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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Druckbehälter, und
betrifft insbesondere eine Bolzenspannvorrichtung zum Befestigen
eines Deckels an einem Flansch eines solchen Behälters.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Viele industrielle Prozesse, wie
beispielsweise Verkokung oder chemische Aufbereitungsprozesse verwenden
große
Druckbehälter,
die häufig
mit oberen und unteren Verschlussmechanismen vertikal angeordnet
sind. Der untere Verschluss enthält üblicher
Weise einen Deckel, der im allgemeinen ziemlich massiv ist und an
dem Behälter
mittels dutzender Schrauben befestigt ist. Um den unteren Deckel
von dem Behälter
zu entfernen (ein manchmal als „Köpfen des Behälters" bezeichneter Vorgang),
wird der untere Deckel im allgemeinen zuerst durch einen hydraulischen
Hebemechanismus gehalten, dann von dem Behälter gelöst, an diesem Punkt kann er
durch den hydraulischen Mechanismus abgesenkt werden. Der Vorgang
wird umgekehrt, um den Deckel wieder zu befestigen. Das Lösen und
wieder Befestigen des unteren Verschlusses kann wegen der Masse
des unteren Deckels und der zahlreichen Schrauben, die ihn in Position
halten, ziemlich arbeitsintensiv sein.
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Beispiele von entfernbaren Verschlüssen sind
in den US-Patenten Nr. 4,820,384 und 5,290,072 jeweils von Pechacek
und dem US-Patent Nr. 5,221,019 von Pechacek et al. gezeigt. Zum
Beispiel offenbart das '384-Patent
von Pechacek eine fernbedienbare Behälterdeckelanordnung mit einem Deckel 10,
der an einem eine Öffnung
in dem Behälter
umgebenden Flansch 5 befestigt werden kann. Wenn der Deckel 10 in
die Position gehoben wird, passt eine Reihe von Verbindungsstiften 60 durch entsprechende
Löcher 20f in
einem Druckring 20 und schlüssellochartige Löcher 30a in
einem Verschlussring 30, der so gedreht wird, dass die
Köpfe 60e der Verbindungsstifte
hinter dem Verschlussring 30 verriegelt werden. Dann wird
ein Fluiddruck auf einen Kraftsteller 40 ausgeübt, wodurch
innere und äußere Kreisringe 40a, 40b unter
Druck gesetzt werden, welche sich ausdehnen, um die Stifte 60 und
den Deckel unter Vorspannung zu setzen. Dann wird ein Rampenring 50 gedreht,
bis eine Reihe von Rampen 50a eine komplementäre Reihe
von Rampen 10d an dem Deckel 10 fest kontaktiert.
Der Kraftsteller 40 wird dann drucklos gemacht. Gemäß dem '384-Patent von Pechacek
ist der Neigungswinkel der Rampen ausreichend flach, dass eine Reibung
zwischen dem Rampenring 50 und dem Deckel 10 einen
Schlupf verhindert.
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Das '384-Patent von Pechacek zeigt keinen Mechanismus
zum Vereinfachen des Eingriffs und des Lösens des Deckels. Anstelle
des einzelnen Anziehens und Lösens
einer großen
Anzahl von Schrauben werden Verbindungsstifte selektiv hinter einer
Ankerplatte verriegelt. Der in diesem Patent offenbarte Mechanismus
ist jedoch komplex. Um zum Beispiel den Deckel zu befestigen, erfordert
der Mechanismus zuerst das Setzen der Ankerplatte hinter den ungespannten
Stiften in Position, dann das Spannen der Stifte mittels einer komplexen
Druckringanordnung, und dann das Verwenden eines separaten Rampenrings,
um die Stifte zu halten, wenn sie einmal unter Spannung stehen.
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Ein weiteres Beispiel, das US-Patent
Nr. 5,228,824 von Fruchtbaum et al., offenbart eine Druckbehälter-Verschlussvorrichtung,
bei der ein Behälter
V mit einer Kopfanordnung A ausgestattet ist, welche einen unteren
Flansch F an einer Öffnung
in den Behälter
V enthält.
Ein im allgemeinen kreisförmiger
unterer Kopf H (Blindflansch) wird gegen den Flansch F zum Verschließen des
Behälters
V mit einer geeigneten Dichtung gesichert. Bei normalem Gebrauch
ist der Behälter
V durch mehrere Federn 14 und Haken 12 abgedichtet.
Die Haken 12 verankern ein bewegbares Rückhalteelement 10 an
dem unteren Kopf H. Die Federn 14 spannen das Rückhalteelement 10 von
dem Flansch F weg vor, um die Haken 12 zu spannen, um den
unteren Kopf H gegen den Flansch F abzudichten.
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In dem '825-Patent sind mehrere Zylinder 30 angeordnet,
um das bewegbare Rückhalteelement 10 zu
dem Flansch F nach unten zu ziehen. Bevor der untere Kopf H angebracht
wird, werden die Haken 12 gespreizt, wie in 7 dieses Patents dargestellt.
Die Zylinder 30 werden unter Druck gesetzt, um die Federn 14 zusammenzudrücken, der
untere Kopf H wird angehoben, um den Flansch F zu ergreifen, und
die Haken 12 werden dann nach innen unter Gabeln 36 gedreht.
Die Zylinder 30 werden drucklos gemacht, und die Federn 14 spannen
dann das Rückhalteelement 10 von
dem Flansch F nach oben vor, und die Haken 12 ergreifen
ihrerseits die Gabeln 36 und halten den unteren Kopf H
gegen den Flansch F sicher in Position.
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Anstelle herkömmlicher Schrauben oder Stifte
verwendet die Vorrichtung des '825-Patents Haken und
Gabeln in Kombination mit einem axial bewegbaren Rückhalteelement.
Die beschriebene Vorrichtung erfordert auch, dass jeder der Haken
gedreht wird, um sie zu hintergreifen oder sie von den Gabeln zu lösen.
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In ähnlicher Weise zeigt das US-Patent
Nr. 2,734,824 von DeLuca einen Autoklaven oder Druckbehälter, der
einen senkrecht angeordneten Behälter 10 mit
einem unteren Deckel enthält.
Mehrere Schrauben 46 sind um den Behälter 10 beabstandet und
zum Greifen eines Deckels 13 angeordnet, wenn der Deckel 13 geschlossen
wird. Jeder Bolzen 46 ist an seinem oberen Ende mit einem
Gewinde an einem gabelförmigen
Element 47 befestigt und hat eine Schulter 48,
die eng gegen die Unterseite des Elements 47 ruht. Entsprechend
jeder Schraube ist ein radialer Schlitz 61' in der Ecke des Deckels und ein Schlitz 61 in
einem Flansch 65 des Behälters. Das untere Ende jeder
Schraube 56 ist mit einer Mutter 59 und einer
Zwischenlegscheibe 60 versehen, um die Unterseite des Deckels 13 zu
greifen. Zylinder 49 haben die Funktion, ihre jeweiligen
Schrauben nach unten zu bewegen, und eine Reihe von Nocken 56 wirkt damit
zusammen, um die Schrauben nach außen zu schwingen, um die Schrauben
von dem Deckel und dem Flansch zu lösen, um ein Öffnen des
Deckels 13 zu ermöglichen.
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Die Schrauben 46 in dem '824-Patent, welche
die Grundmaßnahme
zum Halten des Deckels 13 in seiner Position vorsehen,
würden
gemäß diesem
Patent nicht ein unbeabsichtigtes Öffnen des Deckels verhindern,
sollte der hydraulische Druck an den Zylindern 49 versagen.
Um einen solchen Fall zu vermeiden, ist am oberen Ende des Flansches 65 ein Verriegelungsring 64 vorgesehen.
Die obere Schulter 48 jeder Schraube 46 ist etwas über der
Oberseite des Verriegelungsrings 64 beabstandet, wenn der Deckel 13 verriegelt
geschlossen ist. Der Ring 64 hat mehrere rechtwinklig geformte
Ausschnitte 66, und eine Kante jedes dieser Ausschnitte 66 ist
mit einem engen Schlitz 67 versehen. Der Ring 64 kann
in eine verriegelte Position gedreht werden, in welcher der Schlitz 67 den
Körper
der Schraube 46 ergreift und mit seinem oberen Kragen 48 ausgerichtet
ist, wie in 4 und 5 des '824-Patents gezeigt. Andererseits kann
jedes Element 47 mit seinem zugehörigen Ausschnitt 66 ausgerichtet
werden, wenn der Deckel 13 geöffnet werden soll.
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Die in dem '824-Patent dargestellte Vorrichtung
verwendet einen relativ komplexen Mechanismus, der ein Drehen der
Schrauben erfordert, um sie festzuziehen und zu lösen. Ferner
muss die gleiche Hydraulik, welche das Drehen bewirkt, auch die
nach unten gerichtete Kraft auf die Schrauben tragen, wenn der Behälter verschlossen
wird. Daher muss der Verriegelungsring separat eingesetzt werden,
um gegen ein unbeabsichtigtes Öffnen
im Falle eines hydraulischen Versagens zu schützen.
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Die
DE 18 74 985 U offenbart einen Befestigungsmechanismus,
der mehrere Kolben aufweist, die an einer Seite von zwei Flanschen
eines Druckbehälters
und eines Deckels angeordnet sind. Jeder Kolben wird an einem Bolzen
befestigt, der sich durch ausgerichtete Öffnungen der Flansche erstreckt,
wobei der Bolzen ferner einen Kopf besitzt, der an einer abgewandten
Seite der Flansche von dem Kolben positioniert ist. Der Mechanismus
weist ferner eine Ankerplatte mit einer Anzahl Löcher entsprechend der Anzahl
Kolben auf, wobei die Bolzen sich durch die Löcher erstrecken, wenn der Kolben zu
den zwei Flanschen aktiviert wird. Jedes Loch hat einen breiteren
Abschnitt und einen engeren Abschnitt, wobei die Ankerplatte zwischen
einer ersten Position, in welcher die engeren Abschnitte der Löcher mit
den Öffnungen
der Flansche ausgerichtet sind, und einer zweiten Position, in welcher
die weiteren Abschnitte der Löcher
mit den Öffnungen
der Flansche ausgerichtet sind, bewegbar ist. Die Bolzenköpfe sind
bemessen, um in Längsrichtung
durch die Öffnungen
der Flansche und durch den breiteren Abschnitt des Lochs der Ankerplatte
zu passen, sie sind so bemessen, dass sie nicht in Längsrichtung durch
den engeren Abschnitt des Lochs der Ankerplatte passen.
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Wenn die Kolben weg von den Flanschen betätigt werden,
kann die Ankerplatte in die zweite Position bewegt werden, was ein
Trennen der Flansche erlaubt, indem die Bolzenköpfe durch die entsprechenden
breiteren Abschnitte der Löcher
der Ankerplatte und die Öffnungen
der Flansche laufen. Wenn sich die Ankerplatte in der ersten Position
befindet, können
die Kolben zu den Flanschen aktiviert werden, um sie zusammenzuklemmen.
Zum Betätigen
der Kolben in beide Richtungen benutzt der Mechanismus der
DE 18 74 985 U ein
hydraulisches Zweiwege-Stellglied.
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Der Mechanismus der
DE 18 74 985 U befestigt
sicher die Flansche eines Druckbehälters und einen Deckel. Jedoch
sind die in diesem Mechanismus verwendeten hydraulischen Zweiwege-Stellglieder
relativ teuer.
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Somit besteht im Stand der Technik
Bedarf an einem Mechanismus, der selektiv und zuverlässig einen
Deckel an einem Flansch eines Druckbehälters befestigt, der einfach
und effizient befestigt und gelöst
werden kann. Es besteht weiter Bedarf an einem solchen Mechanismus,
der für
eine Fernbedienung förderlich
ist. Es besteht noch weiter Bedarf an einem solchen Mechanismus,
der nicht auf einem hydraulischen Druck beruht, um den Eingriff
aufrechtzuerhalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Unsere Erfindung richtet sich an
die obigen Bedürfnisse
in dem Stand der Technik durch Bereitstellen einer Bolzenspannvorrichtung,
die einen Deckel wahlweise an einen Flansch eines Druckbehälters befestigt.
Es können
mehrere solcher Vorrichtungen eingesetzt werden, indem mehrere Bolzen
verwendet werden, die durch passende Öffnungen in dem Flansch und
dem Deckel verlaufen. Eine bewegbare Ankerplatte oder Platten, die
ebenfalls mit Löchern,
durch welche sich jeder Bolzen erstreckt, ist angrenzend an den Flansch
oder den Deckel angeordnet. Der Kopf jedes Bolzens passt durch sein
zugehöriges
Loch der Ankerplatte nur, wenn die Ankerplatte richtig ausgerichtet
ist. Ein Kolben an dem abgewandten Ende des Bolzens kann betätigt werden, um
den Bolzen durch die Öffnungen
zu drücken,
sodass der Bolzenkopf von dem Flansch und dem Deckel beabstandet
ist. Dies erlaubt eine Ausrichtung der Ankerplatte derart, dass,
wenn der Bolzen zurück kehren
darf, ein Federelement den Bolzenkopf gegen die Ankerplatte vorspannt,
um den Flansch und den Deckel zusammenzuklemmen.
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Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zum
wahlweisen Befestigen eines Deckels an einem Flansch eines Druckbehälters gemäß den Merkmalen
der anhängenden
Ansprüche.
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Diese und weitere Aufgaben, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
Erläuterung
unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, in denen gleiche
Bezugsziffern durchgängig
gleiche Elemente betreffen, besser verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist
eine schematische Seitenansicht eines Flansch-Deckel-Verschlussmechanismus
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1B ist
eine Ansicht entlang der Linie B–B in 1A.
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2 ist
eine schematische Seitenansicht eines Flansch-Deckel-Verschlussmechanismus
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine schematische Draufsicht des unteren Endes einer Kokstrommel,
die mehrere Flansch-Deckel-Verschlussmechanismen ähnlich dem
in 2 dargestellten Mechanismus
verwendet.
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4 ist
eine Seitenansicht der Verschlussmechanismen und des unteren Abschnitts
der in 3 dargestellten
Kokstrommel.
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5 ist
eine Unteransicht der Verschlussmechanismen und der Kokstrommel,
die in 3 dargestellt
sind.
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6 ist
eine schematische Seitenansicht eines Flansch-Deckel-Verschlussmechanismus
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7A, 7B sind schematische Darstellungen
eines hydraulischen Steuermechanismus zur Verwendung mit einem Flansch-Deckel-Verschlussmechanismus
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS-BEISPIELE
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1A und 1B zeigen schematisch einen Flansch-Deckel-Verschlussmechanismus 1 zum Schließen einer Öffnung eines
Druckbehälters 15 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Um die Öffnung des Druckbehälters befindet
sich ein Flansch 12, zu dem ein Deckel 14 passt. Vorzugsweise
sitzt eine Dichtung 13 zwischen dem Flansch und dem Deckel.
Der Flansch 12 und der Deckel 14 haben passende
Längsöffnungen 48a, 48b,
die zueinander ausgerichtet sind, wenn sich der Deckel 14 in
der dem Flansch 12 zugewandten Position befindet. Ein Bolzen 10 erstreckt
sich in Längsrichtung
durch die passenden Öffnungen 48a, 48b, um
den Flansch 12 und den Deckel 14 zusammenzuhalten,
wie unten beschrieben.
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Der Bolzen 10 besitzt einen
Schaft 40 mit einem Kopf 42 an einem Ende davon.
Der Kopf 42, der entweder an dem Bolzen 10 befestigt
oder integral damit ausgebildet sein kann, ist im Querschnitt größer als
der Schaft 40, aber klein genug, um durch die Öffnung 48a oder 48b des
Flansches 12 und/oder des Deckels 14 zu passen,
wie unten in mehr Einzelheiten erläutert. Ein Kolben 34 ist
an dem anderen Ende des Schafts 40 des Bolzens 10 angeordnet. Der
Bolzenkopf 42 und der Kolben 34 sind, wie dargestellt,
an abgewandten Seiten des Flansches 12 und des Deckels 14 positionierbar.
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Der Kolben 34 in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist in einem hydraulischen Zylinder 26, der an der Unterseite
des Deckels 14 befestigt ist, verschiebbar angeordnet.
Der Zylinder 26 kann an dem Deckel 14 mittels
einer herkömmlichen
Befestigungsklammer 28 und Schrauben 30 (nur eine
von ihnen ist in 1A sichtbar)
oder dergleichen montiert werden. Der Kolben 34 und der
Zylinder 26 sind vorzugsweise aus einem relativ hochfesten
Material wie beispielsweise einem niedriglegierten Kohlenstoffstahl
ausgebildet. Weitere geeignete Materialien, wie beispielsweise rostfreier
Stahl oder andere hochlegierte Stähle, die in der Technik wohlbekannt
sind, können
eingesetzt werden.
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Der Kolben 34 des in 1A dargestellten Ausführungsbeispiels
besitzt einen zweiteiligen Standardaufbau und enthält ein oberes
Teil 36 und ein unteres Teil 38 mit einem dazwischen
angeordneten O-Ring 35. In diesem Ausführungsbeispiel werden Stell schrauben 45 verwendet,
um den Kolben an dem Ende des Bolzens 10 zu befestigen,
und auch um die zwei Teile 36, 38 des Kolbens
zusammen zu sichern.
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Ein Federelement 16 ist
vorgesehen, um den Kolben 34 in Längsrichtung von dem Flansch 12 und dem
Deckel 14 weg vorzuspannen, sodass der Bolzenkopf 42 zu
dem Flansch und dem Deckel vorgespannt ist. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist
das Federelement 16 eine Federscheibe oder Federscheiben,
die in dem Zylinder zwischen dem Kolben 34 und dem Deckel 14 so
angeordnet ist/sind, dass sich der Bolzen 10 hindurch erstreckt.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist der Mechanismus 1 so
dargestellt, dass der Bolzenkopf 42 des Bolzens zu dem
Flansch 12 orientiert ist und der Kolben 34 zu
dem Deckel 14 orientiert ist. Falls erwünscht, kann diese Anordnung
umgekehrt werden, wobei der Kolben 34 zu dem Flansch 12 und
der Bolzenkopf 42 zu dem Deckel 14 angeordnet
ist. In Anwendungen wie beispielsweise Kokstrommelverschlüssen können jedoch
die Temperaturen nahe der Trommel ziemlich hoch sein. Falls die
Anordnung umgekehrt würde,
könnten
deshalb Maßnahmen
notwendig sein, um die hydraulischen Komponenten und die Federscheiben 16 von
den hohen Temperaturen zu puffern.
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Unabhängig von der Orientierung sollte
der Bolzenkopf 42 so bemessen sein, dass er durch die Öffnung 48a oder 48b des
Flansches 12 oder des Deckels 14 passt, welcher
näher an
dem Bolzenkopf 42 ist, und eine Ankerplatte 18 ist
an der dem Kolben 34 abgewandten Seite des Flansches 12 und
des Deckels 14 angeordnet. Die Ankerplatte 18,
welche relativ zu dem Flansch 12 und dem Deckel 14 bewegbar
ist, hat ein Loch 20, durch welches sich der Bolzen 10 erstreckt.
Das Loch 20 enthält
wenigstens zwei unterschiedlich große Bereiche, die abwechselnd
mit den Öffnungen 48a, 48b des
Flansches und des Deckels ausrichtbar sind: einen engeren Abschnitt 44,
durch welchen der Kolben 42 des Bolzens 10 nicht
in Längsrichtung
passen kann, und einen vergrößerten Abschnitt 46,
durch welchen der Kopf des Bolzens in Längsrichtung passen kann. Das Loch 20 kann
in vielen beliebigen Wegen geformt sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das Loch 20 schlüssellochartig
geformt, mit einem im allgemeinen kreisförmigen vergrößerten Abschnitt 46 und
einem angrenzenden länglichen
engeren Abschnitt 44.
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1A und 1B zeigen die Ankerplatte 18 in einer
Position, in welcher der verengte Abschnitt 44 des Loches 20 mit
dem Bolzenkopf 42 und den passenden Öffnungen 48a, 48b des
Flansches 12 und des Deckels 14 ausgerichtet ist.
Der Teil der Ankerplatte 18, der den verengten Abschnitt 44 des
Loches 20 umgibt, sieht deshalb eine Lagerfläche für den Bolzenkopf 42 vor.
Die Ankerplatte 18 kann so gewählt, dass stattdessen der ver größerte Abschnitt 46 des
Lochs 20 mit dem Bolzenkopf 42 und den passenden Öffnungen 48a, 48b des
Flansches 12 und des Deckels 14 ausgerichtet ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
der Kolben 34 durch Einleiten eines hydraulischen Fluids
in den Zylinder 26 durch eine Öffnung 32 an der distalen
Seite des Kolbens 34 betätigt. Dies treibt den Kolben 34 gegen
die Vorspannung des Federelements – in diesem Ausführungsbeispiel
der Federscheibe 16, welche durch den Kolben 34 zusammen
gedrückt
wird – zu
dem Flansch und dem Deckel. Dies drückt den Bolzenkopf 42 weg
von dem Flansch und dem Deckel, um so von der Ankerplatte 18 frei
zu sein. Wenn der Bolzenkopf 42 so positioniert ist, kann
die Ankerplatte 18 relativ zu dem Deckel 14 und
dem Flansch 12 bewegt werden. Der Bewegungsbereich wird
durch das Vorhandensein des Schafts 40 des Bolzens 10 in
dem Loch 20 beschränkt.
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Wenn der Kolben 34 unter
der Vorspannung des Federelements 16 mit der Ankerplatte
in der in 1A und 1B dargestellten Position
zurück
kehren darf, wirkt der Mechanismus 1, um den Flansch 12 und
den Deckel 14 zusammenzuklemmen. Weil die Ankerplatte 18 so
positioniert ist, dass der enge Abschnitt 44 des Lochs 20 mit
den Öffnungen 48a, 48b ausgerichtet
ist, kann der Bolzenkopf 42 nicht durch das Loch 20 passen.
Da das Federelement 16 den Kolben 34 weg von dem
Flansch 12 und dem Deckel 14 drückt, stößt der Bolzenkopf 42 an
die Ankerplatte 18, was verhindert, dass der Kolben 34 weiter
von der Ankerplatte weg bewegt wird. Daher klemmt die Kraft des
Federelements 16 den Flansch 12 und den Deckel 14 zusammen,
wobei die Dichtung 13 dazwischen zusammen gedrückt wird.
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Wenn dagegen der Kolben zurück kehren kann,
wenn der vergrößerte Abschnitt 46 des
Lochs 20 der Ankerplatte 18 mit dem Bolzenkopf 42 ausgerichtet
ist, zieht das Federelement 16 den Bolzenkopf in den vergrößerten Abschnitt 46 des
Lochs. So können
der Flansch 12 und der Deckel 14 getrennt werden,
indem der Bolzenkopf 42 vollständig durch die Öffnungen 48a, 48b des
Flansches 12 und des Deckels 14 gelangt.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Verschlussmechanismus der vorliegenden Erfindung. Diese Figur zeigt
den Deckel 14 und die Teile des Mechanismus, die an dem
Deckel 14 befestigt sind, welcher von dem Flansch des Behälters getrennt
worden ist (die Figur verzichtet auf die Darstellung des Flansches
und der Ankerplatte).
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Ein Kühlkörperabstandhalter 56 kann
zwischen dem Deckel 14 und dem Zylinder 26 (oder
zwischen dem Flansch 12 und dem Zylinder 26, falls
die Orientierung des Bolzens 10 umgekehrt würde) dieses
Ausführungsbeispiels
eingesetzt werden. Während
zum Beispiel eines verzögerten
Kokskreislaufs erreicht der Deckel 14 relativ hohe Temperaturen. Durch
Einsetzen dieses Kühlkörperabstandhalters 56 können die
Federscheiben 16 und die hydraulischen Komponenten in akzeptablen
Temperaturbereichen gehalten werden. Der Kühlkörperabstandhalter 56 kann
integral mit dem Zylinder 26 ausgebildet sein oder kann
als separates Teil vorgesehen sein. Es ist bevorzugt, dass der Kühlkörperabstandhalter 56 aus
einem Legierungsstahl (ähnlich
demjenigen, der normaler Weise bei Kokstrommel-Blinddeckeln verwendet
wird) gebildet ist, um eine angemessene Festigkeit bei hohen Temperaturen
vorzusehen, aber es können
auch andere geeignete Materialien, wie beispielsweise niedriglegierter
Kohlenstoffstahl oder Gusseisen eingesetzt werden. In diesem Ausführungsbeispiel
verwendet der Kühlkörperabstandhalter 56 Kühlrippen 58,
um den Oberflächenbereich
zu vergrößern und
Wärme besser
abzustrahlen. Diese Kühlrippen 58 können in
Längsrichtung,
in Umfangsrichtung oder anders angeordnet werden, oder sie können insgesamt
weggelassen werden.
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Ein optionaler Schutzring 60 kann
ebenfalls um den Bolzen 10 verwendet werden. Dieser Ring 60 kann
in der Öffnung
durch den Deckel 14 befestigt werden und durch die Öffnung durch
den Flansch 12 passen. Der Ring 60 hilft, die
Bewegung des Kolbens 10 zu führen, und schützt die
Gleitfläche
des Bolzens 10, wenn der Deckel aus dem Flansch 12 entfernt worden
ist. Der Ring 60 schützt
den Bolzen 10 vor mechanischer Beschädigung und beabstandet auch die
freie Gleitfläche
des Bolzens 10 von der Fläche des Deckels 14.
Weil sie nicht relativ aneinander gleiten, kann eine effektivere
Dichtung zwischen dem Ring 60 und dem Deckel 14 gebildet
werden, als sie zwischen dem Bolzen 10 und dem Deckel 14 in
Abwesenheit des Rings 60 gebildet werden könnte. Die Gleitverbindung
zwischen dem Bolzen 10 und dem Ring 60 ist andererseits über die
Fläche
des Deckels 14 erhoben, wo die flüssigen Behälterinhalte zusammenfließen können. Dies
hilft, das mögliche
Versickern der flüssigen
Behälterinhalte
in den Mechanismus zu reduzieren, insbesondere wenn der Deckel 14 entfernt
ist. Ein Nocken 60a wirkt als weitere Sperre gegen ein
solches mögliches
beschädigendes Versickern.
Dieser Nocken 60a ist typischer Weise aus Gusseisen geformt,
aber er kann auch aus Graphit, Keramik, Mineralfaser, hochlegiertem
Stahl oder dergleichen geformt sein.
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Ebenfalls in 2 dargestellt ist ein optionaler, aber
bevorzugter loser Führungsanschlag 62 in dem
Zylinder 26. Dieses Element führt sowohl den Bolzen 10 als
auch die Federscheibe 16, wenn der Kolben 34 betätigt wird,
die Länge
der Führung 62 in der
Längsrichtung
kann ausgewählt
sein, um die Bewegungsgrenzen des Kolbens 34 zu definieren. Wenn
er sich zu dem Deckel 14 bewegt, wird der Kolben 34 stoppen,
wenn er an die Führung 62 anstößt. Dies
begrenzt den Grad, um welchen die Federscheiben 16 in jedem
Zyklus zusammen gedrückt
werden können.
Offensichtlich hilft dies, die Scheiben
16 gegen einen
frühen
Ausfall aufgrund wiederholter Kompressionen hoher Amplitude zu schützen.
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Sowohl der Ring 60 als auch
die Führung 62 können aus
einem Material wie beispielsweise einem niedriglegierien Kohlenstoffstahl
geformt sein, der eine ziemlich hohe Festigkeit besitzt. Viele andere solcher
Materialien, die üblicherweise
in Maschinenkonstruktionsanwendungen verwendet werden, wie beispielsweise
Gusseisen oder rostfreier Stahl, können stattdessen für eines
oder beide Elemente verwendet werden.
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In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der
Kolben einen einteiligen Aufbau, im Unterschied zu dem zweiteiligen
Kolben des Ausführungsbeispiels
von 1A. In diesem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Bolzen 10 den gesamten Weg in den Kolben 34 und
ist direkt durch den Gewindeeingriff mit dem Kolben 34 befestigt. Wie
dargestellt, sehen drei Dichtungen 34a am Umfang des Kolbens 34 eine
abgedichtete, verschiebbare Passung mit dem Innern des Zylinders 26 vor.
Natürlich
können,
falls erwünscht,
mehr oder weniger Dichtungen eingesetzt werden.
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Mehrere solcher Mechanismen 1 gemäß einem
der obigen Ausführungsbeispiele
können
eingesetzt werden, um zum Beispiel einen engen und festen Sitz eines
Blinddeckels an einem Flansch einer Kokstrommel vorzusehen. 3 bis 5 zeigen einen solchen Blinddeckel 14,
der am Boden einer Kokstrommel 15 mit mehreren solcher
Mechanismen ähnlich
dem in 2 der dargestellten
Ausführungsbeispiel
befestigt ist. 3 ist
eine schematische Draufsicht des unteren Endes der Kokstrommel. 4 und 5 sind eine Seiten- bzw. eine Unteransicht. 5 zeigt vier hydraulische
Leitungen 64, von denen jede zu einem Viertel der Hydraulikzylinder 26 führt, welche
die Bolzen 10 betätigen.
Weil die Hydraulikzylinder 26 in Reihe mit den Leitungen 64 verbunden
sind, gibt es eine leichte Verzögerung
zwischen aufeinander folgenden Hydraulikzylindern 26 in
der Reihe. Eine Erhöhung
der Anzahl der Leitungen 64 und deshalb eine Verringerung
der Anzahl Hydraulikzylinder 26 je Leitung wird den kumulativen Effekt
dieser Verzögerungen
minimieren und in einem synchroneren Betrieb der Hydraulikzylinder 26 resultieren.
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Der Flansch 12 und der Deckel 14 haben
jeweils eine Reihe der Öffnungen 48a, 48b,
die ausgerichtet sind, wenn der Deckel über dem Flansch in Position
ist. Die Ankerplatte 18 hat eine passende Reihe der Löcher 20,
von denen jedes einen verengten Abschnitt 44 und einen
vergrößerten Abschnitt 46 besitzt,
wie oben erläutert.
Die verengten Abschnitte 44 und die vergrößerten Abschnitte 46 sind
abwechselnd mit den Öffnungen 48a, 48b ausrichtbar.
Diese Anordnung kann benutzt werden, um den Flansch 12 von
fern und wahlweise an dem Deckel 14 zu befestigen, und
sieht einen kompletten verschraubten Verschluss vor, wenn einmal
in Eingriff. Diese Vorrichtung kann mit einer Standard-Kokstrommel-Köpfausrüstung kombiniert
werden, um ein einfaches, vollständiges
und fernes Entfernen des unteren Kokstrommel-Flanschdeckels zu ermöglichen.
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Wie am besten in 3 zu sehen, ist die Ankerplatte 18 dieses
Ausführungsbeispiel
ein Kreisring, der relativ zu dem Druckbehälter drehbar ist. Die Ankerplatte 18 kann
direkt auf dem Flansch 12 reiten, wie dargestellt, oder
auf Lagern reiten. Senkrechte Führungen 18a (4) können mit dem Umfang entweder
der Platte 18 oder des Flansches 12 verschraubt
werden, um die Platte 18 zu führen, wenn sie sich bewegt.
Die Ankerplatte des dargestellten Ausführungsbeispiels wird in Umfangsrichtung
zwischen der verriegelten und der gelösten Position bewegt. 3 zeigt den Mechanismus 1 mit
der Ankerplatte 18 in der verriegelten Position. Dies ist
eine vorteilhafte Konstruktion für
die Ankerplatte, wenn ein kreisförmiger
Druckbehälter
vorliegt. Jedoch kann die Ankerplatte auch andere Formen annehmen,
und anstelle einer einzelnen, kreisförmigen Platte können mehrere
Ankerplatten um den Umfang des Behälters benutzt werden. Wichtig
ist, dass die Ankerplatte 18 (oder die Platten) zwischen
einer Position, in welcher die Bolzenköpfe 42 dahinter verriegelt
sind, und einer Position, in welcher die Bolzenköpfe 42 hindurch laufen
können,
bewegbar ist.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die Ankerplatte 18 durch wenigstens einen Hydraulikzylinder 22 bewegt.
Am meisten bevorzugt ist es, wenigstens zwei Zylinder 22 zu
verwenden, die gleichmäßig um den
Umfang der Ankerplatte beabstandet sind, um die Ankerplatte 18 in
einer ruhigen und zuverlässigen
Weise zu drehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei
(vorzugsweise zweiseitige) Hydraulikzylinder 22 eingesetzt, um
die Ankerplatte 18 in Umfangsrichtung anzutreiben. Die
Zylinder 22 können
direkt oder mit einer geeigneten Einrichtung, wie beispielsweise
Vorsprüngen 24,
die sich von der Ankerplatte erstrecken, mit der Ankerplatte in
Eingriff stehen.
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Wenn sich die Ankerplatte 18 einmal
in der in 3 dargestellten
Position befindet, kann der hydraulische Druck in den Zylindern 26 gelöst werden, was
es den Federscheiben 16 ermöglicht, die Kolben 34 weg
von dem Flansch 12 und dem Deckel 14 zu bewegen.
Wie erläutert,
klemmt dann die volle Kraft der Federscheiben 16 die Flanschdichtung 13 zwischen
den Flansch 12 und den Deckel 14. Zusätzlich bewirken
die Federscheiben 16 eine Spannung in dem Bolzen 10,
was den Flansch und den Deckel fest zusammen klemmt und die Verbindung
frei von undichten Stellen hält.
Daher ist kein hydraulischer Druck notwendig, um den Verschluss
aufrechtzuerhalten. Um die Bolzenspannung zu lösen und den Verschluss zu öffnen, wird
jeder Zylinder 26 unter Druck gesetzt, und die Ankerplatte 18 wird
so gedreht, dass die vergrößerten Abschnitte 46 der Löcher 20 mit
den Bolzenköpfen 42 ausgerichtet
sind. In den in 1A und 1. dargestellten Ausführungsbeispielen
wird für
jeden Bolzen 10 ein separates Kolbenstellglied eingesetzt.
Ein Hydraulikfluid wird über
eine mit der Öffnung
an der Basis des Zylinders verbundenen Leitung in den Zylinder 16 eingeleitet. In
einem alternativen Ausführungsbeispiel,
dargestellt in 6, kann
ein einzelnes Kolbenstellglied 50 benutzt werden, um wenigstens
zwei und vorzugsweise alle Kolben zu betätigen. Zum Beispiel kann das
Kolbenstellglied 50 ringförmig sein, um einer ringförmigen Ankerplatte
zu entsprechen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das
Kolbenstellglied 50 aus einem oberen Teil 52 und
einem unteren Teil 54 mit einem O-Ring dazwischen. Entsprechend
jedem Bolzen 10 ist ein separater Kolben 34. Alle
Kolben 34 werden vorzugsweise gleichzeitig durch das gleiche
ringförmige
Kolbenstellglied 50 betätigt.
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7A und 7B zeigen schematisch einen Ansatz
zur Verwendung einer herkömmlichen
hydraulischen Ausrüstung,
um den zum Betätigen
der Hydraulik des erfindungsgemäßen Mechanismus
benötigten
Fluiddruck zu regeln. Bei diesem Ansatz werden eine einzelne Hydraulikkrafteinheit
(HPU) und ein einzelner Hydraulikbehälter verwendet, um die Strömung des
unter Druck gesetzten Fluids durch den Mechanismus für eine Kokstrommel
in einer in der Technik wohlbekannten Weise zu steuern. In einem
verzögerten
Mehrtrommel-Verkoker können
die Kokstrommeln jeweils einzeln abgetrennt werden, um den Koks
daraus zu entnehmen. Die in 7B gezeigte
Tabelle ist ein Beispiel der Steuerlogik, welche verwendet werden
kann, um den gesamten Mechanismus einzuschalten und auszuschalten.
Trennventile „SPx", nicht dargestellt
in 7A, werden verwendet,
um die einzelnen Kokstrommeln des verzögerten Mehrtrommel-Verkokungssystems
zu trennen, sodass sie geöffnet
werden können
und der Koks entfernt werden kann.
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Während
die vorliegende Erfindung bezüglich
dem beschrieben worden ist, was derzeit als die bevorzugten Ausführungsbeispiele
angesehen wird, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung
nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist. Im Gegenteil soll, wie oben als Beispiel dargestellt, die Erfindung
verschiedene Modifikationen und äquivalente
Anordnungen im Schutzumfang der anhängenden Ansprüche abdecken.
Zum Beispiel können statt
des Einsetzens des hydraulischen Drucks zum Betätigen der Kolben 34 und/oder
Bewegen der Ankerplatte 18 verschiedene mechanische Antriebsmechanismen
benutzt werden, wie für
den Fachmann offensichtlich. Ebenso kann eine beliebige wohlbekannte
Federkomponente als Federelement 16 anstelle der kompressiblen
Federscheiben verwendet werden. Ferner kann der Kolben statt eines
an dem Bolzen befestigten separaten Kolbens 34 integral
mit dem Bolzen ausgebildet sein. Zusätzlich kann der erfindungsgemäße Verschlussmechanismus
in anderen Umgebungen wie beispielsweise Autoklaven oder anderen
Druckbehältern
eingesetzt werden. Deshalb soll der Umfang der folgenden Ansprüche den
breitest vernünftigen
Interpretationen entsprechen, um alle solche Modifikationen und äquivalente Konstruktionen
und Funktionen zu umfassen.