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Beschreibung zum Patentgesuch Verschlußteilanordnung für Behälterverschlüsse,
Rohrkupplungen oder dgl." ========================================= Die Erfindung
betrifft eine Verschlußteilanordnung für Behltarverschlüsse, Rohrkupplungen oder
dgl. und bezieht sich somit auf Kupplungsteile zum Verbinden eines Teiles einer
Verbindungsanordnung mit einem anderen Teil.
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Die Erfindung ist anwendbar auf Verschlußteilanordnungen.
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Derartige Anordnungen umfassen, kurz gesagt, eine Verschlußtür, die
mit einem Teil oder Teilen zusammenwirkt, die an einem Druckbehälter, einem Rohr
oder einem anderen Behälter angebracht sind oder einen Teil davon bilden zum Verschließen
und Freilegen einer Einlaß- oder Zugwngxöffnung darin. Idealerweise sollte die Anordnung
verhältnismILßig einfach ausgebildet und aufgebaut sein und ein leichtes und schnelles
öffnen und
Schließen der Tür erlauben. Zahlreiche bekannte Verschlußteilanordnungen
sind jedoch nicht so aufgebaut und konstruiert Die Erfindung ist ebenso anwendbar
auf Schlauch- und Rohrkupplungen, z.B. auf Schnellverschlußkupplungen für Hochdruckschläuche,
bei denen die Befestigungs- und Lösegeschwindigkeit ebenso wichtig sind wie eine
absolut leckfreie, d.h.
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dichte Kupplungsverbindung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Verschlußteilanordnungen und Kupplungsverbindungen zu vermeiden und eine Anordnung
zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau einerseits leicht und schnell lösen und
befestigen läßt und die auch absolut leckfrei und selbst bei sehr hohen Drücken
absolut dicht ist.
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Eine Verschlußteilanordnung für Behälterverschlüsse, Rohrkupplungen
oder dgl , it einem rings um eine Öffnung zu sichernden Ringteil ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß der Ring an seinem Umfang eine durchgehende Abdichtfläche
und mindestens ein Ansatz- oder Verlängerungsstück aufweist, das sich nur über einen
Teil der Abdichtfläche erstreckt und einen Klemm- oder Haltebügel bildet mit einer
über den Ring einwärts weisenden Nut, daß mindestens der Rest der Abdichtfläche
einen über den Ring auswärts hervorspringenden Lippentorsprung aufweist, daß die
Anordnung ferner einen zweiten Teil umfaßt mit einer zu der Abdichtflache an dem
Ring passenden, durchgehenden Abdichtfläche, daß lediglich ein Teil der Abdichtfläche
an dem zweiten Teil mindestens einen Lippenvorsprung trägt, der sich von der Dichtfllche
seitlich und nach außen erstreckt, daß minbestens der restliche Teil ein Anszts-
oder Verllngerungs stuck aufweist, das einen Ringklemmbügel 1 bildet mit einer titer
da swit S Teil einwärts weisenden Nut, und das die
Anordnung so
getroffen ist, daß bei einer relativen Gleitbewegung des zweiten Teiles in einer
Richtung quer zu dem Ring jeder Lippenvorsprung an dem zweiten Teil in die Nut eines
Klemm- oder Haltebügels an dem Ring eingreift und jeder Lippenvorsplung an dem Ring
in die Nut eines Klemmbügels an dem zweiten Teil eingreift, während diese Teile
bei einer Bewegung in der entgegengesetzten Richtung außer Eingriff kommen.
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Der Klemm- oder Haltebügel kann mit dem Ring einstückig ausgebildet
sein, ebenso wie der Ringklemmbügel einstückig mit dem zweiten Teil sein kann. Die
Dichtfläche des Ringes kann zur Verhinderung von Leckstellen eine oder mehrere Dichtungen
aufnehmen. Dies gilt entsprechend auch für die Dichtfläche des zweiten Teiles Die
durchgehende Dichtfläche des Ringteiles kann eine ebene Oberfläche haben ebenso
wie die Dichtfläche des zweiten Teiles Die durchgehende Dichtfläche des Ringteiles
kann senkrecht zu der Achse der Öffnung angeordnet sein.
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Die Dichtung oder Dichtungen können so angeordnet sein, daß sie im
Betriebszustand Strömungsmitteldrücken ausgesetzt sind, die die Dichtung verformen
und die Dichtwirkung erhöhen.
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Die Klemm- oder Haltebügel und die Lippen- oder Flanschvorsprünge
können eine zusxmmenwirkende Nut-und-Federanordnung aufweisen, die bei axialer Auseinanderbewegung
des Ringteiles und des zweiten Teiles in gegenseitigen Eingriff gebracht werden
kann.
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Die Dichtung kann eine zur Atmosphäre hin offene Seite haben und
eine zu dem Strdmungst oder Druckmittel im Inneren der Kupplungsverbindung offene
zweite Seite,
so daß die Dichtung, wenn die Anordnung in Betrieb
ist, durch das Strömungs- oder Druckmittel im Inneren der Kupplungsverbindung gegen
eine Dichtfläche gedrückt wird. Die Dichtung kann ein relativ zu den beiden Dichtflächen
bewegbares und im Querschnitt im wesentlichen rechteckiges Teil umfassen, das einen
mit der Dichtfläche des Ringteiles in Berührung kommenden ersten O-Ring und einen
mit der Dichtfläche des zweiten Teiles in Berithrung kommenden zweiten O-Ring trägt.
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In anderer Ausfuhrungsform kann die Dichtung aus einer zwischen der
Dichtfläche des Ringteiles und der Dichtfläche des zweiten Teiles ausdehnbaren Membran
bestehen, die im Betrieb so unter Druck gesetzt werden kann, daß sie sich ausdehnt
und eine Dichtung zwischen den Dichtflächen bildet. Die Membran kann durch ein in
der Kupplungsverbindung im Betrieb vorhandenes Strömungsmittel unter Druck gesetzt
werden.
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Der Klemm- oder Haltebügel an dem Ring kann sich um den halben Ringumfang
erstrecken, ebenso wie sich der Klemm- oder Haltebügel an dem zweiten Teil um den
halben Umfang dieses zweiten Teiles erstrecken kann.
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Es kann eine Verriegelungseinrichtung vorgesehen sein, um zu verhindern,
daß der zweite Teil von dem Ringteil gelöst bzw. entkuppelt wird, während die Kupplungsverbindung
unter Druck steht. Die Verriegelungseinrichtung kann einen in einem Zylinder durch
den Strömungsmitteldruck in der Kupplungsverbindung bewegbaren Kolben umfassen mit
einer Kolbenstange, die einer Bewegung des zweiten Teiles entgegenwirkt. Der zweite
Teil kann durch einen Kniehebel verschlossen gehalten werden, der durch die Kolbenstange
gegen Bewegung gesichert ist. Das zweite Teil kann ein Verschlußteil sein
Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung
zeigen Fig. a eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Verschlußteilanordnung, Fig.
2 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, der Anordnung, Fig. 3 einen Schnitt durch
einen Teil einer abgewandelten Dichtungsform, Fig. 4 bis 6 Teilschnitte, die lediglich
in schematischer Form verschiedene Formen der Dichtungsanordnung zeigen, Fig 7 einen
Schnitt durch eine Kupplungsverbindung für zwei Schlauchabschnitte, Fig. 8 und 9
Zndansichten wahlweiser Ausführungsformen eines Tür-Tragsystems, Fig. 10 einen Querschnitt
durch ein Rohreinaatzstück, Fig. 11 eine Endansicht des Einsatzatückes nach Fig.
10 in der Offenstellung des Einiatastückes Fig. 12 eine Vorderansicht einer Luke
oder Schotter und Fig. 13 einen Schnitt gesäß Schnittlinie XIII-XIII von rig. 12.
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Die in Fig. 1 bis 3 gezeigte Verschlußtürenanordnung besteht aus
zwei Hauptteilen, von denen einer ein Ring 1 ist mit einem Halsstück 2, durch das
der Ring, beispielsweise durch Schweißen, an einem Druckbehälter 3, von dem lediglich
ein Teil gezeigt ist, befestigt ist. Der an dem Druckbehälter 3 befestigte Ring
1 umschließt eine Zugangsöffnung 4, durch die der Zugang zu dem Inneren des Behälters
möglich ist. Der Ring hat eine äußere, durchgehende, flache Dichtfläche 5, über
deren eine Hälfte der Ring oder Kragen verlängere ist zur Bildung eines Tür-Halb-Klemm-
oder -Haltebügels 6. In dem Halb-Klemmbügel 6 ist eine einwärts weisende Nut 7 ausgebildet.
Über die andere Hälfte der Dichtfläche 5 ist der Ring oder Kragen mit einem Lippenvorsprung
8 ausgebildet. Der Innenumfang der Dichtfläche 5 ist im Durchmesser abgesetzt für
die Aufnahme eines Dichtung ringes 9 aus elastischem Material zOB eines O-Ringes.
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Die Enden des Halb-Klemm- oder-Haltebügels 6 sind abgeschräg, wie
an den Stellen 10 in Pig, 1 gezeigt.
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Der andere Hauptteil der Verschlußanordnung ist eine Tür 11 von im
wesentlichen kreisförmiger Gestalt, wenn man sie in Draufsicht, wie in Fig. 1, sieht.
Die Tür 11 hat ebenfalls ein durchgehende Dichtfllche 12, die in ihren Abmessungen
im wesentlichen gleich der Dichtfläche 5 ist. Über eine Hälfte der Fläche 12 hat
die Tür 11 einen Ring- oder Kragen-Halb-Klemmbügel 13, der im wesentlichen identisch
mit dem Halb-Klammerbügel 6 ist und eine einwirts weisende Nut 14 aufweist. Die
andere Hälfte der fliahtfllche 12 weist einen Lippenvorsprung 15 entsprechend den
Lippenvorsprung 8 auf. Die Inden des Halb-Klemmbügels oder -Halterandes 13 sind
abgeschrägt, wie an den Stellen im in Fig. 1 gezeigt. Die Abschrägung der Inden
der Htlb-Klemmbügel 6 und 13 ist nicht wesentlich, und in den meisten Fällen werden
die Enden rechtwinklig zueinander passend ausgebildet sein.
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Die Tür 11 ist neben der Zugangsöffnung in im wesentlichen herkömmlicher
Weise angebracht, wie später im einzelnen dargelegt, was gestattet, die Tür über
die Öffnung hin- und herzuschieben, um die Öffnung freizugeben und zu schließen.
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Zum Schließen der Öffnung gleitet die Tür 11 in der Richtung des Pfeiles
A derart über die Öffnung, daß der Lippenvorsprung 15 in die Nut 7 und der Lippenvorsprung
8 in die Nut 14 eindringt, wobei das Spiel zwischen diesen Teilen für einen solchen
Eingriff ausreichend bemessen ist. Am Ende ihrer Schließbewegung nimmt die Tür die
in Fig. 2 gezeigte Stellung ein.
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Wird nun das Innere des Druckbehälters unter einen Druck gesetzt,
der größer ist als der atmosphärische Druck so kann die TUr wegen der Haltewirkung
der Halb-Klemmbügel 6 und 13 nicht weggedrückt werden. Darirber hinaus hat ein solcher
Innendruck in dem Druckbehälter die Tendenz, den Dichtring 9 zu verformen, indem
er ihn gegen die Dichtfläche 12 drückt, und hält die Tür gegen eine Gleitbewegung
in einer zu der Richtung des Pfeiles A entgegengesetzten Richtung fest.
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In der Praxis ist normalerweise irgendeine Form einer Verriegelung
angebracht, um zu verhindern, daß die Tür geöffnet wird, während der Behälter unter
Druck steht.
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Dies kann ein einfacher Kolben sein, der durch den Innendruck gehalten
und von Hand gelöst oder entfernt wird, wenn der Druck auf eine sichere Höhe reduziert
ist. Eine Form einer Verriegelungseinrichtung für automatischen Betrieb ist in Fig.
2 schematisch gezeigt. Ein Zylinder 17 mit einem Kolben 18 ist an einem Ende an
das Innere des Druckbehälters und an dem anderen Ende an eine andere Druckmittelquelle
angeschlossen, die ein Ion dem Druckbehälter über ein Zweiwegventil, das durch den
Block 19 angedeutet ist, aufgeladener Speicher sein könnte. Der
Kolben
18 erstreckt sich durch eine Führung 20 und ragt, wenn der Behälter unter Druck
steht, in die Bewegungsbahn der Tür 11 hinein und verhindert so deren Öffnungsbewegung.
Um den Kolben zum Öffnen der Tür wegzuziehen, wird das Ventil 19 so betätigt, daß
es den Speicher mit dem anderen Ende des Zylinders verbindet doch wird der Kolben
nicht zurückgehen, bis der Behälterdruck ausreichend reduziert ist, damit der Speicherdruck
auf die kleinere Kolbenfläche den auf die grdßere Fläche des Kolbenkopfes wirkenden
Behälterdruck überwinden kann Die Tür ist an einer Betätigungseinrichtung montiert,
von der ein Teil bei 21 in Fig. 2 gezeigt ist. Die Betätigungseinrichtung besteht
aus einer Kolben-Zylindereinheit, wobei ein Teil des Kolbens mit 21 bezeichnet ist.
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Die Energie für die Betätigung der Einheit wird dem Druckbehälter
über einen Speicher in ähnlicher Weise entnommen, wie dies oben unter Bezugnahme
auf die Kolben-Zylindereinheit 17, 18 beschrieben worden ist.
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Fig. 8 und 9 zeigen zwei andere Ausführungsformen der Türaufhängung.
In der Pendelanordnung von Fig. 8 ist eine Tür 38 durch ein Teil 39 aufgehängt,
das um den Achsbolzen 40 schwenkbar ist. Der Achsbolzen 40 ist an einem an dem Ring
oder Kragen 42 montierten Arm 41 angebracht. Der Achs- oder Schwenkbolzen ist dabei
so angeordnet, daß die Tür 38 am einen Ende ihres Schwingweges den Ring oder Kragen
abschließt und am anderen, strichpunktiert gezeigten Ende ihres Schwingweges die
Öffnung in dem Ring oder Kragen freigibt. Um die Tür geschlossen zu halten, ist
eine Kniehebelanordnung an einem Drehzapfen 43 an dzm Ring oder Kragen gelagert.
Ein Knie- oder Winkelhebel 44 ist an dem Drehzapfen 43 gelagert und trägt einen
Sperrhaken 45. Der Sperrhaken hat eine Vertiefung 46, in
die ein
hervorstehender Stift 47 eingreift. Eine Drehung des Winkelhebels 44 in der Richtung
des Pfeiles 48 löst den Sperrhaken 45 von dem Stift 47 und erlaubt der Tür 38, von
dem Ring oder Kragen 42 wegzuschwingen.
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Befindet sich die Tür in der geschlossenen Stellung und nimmt der
Winkelhebel die in Fig. 8 gezeigte Stellung ein, so kann er durch die Kolbenstange
52 an einer Bewegung gehindert werden. Die Kolbenstange 52 ist mit einem Kolben
verbunden, der mit der Innenseite des Ringes oder Kragens in Verbindung steht, und
wenn der Ring unter Druck gesetzt wird, so wird die Kolbenstange nach außen gedrückt
und verriegelt den Winkelhebel in seiner Stellung. Die Kolbenstange wird von Hand
dadurch wieder zurückgestellt, daß sie gegen den Innendruck des Ringes oder Kragens
in ihren Zylinder gestoßen oder gedrückt wird. Ist der Druck in dem Ring oder Kragen
gering genug, um zuzulassen, daß die Kolbenstange zurückgestoßen wird, so ist er
auch niedrig genug, um die Tür mit der geforderten Sicherheit zu öffnen.
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Um die Tür 38 offenzuhalten, wird die Stützstange 50 mit ihrer Vertiefung
49 in Eingriff mit dem Stift 51 gebracht. Dies verhindert, daß sich die Tür schließt.
In anderer Ausführungsform kann die Stützstange auch durch einen Arbeitszylinder
ersetzt werden.
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Fig. 9 zeigt die zweite Form der Türaufhängung.
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Die Tür 53 ist auf einem Wippenstuhl 54 gelagert, der eine auf einer
Bahn 56 laufende untere Flache 55 hat. Die unter r Fläche 55 ist so dimensioniert,
daß die Bewegungsbahn des Schwerpunktes bein öffnen und Schließen der Tür der strichpunktierten
Linie b7 folgt. Das Bemerkenswerte an dieser Bewegungsbahn ist, daß sie in der Mitte
einen im wesentlichen flachen A>sohnttt und einen Buckel nahe dem
offenen
Ende hat Dieser Buckel bedeutet, daß die Tür in der Offenstellung eine stabile Lage
einnimmt. Die Bewegungsbahn steigt auch an dem Schließende an, was die Anfangsbewegung
der Tür beim Öffnen erleichtert. Ein Arbeitszylinder 58 dient zum Bewegen der Tür
und ein Verriegelungszylinder 59 verhindert ein zufälliges Öffnen der Tür, wenn
der Ring unter Druck steht. Der Verriegelungszylinder arbeitet in der gleichen Weise
wie die Verriegelung 17, 18 von Fig. 2.
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Eine andere Dichtungsform ist in Fig. 3 gezeigt.
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Die der Dichtfläche 5 gegenüberliegende Fläche ist abgesetzt oder
abgestuft für die Aufnahme eines Ringes 22, an dem O-Ringdichtungen 23 und 24, wie
gezeigt, untergebracht sind. Der Ring 22 ist von den Wandungen der Abstufung durch
Spalte 25 und 26 im Abstand gehalten, von denen der Spalt 25 der größere ist, und
dies führt in Verbindung mit der Art und Weise, in der der O-Ring 24 an dem Ringteil
angeordnet ist, zu einem Differenzdruck über den Ring, der diesen in eine wirkungsvolle
Abdichtberührung mit der Seitenwand 27 der Abstufung drückt.
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Fig. 4 ist ein Teilschnitt einer anderen Dichtungsanordnung, bei
der die Stufe einen Metallring 28 mit Stegen 292 die eine Hochdruckdichtung bilden
aufnicht. Der Ring 28 ist genutzt für die Aufnahme von O-Ringen, die, wie gezeigt,
so angeordnet sind, daß sich ein Differenzdruck ergibt, der die Stege oder Rippen
in Dichtungabertihrung mit den Lippenvorsprung 8 drückt.
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Zusätzlich seigt Fig. 4 eine Druck-Verriegelungseinrichtung. Der
K oder Haltebügel 13 hat einen hzlbkreisförmigen Vorsprung 13a, während der Lippenvorsprung
8 eine flache, halbkreisfSrnige Vertiefung 8a hat. Die Ausdehnung des Vorsprunges
13a ist nicht dasu ausreichend,
eine Gleitbewegung der Tür 11,
wie oben beschrieben, zu verhine»rnX doch trennt sich die Tür 11, wenn der Behälter
unter Druck gesetzt wird, etwas von dem Ring oder Kragen, und der Vorsprung 13a
bewegt sich in die Vertiefung 8a. Eine Gleitbewegung der Tür wird dadurch solange
verhindert, wie der Behälter unter Druck steht.
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In Fig. S ist eine Dichtungsanordnung gezeigt mit einem ausdehnbaren
Balg oder einer aufblasbaren Membran 30, die für eine wirksame Abdichtung durch
ein über die Leitung 31 zugeführtes Druckmittel unter Druck gesetzt wird. Eine Verriegelungseinrichtung
kann auch hier eingebaut werden, wie sie bei 8a und 13a in Fig. 4 gezeigt ist.
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Eine federnde bzw. elastisch nachgiebige DoppelÆ Kunststoffdichtung
32 ist in der Stufe bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform untergebracht. Die
Dichtung hat Stege oder Rippen 33 und ist im Preßsitz in den Stufenteil eingepaßt.
Die Abdichtung hat einen verhältnismäßig harten Mantel und einen weichen Kern, der
sich unter Druck verformt. Dies gestattet eine leichte Zus-nen- oder Eindrückung
der Dichtung, wenn die mit ihr zusammenwirkende, mit einer Beschichtung 34 ausgekleidete
Oberfläche sich an Ort und Stelle bewegt, und eine Ausdehnung, wenn der Innendruck
des Behälters angehoben wird.
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Die oben beschriebene Verschlußteilanordnung kann auf zahlreichen
Gebieten Anwendung finden, und zwar bei spielsweise bei Gas- und Ölgeräten und Pipelines,
bei Verarbeitungsanlagen, z.B. chemische Verarbeitungsanlagen, bei Krankenhausausrüstungen,
z.B. Sterilisiergeräten, bei Tankern zum Transport von Flüssigkeiten oder Gasen,
bei Industriegeräten, s.B. Filtern, Öfen und Untersuchungskammern, und bei Seefahrzeugen,
z.B. Schiffen und Unterseebooten, wo sie in Forn einer Luke oder einer Schotter
eingesetzt werden kann.
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Es versteht sich, daß eine Rohr- oder Schlauchkupplungsverbindung
nach der Erfindung von ähnlicher Bauart wie die oben beschriebene Verschlußtürenanordnung
ist, mit der Ausnahme, daß der zweite Teil ebenfalls eine ring-, kragen-oder muffenähnliche
Form hat, so daß die Anordnung einen Durchflußweg für einen Flüssigkeits oder Gasstrom
bildet.
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Fig. 7 ist ein schematischer Schnitt durch eine typische Kupplungsverbindung
Der Ring-- oder Kragenteil t ist an einer Rohrleitung 35 befestigt, während der
zweite Ring- oder Kragenteil 11 an dem anderen Rohr 36 angebracht ist. Beide Teile
haben die oben beschriebenen Klemm- oder Haltebügel, und die Kupplungsverbindung
kann durch Bewegungen in den Richtungen des Doppelpfeiles 37 in Eingriff und außer
Eingriff gebracht werden. Geeignete Dichtungen zur Verhinderung von Leckstellen
werden angebracht, und falls erforderlich, wird eine Verriegelung vorgesehen9 um
eine zufällige Kupplungs-Lösebewegung der Teile der Kupplungsverbindung zu verhindern.
Zusätzlich kann auch die oben beschriebene Druckverriegelung eingebaut werden.
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Fig. 10 und 11 zeigen ein sogenanntes Schnellverschluß- oder Schnellöse-Rohreinsatzstück.
Das Einsatzstück 60 hat an jedem Ende eine Kupplungsanordnung 61, 62, die von der
Bauert sein können, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 und Fig. 5 bis 7
beschrieben. Die Anordnung nach Fig. 4 kann nicht Verwendung finden, da das Einsatzstück
60 sich nicht gleichzeitig zur Abdichtung mit dem Rohr 61 nach rechts und zur Abdichtung
mit dem Rohr 62 nach links bewegen kann. Fig. 11 zeigt das Rohreinsatzstück in der
Offenstellung und zeigt einen Spannbügelverschluß 63, der das Einsatzstück an Ort
und Stelle verriegelt.
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Fig. 12 und 13 zeigen eine wasserdichte Luke oder Schottür für die
Verwendung in den Schottwänden von Schiffen.
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Die Tür 64 ist auf einem Doppel-Gelenkzapfen 65, 66 gelagert, der
beim Öffnen eine Bewegung der Tür in der Richtung des Pfeiles 67 zuläßt.
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- Patentansprüche -