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Verschluß . Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Verschlußart,
die in der Patentschrift 873 637 beschrieben ist. Gegenüber dieser bekannten Anordnung
besteht das Neue darin, daß ein. Abdichtungsring in Verbindung mit einem Druckring
durch den abzudichtenden Druck in Abdichtungsstellung gehalten wird.
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Große Schwierigkeiten, treten bei einem. Verschluß auf, der in Druckkesseln
vorhandene Öffnungen, z. B. 'Handlöcher, Mannlöcher, Reinigungsöffnungen sowie Öffnungen
in Druckleitungen und Rücklaufkrümmern oder anderen besonderen Anschlußstücken,
verschließen soll, die einem Innendruck ausgesetzt sind.
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Der in; dem ;Kessel, der Rohrleitung, dem. Krümmer od. dgl. herrschende
Druck kann sich von wenigen kg/cm2 bis zu Hunderten von kg/cm2 ändern, und bisher
ist es praktisch unmöglich gewesen, einenVerschluß zu schaffen, der unter geringen
Schwierigkeiten in die Öffnung eingesetzt werden konnte und eine sickerfeste Abdichtung
bildete, um den Innendruck.des Kessels auf seiner Höhe zuhalten.
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Es, ist vorgeschlagen worden, die Kesselöffnung nach einwärtis zur
Innenseite hin abzuschrägen und einen. Stopfen in diese Öffnung einzupassen, dessen
ringförmige Sitzfläche etwas von der innerhalb der Öffnung vorhandenen Schrägfläche
auf Abstand steht, so daßt ein Ringraum oder Flächenraum gebildet wird, in den ein
Abdichtungsring eingelegt werden kann.
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Der Nachteil dieser Ausführung besteht darin, daß bei ansteigendem
Druck die Größe und das Gewicht
desjenigen Ringes erhöht werden
muß, der in dem Zwischenraum zwischen Stopfen und kegeliger Öffnung eingelegt werden
soll. Über bestimmte Größen hinaus ist das Gewicht des, zur Aufnahme des Innendruckes
@dienenden Ringes, so groß., daß, der Ring unhandlich wird und ferner -das Gewicht,
die Größe -des Ringers und die allgemeine Ausführrung des Verschlusises die Verwendung
unmöglich machen.
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Ein Ziel der Erfindung: ist ein für in Rückläufkrümmern, Rohrleitungen
oder Druckkesseln vorhandene Öffnungen bestimmter Verschlußy der hohen Drucken widerstehen
kann und eine Abdichtung bildet, die das-,Durchsickern von Strömungsmitteln aus,der
Öffnung verhindert.
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Weiter zielt die Erfindung auf eine Kombination aus einem, Druckring
und einem Abdichtungsring, von denen jeder Ring eine Kegelfläche hat, die eine verschiedene
Neigung gegenüber der durch die Ringe gehenden, Achse aufweist, so @däß die Ringe
durch die Bewegung desij enigen Teiles" der die Fläche geringerer Neigung berührt,
in Abdichtungsstellung gekeilt werden können.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verschluß, der verhältnismäßig
billig" leicht herzustellen, und leistungsfähig im Betrieb ist.
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Weiter zielt die Erfindung auf einen zum Abdichten von Druckkesselöffnungen
bestimmtere Verschluß" der leicht in den Kessel eingebaut und aus dem Kessel herausgenommen
. wenden . kann, um einen Zugang zum Kessel zu schaffen.
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Ferner soll durch: die Erfindung eine Abdichtung geschaffen; wenden,
die eine kegelige Wandung auf der Innenseite einer Druckkesselöffnung und eine kegelige
Fläche auf einem Verschlußteil enthält, so daß ein zwischen diese beiden Teile eingelegter
Abdichüungsring und: ein auf Abstand gestellter Druckring durch die Bewegung des
einen Teiles, relativ zum anderen Teil in Druck- und Abdichtungsstellung gehalten
wird: Weiter zielt die Erfindung auf einen Verschluß, der mit einem Abdichtungsring
und einen Druckring ausgerüstet ist, die zwischen einen Stopfen und eine innerhalb
der Kesselöffnung liegende Fläche eingesetzt wenden, worauf der in: dem Kessel herrschende
Druck den Stopfen s ro bewegt, daß die Ringe in -die Offnueg. eingekeilt werden.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verschluß mit gegenseitig
auf Abstand stehendem Druckring und Abdichtungsring, die zwischen. einem Stopfen
.und. einer kegeligen Oberfläche der im -Druckkessel ,od.. dgl. . vorhandenen Öffnung
liegen, wobei -der -Stopfen -beweglich ist, -um den Druckring und, den Abdichtungsring
in eine Abdichtungs- und Druck berührung mit-der innerhalb der Öffnung liegenden
kegeligen Fläche zu klemmen.
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Weiber zielt die Erfindung auf einen für Öffnun:-'gen in Druckkesseln
od. .dgl. bestimmten, @Terschluß, der aus einem. Druckring und einem von, dem Druckring
unabhängigen, Abdichtungsring, die beide als ein. gemeinsames: Gebilde bewegbar
sind, besteht, so daß eine Unterteilung in eine druckübertragende Fläche und eine-Abdichtungsfläche
stattfindet und eine auf den Innendruck zurückzuführende übermäßige Druckbelastung
die wirksame Abdichtung erhöht.
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Andere Ziele und Vorteile,der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung an. Hand der .Zeichnung, in: der eine bevorzugte Ausführung der Erfindung
in ihrem allgemeinen Aufbau dargestellt ist.
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Die Zeichnung zeigt einen Druckkessel 2 von ungefähr kreisförmigem
Umriß, der jedoch je nach dem Zweck, dem der Kessel dienen soll; jede gewünschte
Form. haben kann.
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_ - In der Beschreibung ist zwar der Ausdruck Druckkessel verwendet
worden, jedoch kann die Erfindung ebenso jedem Aufbau, z. B. Rücklaufkrümmern.;
Rohrleitungen od:.,dgl., angepäßm werden, bei-dem, dies Vorhandensein einer Öffnung
erwünscht ist, um das Innere zugänglich zu machen: Der Verschluß,3 liegt in einer
ungefähr kreisförmigen Öffnung 4, deren Seiten 5 von der Innenseite des Kessels
zu der Außenseite bei 6 schräg verlaufen., Der Verschluß weilst eine geeignete Vorrichtung,
`z. B. einen. Stopfen 7, auf, dessen kegelförmige Fläche nach der in, der Öffnung
4 liegenden kegeligen Fläche 5 gerichtet ist. Der Kegel der Fläche 8 verläuft für
der gleichen Richtung wie die Kegelfläche 5 der Öffnung: 4, jedoch ist die Neigung
der Fläche 8 etwas geringer als, die Neigung der kegeligen Fläche 5.
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Der größte Durchmesser des Stopfens 7 ist etwas kleiner als, der kleinste
Durchmesser der Öffnung 4, so daßdieser Stopfen 7 durch die, Öffnung 4 einte-. schoben
werden kann. Das-Innenenide von Stopfen 7 besitzt einen aus einem Stück mit dem
Stopfemu bestehenden- Flansch io,, der im. Durchmesser etwas größer als der Durchmesser
.des ,Stopfens 7 neben der kegeligen Öffnung ist, so daß eine Schulter i i gebildet
wird: Die !Größe des Stopfens 7 ist so gewählt, daß die Wandung B des in die Öffnung
des Druckkessels eingesetzten Stopfens auf Abstand von der an den Seiten der Öffnung
4 befindlichen Schrägfläche 5 steht,. so daßr zwischen Wand 8 und Fläche 5 ein Zwischenraum
13 gebildet wird, Auf der Schulter i z liegt ein aufgeschnittener Ring 15, der in
den Zwischenraum 13 paßt und dessen Seiteni7 und 18 schräg verlaufen:, um sich der
kegeligen Fläche 5 der Öffnung 4 und der gegen überliegenden kegeligen Fläche 8
desi Stopfens 7 Der Ring ist in einem Winkel zur Senkrechten aufgeschnitten und
die Enden der Hälften stehen ,etwas auseinander, wodurch eine Öffnung 15' durch:
den Ring 13 hindurch gebildet ist. Das in dem Kessel vorhandene Drucks-trömungsmittel
kann durch diese Öffnung 15' hindurch zum Abdichtungsring 21 strömen. Das
innere Stirnende 16 dieses Ringes liegt teilweise .auf der Schulter i i auf, währen,d
der übrige Stirnabschnitt eine Fläche darstellt, die dem in dem Kessele od. dgl.
herrschenden Innendruck ausgesetzt ist.
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Der Druckring 15 ist ungefähr kreisförmig und besteht aus einem Material,
das fest genug ist, um bei der- Einwirkung größerer Drucke nicht verformt
zu
werden. Da der Ring 15 aufgeschnitten ist, braucht er beim Einsetzen nicht verbogen
zu werden und kann aus einem sehr harten Metall bestehen, um die bei hohen Drucken
auftretenden hohen Belastungen aufzunehmen.
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Neben, dem Ring 15 und in@ einem Abstand von der Stirnfläche 2o liegt
ein zweiter Ring 2i, der in den zwischen dem Stopfen 7 und dem Druckkessel 2 vorhandenen
Zwischenraum paßt,.. Dieser Ring 21 hat im - wesentlichen <die gleiche Querschnittsform
wie der Ring 15. Da jedoch die kegeligen. Flächen 5 und 8 nach außen konvergieren,
ist er etwas kleiner, um dem zwischen der Schrägfläche 5 des Kessels .2 und der
Schrägfläche 8 des Stopfens 7 liegenden Abstand zu entsprechen.
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Von der Öffnung 4 erstrecken sich eine Anzahl Bolzen 26 nach außen,
,die in der Oberseite 25 des Stopfens befestigt sind, indem z. B. das. an dem unteren
Ende der Bolzen befindliche Gewinde 27 in den Stopfen 7 wurde. Die Bolzen 26 treten
durch Öffnungen 3o der Kappe 31 hindurch, die über der in dem Druckkessel. 2 vorhandenen
öffnung 4 liegt. Eine Mutter 32 kann auf das Ende jedes Bolzens 26 aufgeschraubt
werden, so daß, die Mutfiter 32 die Oberfläche 33 der Kappe 31 berührt. Hierdurch
wird die Kappe 31 nach abwärts über die Öffnung gelegt, während gleichzeitig der
Stopfen 7 sowie der Druckring 15 und der Abdichtungsring 21 nach außen, bewegt werden,
um auf diese Weise die Ringe gegen: die Fläche 8 des Stopfens 7 und die Schrägfläche
5 der Druckkesiselöffnung zu keinen.
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Die Bolzen 26 sind zwar in erster Linie zum Sichern des Pfropfens
7 in seiner innerhalb der Öffnung 4 liegenden Stellung vorgesehen, jedoch
be-
günstigen diese Bolzen auch .das Einschieben und das Herausnehmen des
innerhalb der Öffnung 4 liegenden Stopfens 7.
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Um die Kappe 31 fest auf die Öffnung 4 aufzusetzen, ist auf der Stirnfläche
des Druckkessels eine Schrägfläche 36 vorgesehen,deren . Abschrägungswinkel ungefähr
gleich,dem Winkel der Schrägfläche 37 ist, die von der an der Kappe 31 befindlichen
Schulter 38 gebildet wird. Sobald die Kappe 31 über die Öffnung 4 gelegt wird, treten
die Flächen 36 und 37 in gleitenden Eingriff, wodurch die Kappe 31 in engere .Berührung
mit .Druckkessel 2 gepreßt wird, um den Stopfen 7 sowie den Druckring und den Abdichtungsring
in Stellung zu halten.
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Essei darauf hingewiesen, daß der innerhalb des Kessels 2 herrschende
Innendruck durch die Öffnung 15' übertragen wird., um einen, Druck geigen die Fläche
41 des Abdichtungsringes 21 und. nach unten auf die Fläche 2o des Druckringes 15
auszuüben. Der auf die Oberfläche 16 des: Druckringes und in dem Raum 13 abwärts
auf die Fläche 2o wirkende Druck ist also im wesentlichen gleich groß, so daß wenig
oder kein: Druck auf den Druckring selbst übertragen wird.
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Die eigentliche Oberfläche, gegen. die der im Kessel herrschende Druck
wirkt, ist der Flächenraum der Oberfläche 41 zuzüglich des Flächenraumes des Stopfens
7 auf einer Ebene, die im wesentlichen an,dem unteren Ende des Abdichtungsringes
21 such befindet. Da der Flächenraum des Stopfens 7 auf" dieser Ebene annähernd
vier- bis sechsmal größer als, der beaufschlagte Flächenraum 41 dies Abdichtungsringes
21 ist, will sich der Stopfen 7 .aufwärts bewegen, weil ein größerer Druck auf ihn
ausgeübt wird als gegen den: Abdichtungsring 21. Der Stopfen. 7 kann, sich jedoch
nicht aufwärts bewegen, wenn sich nicht der Druckring 15 und der Abdichtungsring
21 ebenfalls bewegen. Die ganze Belastung wird daher auf dien schwerenDruckring
15 übertragen:, und wenn, eine Aufwärtsbewegung auf Grund eines hohen Druckes verursacht
wird:, bewegt sich der Stopfen 7, der Druckring 15 und der Abdichtungsring 21 als
ein gemeinsames Gebilde nach oben.
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Das Arbeiten des erfindungsggemäßenVerschlusses ist zwar aus: der
vorsteh:endeni Beschreibung offen, sichtlich, als Zusammenfassung und zur weiteren
Erläuterung sei aber angenommen, daßi der Verschluß in eine kreisförmige Öffnung,
wie sie in der Zeichnung dargestellt isst; eingesetzt werden soll.
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Der Stopfen 7 wird durch die Öffnung 4 eingeschoben und dann der Druckring
15 auf die Schulter i i aufgelegt. Der Abdichtungsring 2 1 wird gebogen und durch
die Öffnung in den! zwischen dem Stopfen 7 und dem Kessel :2 befindlichen Zwitschenraum
eingesetzt: Der Druckring 15 sitzt auf der Schulter i i, und -der Abdichtungsring
21 liegt von dem Druckring 15 etwas auf Abstand, so daß, die innere Fläche 41 des
Abdichtungsringes 21 frei.liegt.
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Die Kappe 31 wird -dann auf die Balzen 26 aufgeschoben, um die Kappe
und den Stopfen 7 miteinander zu verbinden. Sobald die Kappe 31 über die Öffnung
4 mittels der B (olzeni 26 und Muttern 32 heruntergezogen wird, wird der Abdichtungsring
2i und der Druckring 15 in eine zwischen -dem Stopfen 7 und der Schrägfläche 5 der
Öffnung 4 liegende Stellung gedrängt.
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Der im Kessel erzeugte Druck wirkt: gegen die Stirnfläche 43 und gegen
die Oberfläche 16 des Rinrges 15 und ve-rsuchü, den Stopfen 7 und den Ring 15 nach
außen durch die Öffnung 4 hindurchzudrücken. Der Innendruck wirkt auch auf die obere
Fläche 2o des Druckringes 15 mit einer gleichen, aber entgegengesetzten Kraft zu
der auf die Fläche 16 wirkenden Kraft. Der Innendruck übt auch eine Kraft auf die
freie Fläche 41 des Abdichtung sringes 21 aus.
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Es besteht also, wie beschrieben, das Bestreben, den Stopfen. 7 nach
außen durch die Öffnung 4 hindurchzudrücken, da .diie dem Innendruck ausgesetzte
Fläche des Stopfens 7 größer ist als die Fläche des Abdichtungsr.inges:2i. Es kann
jedoch keine Verschiebung des Stopfens 7 stattfinden, wenn. nicht und bis der Druckring
15 und der Abdichtungsring 21 sich als ein gemeinsames. Gebilde mit .dem
Stopfen 7 bewegen. Der Hauptteil der Belastung wird durch den harten schweren Druckring
15 getragen, und wenn,der Stopfen 7 etwas von dem Innenidruck beaufschlagt: wird,
so trägt der Druckring 15 die ganize Kraft der Belastung und wird durch einten hohen
Druck etwas verschoben. Dei einer derartigen Bewegung des Druckringes 15 wird der
Abdichtungsringai
kräftiger in seine Lage eingeklemmt, um dadurch
eine Abdichtung zwischen den auswärts konvergierenden iSchrägflächen 5 und 8 aufrechtzuerhalten
und ein; Durchsickern von Druckströmungsmittel aus dem Verschluß zu verhindern.
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Wenn .der Stopfen 7 ,sich in den Abdichtungsring 21 und,den Druckring
i5 hineins längs der verhältnismäßig spitzkegeligen Fläche bewegt, keilt er die
Ringe dicht zwischen den Stopfen 7 und die Kegelwand 5 der Öffnung 4; um eine Abdichtung
zu bilden, jedoch wind die Keilwirküngdieser Stopfenfläche durch den Flansch i.
i überwacht, der mit dem Druckring i.5 in Berührung liegt: Der Druck, der den, Stopfen
durch; .die Öffnung hindurchzupressen versucht, bewegt den Stopfen: und die Ringe
als ein einziges Gebilde. Bei dieser Bewegung arbeitet dieses gemeinsame Gebilde
als eins Druck und Ab-
dichtungskeil mit dein größeren.) Kegelwinkel 17,
den die Wandung .der Öffnung 4 hat Der irrund für den gewählten Aufbau ist darin
zu sehen, daß dieRad Aalkomponente (der auf den; Stopfen und innerhalb des. Kessels
wirkenden Kraft in einer radialen Richtung ausgeübt und von: dem Druckring 15 aufgenommen
wird. Der Stopfen 7 seinerseits bildet eine Abdichtung mit"dem Abdichtungsring :2
i, der eine Abdichtung mit,der Innenseite der in -dem Druckkessel vorgesehenen Öffnung
4 bildet. Sobald der Druck für dem Kessel steigt, entsteht eine sehr hohe Ringspannung
in: denn die Kesselöffnung umgebenden Metall, und diese Spannung würde, wenn sie
mit dem im Kessel herrschenden Druck sich unbegrenzt erhöhen dürfte, entweder ein
Reißen des Kessels zur Solge haben oder einen Kessel mit sehr viel stärkeren Wandungen
um die Öffnung herum erfordern.. Da der Verschlußr sich als ein gemeinsaures Gebilde
bewegt, wird ,.die Wirkung der verhältnismäßig spitzkegeligen Fläche herabgesetzt,
so daß der Druck auf,den Stopfen 7 durch -die innerhalb der Öffnung liegende verhältnismäßig
stumpfkegelsge Fläche 5 aufgenommen wind. -Der mechani@sche Wirkungsgrad und die
Keilwirkung, die durch idiesei verhältnismäßig stumpfkegelige Schrägfläche 5 entstehen,
ist viel kleiner als an; der spi.tzkegelige n Schrägfläche. Die durch, diese Fläche
5 erzeugte-erhöhte Ringspannung ist entsprechend klein.
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Die Winkel der innerhalb- der Öffnung- und. auf dem _ Stopfen vorhandenen
Schrägflächen sind so groß; daß weder der Stopfen in dem Ring noch der Ring .irr
der Öffnung 4 als selbsthemmender Keil wirkt. Die Größe dieser Winkel ist bekannt.
Wenn bei Verwendung von Stahl der zwischen den gegenüberstehenden Flächen: vorhandene
Winkel eines Keiles kleiner als 18° ist, wird der Keil wahrscheinlich selbsthemmend
sein; .ist der Winkel jedoch gleich oder größer als 18°, so findet keine Selbsthemmting
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:
an ,dem die Teile nicht beschädigt wenden, siondern wieder verwendet werden können,
wenden die in Frage stehenden Winkel so groß, gewählt, daß kein selbsthemmender
Keil geschaffen wird. . . , . Wird. der erfindungsgemäße Verschluß bei großen Ölgen
verwendet, die z. $. 6o cm Durchmesser haben" :dann kann,der Druckring 15
aus einem Stück hergestellt werden, da er so groß. ist, daß er gebogen und eingeschoben
werden kann. Öffnungen 15' können in Axialrichtung durch dien Ring hindurchgebohrt
werden, um die Fläche 41 des Dichtungs@ ringes 21 freizulegen. .
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Zum Herausnehmen .des Verschlusses aus dem Kessel ist es nur notwendig;
die Muttern 32 von den Bolzen 26 abzuschrauben, worauf die Kappe 31 unter Freigabe
der Öffnung 4 abgenommen werden kann. Die Ringe 2z und 15 können dann aus
der Öffnung herausgenommen und der Stopfen 7 herausgezogen werden, so -daß das Innere
des Kessels. zugänglich ist.
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Die Erfindung bezieht sich also auf einen für Druckkessel od. dgl.
bestimmten Verschluß, der so ausgebildet ist, daß: er hohen. Drucken, und starken
Belastungen. widersteht.