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Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckil··· ** *** *"* *"
H+P Labortechnik GmbH
Beschreibung
Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel
Die Neuerung betrifft eine Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel, die zum druckdichten Abschluß bzw. zur Freigabe einer mindestens im wesentlichen runden Zugangsöffnung eines Behälters dienen, mit lösbaren Haltemitteln, die zwischen dem Deckel und dem Zugangsöffnungsrand vorgesehen sind, sowie mit einer zwischen dem Deckelrand und dem Zugangsöffnungsrand wirksamen Dichtungsanordnung.
Es ist bekannt, den Deckel beispielsweise von mit Überdruck betriebenen Schnellkochtöpfen mit vom Deckelrand nach abwärts gerichteten, hakenförmigen Profilquerschnitt aufweisenden Ansätzen zu versehen, die beim Aufsetzen des Deckels auf den Behälter an Ausschnitten eines vom Behältermündungsrand nach außen stehenden Radialflansches vorbeigeschoben werden können und dann, wenn der Deckel nun gegenüber dem Behälter verdreht wird, nicht mit Ausschnitten versehene Bereiche des genannten Radialflansches an der Behältermündung hintergreifen und bei entsprechender axialer Profilierung dieser Flanschabschnitte sich an ihnen festziehen, so daß eine auf der Deckelinnenseite vorgesehene Dichtung gegen den Behältermündungsrand gepreßt und der Behälterinnenraum abgedichtet wird. Zur Freigabe der Behälterzugangsöffnung sind die vorgenannten Maßnahmen in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen.
Verschlußvorrichtungen der vorstehend kurz beschriebenen Art sind für den druckdichten Abschluß bzw. für die Freigabe von vergleichsweise großen Behälterzugangsöffnungen nicht geeignet, insbesondere auch deshalb, weil die zum Verschließen und Verriegeln des Behälters aufzuwendenden Betätigungskräfte oft nicht zur Herstellung eines druckdichten Abschlusses der Behälterzugangsöffnung
30 ausreichen.
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Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel H+P Labortechnik GmbH
Es ist femer bekannt, einander gegenüberliegende ringförmige Randflanschen eines Druckbehälterdeckels einerseits und einer Mündung einer Zugangsöffnung eines Druckbehälters andererseits durch klammerartige Elemente zu sichern und zwischen den einander gegenüberliegenden Flanschflächen dadurch einen dichten Abschluß herzustellen, daß eine in eine Ringnut einer der Flanschflächen eingelegte, schlauchartige Dichtung in Richtung gegen die jeweils andere Flanschoberfläche aufgeblasen wird und den dichten Abschluß herstellt. Sind diejenigen Kräfte, die wegen der Druckbeaufschlagung des B ehalte rinnenraumes und wegen der Druckbeaufschlagung der schlauchartigen Dichtung den Deckel von der Behälterzugangsöffnung abzuheben suchen, beträchtlich, so bedarf es einer Vielzahl klammerartiger Elemente rund um den Rand des Druckbehälterdeckels bzw. der Zugangsöffnung, damit sich der Deckel unter den einwirkenden Kräften jedenfalls im Randbereich nicht verformt. Dies bedingt bei entsprechenden bekannten Verschlußvorrichtungen einen vergleichsweisen aufwendigen Aufbau und man benötigt beträchtliche Zeit zur Herstellung des dichten Abschlusses des Behälters bzw. zum Wiederöffnen des Behälters nach einem Arbeitsgang.
Ziel der Neuerung ist die Schaffung einer Verschlußvorrichtung der eingangs definierten Art, die sich durch leichte und einfache Handhabung auszeichnet, einen einfachen und übersichtlichen Aufbau hat, eine geringe Anzahl von Teilen aufweist und die besonders für die Verwendung für Sterilisationsapparate geeignet ist.
Dieses Ziel wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, das als lösbare Haltemittel in bei Deckelschließstellung einander über einen Ringspalt gegenüberstehende Zylinderflächen und/oder Kegelflächen des Zugangsöffnungsrandes einerseits und des Deckelrandes andererseits jeweils sich aufeinander zu öffnende Umfangsnuten eingeformt sind, welche voneinander verschiedene Nuttiefe haben, und daß in die tiefere der Umfangsnuten ein, insbesondere federnder, geschlitzter Verriegelungsring mit dem Nutquerschnitt im wesentlichen angepaßtem Querschnitt eingelegt ist, welcher in der Freigabestellung am Grund der tieferen Nut anliegt und nicht über die tiefere Nut vorsteht, zur Herstellung der Verriegelungsstellung jedoch mittels einer
[File: 100267014 //HK01K03] Beschreibung ·23,*&iacgr;&ogr;&ngr;&bgr;&pgr;&psgr;5%19$&iacgr;* Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel H+P Labortechnik GmbH
Betätigungsvorrichtung im Bereich seiner Schlitzung derart aufweitbar oder verengbar ist, daß er sich rundum über den genannten Ringspalt in die gegenüberliegende, weniger tiefe Umfangsnut bewegt und sich an deren Grund anlegt, ohne die tiefere Umfangsnut vollständig zu verlassen.
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Man erkennt, daß bei der hier vorgeschlagenen Verschlußvorrichtung der geschlitzte Verriegelungsring beim Aufweiten oder Verengen durch die Betätigungsvorrichtung auf seinem Weg von der tieferen Umfangsnut in die weniger tiefe Umfangsnut hinein bzw. auf dem Weg zurück nicht zwangsgeführt ist, so daß bestimmte Verriegelungsringabschnitte im Verlauf der Bewegung die jeweiligen Grenzstellungen durchaus eher erreichen können als andere Verriegelungsringabschnitte. Dies führt jedoch bei der hier angegebenen Verschlußvorrichtung nicht zu einer Funktionsstörung, da die Freigabestellung erst dann erreicht ist, wenn sich der Verriegelungsring mit seiner entsprechenden Umfangsfläche vollständig an den Nutgrund der tieferen Umfangsnut angelegt hat, während die Verriegelungsstellung erst dann erreicht ist, wenn sich der Verriegelungsring mit seiner entsprechenden Umfangsfläche vollständig an den Nutgrund der weniger tiefen Umfangsnut angelegt hat.
Einfache geometrische Überlegungen führen zu dem Ergebnis, daß die notwendige umfangsmäßige Aufweitung bzw. Verengung des Verriegelungsringes das 6,28-fache des Weges sein muß, welchen der Verriegelungsring von seiner Freigabestellung in der tieferen Umfangsnut zur Verriegelungsstellung in die weniger tiefe Umfangsnut hinein zurücklegen muß.
Ist die tiefere Umfangsnut auf der Seite des Druckbehälterdeckels vorgesehen, so ist zur Herstellung der Verriegelungsstellung der Verriegelungsring durch die Betätigungsvorrichtung etwa durch einen Druckmittelzylinder, aufzuweiten. Ist die tiefere Umfangsnut auf der Seite des Zugangsöffnungsrandes vorgesehen, so ist der Verriegelungsring zur Herstellung der Verriegelungsstellung durch die Betätigungsvorrichtung zusammenzuziehen oder zu verengen.
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[File: 100267014//&EEgr;&Kgr;01&Kgr;03] Beschreibung., · Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel H+P Labortechnik GmbH
Im übrigen bilden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Verschluß vorrichtung der hier angegebenen Art Gegenstand der dem anliegenden Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu
wiederholen.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Raumform der hier angegebenen Verschlußvorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 eine perspektivische, schematisierte Teilansicht eines Druckbehälters mit einem zugehörigen Deckel zum Abschluß der Zugangsöffnung des Druckbehälters,
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht des oberen Teiles
eines Druckbehälters mit Druckbehälterdeckel, wobei die Verschlußvorrichtung in Freigabestellung gezeigt ist; und
Fig. 3 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 3, wobei jedoch die Verschlußvorrichtung in Verriegelungsstellung gezeigt ist.
Fig. 1 zeigt den oberen Teil eines Druckehälters 1 eines Sterilisierapparates. Aus Fig. 2 und Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Druckbehälter 1 im oberen Bereich mit einer Zugangsöffnung 2 versehen ist, deren Rand durch den Innenumfang eines radial nach außen über die Behälterwand überstehenden Radialflansches 3 bestimmt ist. An die äußere Umfangsfläche des Radialflansches 3 des Druckbehälters 1 ist ein aus mehreren Segmenten bestehender Haltering 4 angeschraubt, wobei radial nach einwärts reichende, durch den Haltering 4 geführte Schrauben in Fig. 1 bei 5 angedeutet und in den Fig. 2 und 3 schematisch durch eine strichpunktierte Linie, die ebenfalls das Bezugszeichen 5 trägt, angedeutet sind. Ein unterer, radial nach einwärts reichender Flansch 6 des
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Verschlußvorrichtung fiir Druckbehälterdeckel
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Halteringes 4 untergreift in der aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise den Radialflansch 3 an dem Rand der Zugangsöffnung 2.
An zwei nahe beieinanderliegenden Umfangsstellen verbreitert sich der Radialflansch 3 zu Lagerkonsolen 7 und 8, welche Schamierlager 9 bzw. 10 tragen. An den Schamierlagem 9 und 10 sind Bänder 11 bzw. 12 schwenkbar gelagert, welche eine Druckbehälterdeckel 13 tragen. Der Druckbehälter 13 hat solchen Durchmesser, daß er der Größe der Öffnung des Halteringes 4 im wesentlichen angepaßt ist, worauf weiter unten näher eingegangen wird.
Das im Bereich der Konsolen 7 und 8 an dem Radialflansch 3 befestigte Segment des Haltennges 4 ist, wie aus Fig. 1 erkennbar in dem von den Konsolen 7 und 8 eingenommenen Umfangsbereich mit einem unteren Ausschnitt versehen, durch welchen die Konsolen 7 und 8 hindurchreichen.
Wenn abweichend von dem gezeigten Ausführungsbeispiel anstelle der Schamierverbindung zwischen dem Druckbehälter 1 und dem Druckbehälterdeckel 3 eine andere Verbindung gewählt wird, so kann der Haltering 4 auch einstückig ausgeführt sein und kann von unten über den zylindrischen Druckbehälter 1 nach aufwärts geschoben werden, bis der Haltering 4 mit seinem radial nach innen reichenden Flansch 6 an dem Radialflansch 3 des Druckbehälters ansteht.
Ist der Haltering 4 an dem Radialflansch 3 befestigt, so ergibt sich, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, daß der Zugangsöffnungsrand im oberen Bereich durch eine kegelige Fläche 14 und im darunter liegenden Bereich durch eine zylindrische Fläche 15 bestimmt ist, an welche sich die Stirnfläche des Radialflansches 3 als in einer Radialebene mit Bezug auf die Zugangsöffnungsmittelachse gelegene Ringfläche 16 anschließt.
Der Druckbehälterdeckel 13 weist im oberen Bereich seiner Umfangsfläche eine kegelige Fläche 17 auf und an diese axial nach unten anschließend ist eine zylindrische
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Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel
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Hache 18 vorgesehen, welche an einer Ringfläche 19 des Druckbehälterdeckels 13 endet, die mit Bezug auf die Deckelschließstellung nach den Fig. 2 und 3 und mit Bezug auf die Zugangsöffnungsmittelachse in einer Radialebene gelegen ist und der Ringfläche 16 des Radialflansches 3 des Druckbehälters 1 gegenübersteht.
Man erkennt, daß zwischen den Hächen 14 und 17 bzw. 15 und 18 des druckbehältersseitigen Halteringes 4 einerseits und des Druckbehälterdeckels 13 andererseits ein Ringspalt besteht. In der Zylinderfläche 15 des Halteringes 4 ist eine Umfangsnut 20 eingeformt, welche bei der gezeigten Ausführungsform Nutseitenwände hat, welche mit Bezug auf die Zugangsöffnungsmittelachse in Radialebenen gelegen sind. Der Nut 20 gegenüberstehend und sich auf sie hin öffnend ist in die Zylinderfläche 18 des Druckbehälterdeckels 13 eine Umfangsnut 21 eingeformt, welche ebenfalls Nutseitenwände aufweist, die bei in Schließstellung gebrachtem Druckbehälterdeckel 13 mit Bezug auf die Zugangsöffnungsmittelachse in Radialebenen liegen. Die Umfangsnut 20 hat größere radiale Tiefe als die Nut 21.
In Fig. 1 sind die Umfangsnuten 20 und 21 des Halteringes 4 bzw. des Druckbehälterdeckels 13 jeweils lediglich durch strichpunktierte Linien angedeutet, um die Darstellung zu vereinfachen und übersichtlich zu halten. Einzelheiten den Umfangsnutanordnung sind jeweils aus den Fig. 2 und 3 erkennbar.
In die tiefere Umfangsnut 20 des Halteringes 4 ist ein geschlitzter, federnder Verriegelungsring 22 eingelegt, welcher sich aufgrund seiner Federungseigenschaft dicht an den Grund der Nut 21 anlegt.
Der Haltering 4 ist an einer Umfangsstelle in seinem oberen Bereich mit einem ringsegementartigen Ausschnitt 23 versehen, welcher an seinen umfangsmäßig auseinanderliegenden Begrenzungen den Querschnitt der Nut 21 vollständig freilegt. Über den Ausschnitt 23 sind die Enden des federnden Verriegelungsringes 22 aus der Umfangsnut 20 herausgeführt, in radiale Richtung nach außen und dann in axiale Richtung nach abwärts umgebogen, wie man aus Fig. 1 erkennt. Es sei an dieser Stelle
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[File: 100267014 //HK01K03] Beschreibung* <23.Siovemb« 1999· Verschlußvorrichtung für Druckbehälterdeckel H+P Labortechnik GmbH
angemerkt, daß die Lage des Ausschnittes 23 des Halte ringes 4 in Fig. 1 willkürlich und so gewählt ist, daß Einzelheiten der Ausbildung des Ausschnittes und der Form der Enden des federnden Verriegelungsringes besser erkennbar sind. Praktisch kann der Ausschnitt 23 auch zwischen den Konsolen 7 und 8 der Scharnierlagerung des Druckbehälters 13 angeordnet werden.
Werden die im Bereich des Ausschnittes 23 freigelegten und in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise abgekröpften Enden des federnden, geschlitzten Verriegelungsringes 22 mittels eines Druckmittelzylinders 24 einer Betätigungsvorrichtung zusammengezogen, so verengt sich der geschlitzte Verriegelungsring 22, so daß sich seine radial äußere Umfangsfläche von dem Grund der tieferen Umfangsnut 20 abhebt und schließlich die radial innere Umfangsfläche des Verriegelungsringes 22 sich an den Grund der weniger tiefen Umfangsnut 21 des Druckbehälterdeckels 13 anlegt. Um diese Bewegung des Verriegelungsringes 22 bei seiner Verengung herbeizuführen, muß der Druckmittelzylinder 24 die Enden des geschlitzten Verriegelungsringes 22 über einen Umfangsweg zusammenziehen, der das 6,28-fache des Radialweges des Verriegelungsringes 22 von der Anlage am Grund der tieferen Umfangsnut 20 bis zur Anlage am Grund der weniger tiefen Umfangsnut 21 ist.
Die radiale Tiefe der Umfangsnut 21 in der zylindrischen Umfangsfläche 18 des Druckbehälterdeckels 13 ist so gewählt, daß dann, wenn der Verriegelungsring 22 mit seiner radial inneren Umfangsfläche am Grund der Umfangsnut 21 anliegt, der Verriegelungsring 22 die tiefere Umfangsnut 22 nur etwa auf die halbe radiale Ringstärke verlassen hat. Andererseits ist die radiale Stärke des Verriegelungsringes 22 in Relation zur radialen Tiefe der tieferen Umfangsnut 20 so gewählt, daß dann, wenn der Verriegelungsring 22 mit seiner radial äußeren Umfangsfläche an dem Grund der Umfangsnut 20 anliegt, der Verriegelungsring 22 nicht über die Umfangsnut 20 radial nach einwärts hinaussteht, also nicht in den Ringspalt zwischen dem Zugangsöffnungsrand bzw. dem Hai te ring 4 einerseits und dem Druckbehälterdeckelrand hineinreicht.
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An der oberen Nutseitenwand der tiefen Umfangsnut 20 des Halteringes 4 ist etwa
auf dem Wege der halben Nuttiefe ein axialer Absatz 25 ausgebildet. Der axiale Absatz 25 befindet sich an derjenigen Stelle dieser Nutseitenwand, nahe welcher die obere Umfangskante des federnden Verriegelungsringes 22 zu liegen kommt, wenn seine radial innere Umfangsfläche ganz an dem Nutgrund der weniger tiefen Umfangsnut 21 anliegt. Die obere Umfangskante des Verriegelungsringes 22 kann sich somit an dem Axialabsatz 25 abstützen, wenn der Druckbehälterdeckel 13 gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Lage etwa durch den Überdruck im Druckbehälter 1 oder durch den resultierenden Druck einer Dichtungsanordnung (weiter unten zu beschreiben) in die in Fig. 3 gezeigte Lage hochgedrückt wird.
In der Ringfläche 19 des Randes des Druckbehälterdeckels 13 ist eine sich nach abwärts öffnende, im Querschnitt etwa schwalbenschwanzförmige rundumlaufende Nut 26 eingeformt. In diese Nut ist ein aufblasbares elastisches Dichtungshohlprofil 27 eingelegt, welches im Ruhezustand die in Fig. 2 gezeigte Lage und Gestalt hat. Wird das Dichtungshohlprofil 27 über eine von oben an den Druckbehälterdeckel 13 geführte Druckmittelzuführungsleitung 28 mit Druckmittel beaufschlagt, so wird sie aufgeblasen und tritt aus der Ausmündung der im Querschnitt schwalbenschwanzförmigen Nut 26 des Druckbehälterdeckels 13 in Richtung auf die Ringfläche 16 des Radialflansches 3 an der Zugangsöffnungsmündung aus, wobei der Druckbehälterdeckel 13 gegenüber dem Druckbehälter 1 abgedichtet und in die in Fig. 3 gezeigte Stellung angehoben wird. In dieser Stellung wird dann der Druckbehälterdeckel 13 gegenüber dem Haltering 4 durch den federnden, geschlitzten Verriegelungsring 22 verriegelt, der sich der sich jetzt gegen den Axialabsatz 25 an der oberen Nutseitenwand der Umfangsnut 20 abstützt. Die Verriegelung erfolgt gleichmäßig im wesentlichen über den gesamten Umfang des Druckbehälterdeckels 13, so das Verformungen des Deckelrandes auch unter hohem Dichtungsdruck und hohem Betriebsdruck des Behälters 1 nicht zu befürchten sind. Anstelle des Dichtungshohlprofils kann, was in der Zeichnung allerdings nicht gezeigt ist, in die Nut 26 ein elastisches Dichtungsvollprofil eingelegt sein, das bei Druckbeaufschlagung seiner Rückseite in Richtung auf die Ringfläche 16 aus der
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Nut 26 getrieben wird, dabei aber die Abdichtung des druckbeaufschlagten Teils des Innenraums der Nut 26 aufrechterhält.
Wird nach Entlüften des Behälters 1 und Entlasten des Dichtungshohlprofiles 27 der Druckbehälterdeckel 13 von der aufwärts gerichteten, resultierenden Kraft entlastet, so sinkt er wieder in die in Fig. 2 gezeigte Ruhestellung ab und der Verriegelungsring 22 kann entweder durch seine Federkraft allein oder unterstützt durch eine entsprechend umgekehrte Betätigung des Druckmittelzylinders 24 in die tiefere Umfangsnut 20 zurückkehren, derart, das jetzt der Deckel 13 von dem Druckbehälter 1 abgehoben
10 werden kann.
Es sei angemerkt, daß die einander gegenüberstehenden Kegelflächen 14 und 17 des Halteringes 4 einerseits und des oberen Teiles der Umfangsfläche des Druckbehälterdeckels 13 andererseits beim Aufsetzen des Letzteren eine Vorzentrierung des Druckbehälterdeckels 13 in der Zugangsöffnung des Druckbehälters 1 vornehmen, wodurch gleiche Eingriffsbedingungen des Verriegelungsringes 22 an allen Umfangsstellen gefördert werden.
Der Fachmann erkennt, daß die tiefere Umfangsnut auch auf der Seite des Druckbehälterdeckels vorgesehen sein kann derart, daß zur Herstellung des Verriegelungszustandes ein Verriegelungsring durch Aufweiten mittels einer auf der Seite des Druckbehälterdeckels angeordneten Betätigungsvorrichtung aus der Umfangsfläche des Deckelrandes hervortritt und in eine weniger tiefe Umfangsnut eines Halteringes an der Druckbehälterzugangsöffnung eintritt, ohne die tiefere Umfangsnut auf der Seite des Druchbehälterdeckels zu verlassen.
Der Verriegelungsring 22 kann gemäß einer nicht gezeigten Abwandlung an bestimmten Stellen seines Umfangs zur Erleichterung der Anpassung an den Nutgrund der Umfangsnuten 20 und 21 mit die Biegsamkeit erhöhenden radialen Einschnitten oder Gelenken versehen sein.
·: Sfeltä - 9