Vorrichtung zum Abdichten einer Öffnung an deren Umfang Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdich ten einer Öffnung an deren Umfang, insbesondere einer Öffnung eines Druckkessels oder eines anderen Behäl ters.
Druckkessel, z.B. Behälter zum Lagern und Trans portieren von unter Druck stehenden Flüssigkeiten und Gasen müssen gewisse Normen erfüllen, die von Überwa chungsvereinigungen und von den Benutzern festgelegt worden sind und beispielsweise den Innendruck vor schreiben, dem die Kessel ohne Rissbildung und Undich- tigkeiten standhalten müssen. Diese Forderung ist um so wichtiger, da viele der zu lagernden oder zu transportier enden Flüssigkeiten und Gase flüchtig, schädlich, ent flammbar und explosiv sind.
Eine Innendruckprobe muss von dem Hersteller als Sicherheitsvorkehrung durchge führt werden, um die Regeln der überwachungsvereini- gungen und die Forderungen der Transportunternehmer und der Benutzer zu erfüllen.
Bisher sind bei der Ausführung solcher Druckproben Schwierigkeiten aufgetreten, die insbesondere die sichere Abdichtung der Öffnung oder der Öffnungen des Kessels oder der Behälter während der Druckproben betreffen.
In einigen Fällen wurde während der Probe ein Deckel oder eine Haube über die Öffnung geschweisst, die nach der Probe mit einem Schneidbrenner entfernt wurde.
Ferner ist es bekannt, auf der Oberseite des Kessels in den die Öffnung umgebenden Flansch oder die Fläche Löcher zu bohren, um einen Deckel mit einem flachen Dichtring zwischen den Löchern'@nnd dem Flansch oder der die Öffnung umgebenden Fläche zu befestigen.
Diese für Prüfzwecke verwendeten Dichtvorrichtun gen haben den Erfordernissen der Praxis nicht entspro chen, da es sich als sehr schwierig erwies, die Dichtung um die Löcher herum gleichmässig zusammenzudrücken. Ferner traten Schwierigkeiten durch die ungleichmässige Verformung des Dichtungsmaterials zwischen den Flä chen auf.
Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungen, bei denen eine nachgiebige Dichtung zwischen einer Platte und einer Fläche des Kessels oder eines Flansches zusammengedrückt wurde, arbeiten im wesentlichen des halb nicht zufriedenstellend, weil bei der Verwendung von einer Anzahl von Bolzenlöchern zahlreiche Möglich keiten für Leckstellen geschaffen werden. Das ungleiche Anzugsmoment der Schrauben schafft weitere undichte Stellen. Darüber hinaus ist der Aufbau und die Anord nung solcher Vorrichtungen nicht nur zeitaufwendig, sondern auch teuer und unzuverlässig.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dar in, eine Vorrichtung zum Abdichten einer Öffnung, z.B. eines Druckkessels oder eines anderen Behälters, zu schaffen, bei der die Dichtung durch den in den Druck kessel oder Behälter eingeführten Druck beaufschlagt und angedrückt wird, um die Öffnung abzuschliessen und die Dichtung bei steigendem Probedruck stärker anzu pressen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine mit einem ringförmigen Randabschnitt versehe ne, auf die Öffnung aufsetzbare Dichtringfassung und ein innerhalb des Randabschnitts angeordneter Dichtring vorgesehen sind, der eine Lippe mit einer äusseren, sich der Innenfläche des Randabschnitts anpassenden Fläche und einen nach innen gerichteten Flanschteil mit einer unteren, sich der die Öffnung umgebenden Fläche anpas senden Fläche aufweist, wobei der Dichtring weder am Randabschnitt noch auf der die Öffnung umgebenden Fläche fest angeordnet und bei auf die Öffnung aufge setzter Fassung in bezug auf den Randabschnitt frei beweglich ist,
und dass Befestigungsvorrichtungen vorge sehen sind, durch welche die Fassung fest in ihrer die Öffnung abdeckenden Stellung und die untere Fläche des Dichtrings in Berührung mit der die Öffnung umgeben den Fläche gehalten werden.
Diese Vorrichtung kann einfach und schnell auf eine Öffnung eines Druckkessels, eines Behälters oder einer Leitung aufgesetzt werden und nach der Probe ebenfalls schnell und einfach wieder entfernt werden.
In einer zweckmässigen Ausführungsform können die Befestigungsvorrichtungen für die Fassung eine Anzahl von mit gleichem Abstand am Umfang der Fassung verteilte Arme aufweisen, die an ihren oberen Enden an der Fassung angelenkt sind und an ihren unteren Enden hakenförmige Abschnitte aufweisen, welche den die Öff nung umgebenden Flansch untergreifen. Um das Entlüften des zu prüfenden Kessels, des Behälters oder der Leitung zu vereinfachen, kann in der Wand des Deckels ein lösbarer Stopfen vorgesehen sein.
Im folgenden Teil der Beschreibung wird eine Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes anhand von Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines typischen Tanks oder Druckkessels, dessen Öffnung mit einem Verschluss- oder Dichtelement versehen ist; Fig. 2 eine Draufsicht der Verschlusskappe oder des Deckels; und Fig. 3 eine teilweise im Schnitt gezeigte Seitenansicht der Verschlusskappe und des Dichtelements nach der Linie III-III in Fig. 2, wobei das Dichtelement über der mit einem Flansch versehenen Öffnung des Druckkessels angeordnet ist.
Der Druckkessel 1 ruht auf geeigneten Beinen oder Stützen 2 und weist an seinem einen Ende einen Einlass- anschluss 3 auf, durch den er normalerweise gefüllt wird und an den eine geeignete Flüssigkeits- oder Gasdruck quelle für die Prüfflüssigkeit oder das Prüfgas ange schlossen werden kann.
Der Kessel 1 kann einen zylindrischen, mit einer Öffnung 5 versehenen Stutzen 4 aufweisen, der normaler weise bei solchen Druckkesseln vorgesehen ist, die zum Lagern und Abfüllen von verflüssigten Erdölgasen, z.B. Buthan oder Propan verwendet werden. Der Stutzen 4 weist dabei üblicherweise einen um sein oberes Ende herumführenden ringförmigen Flansch 6 auf, in dem mit Abstand voneinander angeordnete Bohrungen 7 zur Aufnahme von Bolzen vorgesehen sind, um einen ent sprechenden Flansch eines nicht gezeigten Aufsatzes mit dem Stutzen zu verbinden.
In den Aufsatz sind normaler weise eine Abfüllöffnung, Steuerventile, ein Druck- messgerät, ein Sicherheitsventil und andere in Verbin dung mit dem Kessel benötigte Steuervorrichtungen eingesetzt. Der Flansch 6 kann anstatt mit einem Aufsatz auch mit einem anderen Verbindungsstück verbunden werden, beispielsweise mit einer Leitung, die mit einem entsprechenden Flansch versehen und dichtend mit dem Flansch 6 verbunden ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass diese Ausführungs form einer Kesselauslassöffnung nur als Beispiel benutzt wird und dass die Vorrichtung auch mit anderen Arten und Formen von Tankauslassöffnungen verwendet wer den kann, beispielsweise einem Auslass, der unmittelbar auf der Kesselwand ohne Verwendung eines Stutzens 4 angeordnet ist.
Ein gewölbter Deckel 8 weist an seiner Oberseite eine mit Gewinde versehene Durchlassöffnung 9 auf, die normalerweise von einem Gewindestopfen 10 verschlos sen ist. Durch die Durchlassöffnung 9 kann Luft aus dem Kessel ausströmen, bevor er zur Prüfung geschlossen wird. Nachdem der Kessel entlüftet ist, kann der Gewin destopfen 10 in die Durchlassöffnung 9 wieder einge schraubt werden, um während der Prüfung eine lecksi chere Dichtung zu schaffen.
Der gewölbte Deckel weist einen ringförmigen, nach unten gerichteten Randabschnitt 8a auf, auf dessen Innenseite eine ringförmige, mit einer glatten Oberfläche versehene Aussparung 21 vorgesehen ist. Die Aussparung 21 nimmt einen Dichtring 16 auf und verhindert, dass dieser Ring aus dem Deckel 8 herausfällt, wenn dieser auf die Öffnung aufgesetzt, transportiert oder gelagert wird. Die Oberfläche dieser Aussparung 21 ist geschlif fen, um eine glatte Fläche für die noch zu beschreibende Dichtung zu bilden.
Die Breite der Aussparung 21 ist grösser als die Breite des Flansches 17 des Dichtrings 16, so dass sich der Dichtring nach oben und nach unten bewegen und in Abhängigkeit von den Druckänderungen auf der Innen seite des Deckels 8 als Kolben wirken kann.
Auf der Oberseite des Deckels 8 ist eine Anzahl von paarweise mit Abstand angeordneten Ansätzen 11 befe stigt, die nach oben und nach aussen hin vom Deckel vorstehen.
Zwischen den paarweise angeordneten Ansätzen 11 sind durch einen Lagerzapfen 13 die oberen Enden von Armen 12 angelenkt. Die Lagerzapfen 13 erstrecken sich durch miteinander fluchtende Bohrungen 11a in den paarweise angeordneten Ansätzen 11. Die Arme 12 können also um die Lagerzapfen 13 nach oben ge schwenkt werden.
Jeder Arm 12 ist an seinem unteren Ende nach innen abgebogen und bildet einen hakenförmigen Abschnitt 14, der den Flansch 6 untergreift, wenn die Arme nach unten geschwenkt werden. Dabei kommen die Innenflächen der Arme an der Aussenfläche des Randabschnitts 8a zur Anlage.
Paare von mit Abstand voneinander angeordneten Führungsansätzen 15 sind an der Aussenfläche des Randabschnitts 8a des Deckels 8 angeordnet, um zwi schen sich die Arme 12 aufzunehmen, wenn diese in die in Fig. 3 gezeigte Stellung nach unten geschwenkt sind. Auf diese Weise werden die Arme 12 gegen eine seitliche Bewegung gesichert. Gegen eine nach aussen gerichtete Bewegung sind die Arme 12 durch Steckbolzen 15a gesichert, die durch miteinander fluchtende Öffnungen in den Führungsansätzen 15 und den Armen 12 hindurchge führt werden können.
Die Arme 12 oder andere Verbindungselemente soll ten mit gleichen Abständen am Umfang der Öffnung angeordnet sein. Vorzugsweise sollten wenigstens vier dieser Arme 12 vorgesehen sein, um eine gleichmässige Abdichtung der Öffnung zu erzielen. In manchen Fällen reichen jedoch bereits zwei mit gleichen Abständen voneinander angeordnete Arme zur Erzielung einer gleichmässigen Dichtung aus.
Dem Deckel 8 ist ein besonders ausgebildeter Dicht ring 16 zugeordnet, der aus einem nachgiebigen Mate rial, wie z.B. Neopren oder einer Gummiverbindung hergestellt ist und einen nach oben gerichteten, auch als Lippe bezeichneten ringförmigen Flansch 17 und einen nach innen weisenden Flansch 18 aufweist. Die Aussen flächen der Lippe 17 und des Flansches 18 sind vorzugs weise, aber nicht notwendigerweise rechtwinklig zueinan der angeordnet. Der Flansch 18 kann mit einer Verstei fung versehen und steifer als die Lippe 17 ausgeführt sein, um zu verhindern, dass sich der Flansch in uner wünschter Weise in die Bohrungen 7 eindrückt.
Der Dichtring 16 kann auch aus einem flexiblen, verhältnis- mässig biegsamen Metall oder einem anderen, eine Dichtungen bildenden Material hergestellt sein, wie z.B. als Aluminium, Asbestverbindungen, Teflon und dgl. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Flansch 18 so breit ausgeführt, dass er die zur Aufnahme von Bolzen bestimmten Bohrungen dichtend abdeckt. Der Flansch 18 ist vorzugsweise breit genug, um das Eindrük- ken von Dichtungsmaterial in die Bohrungen 7 auszuglei chen.
Die untere Fläche 20 des Flansches 18 ist eben und stimmt mit der oberen Fläche des Flansches 6 überein, so dass die untere Fläche des Flansches 18 kontinuierlich am Flansch 6 anliegt. Die äussere Fläche 22 der Lippe 17 ist vorzugsweise eben ausgeführt und der Innenfläche der auf der Innen seite des Randabschnitts 8a vorgesehenen Aussparung 21 dicht angepasst.
Es ist ersichtlich, dass sich die untere Fläche 20 des Dichtrings über einen zwischen der äusseren Fläche des Flansches 6 der Innenseite des unteren Endes des Randabschnitts 8a vorgesehenen Spalt 6a erstreckt, so dass das nachgiebige Material des Dichtrings in diesen Spalt eingedrückt wird um den Spalt abzudichten und abzuschliessen, wenn der Dichtring in der noch zu beschreibenden Weise von Druck beaufschlagt wird.
Die bisher beschriebene Vorrichtung arbeitet folgen- dermassen: Der gewölbte Deckel 8 wird auf die Öffnung aufge setzt, wobei der Dichtring in der Aussparung 21 sitzt. Die untere Fläche 20 des Dichtrings 16 kommt auf der oberen Fläche des Flansches 6 zur Anlage.
Die Arme 12 werden nach unten geschwenkt, so dass ihre hakenförmigen Abschnitte 14 mit der unteren Fläche des Flansches 6 in Eingriff kommen. Die Steckbolzen 15a werden durch die fluchtenden Bohrungen in den Füh rungsansätzen 15 und den Armen 12 eingeführt, um die Arme in ihrer inneren Stellung zu halten. Dieser Vorgang ist schnell und einfach durchführbar und kann ohne Werkzeuge, Schweissen oder andere Vorrichtungen oder Vorgänge ausgeführt werden.
Der Gewindestopfen 10 wird entfernt, um den Kessel zu entlüften, nachdem das Druckmedium über den Einlassanschluss 3 angeschlossen worden ist. Danach wird der Gewindestopfen 10 wieder eingesetzt, und das Innere des Kessels wird über den Einlassanschluss 3 mit einem Flüssigkeits- oder Gasdruck beaufschlagt, um den Kessel zu prüfen. Der dabei im Kessel herrschende Druck wirkt auf die obere Fläche 19 des Dichtrings 16 und auf die Innenfläche 23 der Lippe 17, um die untere Fläche 20 des Flansches 18 auf die obere Fläche des Flansches 6 und die äussere Fläche 22 der Lippe 17 gegen die Innenfläche der Aussparung 21 zu drücken und dabei eine Dichtungsberührung herzustellen.
Je grösser der im Innern des Druckkessels herrschen de Druck ist, um so fester und sicherer ist die Dichtung. Der Dichtring wird sowohl an die Fläche 20 als auch die Fläche 22 in gleichmässiger Weise angedrückt, um eine gleichförmige Dichtung ohne Leckbereiche zu schaffen. Der Dichtring schliesst dabei auch die Bohrungen 7 zur Aufnahme der Bolzen ab und wird in den zwischen dem Flansch 6 und der Innenkante des Randabschnitts 8a vorhandenen ringförmigen Spalt 6a eingedrückt, um um die Öffnung herum eine feste und sichere Dichtung herauszustellen.
Der Deckel 8 kann auch in anderer Weise auf die Öffnung aufgesetzt werden. Beispielsweise kann der Dek- kel mit geeigneten Seilen oder Drähten versehen sein, die um den Kessel herumgelegt sind, um den Dichtring 16 am Umfang der Öffnung nach unten zu drücken. Dar über hinaus muss die Öffnung nicht unbedingt mit einem Flansch versehen sein, sondern sie kann in der Wand des Kessels liegen, wobei sich der Dichtring der Wölbung des Kessels anpasst.
Die Behälteröffnung kann auch eine andere Form haben. Sie kann beispielsweise oval, sechseckig oder anders geformt sein, und der Dichtring und Deckel können so ausgebildet werden, dass sie dieser Form entsprechen.
Bei einem Kessel, der keinen Auslassstutzen aufweist und dessen Öffnung in der Wand des Kessels vorgesehen ist, ist es erforderlich, den Deckel mit einem der Wöl bung des Kessels angepassten Randabschnitt zu versehen. Es kann der gleiche Dichtring 16 verwendet werden, da er aus elastischem Material hergestellt ist und sich der Wölbung des Kessels um die Öffnung herum und der Innenfläche des Randabschnitts 8a anpasst. Bei der Prüfung eines mit keinem Auslassstutzen versehenen Kessels, bei dem die Öffnung in der Wand des Kessels liegt, kann der Deckel 8 durch um den Kessel herumge legte Seile oder Drähte gehalten werden.
Ferner ist es möglich, den Deckel durch Seile oder Drähte mit anderen Gegenständen fest zu verbinden.
Der Deckel 8 kann schnell abgenommen werden, indem die Steckbolzen 15a entfernt werden, so dass die Arme 12 vom Flansch 6 weggeschwenkt werden kön nen.
Obwohl der Dichtring in Verbindung mit einem eine Öffnung in einem Behälter für ein Druckmedium ab- schliessenden Deckel dargestellt ist, kann er auch zum Abschliessen von Öffnungen anderer Behälter, Kessel oder Gehäuse beim Prüfen verwendet werden, wie z.B. bei Abfüllgefässen, Erdöllagerungsbehältern, Maschinen gehäusen und Gussstücken. Der Dichtring kann ferner bei einer Rohrkupplung verwendet werden, wobei der Druck in der Rohrleitung die Dichtung aufweitet und zur Anlage bringt.
Obwohl die aus Deckel und Dichtung bestehende Anordnung insbesondere zum Abdichten einer Öffnung beim Prüfen eines Kessels geeignet ist, kann sie auch als abnehmbarer, ständiger Verschluss eines Kessels oder Behälters verwendet werden, um die Druckänderungen darin auszugleichen.
Mit der beschriebenen Vorrichtung ist demnach eine Dichtung und ein Verschluss für eine Öffnung eines Druckkessels, eines Behälters oder einer Leitung geschaf fen worden, der einfach und leicht anzubauen ist und eine gleichmässige und sichere Dichtung gewährleistet, die verschiedenen Grössen und Formen von Öffnungen angepasst werden kann, und bei der die Öffnungen sowohl in der Wand des Kessels oder entfernt von dieser angeordnet sein können. Die Vorrichtung ist verhältnis- mässig billig und spart bei ihrer Anwendung sehr viel Zeit.