeichenliste 11 = Verschlußdeckel 12
= Behälterflansch 13 = Öffnung 14 = Behälter 15 = Dichtfläche 16 = Auslauffläche
17 = Riegelangriffsfläche 18 = Dichtung 19 = Deckelunterseite 20 = Deckeloberseite
21 = Riegel 22 = Betätigungselement 23 = Übertragungsmittel 24 = Verriegelungsvorri,chtung
25 = Unterteil 26 = Oberteil 27 = Schrauben 28 = Aufnahmebohrungen 29 = Dichtmittel
30 = Führung 31 = Grundlochbohrung 32 = Anschlußfläche
| 33 = einer Endbereich Riegel |
| 34 = anderer Endbereich # |
35 .= Keilfläche 36 = Schaft 37 = Flansch 38 = Stirnseite 39 = Kreisfläche 40 =
Führungsbohrung 41 ~.= Nabe 42 = Griffe 43 = Dichtring 44 = zyl. Ansatz 45 = Schwenkhebel
46 = Lager 47 = Bolzen 48 = Mutter 49 = Schutzblech .50 = Ventilschaft 51 = Ventilteller
52 = Druckausgleichventil 53 = Fortsatz 54 = Durchgangsbohrung 55 = Dichtring 56
= Ringdichtung 57 = Ringkammer 58 = Kanal 59 = Bohrung 60 = Bohrung 61 = Flanschteil
62 = Bedienteil 63 = Klauenkupplung 64 = Berührun,gsdichtung 65 = Rundführung 66
= Längsnut 67 = Feder 68 = Außengewinde 69 = Griffstück 70 = Erweiterung 71 = Kugelkupplung
72 = Kugelkupplung 1
gelangt die Ringdichtung 56 des Ventiltellers
51 in Dichtlage mit der Stirnseite des Fortsatzes 53 bzw. der' Deckel unterseite
19, so daß die Verbindung des Kanals bzw. der Kanäle 58 zum Druckraum des Behälters
14 unterbrochen und dieser betriebsbereit ist.:Na.clt den Verriegelungsvorgang und
vor Schließen des Druckausgleichventils 52 kann dieses beispielsweise als Dämpfventil
52 Verwendung finden, wobei der Dampf über die durch das Schutzblech 49 herausgeführte
Verbindungsleitung abgeleitet wird.