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Hand- und Mannlochverschluß für Druck-, Dampf- oder Preßluftkessel,
Boiler u. dgl. Gegenstand. der Erfindung ist ein Hand- und Mannlochverschluß für
Druck-, Dampf- oder Preßluftkessel, Boiler und andere allseitig geschlossene Behälter,
die eine den Zugang zu ihrem Innern ermöglichende Öffnung benötigen, deren sicherer
Verschluß auch bei hohem Innendruck gewährleistet sein muß.
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Gegenüber den bisher bekannten Verschlüssen wird durch den erfindungsgemäßen,
neben anderen weiter unten angeführten Vorteilen vor allem eine insbesondere auch
bei hohen Drücken günstigere Beanspruchung der einzelnen Teile des Verschlusses
und seiner Verbindungsstellen mit der Behälterwandung erreicht. Diesem Zweck dient
in erster Linie die neuartige Gestaltung des eigentlichen Verschlußdeckels. Dieser
weist bei den, bekannten Verschlüssen innerhalb seiner als Anpreßflansch dienenden
Randfläche unmittelbar entlang dieser nur eine geringe Erhöhung nach außen, im ganzen
übrigen Mittelteil jedoch eine gekümpelte Form, d. h. eine nach dem Behälterinnern
gerichtete Wölbung auf. Hierbei entstehen unter der Wirkung des Behälterinnendruckes
ungünstige Biegu.ngs- und Knickmomente im Verschlußdeckel, und außerdem liegt bei
hohen Drücken die Gefahr einer Verbeulung nach außen vor. Im Gegensatz hierzu ist
gemäß der Erfindung der Verschlußdeckel, der die übliche elliptische Umrißform und
eine in ebener Fläche liegende, als Anpreßflansch dienende Randfläche besitzt, nur
nach außen gewölbt, und zwar wird der Querschnitt dieser Wölbung vorteilhaft so
gewählt, daß sie in Richtung der großen Ellipsenachse
in Klöpperform
und in Richtung der kleinen Ellipsenachse in Korbbogenform verläuft. Dadurch wird
bei jedem beliebigen, Behälterinnendruck das Entstehen von Knick- und Biegungsmom-enten
im Deckel vermieden und dessen Verbeulung unmöglich gemacht. Es entstehen vielmehr
ausschließlich Zugspannungen im Deckel, die gegenüber der Beanspruchung auf Krnickung
und Biegung an sich schon als wesentlich günstiger zu bezeichnen sind, die aber
zudem auch geringere Blechstärken für den Verschlußdeckel zulassen.
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Der Verstärkungsring, der bei Hand und Mann-Lochverschlüssen 'die
Verstärkung des öffnungsrandes und den Ersatz des durch die Öffnung ausgefallenen.Teiles
der Behälterwandung bildet, trägt bei dem erfindungsgemäßen Verschluß infolge seiner
neuartigen Ausführungsform ebenfalls wesentlich zur Erzielung höherer Festigkeit
bei. Bei einer bekannten Verschlußart hat der Verstärkungsring rechteckigen Querschnitt;
er wird hochkant stehend mit dem Rand des Hand- oder Mannloches verschweißt, und
zwar stumpf inmitten seiner äußeren Umfläche. Seine dem Behälterinnern zugekehrte
untere Fläche dient als Dichtungsfläche, gegen die der Flanschteil des Verschlußdeckels
unter Zwischenfügung eines Dichtungsringes gepreßt wird. Dabei ergibt sich der Nachteil,
daß zur sicheren Verbindung des Ringes mit dem unter 9o oder nur wenig mehr Grad
dagegenstoßenden Hand- oder Mannlochrand eine äußere und eine innere Schweißnaht
notwendig ist, von denen die letztere bei kleinen Behältern gar nicht und bei anderen
nur auf schwierige und zeitraubende Weise erzielt werden kann. Bei anderen bekanntem
Verschlüssen wird als Verstärkungsring ein Flacheisenring flachliegend von außen
auf der Randfläche des Hand-oder Mannloches verschweißt. Die dabei erzielbare Festigkeit
genügt jedoch nur für niedrige. Drücke. Außerdem ist es von Nachteil, daß in Fällen,
wobei das Hand- oder Mannloch in einer gewölbten oder zylindrischen Behälterwandung
liegt, sich keine .ebene, sondern eine entsprechend gewölbte Dichtungsfläche ergibt.
Schließlich werden auch Verstärkungsringe verwendet, die als Winkelring aus Profileisen
hergestellt oder aus Blech gepreßt sind. Die innere Fläche des dabei außerhalb des
Behälters liegenden und nach der Öffnungsmitte gerichteten Schenkels des Winkelringes
dient als Dichtungsfläche, während die Außenfläche des anderen, in das Hand- oder
Mannloch hineinragenden Schenkels mit dem Lochrand verschweißt wird. Auch hier macht
sich daher eine äußere und eine innere Schweißnaht notwendig, wobei sich bezüglich
der inneren wiederum die erwähnte Schwierigkeit ergibt. Ganz allgemein Nietet sodann
keine dieser bekannten Ausführungsformen des Verstärkungsringes hinsichtlich der
erzielbaren Festigkeit Gewähr für einen einwandfreien Ersatz des durch das Hand-
oder Mannloch ausgefallenen Teiles der Behültexwandüng.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verschluß wird in Verbindung mit dem besehriebenenVerschlußdeckel
ein Verstärkungs- und Abdichtungsring verwendet, dessen untere, dem Flanschrand
des Verschlußdeckels zugekehrte und gegen diesen abzudichtende Seite eine ebene
Fläche darstellt, während seine äußere, mit dem Rand des Hand- oder Mannloches zu
verschweißende Umfläche konisch gestaltet ist, derart, daß der Ringdurchmesser in
Richtung nach aben abnimmt. Durch die infolgedessen geschaffene Schräge der äußeren
Ringumflächeergibt sich zusammen mit einer entsprechenden Abschrägung des Hand-
oder Mannlochrandes eine auf die Außenseite des Behälters und Verschlusses sich
beschränkende Schweißnaht von sachgemäßer, einwandfreier V-förmiger Quzrschnittsform.
Die Bildung einer Schweißnaht im Behälterinnern erübrigt sich daher. Trotzdem. ist
eine Verbindung zwischen Verstärkungsring und Behälterwandung geschaffen, die auch
den höchsten Drücken gewachsen ist, Besonders gewährleistet ist eine solche .Festigkeit
auch noch durch den Umstand, daß bei verschlossenem Hand- oder Mannloch der im Innern
des Behälters herrschende Druck nicht etwa wie bei den bekannten Verschlüssen bestrebt
ist, den Verstärkungsring von dem mit ihm verschweißten Öffnungsrand abzudrücken
und zu lösen, sondern er preßt den Ring im Gegenteil infolge dessen Konizität gegen
diesen Öffnungsrand. Daraus ergibt sich im weiteren die günstige Wirkung, daß die
Schweißnaht selbst weitgehend von Beanspruchungen entlastet und der Behälterinnendruck
vom Verschluß:deckel auf den Verstärkungsring und von diesem unmittelbar auf den
ihn umgebenden Teil der Behälterwandung übertragen wird.
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Der Verstärkungsring in seiner erfindungsgemäßen Form kann als massives
Gesenkschmiedestück oder als Blechpreßteil erzeugt werden. In beiden Fällen bietet
er, wie aus obigem hervorgeht, mehr als vollen Ersatz für den durch das Hand-oder
Mannloch ausgefallenen Teil der Behälterwandung.
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Auch der auf einem im Verschlußdeckel befestigten Schraubenbolzen
sich führende Stahlbügel, der zur Betätigung des Verschlusses das Zusammenpressen
des Verschlußdeckels und des Verstärkungsringes bei zwischen beiden befindlicher
Dichtung bewirkt und von dem bei größeren Verschlüssen zwei zur Anwendung kommen,
ist zur Erhöhung der Festigkeit und Sicherheit des Verschlusses erfindungsgemäß
besonders ausgebildet. Er besitzt vier Arme, durch die zunächst eine vorteilhafte,
gleichmäßige Verteilung des zwischen Verschlußdeckel und Verstärkungsring herbeizuführenden
Dichtungsdruckes erzielt wird. In den freien Enden. der vier Bügelarme sind Ausklinkungen
vorgesehen, welche die obere Innenkante des Verstärkungsringes umgreifen, derart,
daß sich der Bügel, wenn er auf dem ihn führenden Bolzen mittels einer Schraubenmutter
festgezogen wird, mit der einen Fläche seiner Ausklinkung gegen die obere Fläche
des Verstärkungsringes preßt, während die andere, in das Innere des Ringes hineinragende
Fläche seiner Ausklinkungen ein seitliches Ausweichen seiner Arme auch dann unmöglich
macht, wenn etwa durch hohem Druck im Behälterinnern der
vom Bügel
gegen den Verstärkungsring ausgeübte Druck starlc herabgesetzt werden sollte. Vorteilhaft
im Sinne hoher-Festigkeit wird der Stahlbügel aus zwei Teilen gebildet, die in Richtung
der großen Ellipsenachse des Verschlusses miteinander verschweißt oder sonstwie
verbunden sind. Dadurch wird ein Unwirksamwerden des Verschlusses auch dann verhindert,
wenn sich ungünstigstenfalls die beiden Teile des Bügels infolge seiner hohen Beanspruchung
voneinander lösen sollten, weil auch in diesem Fall die beiden Bügelteile sich infolge
der Ausklinkungen nicht vom Verstärkungsring lösen können.
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Im allgemeinen gesehen hat der erfindungsgemäße Verschluß noch den
erheblichen Vorteil, daß er bei einer an sich beliebigen, aber etwa als Norm .gewählten
bestimmten Abmessung für alle Größen und Ausführungsformen von Druckkesseln, Dampfkesseln,
Preßluftkesseln, Boilern usw. verwendbar ist, sofern diese unter normalen Betriebsdrücken
arbeiten. Dadurch ist es nicht mehr notwendig, dauernd mehrere Größen von Verschlüssen
auf Lager zu halten. Die Lagerhaltung vereinfacht und verbilligt sich infolgedessen
erheblich. Dennoch stellen sich die Beschaffungskosten für den Verschluß nicht höher
als für irgendeinen der bisher bekannten Verschlüsse. Andererseits bereitet -es
jedoch auch keinerlei Schwierigkeit, den erfindungsgemäßen Verschluß für Fälle von
übernormal hohen Druckverhältnissen entsprechend zu verstärken.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verschlusses, und zwar eines Handlochverschlusses dargestellt. Im einzelnen zeiht
Abb. i teils den im Zug der großen Ellipsenachse geführten senkrechten Längsschnitt,
teils die entsprechende Ansicht des Verschlusses, Abb.2 teils den im Zug der kleinen
Ellipsen, achse geführten senkrechten Querschnitt, teils die entsprechende Ansicht
des Verschlusses, Abb. 3 die Draufsicht auf den Verschluß bei zur Hälfte abgenommener
Verschlußmutter und Abb. 4 den teilweisen senkrechten Längsschnitt durch den als
Blechpreßteil ausgeführten Verstärkungsring.
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Die übliche elliptische Umrißgestalt des Verschlusses ist aus der
Abb. 3 zu erkennen. Der eigentliche Verschlußdeckel i hat eine in ebener Fläche
liegende, als Anpreßflansch dienende Randfläche 2 (Abb. i und 2). Innerhalb dieser
Randfläche weist er, auf den zu verschließenden Behälter bezogen, eine ausschließlich
nach außen gerichtete Wölbung 3 auf. Deren günstigste Querschnittgestaltung, die
bei geringster Blechstärke höchste Festigkeit gewährleistet, ist in Richtung der
großen Ellipsenachse die Klöpperform entsprechend der Abb. i und in Richtung der
kleinen Ellipsenachse die Korbbogenform gemäß Abb. 2. Im Mittelpunkt des Verschlußdeckels
i ist der Schraubenbolzen .I vernietet.
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In den Abb. i bis 3 ist angenommen, daß der Verstärkungsring 5 als
massiver Gesenl:schmiedeteil ausgeführt ist. Seine untere Seite 6 bildet eine ebene
Fläche, die als Dichtungsfläche dient. Zwischen ihr und der Randfläche 2 des Verschlußdeckels
i befindet sich der Dichtungsring 7. Die äußere Umfläche 8 des Verstärkungsringes
5 ist konisch gestaltet, derart, daß sich der Ringdurchmesser nach oben verringert.
Mit dieser konischen Rringumfläche 8 wird der Rand des in der Deckel-oder Mantelwandung
g des Behälters vorgesehenen Handloches verschweißt, und. zwar erfolgt die Verschweißung
nur von der Behälteraußenseite her. Durch entsprechende Wahl der Konizität der äußeren
Ringumfläche 8 einerseits und der Ahschrägung des Handlochrandes andererseits ist
die Gewähr gegeben, daß eine Schweißnaht io entsteht, welche die für eine einwandfreie
Schweißverbindung von höchster Festigkeit bedingte V--förmige Querschnittgestalt
aufweist.
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Der Verstärkungsring 5 kann auch als Blechpreßteil entsprechend der
Abb. d. ausgebildet werden, der, wie ersichtlich, die gleichen Möglichkeiten der
Abdichtung und seiner Verbindung mit der Behälterwandung bietet. Er kann beim Vorliegen
normaler Druckverhältnisse Verwendung finden, während der massive Verstärkungsring
nach den Abb. i bis 3 besonders für hohe Drücke geeignet ist. Hinsichtlich seiner
oberen Fläche kann der Ring der Abb. q. entweder die mit vollen Linien oder die
mit gestrichelten Linien dargestellte Gestaltung erhalten. Der Verschlußbügel i
i führt sich auf dem Schraubenbolzen q. und besitzt erfindungsgemäß vier Arme i2.
Die freien Enden dieser vier Bügelarme 12 sind so ausgeklinkt, daß sich die eine
Fläche 13 der Ausklinkung auf die obere Fläche des Verstärkungsringes 5 legt, während
deren andere Fläche 1q. in das Ringinnere hineinragt und sich an der Innenfläche
(Abb. i bis 3) oder an der oberen Innenkante (Abb. q.) des Ringes führt. Der Verschlußbügel
ii wird, wie in der Zeichnung angenommen ist, bei Herstellung aus Flachstahl zur
Erzielung hoher Festigkeit vorteilhaft aus zwei Teilen gebildet, von denen jeder
aus einem Stück Flachstahl gebogen ist und die innerhalb ihrer in Richtung der großen
Ellipsenachse verlaufenden und gegeneinanderstoßenden Flächen durch Punktschweißung
15 miteinander verbunden sind. Durch Anziehen der Mutter 16 des Bolzens .4 wird
der Bügel ii an vier gleichmäßig über den Ringumfang verteilten Stellen auf den
Verstärkungsring 5 gepreßt, wodurch auch ein gleichmäßiges Anpressen der Dichtungsflächen
von Deckel i- und Verstärkungsring 5 an den Dichtungsring 7 erreicht wird. Die Ausklinkungen
13, 14 der Bügelarme i2 verhindern ein Ausweichen des Bügels i i und damit eine
Lockerung des Verschlusses selbst dann, wenn sich die beiden miteinander verschweißten
Teile des Bügels etwa infolge hoher Druckbeanspruchung voneinander lösen.