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Patent Searching and Data


Title:
CLOSURE FOR A PRESSURE VESSEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/004443
Kind Code:
A1
Abstract:
The pressure-vessel closure proposed comprises a collar (1), fixed to the pressure-vessel, and a hatch cover (2). The two parts are held tightly against each other to form a seal by several clamps (3). At the top of the collar (1) is a sealing flange (12) with, underneath it, a bead (15) which is circular in cross-section and runs round the collar. The clamps (3) are mounted on the bead (15) so that they can be moved. A closure of this kind can be made entirely from turned parts, is very easy to design for different pressures and can be designed without much additional effort as a sterile closure.

Inventors:
BOLLI HEINZ (CH)
WYSS MARKUS (CH)
Application Number:
PCT/CH1993/000207
Publication Date:
March 03, 1994
Filing Date:
August 17, 1993
Export Citation:
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Assignee:
BOLLI HEINZ (CH)
WYSS MARKUS (CH)
International Classes:
B65D90/10; F16J13/06; B65D90/02; F16J13/08; F17C13/06; (IPC1-7): B65D90/54; F16J13/06
Foreign References:
EP0445977A11991-09-11
DE3131173C21985-08-22
DE3516721A11986-11-13
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Claims:
PATENTANSPRUECHE
1. Verschluss für Druckbehälter, beεtehend aus einem mit dem Druckbehälter verbindbaren Kragen (1) und einem Deckel (2), sowie einer im Auflagebereich zwischen Deckel und Kragen angeordneter Dichtung (5) und mehreren Kle morganen (3) zur Erzeugung des Flächendruckes zwischen Kragen und Deckel, dadurch gekennzeichnet, dasε am Kragen ein Dichtflansch (12) einstückig angeformt iεt, de: eine obere, plane Dichtfläche (13) und eine untere, umlaufende, im Querschnitt mindestens teilweise, kreisförmige Ringwulst (15) aufweist, an dem mehrere C-föπnige Klammern (30) mit je einer Druckschraube (31) als Klemmorgan (3) sich verschieb- und lösbar, form¬ schlüssig halten, die im Betriebszustand auf die, auf dem Flansch (12) des Kragens (11) aufliegende Randpartie des planen, plattenförmigen Deckels (2) drücken.
2. Verschluεε nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daεε der Kragen (1) ein am Behälter anschweissbarer Ring ist (Figur 3) .
3. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen. (1) ein auf dem Beha\'ter aufschraubbarer Ring (10) ist (Figur 1) .
4. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der plane Deckel (2) am Umfang gleich ässig verteilte, bezüglich der Oberfläche vertiefte Druckflächen (21) mit napfförmiger Aufnahme (22) für die Druckschrauben (31) der Klemmorgane (3) aufweist.
5. Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Randpartie des Deckels (2) eine umlaufende Posi¬ tionierungsnut (26) aufweist, in die im Betriebszustand ein formschlüsεig zentrischer, ringförmiger Steg (14), der über die Dichtfläche (13) des Dichtflansches (12) am Kragen (1) vorsteht, eingreift.
6. Verschluss nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dasε der ringförmige Steg (14) auf dem Flansch (12) bezüglich der Innenkante um mindestens die Breite einer im Quer¬ schnitt halbkreiεföπnigen Nut (18) nach innen verεetzt angeordnet ist, und dass in der Nut eine O-Ringdichtung (5) eingelegt ist.
7. 7 Verschluss nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dasε an der Deckelunterseite ein im Querschnitt weniger als halbkreisförmige, umlaufende Nut (27) eingelassen ist, welche im Betriebszustand über der entsprechenden Nut (18) im Flansch (12) des Krages (1) liegt.Verεchluεε nach Anεpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im oberen Schenkel (32) der C-förmigen Klammer (30) des Klemmorganes (3) ein Gewindeloch vorgesehen ist, während der untere Schenkel (33) ein die Ringwulst (15) um¬ greifendes Maul (36) aufweist, wobei die Zentrumsachεe des Gewindeloches das Maul im unteren Schenkel mittig schneidet.Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kle morgan (3) mit einem das Maul (36) der C-för¬ migen Klammer (30) begrenzenden Stift (37) versehen ist, der den Formschluss des Maules um die Ringwulst (15) um mehr als 180° bewirkt.
8. 10 Verschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (2) mit dem Kragen (1) über ein Scharnier (4) verbunden ist.
9. 11 Verschluss nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Scharnier aus einem Klemmorgan (3) gebildet ist, dessen die beiden Schenkel der C-förmigen Klammer (30) verbindende Teile getrennt und über eine Schwenkachse (41) verbunden ist.
10. 12 Verschluss nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (41) aus einer Passschraube ge¬ formt ist, die von einer Spiraldruckfeder (46) umgeben ist.
Description:
Verschluss für Druckbehälter

In der chemischen Industrie und in der Verfahrenstechnik generell werden für verschiedene Verfahrensabläufe Druckbe¬ hälter unterschiedlicher Grosse und Stärke benötigt, in Ab¬ hängigkeit der Mengen, die darin behandelt werden und der während der Prozessabläufe auftretenden Drücke. Entsprechend müssen auch die Verschlüsse diesen Verhältnissen angepasst sein.

Verschlüsse für Druckbehälter mit den Merkmalen des Oberbe¬ griffes des Patentanspruches 1 sind bekannt. Meist handelt es sich hierbei um relativ komplexe Schweisskonstruktionen, die, obwohl vorgängig dimensioniert und berechnet, nachträg¬ lich noch mit umfangreichen Tests geprüft werden müssen, obwohl eine Typenabnahme besteht. Auch bedingen solche Ver¬ schlüsse entsprechend relativ hohe VearbeitungsZeiten, was zu hohen Fertigungskosten führt.

Meist sind die Deckel solcher Verschlüsse, wenn sie schwenk¬ bar am Kragen angelenkt sind, mit einem auf angeschweissten Konsolen montierten Scharnier versehen und schlagen beim Oeffnen des Deckels auf die Behälterwand auf, wodurch De¬ formationen auftreten können.

Die Klemmorgane, mit denen der Deckel zugedrückt wird, sind meist ortsfest, am Kragen angeschweisste und gelenkig fixierte Hebelsysteme, die aufwendig und unvariabel sind. Die Zahl der Klemmorgane lässt sich nicht verändern, auch dann nicht, wenn der Deckel ausgetauscht wird. Meist uss der gesamte Verschluss ausgewechselt werden, wenn dies über¬ haupt möglich ist.

Es ist folglich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verschluss für Druckbehälter gemäss Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, der die genannten Nachteile behebt.

Diese Aufgabe löst ein Verschluss mit den Merkmalen des Pa¬ tentanspruches 1. Durch die getrennte Ausführung von Deckel und Kragen, sowie der Anordnung mehrerer verschieb- und lösbar am Kragen angreifenden Klemmorgane lassen sich ver¬ schiedene Deckel unterschiedlicher Stärke mit unterschied¬ licher Anzahl von Klemmorganen montieren. Diese Variation des Deckels ist auch möglich, wenn der Kragen ein am Be¬ hälter anschweissbarer Ring ist.

Der Kragen lässt sich aber auch als ein auf den Behälter aufschraubbaren Ring gestalten. In diesem Fall ist der Be¬ hälter mit einem Flansch versehen, auf der auswechselbar ein Kragen befestigbar ist. Somit lässt sich dann auch eine ge¬ wisse Variation der Kragendurchmesser realisieren.

Weil jeder Deckel für einen bestimmten Druck ausgelegt ist und folglich die korrekte Anzahl Klemmelement haben muss, die an der richtigen Stelle angreifen sollen, ist es vor¬ teilhaft, den Deckel des Verschlusses mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 auszugestalten.

Beim Schliessen bekannter Verschlüsse für Druckbehälter, kommt es immer wieder vor, dass die Dichtungen eingeklemmt und zerstört werden. Dies kann vermieden werden, wenn der Verschluss zusätzlich gemäss Patentanspruch 5 gestaltet ist. Werden auch noch die Merkmale gemäss Patentanspruch 6 reali¬ siert, so entspricht der Verschluss den Vorschriften eines Sterilverschlusses. Ein solcher Verschluss kann durch die Ausgestaltung nach Anspruch 7 besonders hoch verdichtet werden.

Die Klemmorgane leiten die Kräfte besonders vorteilhaft in den Kragen ein, wenn die Merkmale gemäss Anspruch 8 reali¬ siert werden.

Damit die Klemmorgane gegen ein ungewolltes Entfernen vom Kragen gesichert und trotzdem aber lösbar sind, empfiehlt sich eine Lösung gemäss Anspruch 9.

Der Deckel kann aber mit dem Kragen des Verschlusses, ohne die Vorteile der Erfindung zu verlieren, über ein Scharnier verbunden sein. Dieses lässt sich aus einem Klemmorgan ge¬ mäss Anspruch 8 mit den Merkmalen nach Anspruch 11 reali¬ sieren. Zur Erleichterung des Oeffnungsvorganges kann das

Scharnier auch die Merkmale des Anspruches 12 aufweisen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen¬ standes anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert be¬ schrieben. Es zeigt:

Figur 1 einen vertikalen Querschnitt durch einen Verschluss mit aufschraubbarem Kragen mit zwei Klemmorganen von denen eines in der offenen und das andere in der geschlossenen Lage gezeigt ist.

Figur 2 zeigt denselben Verschluss in der Aufsicht mit vier aktiven und zwei inaktiven Klemmorganen. Figur 3 zeigt ein Klemmorgan im Schnitt in der ge¬ schlossenen und Figur 4 in der offenen Position.

Figur 5 verdeutlicht ebenfalls im Vertikalschnitt die Aus¬ gestaltung des Scharnieres und Figur 6 zeigt den halben Verschluss in der Aufsicht, mit teilweise weggeschwenktem Deckel.

Wie bereits eingangs erwähnt, ist die Gestaltung des Ver¬ schlusses keineswegs abhängig von der Gestalt des Druckbe¬ hälters. Dies trifft vollständig auf den Deckel 2 zu, während der Kragen 1 je nachdem, stationär am Druckbehälter, das heisst angeschweisst, oder auswechselbar am Druckbehäl¬ ter befestigt ist. Weist die Oeffnung am Druckbehälter be¬ reits einen Anschlusεflansch auf, so kann auch der Kragen 1

des Verschlusses mit einem Befestigungεflansch 10 versehen sein.

Nachfolgend ist vorerst der Kragen 1 im Detail erläutert. Der Kragen besteht, abgesehen von dem je nach Ausführung fakultativen Befestigungsflansch, aus einer zylindrischen Wand 11 mit einem oberen, endεtändigen Dichtflansch 12. Dieser hat eine oben, plane Dichtfläche 13. Die Dichtfläche 13 wird aussen vom Flanschrand und innen von einem konzen¬ trischen, ringförmigen Steg 14 begrenzt, der sich über die plane Dichtfläche 13 erhebt. Unten am Dichtflansch 12 ist eine im Querschnitt im wesentlichen kreisförmige Ringwulst 15 über einen Hals 16 umlaufend angeformt. Die maximale Weite des Halses 16 ist kleiner als der Durchmesser des Querschnittes der Ringwulεt 15. Die Ringwulst 15 ist über den Hals 16 so mit dem Dichtflansch 12 verbunden, dass er mit einem Winkel von cirka 45° von der Horizontalen nach unten und nach aussen gerichtet absteht. So verbleibt zwischen der Ringwulεt 15 und der zylindrischen Wand 11 des Kragens 1 ein umlaufender Hintergriff 17. Schliesεlich iεt im Bereich zwischen der Innenkante der zylindrischen Wand 11 und dem hierzu konzentrischen Steg 14 eine im Querschnitt halbrunde, ebenfalls umlaufende Nut 18 in der Dichtfläche 13 eingelassen. Die halbrunde Nut dient der Aufnahme eines O-Ringes 5 siehe Figuren 3-5), welche die Dichtung zwischen Kragen 1 und Deckel 2 bewirkt.

Der Deckel 2 ist aus einer kreisförmigen, einstückigen Platte gedreht. Dessen Oberfläche 20 ist plan mit Ausnahme von am Umfang gleichmässig verteilten, vertieften Druck¬ flächen 21, die im Durchmesser so gross sind, dass sie vom Rand des Dekkels abgeschnitten sind. Zentrisch in den ver¬ tieften Druckflächen sind nochmals um cirka 2mm weiter vertiefte, napfför ige Aufnahmen 22 eingelassen, die voll¬ ständig im Umfang des Deckels liegen.

Die Deckelunterseite 23 ist im Bereich, der über den Innenraum des Kragens zu liegen kommt, ebenfalls leicht ver¬ tieft, wodurch eine verdickte Randzone 24 entsteht. Diese verdickte Randzone 24 hat zuäusserst wieder eine plane Dicht- und Druckfläche 25, die im geschlossenen Zustand des Verschlusses plan auf der Dichtfläche 13 des Kragens 1 auf¬ liegt. Zum Zentrum hin wird die Dicht- und Druckfläche 25 durch eine Ringnut 26 begrenzt, in den der ringförmige Steg 14 des Kragens formschlüssig passt. Zum Zentrum hin an- schliessend an der Ringnut 26 ist in der Dichtfläche 25 wiederum eine mindestens annähernd im Querschnitt halb¬ kreisförmige Aufnahmenut 27 für die O-Ringdichtung 5 ein- gelaεεen. Die Ringnut 26 iεt geringfügig tiefer als der ringförmige Steg 14 am Kragen hoch iεt, damit der Federweg der komprimierten O-Ringdichtung aufgenommen werden kann, ohne dass diese zerquetscht wird. Entsprechend sind die Nut 18 im Kragen 1 und die Ringnut 26 im Deckel 2 so di en- εioniert, dass zur Innenseite des Verschlusses ein im ge-

schlossenen Zustand desselben, ein Ringspalt verbleibt. Wenn folglich die Dicht- und Druckflächen von Deckel und Kragen aufeinanderliegen, kann die O-Ringdichtung 5 teilweise in den Ringspalt ausweichen.

Ein derartiger Verschluss gilt gemäss den Normen als Steril- verschluss. Durch die spezielle Gestaltung der Randzone 24 des Deckels und des Dichtflansches 12 des Kragens kann die Dichtung 5 auch dann nicht zerstört werden, wenn der Deckel nicht korrekt auf den Kragen aufliegt oder aufschlägt. Nur wenn der Steg 14 korrekt in die Ringnut 26 eingreift, kann die Dichtung gequetscht werden.

Der Kragen 1 und der Deckel 2 werden durch mehrere Klemmor¬ gane 3 dichtend zusammengehalten. Die Klemmorgane 3 haben die Form von C-förmigen Klammern 30 mit einer Druckschraube 31. Das Klemmorgan wird somit aus einer C-förmigen Klammer 30 und der Druckschraube 31 gebildet. Die Klammern lassen sich aus einem vollen Ring drehen und müssen danach nur noch in Abschnitte gesägt werden.

Die C-förmigen Klammern 30 haben einen unteren Schenkel 33, einen oberen Schenkel 32 und einen verbindenden Teil 34. Der obere Schenkel 32 steht senkrecht vom verbindenden Teil 34 ab, während der untere Schenkel 33 mit dem verbindenden Teil 34 einen stumpfen Winkel einschliesst.

Während im oberen Schenkel 32 ein mittiges Gewindeloch 35 vorhanden ist, weist der untere Schenkel 33 ein im Quer¬ schnitt mindestens annähernd halbkreisförmigeε Maul 36 auf. Dieses Maul 36 hat einen gekrümmten Verlauf entsprechend dem Krümmungsradius der Ringwulst 15, so dass das Maul 36 auf der Ringwulst 15 am Kragen 1 formschlüssig passt.

Durch die Schrägstellung des unteren Schenkels 33 und der Ringwulst 15 untergreift das Maul 36 die Ringwulst 15. Fer¬ ner schneidet die Mittenachse des Gewindeloches 35 im oberen Schenkel das Maul im unteren Schenkel mittig. Dies bewirkt eine optimale Krafteinleitung. Das Maul 36 der C-förmigen Klammer 30 wird auf einer Seite von einem tangentialen Stift 37 begrenzt, welcher im geschloεεenen Zustand des Ver¬ schlusses am Hals 16 anliegt und das Maul 36 nun geringfügig mehr als 180° schliesst, so dasε die C-föπnige Klammer 30 nur von der Ringwulεt 15 abgenommen werden kann, nach dem der Stift 37 entfernt worden iεt. Das Maul 36 weist auf der dem Stift 37 gegenüberliegenden Seite eine Lippe 38 auf. Diese greift im offenen Zustand des Verschlusses, wenn die Klammer um die Ringwulst 15 nach aussen geschwenkt ist, in den Hintergriff 17 ein, wodurch der Schwenkwinkel der C-för¬ migen Klammer begrenzt ist.

In einer einfachen Ausführung des Verschlusses, lassen sich somit die C-förmigen Klammern, nach dem die Druckschrauben

31 gelöst sind, einfach nach aussen schwenken und der Deckel 2 kann abgehoben werden. Soll ein neuer Deckel für höhere Drücke montiert werden, so hat dieser lediglich eine etwas grössere Dicke und mehr Druckflächen 21 an den Umfang verteilt angeordnet, kann aber mit denselben C-förmigen Klammern gehalten werden. Entweder setzt man somit auf der Ringwulst noch weitere Klammern auf, oder man verwendet ge¬ gebenenfalls bereits montierte, vorher überzählige Klammern. Die überzähligen Klammern sind beim Schliessen nicht hinder¬ lich. Die Konstruktion lässt auch zu, die Klammern immer an jeden gewünschten Ort zu verschieben. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn Kragen 1 und Deckel 2 über ein Schwenk¬ scharnier 4 miteinander in Verbindung stehen, wie dies die Figuren 5 und 6 zeigen.

Zur Bildung des Verschlusses mit Schwenkscharnier braucht es lediglich am Deckel 2 eine Sacklochbohrung 40 mit Innenge¬ winde. Das eigentliche Schwenkscharnier 4 wird aus einer modifizierten, C-förmigen Klammer gebildet. Die entsprechend identischen Elemente werden folglich nicht nochmals be¬ schrieben. Der verbindende Teil der C-förmigen Klammer iεt senkrecht zu seiner Verlaufsrichtung durchgetrennt. Die Achεe 41 des Scharnieres 4 wird von einer Passschraube gebildet, die somit die beiden Klammerteile zusammenhält. Der obere Klammerteil 42 wird somit von der Passschraube 41 vollständig durchsetzt und ist durch die Halteschraube 44 fix mit dem Deckel 2 verbunden, während die Passschraube 41

im unteren Klammerteil 43 eingeschraubt ist und dieser Teil 43 fix sich auf dem Ringwulst 15 hält. Ein Stützbolzen 45 durchsetzt den unteren Klammerteil 43 und stützt sich auf der Wand 11 des Kragenε 1 ab.

Zwischen dem oberen und unteren Klammerteil des Scharnieres 4 ist eine Druckfeder 46 angeordnet, die von der Pass¬ schraube 41 stützend durchsetzt wird. Die Enden der Druck¬ feder 46 sind in entsprechenden Ausnehmungen 47 in den beiden Klammerteilen, die die Scharnierhälften bilden, ge¬ halten.

Iεt der Verschluss in der letztbeschriebenen Form gestaltet, so kann der Deckel 2, nachdem die Druckschrauben 31 gelöst, die Klemmorgane nach aussen geschwenkt und alle auf eine Seite des Scharnieres 4 zusammengeschoben sind, zur Seite gedreht werden, wie dies Figur 6 zeigt.

Die konstruktive Geεtaltung deε Verschlusses ist so einfach gehalten, dass der gesamte Verschlusε allein auε Drehteilen rationell gefertigt werden kann und εomit, neben den bereitε eingangε erwähnten Vorteilen, auch noch äuεserεt preiεwert herstellbar ist.