DE29918541U1 - Behälterverschluß sowie Verschlußdeckel für diesen Behälterverschluß - Google Patents
Behälterverschluß sowie Verschlußdeckel für diesen BehälterverschlußInfo
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Description
Behälterverschluß sowie Verschlußdeckel für diesen Behälterverschluß
Die Erfindung betrifft einen Behälterverschluß gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7.
Für die Kühler von Verbrennungsmotoren sind Behälterverschlüsse bekannt, die aus einem am oberen Ende des Behälters - in diesem Fall des Kühlers - angeformten Behälterstutzen und einem dazu passenden, den Behälterstutzen verschließenden Verschlußdeckel bestehen. Bei einer Gattung von Behälterverschlüssen ist der Verschlußdeckel auf den Behälterstutzen aufgeschraubt. Beim Aufschraubvorgang bewegt sich somit der Verschlußdeckel axial in Richtung des Behälters. Dabei wird ein vorgewölbtes Deckelinnenteil in den Behälterstutzen eingeschoben.
Um den Behälter in Schließstellung des Verschlußdeckels abzudichten, ist um den Außenumfang des Deckelinnenteils ein Dichtungsring gelegt, der in Schließstellung des Verschlußdeckels an einem als Dichtfläche dienenden Abschnitt der Innenseite des Behälterstutzens abdichtend
anliegt. Der Dichtungsring wird in einer Ringnut geführt, die behälterseitig und deckelseitig von jeweils einem Ringsteg begrenzt ist.
Der Behälterstutzen ist innenseitig so geformt, daß sich an die Dichtfläche zur Öffnung des Behälterstutzens hin eine Stutzenerweiterung, bewirkt durch eine Durchmesservergrößerung anschließt. Dichtfläche und Stutzenerweiterung sind über eine konische Rampe miteinander verbunden. Die Stutzenerweiterung gehört zu einem Druckentlastungsraum, der über eine Öffnung Verbindung zur Außenatmosphäre hat.
Beim Verdrehen des Verschlußdeckels in Öffnungsrichtung bewegt sich das Deckelinnenteil axial und nimmt dabei den Dichtungsring mit. Beim Bewegen über die Rampe und Erreichen der Stutzenerweiterung sollte sich zwischen Dichtungsring und Innenwand des Behälterstutzens ein Drukkentlastungsspalt ausbilden, über den ein eventuell im Behälter, d. h. im Kühler vorhandener Überdruck über die Verbindung zur Außenatmosphäre abgebaut wird, bevor der Verschlußdeckel die Offenstellung erreicht. Auf diese Weise soll ein Abspringen des Behälterstutzens mit der Gefahr des Verbrühens von herausspritzendem Kühlwasser vermieden werden.
Es hat sich allerdings gezeigt, daß der Dichtungsring bei höheren Innendrücken trotz der radial nach innen gerichteten Spannung, mit der er in der Ringnut liegt, auch dann noch in Anlage an der Innenwand des Behälterstutzens
bleibt, wenn der Verschlußdeckel in Abschraubrichtung bewegt und damit der Dichtungsring aus dem Bereich der Dichtfläche in den Bereich der Stutzenerweiterung kommt, d. h. der Dichtungsring wird durch den Behälterinnendruck vom Nutgrund der Ringnut radial nach außen abgehoben. Dies hat zur Folge, daß auch bei Erreichen der Stutzenerweiterung kein Druckentlastungsspalt und damit auch kein Druckausgleich mit der Außenatmosphäre entsteht. Dann ist immer noch die Gefahr gegeben, daß der Behälter auch beim Lösen des Verschlußdeckels vom Behälterstutzen noch unter Druck steht und es deshalb zu Verbrühungen kommt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Behälterverschluß der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit hoher Sicherheit gewährleistet ist, daß eine Druckentlastung des Behälterinneren vor Erreichen der Offenstellung des Verschlußdeckels erzielt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer ersten Alternative erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der deckelseitige Ringsteg wenigstens einen Druckentlastungskanal aufweist, der die Ringnut mit dem Druckentlastungsraum verbindet, wenn der Dichtungsring vom Nutgrund der Ringnut abgehoben ist. Dieser konkreten Ausgestaltung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, eine Verbindung zwischen Behälterinnerem und dem Druckentlastungsraum durch wenigstens einen besonderen Druckentlastungskanal auch dann sicherzustellen, wenn der Dichtungsring in den Bereich der Stutzenerweiterung kommt und trotz dieser Erweiterung an der Innenwand des Behälterstutzens angelegt bleibt und somit zunächst
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kein Druckentlastungsspalt entsteht. Sobald der Druckentlastungskanal durch Abheben des Dichtungsrings vom Nutgrund öffnet, entsteht ein spontaner Druckausgleich mit der Folge, daß die den Dichtungsring nach außen auf die Innenwand des Behälterstutzens wirkende Druckkraft nachläßt und sich der Dichtungsring aufgrund seiner eigenen Spannkraft wieder zurück in die Ringnut unter Anlage an dem Nutgrund bewegt. Dies wiederum hat zur Folge, daß an der Außenseite des Dichtungsrings der an sich für die Druckentlastung vorgesehene Druckentlastungsspalt entsteht, über den dann eine eventuell noch vorhandene Druckdifferenz ausgeglichen wird. Auf diese Weise ist gesichert, daß auch bei relativ hohem Behälterinnendruck ein Druckausgleich stattfindet, bevor der Verschlußdeckel seine Offenstellung erreicht. Der Verschlußdeckel kann dann gefahrlos abgenommen werden.
Es versteht sich, daß schon ein einziger Druckentlastungskanal ausreichend sein kann, wenn er hinreichend groß genug dimensioniert ist, um den Druck im Behälterinnenraum so stark zu reduzieren, daß sich der Dichtungsring wieder am Nutgrund anlegt. Es kann jedoch zweckmäßiger sein, über den Umfang der Ringnut mehrere Druckentlastungskanäle zu verteilen, um Asymmetrien zu vermeiden. Dabei können die Druckentlastungskanäle jede beliebige Form haben, beispielsweise als Löcher oder nach außen hin geschlossene Schlitze oder aber auch als nach außen offene, nutartige Schlitze ausgebildet sein.
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In einer zweiten Alternative wird der Grundgedanke der Erfindung dadurch verwirklicht, daß der Behälterstutzen im Bereich außerhalb der Dichtfläche wenigstens eine Druckentlastungsausnehmung aufweist, die beim oder nach dem Überfahren des Dichtungsrings in Richtung der Offenstellung eine Verbindung zum Druckentlastungsraum herstellt. In diesem Fall wird die Druckentlastung trotz Anlage des Dichtungsrings an der Innenseite des Behälterstutzens über dessen Außenseite vorgenommen, und zwar mittels einer oder mehrerer über den Umfang verteilter Druckentlastungsausnehmungen im Behälterstutzen. Dabei sollten die Druckentlastungsausnehmungen so gestaltet sein, daß ihre Begrenzungen beim Überfahren nicht in den Dichtungsring einschneiden und der Dichtungsring auch nicht wesentlich in sie einfaßt.
Zweckmäßigerweise ist die Druckentlastungsausnehmung bzw. wenigstens eine der Druckentlastungsausnehmungen als Axialnut ausgebildet, deren axiale Erstreckung größer ist als die des Dichtungsrings, damit es zu dem gewünschten Druckausgleich kommt. Stattdessen oder in Kombination kann die Druckentlastungsausnehmung oder wenigstens eine davon als Wandungsloch ausgebildet sein, das über einen Kanal in der Wandung des Behälterstutzens oder in einem besonderem Rohr mit dem Druckausgleichsraum verbunden ist. Sofern mehrere Wandungslöcher vorgesehen sind, können diese auch über einen Ringkanal miteinander verbunden sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß sich die Druckentlastungsausnehmung(en) in einem ersten, sich an die Dichtfläche erweiterten Abschnitt einer Stutzenerweiterung vorgesehen ist bzw. sind und der Innenradius der Stutzenerweiterung in einem sich deckelseitig anschließenden Abschnitt vergrößert ist bzw. sind.
Das bzw. die Druckausgleichsausnehmung(en) kann bzw. können in den Behälterstutzen selbst eingeformt sein. Sie können jedoch auch Teil eines in den Behälterstutzen eingesetzten Einsatzes sein.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen - jeweils im Vertikalschnitt und beschränkt auf den jeweils linken Teil -
Figur 1 einen Behälterverschluß mit Verschlußdekkel in Schließstellung;
Figur 2 den Behälterverschluß gemäß Figur 1 geringfügig modifiziert;
Figur 3 den Behälterverschluß gemäß Figur 2 mit dem Verschlußdeckel in einer Zwischenstellung zwischen Schließ- und Offenstellung;
Figur 4 einen Ausschnitt des Behälterverschlusses gemäß Figur 1 mit Modifizierung in Schließstellung.
In den Figuren 1 bis 3 ist ein Behälterverschluß 1 dargestellt, der im wesentlichen rotationssynunetrisch ausgebildet ist, so daß auf die Darstellung der spiegelbildlichen rechten Seite des Behälterverschlusses 1 verzichtet worden ist. Der Behälterverschluß 1 besteht im wesentlichen aus einem Behälterstutzen 2 und einem auf ihn aufgeschraubten Verschlußdeckel 3. Der Behälterstutzen 2 weist einen untenseitigen, verengten Stutzenabschnitt 4 auf, der zur Verbindung mit einer entsprechenden Öffnung in einen Behälter, insbesondere einem Kühler für Verbrennungsmotoren, bestimmt ist. im oberen, erweiterten Stutzenbereich 5 hat der Behälterstutzen 2 ein Außengewinde 6, in das ein Innengewinde 7 am Verschlußdeckel 3 einfaßt. Der Verschlußdeckel 3 ist also auf den Behälterstutzen 2 aufgeschraubt und kann von diesem abgeschraubt werden.
Der Verschlußdeckel 3 besteht aus einem hutförmigen Dekkelaußenteil 8 mit einem den Behälterstutzen 2 übergreifenden und das Innengewinde 7 tragenden Außenrand 9 und einem topfförmigen Deckelinnenteil 10, das mit seinem oberen Rand nach innen ragende Vorsprünge 11 am Deckelaußenteil 8 eingeklippt und auf diese Weise mit ihm drehbar verbunden ist. In das Deckelinnenteil 10 ist ein weiteres Formteil 12 eingesetzt, das für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich ist, so daß von einer Beschreibung der Form und Funktion dieses Formteils 12 abgesehen wird.
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Im unteren Bereich weist das Deckelinnenteil 10 eine Ringnut 13 auf, in die ein elastomerer Dichtungsring 14 in Form eines O-Rings eingesetzt ist. Die Ringnut 13 wird von einem deckelseitigen Ringsteg 15 und einem im Abstand dazu angeordneten, behälterseitigen Ringsteg 16 begrenzt. Beide Ringstege 15, 16 führen den Dichtungsring 14. Der Dichtungsring 14 liegt mit radial nach innen gerichteter Vorspannung am Nutgrund 17 der Ringnut 13 an.
Die Innenwand des oberen Stutzenabschnitts 5 ist in zwei Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufgeteilt, nämlich zum einen einer Dichtfläche 18 und einer Stutzenerweiterung 19, wobei der Radius der Dichtfläche 18 geringer ist als der Stutzenerweiterung 19. Beide sind über einen konischen Rampenabschnitt 20 verbunden. Durch eine Manschette 21 aus Messing wird der Bereich der Dichtfläche 18 und des Rampenabschnitts 19 stabilisiert.
In der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Schließstellung des Verschlußdeckels 3 liegt die ringförmige Dichtfläche 18 gegenüber der Ringnut 13, wobei der Dichtungsring 14 an der Dichtfläche 18 anliegt. Dabei wird der Dichtungsring 14 so komprimiert, daß er zu einem Oval verformt wird und deshalb auch an den Ringstegen 15, 16 anliegt. Wird der Verschlußdeckel 3 in Öffnungsrichtung verdreht, verschiebt er sich entsprechend der Steigung von Außengewinde 6 und Innengewinde 7 axial und nimmt dabei das Dekkelinnenteil 10 mit. über die Durchmesservergrößerung im Rampenabschnitt 20 nimmt die Komprimierung des Dichtungs-
rings 14 ab, so daß er wieder seine im Querschnitt kreisrunde Form einnimmt (Figur 3). Ist der Behälterinnendruck nicht zu groß, bleibt der Dichtungsring 14 in Anlage an dem Nutgrund 17, und spätestens bei Erreichen der Stutzenerweiterung 19 entsteht zwischen der Außenseite des Dichtungsrings und der Innenseite des Behälterstutzens 2 ein Druckentlastungsspalt. Aufgrund dieses Ringspalts kann Überdruck im Behälterinneren und damit aus dem Bereich des unteren Stutzenabschnitts 4 am unteren Ringsteg 16 und dem Dichtungsring 14 vorbei in den darüberliegenden Druckentlastungsraum 22 und von diesem über einen Ableitkanal 23 in die Außenatmosphäre abgeleitet werden. Es tritt also ein Druckausgleich zwischen Behälterinnerem und Außenatmosphäre ein, bevor der Verschlußdeckel 3 seine Offenstellung erreicht hat, in der der abgenommen werden kann. Bei Abnahme des Verschlußdeckels 3 ist somit kein Überdruck mehr vorhanden, so daß das Öffnen gefahrlos geschieht.
Bei größerem Behälterinnendruck kann die in Figur 3 gezeigte Situation auftreten. Der Behälterinnendruck ist dann so stark, daß er die nach innen gerichtete Radialkraft des Dichtungsrings 14 überwindet und ihn vom Nutgrund 17 abhebt und im Rampenabschnitt 20 und sogar bis in die Stutzenerweiterung 19 gegen die Innenseite des Behälterstutzens 2 anpreßt. Es entsteht also nicht der oben beschriebene Druckentlastungsspalt zwischen Behälterstutzeninnenseite und Außenseite des Dichtungsrings 14.
Um diese Situation zu vermeiden, weist der deckelseitige Ringsteg 15 über den Umfang verteilt mehrere Druckentlastungskanäle 24 auf, die axial ausgerichtet sind und benachbart zum Nutgrund 17 angeordnet sind. Der behälterseitige Ringsteg 16 weist Ausnehmungen 25 auf, die den freien Querschnitt zwischen der Stirnseite des behälterseitigen Ringstegs 16 und der Dichtfläche 18 vergrößern. Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 weist dieser Ringsteg 16 zusätzlich eine zur Ringnut 13 gehendes Durchgangsloch 26 auf. Die Druckentlastungskanäle 24 stellen beim Abheben des Dichtungsrings 14 vom Nutgrund 17 eine Verbindung zwischen Behälterinnenraum und Druckentlastungsraum 22 her, so daß über die Druckentlastungskanäle 23 ein erster Druckausgleich stattfinden kann. Dieser Druckausgleich reduziert den Druck im Behälterinneren solange und soweit, bis der Dichtungsring 14 aufgrund seiner eigenen Vorspannung wieder an dem Nutgrund 17 zur Anlage kommt. Hierdurch werden zwar die Druckentlastungskanäle 23 verschlossen. Gleichzeitig entsteht aber an der Außenseite des Dichtungsrings 14 der eigentlich gewünschte Druckentlastungsspalt zumindest bei Erreichen der Stutzenerweiterung 19, wodurch dann ein vollständiger Druckausgleich zwischen Behälterinnerem und Außenatmosphäre über den Druckentlastungsraum 22 und den Ableitkanal 23 bewirkt wird. Die Druckentlastungskanäle 24 sichern also, daß auch bei hohen Drücken im Behälterinneren ein Druckausgleich mit der Atmosphäre vor Erreichen der Offenstellung des Verschlußdeckels 3 erzielt wird und damit Gefahren für denjenigen, der den Verschlußdeckel 3 abnehmen will, vermieden werden.
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Statt der Druckentlastungskanäle 24 können auch radial nach außen offene Schlitze in dem deckelseitigen Ringsteg 15 vorgesehen sein. Auch andere Formen von Druckentlastungskanälen 24 sind denkbar, soweit sie sichern, daß bei Abheben des Dichtungsrings 14 vom Nutgrund 17 eine Verbindung zwischen Druckentlastungsraum 22 und dem Behälterinneren hergestellt wird.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt des Behälterverschlusses 1, begrenzt auf den Bereich der Abdichtung. Zu sehen ist der linke Teil des Behälterstutzens 2 und der linke untere Teil des Deckelinnenteils 10 des Verschlußdeckels 3. Dabei werden nachstehend nur die Unterschiede zu dem Behälterverschluß 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Wie zu sehen ist, weist hier der deckelseitige Ringsteg 15 keinen Druckentlastungskanal auf, d. h. das Deckelinnenteil 10 ist wie vorbekannt gestaltet. Damit es dennoch zu einer zuverlässigen Druckentlastung vor Erreichen der Offenstellung des Verschlußdeckels 3 kommt, sind außerhalb der Dichtfläche 18 im Bereich des Rampenabschnitts 20 Axialnuten 27 in die Wandung des Stutzenabschnitts 4 eingeformt, und zwar eine Vielzahl solcher Axialnuten 27 über den Umfang verteilt. Diese Axialnuten 27 werden wirksam, wenn der Verschlußdeckel 3 aufgeschraubt und damit das Deckelinnenteil 10 axial in Richtung auf die Öffnung des Behälterstutzens 2 bewegt wird und der Dichtungsring 14 den Rampenabschnitt 20 erreicht, wie dies in Figur 4 zu sehen ist. Aufgrund der Axialnuten 27 entsteht
dann eine Verbindung zwischen dem Behälterinneren, also unterhalb des Dichtungsrings 14, und dem Druckentlastungsraum 22. Hierdurch entsteht dieselbe Druckentlastung wie durch die Druckentlastungskanäle 24 mit der Folge, daß sich der Überdruck in dem Behälterinneren zumindest so weit abbaut, daß der Dichtungsring 14 aufgrund seiner Spannung in Anlage an dem Nutgrund 17 bleibt und demgemäß bei Erreichen der Stutzenerweiterung 19 ein Druckentlastungsspalt zwischen der Außenseite des Dichtungsrings 14 und der Innenseite der Stutzenerweiterung 19 entsteht.
Claims (12)
1. Behälterverschluß (1) mit einem Behälterstutzen (2) und einem Verschlußdeckel (3), der zwischen einer Offenstellung, in der er von dem Behälterstutzen (2) abnehmbar ist, und einer Schließstellung, in der er mit seinem Deckelinnenteil (10) in den Behälterstutzen (2) axial hineinbewegt ist, bewegbar ist, wobei das Deckelinnenteil (10) außenseitig mit einer Ringnut (13) versehen ist, die von einem deckelseitigen Ringsteg (15) begrenzt ist und in die ein Dichtungsring (14) eingesetzt ist, und wobei der Behälterstutzen (2) auf Höhe des Dichtungsrings (14), wenn der Verschlußdeckel (3) sich in Schließstellung befindet, eine Dichtfläche (18) aufweist, an der dann der Dichtungsring (14) abdichtend anliegt, wobei der Behälterstutzen (2) auf Höhe des Dichtungsrings (14), wenn der Verschlußdeckel (3) sich in einer Stellung zwischen Schließ- und Offenstellung befindet, eine radiale Stutzenerweiterung (19) zur Erzeugung eines Druckentlastungsspalts zwischen Dichtungsring (14) und Stutzenerweiterung (19) aufweist, und wobei schließlich der Druckentlastungsspalt über einen Druckentlastungsraum (21) Verbindung zur Außenatmosphäre hat, dadurch gekennzeichnet, daß der deckelseitige Ringsteg (15) wenigstens einen Druckentlastungskanal (24) aufweist, der die Ringnut (13) mit dem Druckentlastungsraum verbindet, wenn der Dichtungsring vom Nutgrund der Ringnut (13) abgehoben ist.
2. Verschlußdeckel (3) für den Behälterstutzen (2) eines Behälterverschlusses (1) mit einem Deckelinnenteil (10), das außenseitig mit einer Ringnut (13) versehen ist, die von einem deckelseitigen Ringsteg (15) begrenzt ist und in die ein Dichtungsring (14) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der deckelseitige Ringsteg (15) wenigstens einen Druckentlastungskanal (24) aufweist, der zur nutabgewandten Seite dieses Ringstegs (15) hin offen ist, wenn der Dichtungsring (14) vom Nutgrund (17) der Ringnut (13) abgehoben ist.
3. Behälterverschluß nach Anspruch 1 oder verschlußdeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Druckentlastungskanäle (24) über den Umfang des Deckelinnenteils (10) verteilt sind.
4. Behälterverschluß nach Anspruch 1 oder 3 oder Verschlußdeckel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchgangskanal bzw. wenigstens einer der Durchgangskanäle (24) als Loch ausgebildet ist.
5. Behälterverschluß nach Anspruch 1, 3 oder 4 oder Verschlußdeckel nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskanal bzw. einer der Druckentlastungskanäle (24) als sich in Umfangsrichtung erstreckender und nach außen hin geschlossener Schlitz ausgebildet ist.
6. Behälterverschluß nach Anspruch 1, 3, 4 oder 5 oder Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskanal bzw. wenigstens einer der Druckentlastungskanäle (24) als nach außen hin offener Schlitz ausgebildet ist.
7. Behälterverschluß (1) mit einem Behälterstutzen (2) und einem Verschlußdeckel (3), der zwischen einer Offenstellung, in der er von dem Behälterstutzen (2) abnehmbar ist, und einer Schließstellung, in der er mit seinem Deckelinnenteil (10) in den Behälterstutzen (2) axial hineinbewegt ist, bewegbar ist, wobei das Deckelinnenteil (10) außenseitig einen Dichtungsring (14) aufweist, und wobei der Behälterstutzen (2) auf Höhe des Dichtungsrings (14), wenn der Verschlußdeckel (3) sich in Schließstellung befindet, eine Dichtfläche (18) aufweist, an der dann der Dichtungsring (14) abdichtend anliegt, und wobei schließlich ein Druckentlastungsraum (21) mit Verbindung zur Außenatmosphäre vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterstutzen (2) im Bereich außerhalb der Dichtfläche (18) wenigstens eine Druckentlastungsausnehmung (27) aufweist, die beim oder nach dem Überfahren des Dichtungsrings (14) in Richtung der Offenstellung eine Verbindung zum Druckentlastungsraum (22) herstellt.
8. Behälterverschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere getrennte Druckentlastungsausnehmungen (27) über den Umfang verteilt sind.
9. Behälterverschluß nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der oder wenigstens einer der Druckentlastungsausnehmungen als Axialnut (27) ausgebildet ist.
10. Behälterverschluß nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. wenigstens einer der Druckentlastungsausnehmungen (27) als Wandungsloch ausgebildet ist, das über einen Kanal mit dem Druckentlastungsraum (22) verbunden ist.
11. Behälterverschluß nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckentlastungsausnehmungen (27) in einem ersten, sich an die Dichtfläche (18) anschließenden Abschnitt vorgesehen sind und der Innenradius einer Stutzenerweiterung (19) in einem sich deckelseitig anschließenden Abschnitt vergrößert ist.
12. Behälterverschluß nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Druckentlastungsausnehmungen (27) Teil eines in dem Behälterstutzen (2) angeordneten Einsatzes ist bzw. sind.
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