DE873637C - Verschlussdichtung - Google Patents

Verschlussdichtung

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DE873637C
DE873637C DEL10994A DEL0010994A DE873637C DE 873637 C DE873637 C DE 873637C DE L10994 A DEL10994 A DE L10994A DE L0010994 A DEL0010994 A DE L0010994A DE 873637 C DE873637 C DE 873637C
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DE
Germany
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ring
closure
conical
plug
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DEL10994A
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Milton Paul Laurent
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J13/00Covers or similar closure members for pressure vessels in general
    • F16J13/02Detachable closure members; Means for tightening closures
    • F16J13/04Detachable closure members; Means for tightening closures attached with a bridge member

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

Description

  • Verschlußdichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Stopfencliclitung und zielt allgemein auf eine Stopfendichtung zum Abdichten von Druckkesseln.
  • Bisher wurden die in Druckkesseln und Druckleitungen vorhandenen Handlöcher, Mannlöcher, Reinigungsöffnungen u. dgl. und auch die Öffnungen in Riicklaufkrüinmern und anderen Verbindungsstücken besonderer Form, die einem Innendruck ausgesetzt wurden, im allgemeinen auf dreierlei Art und Weise abgedichtet.
  • Bei der ersten Bauart ,wurde die Öffnung finit einer @ce;,eligen Kante versehen, die eine nach dem Innern des Kessels zu sich verjü=ngende Sitzfläche bildet. Ein ähnlich ausgebildeter kegeliger Stopfen wurde dann auf diese Sitzfläche aufgelegt und mittels 1ileininvorriclitungen oder anderen Aufbauten, die am Kessel um die Außenseite der Üfrntui- herum befestigt waren, an seiner Stelle festgehalten. Ein derartiger Aufbau iritiß notgedrungen dann sehr schwer sein, wenn die Drücke groß sind. Es bereitet auch Schwierigkeit, den die Stopfen haltenden Außenaufbau zu gießen oder anderweitig herzustellen. Außerdem besteht der schwerwiegende Nachteil, daß der Stopfen unter hohen Temperaturen und Drücken nach außen gepreßt und infolgedessen von seiner Sitzfläche gelockert wird, so daß sich Sickerbahnen bilden.
  • Bei der zweiten Art des bisher verwendeten Aufbaus hat die Öffnung einen ovalen Außenumril3. und der Deckel weist die gleiche Form auf, ist jedoch etwas größer als die Öffnung, so daß der Deckel durch die Öffnung hindurch eingeschoben werden kann. Irgendein weiches Abdichtungsmaterial wird dann zwischen den Deckel und die Innenkante der Öffnung gelegt, und der Deckel wird dicht gegen diese Dichtung angezogen. Dieser Aufbau hat ebenfalls zahlreiche Nachteile, vor allein, daß der Aufbau nicht leicht zu bearbeiten ist, weil der Deckel und die Öffnung ovale Umrisse haben, uiid clal.der . tifl#au unter hohem Druck und hohen Temperaturen nicht hält, weil es unmöglich ist, den Aufbau so zu bearbeiten, daß er unter gegenseitiger Berührung der Metallflächen genau abgedichtet und deshalb die Verwendung eines weichen Abdichtungsmatetials zur Bildung einer Sitzfläche erforderlich ist. Ein derartiger Aufbau ist deshalb kostspielig herzustellen und hält nicht unter hohen Temperaturen und Drücken: Die dritte Bauart ist diejenige, bei der ein geflanschter Ring um die Öffnung herum durch Aufschweißen od. dgl. befestigt und der Deckel an diesem geflanschten Ring verschraubt wird, wobei Abdichtungsmittel zwischen diese Teile gelegt werden, um eine Abdichtung zu erzielen. Ein derartiger Aufbau wird für hohe Drücke und Temperaturen so außerordentlich schwer, daß seine Verwendung besonders hei der heutigen Knappheit an geeigneten Stoffen sich fast verbietet. Bezeichnend ist hierbei hinsichtlich der beiden erst erwähnten Bauarten, daß diese teuerste und am schwierigsten von allen drei Arten herzustellende dritte Bauart, .insbesondere für hohe Drücke und Temperaturen, am meisten verwendet wird. Die Ursache hierfür liegt darin, daß die beiden ersten Arten verhältnismäßig wenig leistungsfähig und in ihrer Anwendung viel begrenzter sind als die dritte Bauart.
  • Außerdem ist schon vorgeschlagen worden, die Kanten der erwähnten Öffnungen nicht nach einwärts gegen die Innenseite des Kessels, sondern nach auswärts gegen die Außenseite des Kessels hin konvergieren zu lassen, einen in gleicher Weise spitz zulaufenden Pfropfen runden Querschnitts und von so kleinem Durchmesser, daß er durch die obenerwähnte Öffnung hindurchtreten kann, herzustellen und dann zwischen die Außenkante des Pfropfens und die Innenkante der Öffnung einen Ring aus biegbarem Metall einzusetzen, der ein Ausstoßen des Pfropfens aus der Öffnung heraus verhindert. Sobald der Stopfen unter Druck gesetzt wird, breitet sich dieser Ring aus biegbarem Metall aus und erzeugt dadurch eine Abdichtung zwischen Stopfen und COffnung. Ein derartiger Aufbau kann jedoch nicht für hohe Drücke und Temperaturen verwendet werden, weil der Abdichtungsring unter hohen Temperaturen sehr schwach wird oder überhaupt schmilzt und dann der Stopfen aus der Öffnung herausgedrückt wird. Derartige Abdichtungsstoffe sind für gewöhnlich so weich, daß das Material allein schon unter demDruck zu fließen anfängt und der Stopfen aus der Öffnung herausgedrückt werden kann. Außerdem weisen üblicherweise die kegeligen Öffnungen und Stopfen an ihren Kegelteilen so kleine Durchmesser auf, daß die in Druckkesseln vorgesehene Öffnung unter hohem Druck sich weit ausdehnt und den Durchtritt des Stopfens durch die Öffnung hindurch ermöglicht. Auf jeden Fall erzeugt der durch den Stopfen auf den weichen Abdichtungsring zur Einwirkung gebrachte Druck eine sehr hohe Ringspannung in dem um die Öffnung herumliegenden Metall des Druckkessels.
  • In der Theorie ist diese Art Stopfen zwar die billigste und die am leichtesten einzubauende Art, wird jedoch in der Praxis nicht verwendet, da sie in der vorgeschlagenen Form unter einem höheren Druck nicht betriebsfähig ist. Der Grund liegt einfach darin, daß der Stopfen so klein sein muß, daß er durch die Öffnung eingeschoben werden kann, und daß der Kegelwinkel des Stopfens und der Öffnung nicht größer als oben angedeutet gemacht werden kann, denn je größer der Winkel, desto größer der Abstand zwischen dem Pfropfen und der Seitenwand der Öffnung, desto größer aber auch die notwendige Dicke des Abdichtungsringes. Mit zunehmender Dicke des Abdichtungsringes verringert sich aber sehr schnell dessen Scher- öder Schubfestigkeit,- vor allem dann, wenn die Temperatur wesentlich über der Außentemperatur liegt.
  • Ein Ziel der Erfindung ist ein Verschlüß für Stopfen u. dgl. zum Schließen von Druckkesseln, wobei der Verschlüß sehr einfach herzustellen, verhältnismäßig billig und sehr leistungsfähig ist: Ein anderes Ziel ist ein Aufbau, bei dem der Druck zum Spannen oder Beaufschlagen der Teile und zur Herstellung eines dichten Abschlusses verwendet, gleichzeitig jedoch die Wirkung dieses Druckes so begrenzt wird, däß keine unerwünschten Wirkungen, wie Brüche oder übermäßige Beanspruchungen, auftreten..
  • Weiteres Ziel ist ein Aufbau, dessen Gewicht viel geringer ist als die vergleichbaren, bisher verwendeten Ausrüstungen; der keinen verwickelten Gieß- oder Bearbeitungsvorgang erfordert; der kräftiger ist als bekannte ähnliche Aufbauten und unter hohen Temperaturen und Drücken nahezu sickerdicht ist; der eine vorgeformte und vorbestimmte Abdichtungsfläche hat, die dem Druck angepaßt ist, gegen den eine Abdichtung hergestellt werden soll; bei dem die Größe der Ringspannung . in dem die abzudichtende Öffnung des Druckkessels umgebenden Material genau vorbestimmt und geregeltwerdenkann; bei dem der abgedichteteDruck zur Herstellung und Beibehaltung einer zwischen den Teilen vorhandenen Abdichtungsberührung verwendet wird, wobei jedoch die Größe der Ringspannung in dem die abzudichtende Öffnung des Druckkessels umgebenden Material genau vorbestimmt und geregelt werden kann; bei dem die Abdichtungskraft genau vorbestimmt und geregelt werden kann; bei dem die Ringspannung und die Abdichtungskraft einzeln und für sich mit Bezug aufeinander geregelt und geändert werden können; bei dem das Verhältnis von den auf die Abdichtungsfläche wirkenden Gesamtkräften zu dem durch den Aufbau gehaltenen Druck während des Steigens und Fallens des gehaltenen .Druckes _ im wesentlichen auf gleicher Höhe bleibt; bei dem die Teile leicht zusammengebaut, auseinandergenommen und wieder verwendet werden können; der das Metall des Druckkessels gegen eine Dingspannung sichert, sobald der erfindungsgemäße Aufbau unter Druck gesetzt wird, und bei dem der verwendete Abdichtungsring unter Druck nicht verformt wird.
  • Das Ziel der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Abdichtung oder eines Ver- Schlusses einer in einem Druckkessel vorhandenen Öffnung.
  • Andere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen, in denen als Erläuterung und Beispiel eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. In den Zeichnungen ist Fig. i ein in Zusammenhang mit der Erfindung verwendeter und einen Teil der Erfindung bildender Abdichtungsring, wobei die Art und Weise zu ersehen ist, in der dieser Abdichtungsring beim Einschieben in eine Öffnung oder beim Herausnehmen aus einer Öffnung verformt wird, Fig. 2 ein Querschnitt durch einen Abschnitt eines Druckkessels mit einer Öffnung, die durch die erfindungsgemäße Stopferdichtung geschlossen werden soll, wobei der i'#,bdichtungsring gerade am Zeitpunkt seiner Einführung durch die Öffnung hindurch dargestellt ist, Fig. 3 ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. d. eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, die den Abdichtungsring nach seinem Einschieben in den Druckkessel und den nach auswärts in Berührung mit den Abdichtungsring gezogenen Deckel oder Stopfen gerade an dem Zeitpunkt zeigt, an dem der Stopfen den Abdichtungsring in die Öffnung hineinpressen will, F ig. 5 eine der Fig. :I ähnliche Ansicht, die die Teile in der Stellung zeigt, die sie einnehmen, nachdem der Stopfen nach auswärts gezogen ist, um den Abdichtungsring in die Öffnung und den Stopfen. teilweise in den Abdichtungsring hineinzudrücen, jedoch ehe der Stopfen so weit in den _1,bdichtungsring eingepreßt wird, daß eine endgültige Abdichtung entstanden ist, Fig. 6 eine der Fig. 5 ähnliche Ansicht, die den Stopfen nach seinem Einpressen in den Abdichtungsring zeigt, so daß eilte endgültige Abdichtung zwischen dem Stopfen und dem Abdichtungsring und zwischen dem Abdichtungsring und. dem Innern der Öffnung hergestellt ist, und Fig. 7 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, aus der ersichtlich ist, wie ein Abdichtungsring, der durch die Einwirkung des Stopfens nach Fig..1, 5 und 6 eitle runde oder im wesentlichen runde Form artgenommen hat, entfernt wird.
  • In der Zeichnung ist ein Druckkessel i dargestellt, der jede Große oder Form haben kann und für irgendeinen Zweck bestimmt ist, für den Druckkessel gebraucht werden. Der hier verwendete Ausdruck Druckkessel soll jeden Aufbau irgeltdwelcher Art umfassen, der eitlen unter Druck stehenden Stoff zurückzuhalten vermag. Die Erfindung bezieht sich nicht auf den Aufbau oder den Zweck des Kessels, sondern nur auf eine Einrichtung und ein Verfahren, um eine in einem solchen Kessel vorhandene Öffnung zu verschließen.
  • Die durch den erfindungsgemäßen Verschluß zu schließende Öffnung hat in der Darstellung einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und ist kegelartig oder kegelig ausgebildet, d. h. ihre Seitenwandungen konvergieren voll der Innenseite des Kessels in Richtung nach außen, wie bei 2 dargestellt. Der Verschluß für diese Öffnung hat die Form eines Stopfens 3 mit Umfangsflächen d., die in der gleichen Richtung wie die Innenfläche 2 der Öffnung konvergieren, jedoch unter einem kleineren Winkel mit Bezug auf die Achse der Kappe oder der Öffnung. Dieser Stopfen oder Verschluß besitzt in wenigstens einer Ebene einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der kleinste Durch-' messet der Öffnung an dem Randabschnitt 5, so daß der Stopfen 3 durch diese Öffnung hindurch nach innen geschoben werden kann. Der den größten Außendurchmesser aufweisende Abschnitt des Stopfens 3 wird durch einen Flansch 6 gebildet, der aus einem Stück mit dem Stopfen besteht und nach dem Innenraum des Kessels i zu von dem auf dem Stopfen vorgesehenen kegeligen Abschnitt .I liegt. Der Zweck dieses Flansches wird später beschrieben.
  • Ein Abdichtungsring 7 ist vorgesehen, um eine Sitzfläche für den Stopfen 3 zu bilden und den Zwischenraum, der zwischen der auf dem Stopfen 3 vorhandenen Kegelfläche .4 und der in der Öffnung befindlichen Kegelfläche 2 vorhanden ist, zu überbrücken und dadurch ein Durchdrücken des Stopfens durch die Öffnung 2 hindurch nach außen zu verhüten. Dieser Ring ist anfänglich rund und ist mit vorgeformten Sitzflächen 2 und d' an der Außenseite und Innenseite versehen, die gegen die in der Üffnung vorgesehene kegelige Innenfläche 2 und gegen die an dem Stopfen 3 befindliche kegelige Außenfläche :l anliegen. Die Außenseite 2' und die Innenseite d' haben verschiedene Schräglagen, so daß die äußere Stirnfläche 7' und die innere Stirnfläche 7" gebildet werden. Die Stirnfläche 7" hat eine größere Breite oder einen größeren Flächenraum als die Stirnfläche 7' und bietet dem Innendruck eine größere Fläche dar, um die Herstellung und Aufrechterhaltung einer Abdichtung zu begünstigetn. Im Querschnitt hat der Abdichtungsring die Form eines Trapezoids oder eines Trapezes (Fig. 5 und 6). Der Ring besteht aus einem nicht plastischen Material einer Festigkeit, die mit der Festigkeit des Kessels i und des Stopfens 3 vergleichbar ist, hat aber solche Abmessungen und eine solche Federung, daß er zeitweilig verformt oder so ausgebogen werden kann, daß sein Einschieben durch die Öffnung hindurch an deren kleinstem Durchmesser 5 in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Weise möglich ist. Der so verformte Ring hat natürlich zeitweilig elliptische Form, wie dies in Fig. i dargestellt ist. Außerdem haben die Sitzflächen. -2' und a' dieses Ringes 7 so große Durchmesser, daß sie nach dem Einschieben in die >ffnung und nach dem vollständigen Anlegen gegen den Kegelsitz 2 zwischen den inneren und äußeren Enden des Sitzes-2 innerhalb der Öffnung liegen. Ebenso hat die auf der Innenseite des Ringes befindliche Sitzfläche d' solche Durchmesser, daß nach dem Einpressen des Stopfens in den Ring hinein die am Stopfen befindliche Kegelfläche im Ring so liegt, daß die am Ring befindliche Sitzfläche .4' zwischen dem inneren Ende und dem äußeren Ende der auf dem Stopfen befindlichen Kegelfläche, nicht aber in Berührung mit dem auf dem Stopfen vorgesehenen Flansch 6 liegt, sobald der Ring zuerst auf dem Stopfen aufsitzt (Fig. 5).
  • Der Stopfen besitzt einen nach außen gerichteten, mit Gewinde versehenen Schaft 8, der sich in der Darstellung der Fig. 5 und 6 durch die Öffnung 9 eines Deckels io hindurch erstreckt, der über die im Druckkessel befindliche Öffnung 2 gelegt ist. Auf das herausragende Ende des Schaftes 8 wird eine Mutter i l aufgeschraubt.
  • Der Deckel io hat längs seines Randes einen einwärts gerichteten Flansch 12, der um die Außenseite des axial -gerichteten; die Druckkesselöffnung umgebenden Vorsprunges 13 herumliegt.
  • Durch Anziehen der auf dem Schaft io befindlichen Mutter z i wird der Stopfen 3 in die Öffnung gezogen und bildet eine Abdichtung zwischen dem Stopf en und .dem Ring bzw. zwischen (dem Ring und dem Sitz.
  • In den Fällen, in denen der Querschnitt des Ringes im Verhältnis zu seinem Durchmesserdünn ist; kann der Ring von Hand leicht so weit verformt werden, daß er durch die Öffnung hindurch eingesetzt werden kann. Zu diesem Zweck werden die Kräfte an den in Fig, i dargestellten Stellen iq. und 15 zur Einwirkung gebracht. Der Ring federt dann. infolge seiner eigenen. Federungskraft in seine Lage zurück, worauf er ohne- weitere Verformung in seinen Sitz geschoben werden kann.
  • Es gibt jedoch auch Fälle, in denen der Querschnitt des Ringes im Verhältnis zu seinem Durchmesser so dick ist, daß die Steifigkeit des verwendeten Ringes sein Verbiegen von Hand unmöglich macht, um den Ring in die im Druckkessel vorgesehene Öffnung einzupressen: In allen Fällen ist die Form des Ringes zuerst rund, und der Ring wird dann verformt: In denjenigen Fällen, in denen die Dicke des Ringes zu groß ist, als daß ein Verformen von Hand stattfinden kann, können mechanische Kräfte an den Stellen 14 und 15 zur Einwirkung gebracht werden, um dem Ring eine elliptische @Fom zu geben, so daß er in der in Fig. 2 dargestellten Stellung eingeschoben werden kann. Nachdem der Ring gerichtet und in das untere Ende der Öffnung eingelegt worden ist, wird der Ring durch Anziehen des vorher in die Öffnung eingelegten Stopfens 3 in seinen Sitz hineingepreßt. Das erste Anziehen des Stopfens erfolgt entweder auf mechanischem Wege oder von Hand, während der letzte Abschnitt der Verschiebung des Stopfens in dem Ring und in dem Sitz des Ringes hinein mittels der Brücke oder Kappe io und der Mutter i i erfolgt, wie Fig. 5 und 6 zeigen. Beim Anziehen der Mütter i i wird der Ring 7 zuerst gegen seinen innerhalb der Druckkesselöffnung liegenden Sitz (Fig,. 5) bewegt und auf diese Weise gezwungen, seine kreisrunde Ausgangsform wieder anzunehmen. Gleichzeitig wird der Stopfen 3 in den Ring 7 hineingedrückt, so daß er die in Fig. 5 dargestellte Lage einnimmt; in der der Stopfen in voller Berührung mit dem Ring 7 liegt.
  • Damit der Ring 7 innerhalb der Öffnung und der Stopfen 3 innerhalb des Ringes 7 einwandfrei sitzen, so daß eine Abdichtung zwischen den in Frage stehenden Flächen erfolgt, muß die .Mutter i i noch weiter angezogen werden öder Druckströmungsmittel muß dem Kessel zugeleitet und der Kesseldruck gesteigert werden, um den Stopfen und den Ringvollständig ineinanderzüschieben. Die Mutter i r kann dann von Hand angezogen werden. Da der Winkel des in der Öffnung 2 befindlichen Kegels größer ist als der Winkel des auf dem Stopfen 3 befindlichen Kegels, verschiebt sich bei einem derartigen weiteren Anziehen der Mutter ii öder bei der Zuführung von Druckströmungsmittel der Stopfen 3 in den Ring 7 hinein, da sich wegen des größeren mechanischen Wirkungsgrades der kleinere Kegel weiter in die Öffnung hineinbewegt als der Ring 7. Bei der Bewegung des finit verhältnismäßig spitzem Kegel ausgerüsteten Stopfens 3 in den Ring 7 hinein keilt der Stopfen 3 den Ring zur Bildung einer Abdichtung dicht zwischen den Stopfen 3 und die Kegelwand der Öffnung 2. Diese Keilwirkung des verhältnismäßig spitzen Kegels des Stopfens 3 wird jedoch unterbrochen, sobald der Flansch 6 sich an den Ring 7 anlegt. Jede weitere Verschiebung des Stopfens 3 in die Öffnung 2 hinein hat dann zur Folge, daß sich der Stopfen 3 und der Ring 7 als ein einziges Gebilde bewegen. Bei dieser Bewegung wirkt dieser gemeinsame Aufbauteil 3, 7 als ein Keil, dessen stumpferer Kegelwinkel an der Wandung der Öffnung :2 anliegt.
  • Für den vorstehend beschriebenen Aufbau ist der Umstand wesentlich, daß die seitliche oder radiale Komponente der auf den Stopfen und innerhalb des Kessels auftretenden Kraft in radialer Richtung durch den Stopfen ausgeübt wird; damit der Stopfen eine Abdichtung mit dem Ring und der Ring eine Abdichtung mit der Innenseite der in dem Druckkessel vorhandenen Öffnung bildet, daß es jedoch unerwünscht ist, daß diese Kraft sich mit steigendem Druck im Kessel weiter erhöht, weil beim Ansteigen dieser Kraft eine sehr große Ringspannung in dem die Kesselöffnung umgebenden Metall erzeugt wird: Diese Spannung würde, wenn sie mit dem im Kessel ansteigenden Druck unbegrenzt sich erhöhen dürfte, entweder ein Reißen des Kessels zur Folge haben öder einen Kessel mit sehr viel stärkeren Wandungen um die Öffnung herum erfordern. Wenn also genügend Kraft durch den einen verhältnismäßig spitzen Kegel aufweisenden Stopfen ausgeübt worden ist, wird die Wirkung dieses verhältnismäßig spitzen Kegels durch den mit dem Ring in Berührung tretenden Flansch 6 unterbrochen. Jeder weitere Druck auf den Stopfen 3 wird dann durch den in der Öffnung liegenden verhältnismäßig stumpfen Kegel aufgenommen. Der mechanische Wirkungsgrad und die Keilwirkung dieses stumpfen Kegels sind sehr viel kleiner als bei dem spitzen Kegel, so däß also die erhöhte Ringspannung entsprechend kleiner sein wird.
  • Um jede übermäßige Ringspannung in dem um die Kesselöffnung herum liegenden Metall noch weiter aufzuheben, liegt der Deckel io dicht um den die Öffnung umgebenden vorstehenden Flansch 13 herum, wodurch die Festigkeit des Kessels um die Öffnung weitgehend erhöht und das Metall des Druckkessels verstärkt wird, so daß das Metall von jeder entwickelten übermäßigen Ringspannung entlastet wird.
  • Die Winkel der innerhalb der Öffnung 2 vorhandenen und auf dem Stopfen 3 befindlichen Schrägflächen sind so groß gewählt, daß weder der Stopfen 3 in dem Ring 7 noch der Ring 7 in der Öffnung 2 als selbsthemmender Keil wirkt. Die Größe dieser Winkel ist bekannt. Wenn bei V erwendung von Stahl der zwischen den gegenüberliegenden Flächen eines Keils vorhandene Winkel kleiner als i8°' ist, ist der Keil wahrscheinlich selbsthemmend. Ist der Winkel jedoch gleich oder größer als i8'°, so findet keine Selbsthemmung statt, und der Keil kann leicht gelöst werden. Da es ein Ziel der Erfindung ist, einen Verschluß zu schaffen, der nötigenfalls leicht entfernt werden kann und %-on dem die Teile dabei nicht beschädigt werden, sondern wieder verwendet werden können, werden die in Frage stehenden Winkel so groß gewählt, daß kein selbsthemmender Keil geschaffen wird.
  • Besteht der Ring 7 aus einem Material, das nicht genügend elastisch ist oder nicht genügend ausfedert, um die zeitweilige Verformung des Ringes zu ermöglichen, so wird der Ring zuerst verformt, indem er über seine Elastizitätsgrenze hinaus. durch 17ei 1q. und 15 einwirkende Kräfte eingebogen wird, damit er durch die Öffnung 2 hindurch in den Druckkessel in der in Fig.2 dargestellten Weise eingeschoben werden kann. Der Ring 7 wird dann zur Bildung des Verschlusses durch den Stopfen 3 zu einem Kreis zurückgeformt. Der Ring muß jedoch eine so große Federungskraft haben, daß er beim Zurückbiegen in die Kreisform nicht über seine Elastizitätsgrenze hinaus verformt wird, sondern daß er wieder seine elliptische Form annimmt, sobald er durch Lösen der Mutter i i aus der Öffnung 2 herausfällt oder von dem Stopfen herunterschlüpft. Er kann dann aus dem Druckkessel in der gleichen Weise wieder herausgenommen werden, wie er eingesetzt worden ist. Ist der Ring jedoch aus einem Material, daß eine solche Nachgiebigkeit oder Federung nicht besitzt, so wird der Ring, sobald er durch den Pfropfen in seinen Sitz hineingepreßt worden ist, um ihm seine kreisförmige Ursprungsform zu geben, eine Verformung erleiden und wird nach dem durch Lösen der Mutter i i erfolgenden Freigeben seine ihm gegebene elliptische Form nicht wieder annehmen. Gemäß der Erfindung hat nun der Ring einen größten Außendurchmesser, der so klein ist, daß der Ring in den unteren oder inneren Abschnitt der in dem Druckkessel vorhandenen Öffnung einzutreten vermag, auch dann, wenn der Ring eine Kreisform hat. Wird dann von der Außenseite des Kessels her ein Zug auf den Ring 7 ausgeübt, so wirken die gegenüberliegenden Seiten der in dem Druckkessel beindlichen Öffnung als Keilebenen, um im wesentlichen an den Stellen 1q. und 15 Kräfte zur Ein-«-irl;ung zu bringen und auf diese Weise den Ring 7 so weit zusammenzudrücken, daß er aus dem Kessel herausgenommen werden kann. Würde der Ring einen größeren Außendurchmesser haben, so daß er in die Öffnung nicht in der dargestellten Weise eintreten könnte, so würde er an die verhältnismäßig scharfen, an dem Innenende der Öffnung liegenden Kanten anstoßen, und bei dem Versuch, den Ring zu entfernen, würden die Keilebenen der Seiten-; Wandung der Öffnung den Ring nicht zusammenpressen.
  • Das Arbeiten der Vorrichtung dürfte wohl aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich sein, jedoch soll nachstehend noch eine kurze Beschreibung der Handhabung der Vorrichtung beim Verschließen und beim Öffnen eines Druckkessels folgen.
  • Der Ring 7 wird zuerst in die in Fig. r dargestellte elliptische Form von Hand gepreßt, oder es wird ihm diese Form durch eine mittels mechanischer Mittel erzielte Dauerverformung gegeben. Der Stopfen 3 wird dann durch die Öffnung .2 hindurch in den Innenraum des Druckkessels i ein-' geschoben, ebenso der nunmehr verformte Ring. Der Ring wird dann auf den Stopfen 3 aufgelegt. Ist der Ring 7 von Hand verformt worden und besitzt er genügend Federungskraft, um seine Kreisform wieder anzunehmen, so wird er über den Stopfen geschoben und kann mittels des Stopfens in die Druckkesselöffnung gezogen werden, wie Fig. 5 zeigt. Ist dem Ring jedoch eine Dauerverformung gegeben worden, so wird er wahrscheinlich nicht über den Stopfen geschoben werden können, sondern liegt auf dem Außenrand des Stopfens auf. Der Außenabschnitt des Ringes 7 ist jedoch so klein, daß er gerade in die Druckkesselöffnung eintreten kann. Ein von außen her auf den Stopfen 3 ausgeübter Zug drängt dann den Ring 7 in die öffnung 2 hinein, so daß er seine ursprüngliche Kreisform wieder annimmt. Sobald er diese Kreisform angenommen hat, läßt die in dem Ring vorhandene Öffnung ein Abwärtsgleiten des Ringes auf dem Stopfen 3 zu. Der Stopfen tritt dann in den Ring 7 ein, und die Teile bewegen sich in die in Fig. 5 dargestellte Lage. Der Deckel io wird dann aufgesetzt und die Mutter ii auf den Schaft 8 aufgeschraubt und festgezogen. Dies kann geschehen, bevor der Ring 7 in seine Kreisform zurückgedrückt worden ist. Durch Anziehen der Mutter ri kann das Rückverformen des Ringes 7 auf seine Kreisform unterstätzt werden.
  • Die Mutter i i wird so lange festgezogen, bis der Stopfen 3 in den Ring 7 genügend weit hineingezogen worden ist und der Flansch 6 den Ring 7 berührt. Während dieses Zeitabschnittes ist genügend Kraft auf den zwischen dem Stopfen 3 und dem Innern der Öffnung 2 liegenden Ring 7 ausgeübt worden, um eine Abdichtung zwischen diesen Teilen herbeizuführen.
  • Wird nunmehr der Kessel unter Druck gesetzt, so wirkt dieser Druck auf Stopfen und Ring wie auf ein einziges Gebilde und drückt dieses nunmehr dicht abschließende Gebilde in der Öffnung 2 nach außen. Dieses Gebilde wirkt jedoch wie ein Keil mit einem verhältnismäßig großen Anzugswinkel, so daß die auf dieses Gebilde ausgeübte Kraft auf diese Weise auf das die Druckkesselöffnung umgebende Material übertragen wird: Der innerhalb des Kessels herrschende Druclc wird auf den Betriebsdruck des Kessels erhöht, wodurch der Stopfen und der Ring genau so weit eingepreßt werden, wie es bei Betriebsdruck geschieht. Bei der Festlegung des Betriebsdruckes werden mögliche Druckspitzen: nicht berücksichtigt, obwohl diese Druckspitzen weit oberhalb des normalen Betriebsdrucks liegen können. Bei normalem Betriebsdruck im Kessel wird die Mutter zi in der üblichen. Weise festgeschraubt, bis sie den Deckel io berührt, so daß die Mutter den Stopfen und .den Ring im wesentlichen in der' Stellung hält, die sie bei Betriebsdruck einnehmen. Gewünschtenfalls kann damv der Kesseldruck auf Probe-, Prüf- oder Abnahmedruck erhöht werden, der durch die Verwendung angezeigt :erscheint, zu der der Kessel bestimmt ist. Dieser Priüfdruck, der natürlich höher als der Betriebsdruck ist, treibt den Stopfen weiter hinein; beim Ablassen. des Prüfdruckes lockert sich jedoch der Stopfen, bis er durch die Mutter ii in derjenigen 'Stellung angehalten wird, die er bei normalem Betriebsdruck einnimmt. Der Deckel io hält und verstärkt die umliegenden Abschnitte des Druckkessels gegen die Ringspannung, die in diesen Abschnitten durch die Wirkung des Verschlusses erzeugt wird, der in der Öffnung wie ein Keil arbeitet.
  • Es sei hier darauf hingewiesen, daß die ganze Außenfläche des Ringes 7 die Sitzfläche berührt, weil der größte Durchmesser des in Kreisform befindlichen Ringes etwas kleiner als der größte Durchmesser der Öffnung :2 ist und weil die axiale Abmessung des Ringes 7 kleiner ist als die axiale Größe der für den Ring 7 bestimmten, innerhalb der Öffnung :2 liegenden Sitzfläche. Dieser Aufbau ermöglicht die genaue Bestimmung der Größe der zwischen dem Ring 7 und der Innenfläche der Öffnung 2 vorhandenen Sitzfläche und ermöglicht auch, den Ring so zu formen, daß er dem auf ihn ausgeübten Druck widersteht. Ebenso ist die innere Sitzfläche des Ringes 7 kleiner als die auf dem Stopfen 3 befindliche Sitzfläche, so daß ohne Rücksicht auf den auf den Stopfen ausgeübten Druck die Beriwhrungskegelfläche zwischen dem Ring und dem Stopfen sowie zwischen dem Ring und der Innenwandung der Öffnung 2 immer die gleiche Größe hat und entsprechend den zu erwartenden Drücken genau vorbestimmt werden kann. Soll der Verschluß herausgenommen werden, so wird die Mutter i i gelöst. Da der Kegelwinkel der Öffnung und der Kegelwinkel des Stopfens größer als der Winkel eines aus dem verwendeten Material bestehenden selbsthemmenden Keiles sind, kann der Ring aus der Öffnung und der Stopfen auf dem Ring leicht herausgenommen werden. Nachdem der Deckel io entfernt worden ist, fällt der Stopfen in das Innere des Druckkessels. Der Ring 7 wird seitwärts gedreht, um ihn aus der Öffnung 2 in der gleichen Weise herauszunehmen; wie er eingesetzt worden ist. Bestand der Ring aus genügend federndem oder :elastischem Material und -war ihm eine vorübergehende Verformung gegeben, um ihn in die Öffnung 2 einzuschieben, so wird er nach seinem Lösen aus der Öffnung und von dem Stopfen seine elliptische Form wieder annehmen, so daß er leicht aus der Öffnung herausgezogen werden kann. Besteht der Ring jedoch aus einem nicht so- elastischen Material, so wird er seine ungefähr kreisförmige Gestalt nach dem Lösen aus der Öffnung und von dem Stopfen wieder haben. In diesem Falle kann jedoch der Ring ohne Verformung so bewegt werden, bis seine Randabschnitte die innere Kegelflache der Öffnung berühren. Bei einem Aufwärtszug auf den Ring schieben sich dann diese gegenüberliegenden Abschnitte des Ringes in die Kegelöffnung, und die gegenüberliegenden Seiten der Öffnung wirken dann als Keilflächen, die den Ring so weit zusammenpressen, daß er durch die Öffnung hindurchzutreten vermag.
  • Nachdem der Ring entfernt worden ist; kann der Stopfen leicht herausgezogen werden.
  • Bei -der hier beschriebenen Ausführung wird der Stopfen nicht nur mit einer dem Abdichtungsdruck proportionalen Abschlußdichte beim Ansteigen des (Druckes gedrückt, sondern der Stopfen und der Ring werden auch, da die in' der Öffnung und auf dem Stopfen vorhandenen Kegelwinkel infolge ihrer Größe keine selbsthemmenden Keile sind, auf ihren Sitzen gelockert, sobald der in dem Kessel vorhandene Druck absinkt. Die Teile werden also niemals größeren Beanspruchungen unterworfen als notwendig ist, um denjenigen Druck auszuhalten, den sie gerade aushalten sollen. Dies ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, weil es bei den bisher bekannten Verschlüssen notwendig ist, die Abdichtungsteile unter so große Druckspannungen zu stellen, daß die höchsten Drücke, d.li. die Prüfungsdrücke, denen der Kessel unterworfen wird, gehalten werden. Derartige Druckspannungen sind natürlich viel größer als notwendig sein würde, um den in dem Kessel herrschenden normalen Betriebsdruck auszuhalten, und unter derartig hohen Druckspannungen geschieht es oft, daß die Stoffe der verschiedenen Aufbauteile nachgeben und das einwandfreie Arbeiten des Verschlusses stören oder schädigen. Andererseits werden die Abdichtungsteile des erfindungsgemäßen Verschlusses nur so weit beaufschlagt, daß sie gegen den innerhalb des Kessels auftretenden normalen Betriebsdruck abdichten, wobei sie unter diesen verminderten Druckspannungen während langer Zeitabschnitte betriebsfähig bleiben. Treten im Kessel Druckspitzen auf, so ziehen sich der Stopfen. und der Ring selbsttätig fest, um diese höheren Drücke abzudichten, jedoch bewegen sich der Stopfen und der Ring urmittelbar nach dem Fallen des Druckes auf den normalen Betriebsdruck wieder zurück, bis die auf die Abdichtungsteile einwirkenden Druckkräfte wieder so groß sind; daß ein Abdichten bei normalem Betriebsdruck erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Verschluß verändern sich daher die auf den verschiedenen Teilen liegenden Druckkräfte in. einem gleichbleibenden Verhältnis zu dem durch den Verschluß zu haltenden Druck, und zwar nicht nur während des Steigens, sondern auch während des Fallens des Kesseldruckes.
  • Verglichen mit anderen für ähnliche Zwecke bestimmten Aufbauten kann bei der erfindungsgemäßen Ausführung ein großer Teil des Gewichts der erforderlichen Stoffe entfallen. Da alle Teile außerdem im Ouerschnitt kreisförmig sind, können sie leicht auf genauen Paßsitz hergestellt werden, wodurch die Herstellungskosten und die Materialkosten vermindert werden und auch viel Abfallverlust bei der Herstellung vermieden wird.
  • Der beschriebene Verschluß läßt sich einfach bedienen und kann immer wieder ohne Beschädigung oder Zerstörung der Teile verwendet werden.
  • Je größer die aufzunehmenden Drücke sind, desto dichter sitzt der Verschluß und desto besser arbeitet er und wird durch Temperaturänderungen nicht wesentlich beeinflußt. Angemessene Mittel sind vorgesehen worden, um diejenigen Teile des Druckkessels zu verstärken, die durch den innerhalb des Verschlusses herrschenden Druck unter Druckbeanspruchungen gesetzt würden. Die neue Anordnung ergibt einen Aufbau, in dem die Abdichtungsdrücke leicht erreicht werden. Sobald diese Abdichtungsdrücke aber erreicht sind, können weitere Kräfte, die übermäßige Spannungen in den Wandungen des Druckkessels erzeugen würden, nicht auftreten. Es ist also auf diese Weise eine Einrichtung geschaffen, die alle durch die Erfindung erstrebten Ziele sicher und einwandfrei erreicht.

Claims (10)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verschlußdichtung für einen Druckkessel mit einer auswärts konvergierenden, kegeligen, im wesentlichen kreisförmigen Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (3) im wesentlichen kreisförmig ist und eine Außenkante von kleinerem Kegelwinkel als die Üffnung (2), aber in der gleichen Richtung wie diese Öffnung verlaufend hat, daß der größte Durchmesser des Verschlusses (3) kleiner als der kleinste Durchmesser der Öffnung (2) ist und daß ein federnder, unzusammendrückbarer, aus Metall bestehender Abdichtungsring (7) vorgesehen ist, dessen Außenfläche und Innenfläche den gleichen Kegelwinkel aufweist wie Öffnung (2) bzw. der Verschluß (3), wobei der Ring (7) verformbar ist, damit er durch die Öffnung (2) eingeschoben werden kann.
  2. 2. Verschlußdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Ring (7) befindlichen Kegelflächen kleinere Axiallängen haben als die Sitzflächen, die durch die kegelige Öffnung (2) bzw. durch die auf dem Verschluß (3) befindliche Kegelfläche gebildet werden.
  3. 3. Verschlußdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) so ausfedert, daß er in seinem Durchmesser zusammengedrückt und durch die Öffnung (2) eingeschoben werden kann, während die auf dem Ring befindlichen Kegelflächen kleinere Axiallängen haben als die Sitzflächen, die durch die kegelige Öffnung (2) bzw. durch die auf dem Verschluß (3) befindliche Kegelfläche gebildet werden, und solche Durchmesser besitzen, daß sie in dieser Öffnung und auf dem Verschluß zwischen den Enden der darin bzw. darauf befindlichen kegeligen Flächen liegen.
  4. 4.. Verschlußdichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) in Durchrnesserrichtung verformbar ist, damit er durch die Öffnung eingesetzt werden kann, wenn der größte Außendurchmesser des in kreisförmigem Zustande befindlichen Ringes kleiner ist als der größte Durchmesser der Öffnung und größer ist als der kleinste Durchmesser der Öffnung (2).
  5. 5. Verschlußdichtung nach den Ansprüchen i bis 4., gekennzeichnet durch eine auf dem kreisförmigen Teil (3) liegende Außenschulter (6), die die Größe begrenzt, um die der Teil (3) in den Ring (7) eingepreßt werden kann.
  6. 6. Verschlußdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem kreisförmigen Teil (3) liegende Außenschulter (6) an den Ring (7) sich anzulegen vermag.
  7. 7. Verschlußdichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelflächenwinkel der Öffnung (2) größer ist als der Kegelflächenwinkel des Teiles (3), wobei die auf diesem Teil sitzende Außenschulter (6) einwärts der Kegelflächen liegt. ä.
  8. Verschlußdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Kreisteil (3) liegende Außenschulter (6) neben dem Innenende des Teiles (3) vorgesehen ist. g.
  9. Verschlußdichtung nach den Ansprüchen i bis 7, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen kreisförmige, axial gerichtete Schulter (13) auf dem Kessel um die Öffnung (12) herum und auswärts dieser Öffnung, durch eine kreisförmige, über diese Öffnung sich erstreckende Brücke (io) mit einem um die Schulter (13) herum liegenden Teil (12) und durch eine Zugvorrichtung, die den kreisförmigen Teil (3) und die Brücke (io) verbindet, um den kreisförmigen Teil (3) nach auswärts gegen den Dichtungsring (7) zu ziehen. 10. Verschlußdichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß die Brücke (io) den Druckkessel gegen Ringspannungen verstärkt, die durch den im wesentlichen kreisförmigen kegeligen Ring (7) und den in dieser Öffnung (2) eingepreßten Verschlußteil (3) verursacht wird. ` i i.
  10. Verschlußdichtung nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (7) starr ist, jedoch eine so große Federung besitzt, daß er durch die Öffnung (2) hindurchgeschoben werden kann.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1035990B (de) * 1955-09-15 1958-08-07 Rudolf Hingst Dipl Ing Behaelterverschluss, insbesondere zum Abdichten von Reinigungsoeffnungen, Hand- oder Mannloechern an Druckbehaeltern
DE1150187B (de) * 1957-08-31 1963-06-12 Margret Stiebel Geb Schueddeko Heizflansch fuer duennwandige Behaelter

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1035990B (de) * 1955-09-15 1958-08-07 Rudolf Hingst Dipl Ing Behaelterverschluss, insbesondere zum Abdichten von Reinigungsoeffnungen, Hand- oder Mannloechern an Druckbehaeltern
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