DE69620422T2

DE69620422T2 - Sicherheitsverschluss für Druckbehälter

Info

Publication number: DE69620422T2
Application number: DE69620422T
Authority: DE
Inventors: Mauro Pogliani; Franco Polti
Original assignee: Polti SpA
Current assignee: Polti SpA
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2016-12-21
Also published as: BR9706454A; AR010837A1; JPH10185099A; DE69620422D1; EP0850844B1; CN1185557A; US5907101A; EP0850844A1; ATE215484T1; CA2223344A1; CN1073529C; ES2170849T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitskappe, die verwendet wird, um einen Behälter, der unter Druck stehenden Dampf enthält, wie z. B. den Kessel eines Dampfgenerators, zu verschließen.
Das europäische Patent Nr. 0 337 528 offenbart eine Sicherheitskappe für einen Behälter, der unter Druck stehenden Dampf enthält, die ein Verschlußbauglied, das an der Öffnung des Behälters angeschraubt ist, einen äußeren Knopf, den der Benutzer drehen kann, um das Verschlußbauglied an- und abzuschrauben, und eine innere Membran aufweist, die durch die Wirkung des Dampfdruckes bewegt wird. Wenn der Druck des Dampfes in dem Behälter 0 oder niedrig ist, befindet sich die Membran in einer Ruheposition, wobei das Verschlußbauglied und der Knopf drehgekoppelt sind, um zu ermöglichen, daß die Kappe abgeschraubt wird. Mit zunehmendem Dampfdruck bewegt sich die Membran in eine Betriebsposition und entkoppelt den Knopf von dem Verschlußbauglied, um zu verhindern, daß das Verschlußbauglied abgeschraubt wird.
Diese Sicherheitskappe verhindert deshalb, daß der Behälter geöffnet wird, wenn sich im Inneren ein hoher Dampfdruck befindet, und verhindert, daß unter Druck stehender Dampf gewaltsam austritt und den Benutzer verletzt.
Diese Sicherheitskappe findet z. B. in den Kesseln von Dampfgeneratoren zur privaten Verwendung, z. B. zum Versorgen von Dampfbügeleisen, Reinigungsausrüstung usw., eine vorteilhafte Anwendung. Ihr Vorzug besteht darin, daß der Privatbenutzer technisch oft nicht geschult ist und deshalb nicht über die notwendige Kenntnis und das Verständnis verfügt, um einen Druckkessel zu handhaben.
Insbesondere aufgrund der großen Gefahr, die ein Behälter, der unter Druck stehenden Dampf enthält, darstellt, und der Unerfahrenheit derer, die denselben üblicherweise verwenden, ist es so wichtig, die Verschlußkappe des Behälters auf eine Weise zu verbessern, um das Restrisiko und dadurch die Wahrscheinlichkeit von Unfällen in Richtung Null zu minimieren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitskappe bereitzustellen, die dieser Anforderung genügt.
Diese Aufgabe wird mittels einer Sicherheitskappe des oben beschriebenen Typs gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Manometer, das in der Kappe untergebracht und Von außen ablesbar ist, aufweist, das den Druck des Dampfes in dem Behälter erfaßt.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung eines nichteinschränkenden Beispieles eines Ausführungsbeispiels derselben klarer verständlich, das in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist:
Fig. 1 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Sicherheitskappe gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt zwei Komponenten der Kappe aus Fig. 1 in einer unterschiedlichen, auseinandergezogenen perspektivischen Ansicht;
Fig. 3, 4 sind zwei Ansichten im Längsschnitt, die zeigen, wie die Kappe aus Fig. 1 funktioniert;
Fig. 5 zeigt in einer Draufsicht, wie ein Mechanismus der Kappe aus Fig. 1 funktioniert; und
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Kappe aus Fig. 1 in dem zusammengebauten Zustand.
Die dargestellte Kappe, die mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, weist ein Verschlußbauglied 11 und einen Knopf 12, der mit demselben verbunden ist, auf.
Das Verschlußbauglied 11 ist innen hohl und weist einen zylindrischen Kopf 13 und einen innen mit einem Gewinde versehenen Schaft 14, der ebenfalls eine zylindrische Form aufweist, auf. Der Kopf 13 umfaßt einen äußeren, mit Zähnen versehenen Ring 15, der in einen inneren ringförmigen Hals 49 in dem Knopf 12 paßt. An der Oberseite des Kopfes 13 befindet sich auch ein Drehkreuzteil 16. Im Inneren des Kopfes 13 ist ein Hohlraum 17 an der Unterseite durch eine bogenförmige Wand 18, die ein exzentrisches Loch 19 enthält, das eine Kommunikation zwischen dem Hohlraum und dem Inneren des Schaftes 14 ermöglicht, begrenzt. Der Hohlraum 17 birgt eine elastische Membran 20, die um ihren gesamten Umfang fest an den Wänden des Hohlraums befestigt ist. Das untere Ende einer Buchse 21 liegt auf der Membran 20 auf. Auf dem oberen Ende der Buchse 21 liegt eine Scheibe 22 mit vier longitudinalen Zähnen 23 und vier radialen Zähnen 24 um den Umfang derselben auf. Die longitudinalen Zähne 23 passen in die Räume zwischen den Armen 16' des Drehkreuzes 16, während die radialen Zähne 24 in die Räume zwischen vier inneren Vorsprüngen 25 von dem Knopf 12 passen.
Ein Manometer 26 ist in dem Knopf 12 untergebracht. Das Manometer 26 weist eine Basis 27 auf, die eine nach unten gerichtete Stange 28 umfaßt, die sich durch ein axiales Durchgangsloch 29 in der Scheibe 22 und in das Innere 30 der Buchse 21 erstreckt. Die Basis 27 trägt eine flache, elliptisch geschnittene Rohrkomponente 31, die sich in einem Kreisbogen erstreckt. Ein Ende der Rohrkomponente 31 ist mit einem Ende eines Rohrs 32 mit kleinem Querschnitt verbunden. Das Rohr 32 läuft nach unten durch die Stange 28, läuft aus der Stange und dann aus der Buchse 21 durch einen longitudinalen Schlitz 33 in der Buchse selbst heraus und tritt durch ein transversales Durchgangsloch 34 in den Kopf 13 des Verschlußbaugliedes 11 ein. Dieses Loch 34 öffnet sich derart in den Raum zwischen der Wand 18 und der Membran 20, daß das Rohr 32 diesen Raum in Kommunikation mit dem Inneren der Rohrkomponente 31 setzt. An dem gegenüberliegenden Ende davon, verbunden mit dem Rohr 32, ist die Rohrkomponente 31 mit einem Stab 35 verbunden, der wiederum schwenkbar mit einem Hebel 36, der sich in einem Sektorzahnrad 37 befindet, gelagert ist. Das Sektorzahnrad 37 steht mit einem Ritzel 38 in Eingriff, das an einer Anzeigernadel 39 befestigt ist. Die Anzeigernadel 39 ist an einer Anzeigeskala 40 befestigt, die eine abgestufte Skala 41 zeigt, die den Dampfdruck angibt. Das Manometer 26, das sehr leicht ist, wird einfach dadurch getragen, daß es bei dem Kopf 13 des Verschlußbaugliedes 11 auf einer horizontalen Länge des Rohres 32 aufliegt und durch eine Platte 42, die an dem Rohr 32 befestigt ist, positionsmäßig befestigt und in eine Auflage 43, die in dem Drehkreuz 16 gebildet ist, eingesetzt ist. Die Anzeigernadel 39 und die Anzeigeskala 40 liegen hinter einer transparenten Wand 44 in der Oberseite des Knopfes 12.
Die Kappe 10, wie sie beschrieben und dargestellt ist, soll einen Behälter verschließen, in dem Dampf unter Druck erzeugt wird, z. B. den Kessel eines Dampfgenerators, der zur Verwendung in einem Privathaushalt entworfen ist. Dieser Behälter, ein Teil dessen oberer Wand in den Fig. 3 und 4 im Querschnitt durch A markiert gezeigt ist, umfaßt eine außen mit einem Gewinde versehene Öffnung B, die eine Kommunikation zwischen dem Inneren des Behälters und dem Äußeren ermöglicht. Die Kappe 10 wird durch Schrauben des mit einem Gewinde versehenen Schaftes 14 des Verschlußbaugliedes 11 der Kappe auf die Öffnung B eingepaßt. Um die Kappe 10 aufzuschrauben, dreht der Benutzer den Knopf 12, der die Drehbewegung aufgrund der Ineingriffnahme der Vorsprünge 25 des Knopfes mit den Zähnen 24 der Scheibe auf die mit Zähnen versehene Scheibe 22 überträgt, wobei die Scheibe 22 wiederum die Drehbewegung aufgrund der Ineingriffnahme der Zähne 23 mit den Armen 1 V des Drehkreuzes 16 auf das Verschlußbauglied 11 überträgt. Eine Dichtung 45 ist in dem Fuß des Schaftes 14 untergebracht und erstreckt sich von dem Fuß radial nach innen, um eine Leckdichtheit zwischen dem Verschlußbauglied 11 und der Öffnung B zu liefern.
Bezug nehmend auf die Fig. 3 und 4 gelangt bei Betrieb, wenn unter Druck stehender Dampf in dem Behälter erzeugt wird, dieser unter Druck stehende Dampf in der Kappe 10 über das Loch 19 bis zu dem Hohlraum 17 stromaufwärts von der Membran 20 und wirkt auf eine Seite der Membran und drückt diese nach oben, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die Aufwärtsbewegung der Membran 20 bewirkt eine Aufwärtsbewegung der Buchse 21 und dadurch der Scheibe 22, so daß die Zähne 23 der Scheibe 22 außer Eingriff von den Armen 16' des Drehkreuzes 16 gebracht werden und die Zähne 24 der Scheibe außer Eingriff von den Vorsprüngen 25 des Knopfes 12, wobei dies zur Folge hat, daß keine weitere Verbindung zwischen dem Verschlußbauglied 11 und dem Knopf 12 besteht. Gleichzeitig tritt der Dampf durch das Loch 34 in das Rohr 32 ein und erreicht die hohle Rohrkomponente 31. Der Druck des Dampfes bewirkt, daß sich die Krümmung dieses Teils 31 verändert, wobei, wie in Fig. 5 gezeigt ist, mittels des Stabes 35, des Hebels 36, des Sektorzahnrades 37 und des Ritzels 38 bewirkt wird, daß sich die Nadel 39 zu einem Punkt auf der abgestuften Skala 41 dreht, der dem Wert des Druckes in dem Behälter entspricht.
Auf diese Weise wird sich der Bediener durch einfache Beobachtung des Manometers 26 und insbesondere der Position der Nadel 39 durch die transparente Wand 44 der Existenz des unter Druck stehenden Dampfes im Inneren des Behälters bewußt. Wenn der Bediener trotzdem versucht, die Kappe 10 abzuschrauben, indem er den Knopf 12 trotz der Anzeige durch das Manometer 26 dreht, dreht sich der Knopf lose um das Verschlußbauglied 11, da es von letzterem getrennt ist, wodurch verhindert wird, daß die Kappe abgeschraubt wird. In seiner losen Drehung um das Verschlußbauglied 11 wird der Knopf 12 durch die Verbindung zwischen dem Ring 15 und dem Hals 49 geführt.
Ein transversales Durchgangsloch 46 ist in dem Schaft 14 des Verschlußbaugliedes 11 an einem Zwischenpunkt entlang seiner Länge gebildet. Wenn es dem Benutzer aus irgendeinem Grund gelingt, die Kappe 10 abzuschrauben, während sich im Inneren des Behälters unter Druck stehender Dampf befindet, öffnet sich das Loch 46 gegenüber der Umgebung, bevor die Kappe vollständig abgeschraubt ist, wobei der unter Druck stehende Dampf so durch dieses Loch nach außen entlüftet wird, wodurch der Bediener vor dem Vorliegen des unter Druck stehenden Dampfes in dem Behälter gewarnt wird.
Wenn der Druck des Dampfes in dem Behälter sinkt oder 0 erreicht, sinkt die Membran 20 wieder nach unten in ihre anfängliche Position, die in Fig. 3 gezeigt ist. Die Buchse 21 sinkt mit der Membran 20, so daß die Zähne 23 der Scheibe 22 wieder mit den Armen 16' des Drehkreuzes 16 in Eingriff gebracht werden und die Zähne 24 der Scheibe wieder mit den Vorsprüngen 25 des Knopfes 12 in Eingriff gebracht werden, wodurch der Knopf wieder mit dem Verschlußbauglied verbunden wird, wodurch es möglich wird, die Kappe von dem Behälter abzuschrauben. Sollten die oben genannten Komponenten nicht unmittelbar miteinander in Eingriff gebracht werden, reicht die anfängliche Drehung des Knopfes 12 aus, um eine derartige Ineingriffnahme herbeizuführen.
Es ist aus der vorangegangenen Beschreibung verständlich, daß die Kappe 10 wertvolle Sicherheitsgarantien bietet, die das Risiko von Unfällen aufgrund des plötzlichen Austretens von unter Druck stehendem Dampf aus dem Behälter oder in den ernstesten Fällen, einer Explosion des Behälters aufgrund von übermäßigem Druck vermeidet. Insbesondere bietet die Kombination des Manometers mit dem System zum mechanischen Entkoppeln des Verschlußbaugliedes von dem Knopf eine erhöhte Sicherheit, da der Bediener zuerst eine visuelle Anzeige der gefährlichen Situation erhält, wobei der Benutzer, falls er dies nicht bemerkt, dennoch durch das mechanische Entkoppeln geschützt wird. Es ist offensichtlich, daß das Entlüftungsloch 46 ein weiteres Sicherheitsmerkmal darstellt.
Der Ort der Nadel 39 und der Skala 41 an der Oberseite der Kappe ermöglicht es, daß dieselben unmittelbar abgelesen werden können.
Die abgestufte Skala 40 ist vorzugsweise in zwei Bänder unterteilt, nämlich ein grünes Band entsprechend einem Null- Druck oder niedrigen Drücken in dem Behälter, gefolgt von einem roten Band entsprechend höheren Drücken in dem Behälter bei Werten, bei denen der Behälter nicht geöffnet werden darf.
Es kann angemerkt werden, daß der hohe Grad von Sicherheit durch die Kappe geliefert wird, die dank der kompakten Abmessungen der Komponenten des Manometers 26 die gleichen Abmessungen wie bekannte Kappen dieses Typs aufweist. Der Pfad, dem das Rohr 32 des Manometers 26 zum Sammeln des Drucksignals von stromaufwärts der Membran 20 folgt, ist insbesondere deshalb von Vorteil, als daß er das korrekte Arbeiten des mechanischen Entkopplungssystems nicht behindert. Der Schlitz 33 in der Buchse 21 ermöglicht es, daß sich die Buchse während der Bewegung des wechselseitigen mechanischen Koppelns oder Entkoppelns des Verschlußbaugliedes 12 und des Knopfes 12 bezüglich des Rohrs 32 bewegt.
Die exzentrische Position des Loches 19 und die sich radial nach innen erstreckende Position der Dichtung 45, die teilweise über dem Loch liegt, schützen das Loch vor Strahlen von kochendem Wasser und verhindern so, daß sich Kalk in dem Loch bildet und dasselbe blockiert.
Der Knopf 12 weist eine zylindrische Einfassung 47 auf, in der die inneren Komponenten der Kappe 10 eingeschlossen sind, und die sich vorbei an dem unteren Ende des Schaftes 14 des Verschlußbaugliedes 11 erstreckt. Der Knopf weist auch eine innere, transversale, ringförmige Verschlußwand 48 auf, durch die der Schaft 14 läuft. Die Einfassung 47 schützt die inneren Komponenten der Kappe 10, wobei das untere Endteil 47' verhindert, daß irgend jemand mit einem Werkzeug Zugriff auf den Schaft 14 bekommt und versucht, das Verschlußbauglied 11 zu drehen, wenn der Behälter unter Druck stehenden Dampf enthält und das Verschlußbauglied 11 und der Knopf 12 voneinander entkoppelt sind. Die Wand 48 schützt die Unterseite der inneren Komponenten der Kappe und verhindert einen Zugriff auf dieselben.
Abweichungen und/oder Hinzufügungen zu dem, was oben beschrieben und dargestellt wurde, sind offensichtlich möglich.
Die Konfiguration sowohl der Teile, die die Kappe bilden, als auch deren Details können variieren. Abweichungen der Form der Komponenten und/oder Abweichungen der Zahl ihrer Details (Arme, Zähne, Vorsprünge) z. B. sind möglich.
Das Manometer, das hierin beschrieben und dargestellt wurde, hat sich, wie bereits vorher ersichtlich war, als besonders vorteilhaft herausgestellt. Die Verwendung anderer Typen von Manometern darf jedoch nicht ausgeschlossen werden.
Die hierin beschriebene und dargestellte Kappe kann offensichtlich auf jeden unter Druck stehenden Behälter angewendet werden, um den Anforderungen eines hohen Grades von Sicherheit zu genügen.

Claims

1. Sicherheitskappe für einen Behälter, der unter Druck stehenden Dampf enthält, die ein Verschlußbauglied (11), das auf die Öffnung (B) des Behälters aufschraubbar ist, einen äußeren Knopf (12), den der Benutzer drehen kann, um das Verschlußbauglied (11) auf- und abzuschrauben, und eine innere Membran (20) aufweist, die durch die Wirkung des Dampfdrucks bewegt wird, wobei die Membran (20), wenn der Dampfdruck niedrig oder null ist, eine Ruheposition, in der das Verschlußbauglied (11) und der Knopf (12) durch ein Kopplungs/Entkopplungs-System (21-25) drehgekoppelt sind, um zu ermöglichen, daß die Kappe (10) abgeschraubt wird, und, wenn der Druck hoch ist, eine Betriebsposition, die die Kopplung durch das Kopplungs/Entkopplungs-System (21-25) unterbricht und verhindert, daß die Kappe (10) abgeschraubt wird, aufweist, wobei die Kappe (10) dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Manometer (26) aufweist, das in der Kappe untergebracht ist und von außen ablesbar ist, und das den Dampfdruck in dem Behälter unabhängig von dem Betrieb der Membran (20) und des Kopplungs/Entkopplungs-Systems (21-25) erfaßt.

2. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 1, bei der das Manometer (26) eine Anzeigereinrichtung (39-41) aufweist, die durch eine transparente Wand (44) in der Oberseite der Kappe sichtbar ist.

3. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 1, bei der das Manometer (26) eine bogenförmige, abgeflachte Rohrkomponente (31) aufweist, die an einem Ende mit einem Rohr (32) in Verbindung steht, das das Drucksignal stromaufwärts bezüglich der Membran (20) aufnimmt, und die an dem anderen Ende über Verbindungen (35-38) mit einer Anzeigernadel (39), die an einer Anzeigeskala (40) befestigt ist, verbunden ist, wobei die Rohrkomponente (31) ihre Krümmung als eine Funktion des oben erwähnten Drucksignals verändert und die Anzeigernadel (39) entsprechend bewegt.

4. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 3, bei der die Anzeigeskala (40) hinter einer transparenten Wand (44) in der Oberseite des Knopfes (12) befestigt ist.

5. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 3 oder 4, bei der die Anzeigeskala (40) eine Skala mit zwei aufeinanderfolgenden Bändern trägt, von denen das erste grün und das nächste rot ist, und entlang derer sich die Anzeigernadel (39) bewegt, wobei das grüne Band für niedrige und Null-Drücke und das rote Band für höhere Drücke vorgesehen ist.

6. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 1, bei der die Membran (20) auf eine axiale Buchse (21) wirkt, auf der eine Zahnscheibe (22) aufliegt, die rotationsmäßig durch trennbare Klinkenverbindungen mit dem Verschlußbauglied (11) und dem Knopf (12) verbunden ist, wobei die Zahnscheibe (22) in der Ruheposition der Membran (20) mit dem Verschlußbauglied (11) und dem Knopf (12) in Eingriff steht, um dieselben rotationsmäßig miteinander zu koppeln, während in der Betriebsposition die Membran (20) die Scheibe (22) axial in eine Position der Außereingriffnahme von dem Verschlußbauglied (11) und von dem Knopf (12) bewegt, um dieselben rotationsmäßig voneinander zu entkoppeln.

7. Sicherheitskappe gemäß Anspruch 3, bei der die Membran (20) auf eine axiale Buchse (21) wirkt, auf der eine Zahnscheibe (22) aufliegt, die rotationsmäßig durch trennbare Klinkenverbindungen mit dem Verschlußbauglied (11) und dem Knopf (12) verbunden ist, wobei die Zahnscheibe (22) in der Ruheposition der Membran (20) mit dem Verschlußbauglied (11) und dem Knopf (12) in Eingriff steht, um dieselben rotationsmäßig miteinander zu koppeln, während in der Betriebsposition die Membran (20) die Scheibe (22) axial in eine Position der Außereingriffnahme von dem Verschlußbauglied (11) und von dem Knopf (12) bewegt, um dieselben rotationsmäßig voneinander zu entkoppeln, und bei der das Rohr (32) axial durch ein Loch (29) in der Scheibe (22) und durch das Innere (30) der Buchse (21) läuft, transversal aus der Buchse (21) heraus durch einen longitudinalen Schlitz (33) in der Buchse (21) verläuft und durch ein transversales Loch (34) in dem Verschlußbauglied (11), das sich stromaufwärts bezüglich der Membran (20) öffnet, wieder eintritt.

8. Kappe gemäß Anspruch 1, bei der das Verschlußbauglied (11) einen mit einem Gewinde versehenen Schaft (14) aufweist, der auf die Öffnung (B) des Behälters aufschraubbar ist und mittels einer Lüftungsöffnung in einer Zwischenposition ein Durchgangsloch (46) umfaßt.

9. Kappe gemäß Anspruch 1, bei der das Verschlußbauglied (11) stromaufwärts bezüglich der Membran (20) mit einer Wand (18) versehen ist, die ein exzentrisches Loch (19) zum Durchlaß des Dampfes enthält, und bei der das Verschlußbauglied (11) eine Dichtung (45) aufnimmt, die eine Leckdichtheit zwischen dem Verschlußbauglied (11) und der Behälteröffnung (B) liefert und sich radial in Richtung der Mitte der Öffnung (B) erstreckt, derart, daß sich dieselbe zumindest teilweise über dem exzentrischen Loch (19) befindet.

10. Kappe gemäß Anspruch 1, bei der der Knopf (12) eine Einfassung (47), die sich nach unten zumindest bis zu dem unteren Ende des Verschlußbauglieds (11) erstreckt, aufweist, um die inneren Komponenten der Kappe zu schützen und das Verschlußbauglied (11) lateral unzugänglich zu machen.

11. Kappe gemäß Anspruch 1 oder 10, bei der der Knopf (12) eine innere, untere, transversale Verschlußwand (48) aufweist, um die inneren Komponenten der Kappe zu schützen und dieselben unzugänglich zu machen.