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Dokumentenidentifikation DE4416527A1 16.11.1995
Titel Verschlußdeckel
Anmelder Blau GmbH, 40764 Langenfeld, DE
Erfinder Scharrer, Konrad, 40721 Hilden, DE
Vertreter Schaumburg, K., Dipl.-Ing.; Thoenes, D., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Thurn, G., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 81679 München
DE-Anmeldedatum 10.05.1994
DE-Aktenzeichen 4416527
Offenlegungstag 16.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.1995
IPC-Hauptklasse B65D 51/18
IPC-Nebenklasse B65D 51/16   
Zusammenfassung Bei einem Verschlußdeckel zum Verschließen eines Behälterstutzens, umfassend ein mit einem Verbindungsteil versehenes Deckelinnenteil, das eine zur Anlage an dem Stutzenrand bestimmte Ringdichtung trägt, und ein das Deckelinnenteil (18) kappenförmig übergreifendes Deckelaußenteil (10) mit einem Kappenboden (14) und einer Kappenwand sind das Deckelaußenteil (10) und das Deckelinnenteil (18) relativ zueinander um die Gewindeachse drehbar. Zwischen dem Deckelinnenteil (18) und dem Deckelaußenteil (10) ist ein drehfest mit einem der Deckelteile (10, 18) verbundenes Federteil (58) mit mindestens einem elastisch auslenkbaren ersten Mitnahmeelement (66) angeordnet, das mit mindestens einem am jeweils anderen Deckelteil (18, 10) ausgebildeten starren Mitnahmeelement (72) zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen den beiden Deckelteilen (10, 18) in Schließrichtung und Öffnungsrichtung so zusammenwirkt, daß das erste Mitnahmeelement (66) beim Überschreiten eines auf das Deckelaußenteil (10) beim Aufschrauben des Verschlußdeckels in Schließrichtung ausgeübten vorgegebenen Drehmomentes durch das zweite Mitnahmeelement (72) elastisch ausgelenkt wird und über das zweite Mitnahmeelement (72) gleitet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Verschlußdeckel zum Verschließen eines Behälterstutzens, umfassend ein mit einem Verbindungsteil versehenes Deckelinnenteil, das eine zur Auflage auf dem Stutzenrand bestimmte Ringdichtung trägt, und ein das Deckelinnenteil kappenförmig übergreifendes Deckelaußenteil mit einem Kappenboden und einer Kappenwand.

Verschlußdeckel dieser Art mit einem Verbindungsteil in Form eines Gewindeabschnittes oder eines Bajonettriegels werden beispielsweise als Kühlerdeckel verwendet. Ein solcher Kühlerdeckel muß den Einfüllstutzen des Kühlers sicher verschließen, um den unbeabsichtigten Austritt von Kühlerflüssigkeit zu verhindern. Dies verleitet dazu, den Kühlerdeckel mit großer Kraft zuzudrehen. Das hat den Nachteil, daß die Ringdichtung, die sich ab einem gewissen Anpressdruck weder gegenüber dem Stutzenrand noch gegenüber der Dichtungsauflagefläche am Deckelinnenteil drehen kann, stark gewalkt wird, wenn der Deckel zu kräftig zugeschraubt wird. Dieses häufige Walken und Verquetschen der Ringdichtung verringert deren Lebensdauer und erhöht damit wiederum die Gefahr eines Austritts von Kühlerflüssigkeit, insbesondere dann wenn die Kühlflüssigkeit stark erhitzt ist und in dem Kühler ein entsprechend hoher Überdruck herrscht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußdeckel der oben genannten Art so auszubilden, daß einerseits eine zuverlässige Abdichtung der zu verschließenden Öffnung erzielt wird und andererseits eine Beschädigung der Ringdichtung durch zu starkes Festschrauben des Deckels vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Deckelaußenteil und das Deckelinnenteil relativ zueinander um die Gewindeachse drehbar sind und daß zwischen dem Deckelinnenteil und dem Deckelaußenteil ein drehfest mit einem der Deckelteile verbundenes Federteil mit mindestens einem elastisch auslenkbaren ersten Mitnahmeelement angeordnet ist, das mit mindestens einem am jeweils anderen Deckelteil ausgebildeten starren zweiten Mitnahmeelement zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen den beiden Deckelteilen in Schließrichtung und Öffnungsrichtung so zusammenwirkt, daß das erste Mitnahmeelement beim Überschreiten eines auf das Deckelaußenteil beim Aufschrauben des Verschlußdeckels in Schließrichtung ausgeübten vorgegebenen Drehmomentes durch das zweite Mitnahmeelement elastisch ausgelenkt wird und über das zweite Mitnahmeelement gleitet.

Das Deckelinnenteil wird also bei einer Drehung des Deckelaußenteiles in Schließrichtung solange mitgenommen, bis die Ringdichtung mit einer eine zuverlässige Abdichtung gewährleistenden Kraft gegen den Stutzenrand gedrückt wird. Wird dies zum zuverlässigen Schließen des Verschlußdeckels erforderliche Drehmoment überschritten, d. h. der Deckel weiter in Schließrichtung gedreht, so rutscht das Deckelaußenteil gegenüber dem Deckelinnenteil durch, während das Deckelinnenteil gegenüber dem Behälterstutzen stehen bleibt. Dadurch wird ein übermäßiges Anpressen und Walken der Ringdichtung vermieden.

Vorzugsweise ist das Federteil als Federscheibe ausgebildet, die zwischen dem Kappenboden und einer diesem zugewandten Fläche des Deckelinnenteiles angeordnet ist und aus deren Ebene eine Mehrzahl von die ersten Mitnahmeelemente bildenden Zungen so herausgebogen ist, daß das freie Zungenende jeweils in die der Öffnungsrichtung des Verschlußdeckels entsprechende Umfangsrichtung weist. Dabei sind die zweiten Mitnahmeelemente von Ansätzen gebildet, die an der dem einen Deckelteil zugewandten Fläche des anderen Deckelteiles ausgebildet sind und an ihrer in Öffnungsrichtung weisenden Seite eine in Schließrichtung ansteigende Rampenfläche und auf ihrer in Öffnungsrichtung weisenden Seite eine Sperrfläche haben, die zum Eingriff mit einem freien Zungenende bestimmt ist. Diese Ausbildung gewährleistet einerseits das Durchrutschen des Deckelaußenteiles relativ zum Deckelinnenteil beim Überschreiten des vorgegebenen Drehmomentes in Schließrichtung, während in Öffnungsrichtung ein formschlüssiger Eingriff zwischen den Zungenenden und den Ansätzen und damit eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Deckelteilen gewährleistet ist.

Die Verwendung einer von den beiden Deckelteilen unabhängigen Federscheibe hat den Vorzug, daß man die erforderlichen Federkräfte exakter einstellen kann. Würde man beispielsweise die elastisch auslenkbaren Mitnahmeelemente einstückig mit einem der Deckelteile ausbilden, müßte das Material der Deckelteile entsprechend ausgewählt werden. Die Deckelteile bestehen häufig zumindest teilweise aus Kunststoff. Es kann schwierig sein, einen Kunststoff zu finden, der einerseits die hohe erforderliche Bruchfestigkeit hat und andererseits auch bei großen Temperaturunterschieden (kalter Kühler bzw. heißer Kühler) und angesichts der im Kühlwasser enthaltenen aggressiven Medien eine annähernd gleichbleibende Elastizität der Mitnahmeelemente gewährleistet. Form und Material der von den Deckelteilen unabhängigen Federscheibe dagegen, kann allein im Hinblick auf die elastischen Eigenschaften der auslenkbaren Mitnahmeelemente ausgewählt werden, um unter allen Betriebsbedingungen annähernd das gleiche Anzugsmoment für das Aufschrauben des Deckels zu gewährleisten.

Die drehfeste Verbindung zwischen der Federscheibe und dem entsprechenden Deckelteil kann auf einfacher Weise dadurch hergestellt werden, daß die Federscheibe Aussparungen zur Aufnahme von komplementären Fortsätzen an dem betreffenden Deckelteil hat. Damit die Federscheibe ohne weitere Befestigungsmittel zuverlässig in ihrer Lage bleibt, können an der Federscheibe aus der Scheibenebene vorspringende Stützabschnitte vorgesehen sein, die zur Anlage an dem jeweils anderen Deckelteil bestimmt sind.

Vorzugsweise ist die Federscheibe drehfest mit dem Deckelaußenteil, d. h. mit dem Kappenboden desselben verbunden, wobei die zweiten Mitnahmeelemente an dem Deckelinnenteil angeordnet sind.

Das Deckelinnenteil hat bei Ausbildung als Kühlerdeckel vorzugsweise einen mit einem Innengewinde versehenen Gewindering und ein mit diesem verbundenes Ventilgehäuse zur Aufnahme eines Überdruck-/Unterdruckventils, wobei die zweiten Mitnahmeelemente an dem Gewindering ausgebildet sind.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen die Achse enthaltenden Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kühlerdeckel,

Fig. 2 einen die Achse enthaltenden Schnitt durch den Gewindering des Deckelinnenteiles allein entlang Linie II-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Gewindering in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2,

Fig. 4 eine in die Ebene projizierte Ansicht eines Teils des Gewinderings in Richtung des Pfeiles B in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Federscheibe und

Fig. 6 eine vergrößerte teilweise schematische Darstellung des Eingriffs zwischen einem ersten und einem zweiten Mitnahmeelement.

Der in Fig. 1 dargestellte Kühlerdeckel ist als Schraubdeckel dargestellt. Er könnte aber auch mit einem Bajonettriegel versehen sein, ohne daß dadurch die erfindungswesentlichen Merkmale berührt werden. Der Kühlerdeckel umfaßt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Deckelaußenteil, das in Form einer Kappe mit senkrecht zur Deckelachse 12 gerichtetem Kappenboden 14 und einer koaxial zur Achse 12 gerichteten zylindrischen Kappenwand 16 ausgebildet ist. Das Deckelaußenteil 10 übergreift ein allgemein mit 18 bezeichnetes Deckelinnenteil, das einen im wesentlichen zylindrischen Gewindering 20 mit einem Innengewinde 22 und ein in dem Gewindering 20 angeordnetes Ventilgehäuse 24 umfaßt, in dem ein allgemein mit 26 bezeichnetes Überdruck-/Unterdruckventil angeordnet ist. Der Gewindering 20 hat auf seiner Außenseite nahe seinem in Fig. 1 unteren Rand eine ringförmig umlaufende Schulter 28, unter die am bodenfernen Rand der Kappenwand 16 ausgebildete Schnapphaken 30 greifen, wenn das Deckelaußenteil 10 auf das Deckelinnenteil 18 aufgedrückt wird. Diese Schnapphaken 30, von denen in Fig. 1 nur einer dargestellt ist, gewährleisten eine axial feste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil 10 und Deckelinnenteil 18, erlauben aber gleichzeitig eine Drehung der beiden Deckelteile 10, 18 um die Achse 12 relativ zueinander.

Der Gewindering 20 hat an seinem dem Kappenboden 14 nahen Ende einen radial einwärts gerichteten Ringflansch 31 mit einer Mittelöffnung 32 (Fig. 3). In die Mittelöffnung 32 greifen Fortsätze 34 des Ventilgehäuses 24 und verbinden dieses mit dem Gewindering 20, wobei ein radial auswärts weisender Flansch 36 am Ventilgehäuse 24 an der dem Kappenboden 14 abgewandten Seite des Ringflansches 31 anliegt. Der Flansch 36 des Ventilgehäuses 24 trägt eine Ringdichtung 38, die zur Auflage auf den Rand eines nicht dargestellten Stutzens bestimmt ist, der durch den Schraubdeckel verschlossen werden soll.

Das in dem Ventilgehäuse 24 angeordnete Überdruck-/Unterdruckventil 26 ist an sich in herkömmlicher Weise aufgebaut und braucht nur kurz erläutert zu werden. Es umfaßt eine Stützplatte 40, die an den Fortsätzen 34 eingehängt ist. Eine topfförmige Vertiefung der Stützplatte 40 dient zur Aufnahme einer Überdruckfeder 42, die sich mit ihrem anderen Ende an einer Ventilplatte 44 des Überdruckventils abstützt. Die Ventilplatte 44 liegt mit ihrem äußeren Rand auf einer Ventilringdichtung 46 auf und preßt diesen gegen einen ringförmigen Ventilsitz 48, der am Ventilgehäuse 24 ausgebildet ist.

An der Unterseite der Ringdichtung 46 liegt eine Unterdruckventilplatte 50 unter der Wirkung einer Unterdruckfeder 52 an, die sich mit ihrem anderen Ende an dem Ventilgehäuse 24 abstützt.

Entsteht in dem verschlossenen Behälter ein Unterdruck, so wirkt dieser über eine Öffnung 54 im Ventilgehäuse auf die Unterdruckventilplatte 50 und hebt diese entgegen der Wirkung der Unterdruckfeder 52 von der Ventilringdichtung 46 ab. Durch den entstehenden Zwischenraum zwischen der Unterdruckventilplatte 50 und der Ringdichtung 46 und eine zentrale Öffnung 56 in der Überdurckventilplatte 44 kann über weitere Öffnungen und Kanäle in den Deckelteilen einen Druckausgleich mit der Atmosphäre erfolgen. Entsteht in dem verschlossenen Behälter dagegen ein Überdruck, so wirkt dieser einerseits auf die Unterdruckventilplatte 50 und andererseits die Ventilringdichtung 46 und hebt letztere von dem Ventilsitz 48 ab, so daß wiederum einen Ausgleich mit der Atmosphäre erfolgen kann.

Um den Schraubdeckel mit einem vorgegebenen maximalen Drehmoment auf den Gewindestutzen eines zu verschließenden Behälters aufschrauben zu können, ist eine Ratschenverbindung zwischen den beiden Deckelteilen 10 und 18 vorgesehen, die im folgenden nun näher erläutert werden soll.

Zur Herstellung der Ratschenverbindung dient eine allgemein mit 58 bezeichnete Federscheibe (ein Federsegment), die beispielsweise aus Federstahl besteht und die in Fig. 5 in vergrößertem Maßstab abgebildet ist. Sie liegt an dem Kappenboden 14 an. Um eine drehfeste Verbindung zwischen der Federscheibe 58 und dem Kappenboden 14 herzustellen, hat die Federscheibe 58 in einem radial inneren Bereich eine Reihe von Bohrungen 60, in welche an der Innenseite des Kappenbodens 14 ausgebildete komplementäre Zapfen 62 eingreifen. Am äußeren Rand der Federscheibe 58 sind durch Einschnitte 64 Zungen 66 gebildet, die in Umfangsrichtung weisen und in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise aus der Scheibenebene herausgebogen sind. Desweiteren sind in der Federscheibe 58 in einem radial mittleren Bereich zwischen den Bohrungen 60 und den Zungen 66 drei weitere Federzungen 68 gebildet, die leicht gewölbt sind und durch Anlage an einer geeigneten Fläche des Deckelinnenteiles 18 dafür sorgen, daß die Federscheibe 58 stets flach gegen den Kappenboden 14 des Deckelaußenteiles 10 gedrückt wird.

An der dem Deckelinnenteil zugewandten Stirnfläche 70 des Gewinderinges 20 (Fig. 3) sind in gleichförmigen Winkelabständen mehrere Ansätze 72 ausgebildet, die jeweils einen von der Stirnfläche 70 aus ansteigenden rampenförmigen Abschnitt 74 und einen blockförmigen Abschnitt 76 umfassen, der auf seiner der Rampe 74 abgewandten Seite eine annähernd senkrecht zur Stirnfläche 70 gerichtete Sperrfläche 78 hat. Von den Ansätzen 72 erstreckt sich jeweils eine nach radial innen hin abfallende keilförmige Stützwand 80.

Fig. 6 zeigt das Zusammenwirken der die ersten Mitnahmeelemente bildenden Zungen 66 an der drehfest mit dem Deckelaußenteil verbundenen Federscheibe 58 mit den einstückig an dem Gewindering 20 des Deckelinnenteiles 18 ausgebildeten Ansätzen 72. Beim Aufschrauben des Schraubdeckels auf einen Behälterstutzen dreht sich das Deckelaußenteil 10 relativ zum Deckelinnenteil 18 solange, bis die Zungen 66 jeweils an der Rampe 74 anliegen. Beim weiteren Drehen nimmt das Deckelaußenteil 10 das Deckelinnenteil 20 in Schließrichtung mit. Der Gewindering 20 wird dabei auf den mit einem entsprechenden Außengewinde versehenen Behälterstutzen aufgeschraubt, bis die Ringdichtung 38 auf dem Stutzenrand fest aufliegt. Ist das Deckelinnenteil so weit aufgeschraubt, daß die Ringdichtung 38 mit einem eine zuverlässige Abdichtung gewährleistenden Druck gegen den Stutzenrand gepreßt wird, bewirkt eine weitere Drehung Deckelaußenteiles 10 in Schließrichtung, d. h. die Ausübung eines höheren Drehmomentes, daß die Federzungen 66von den Rampenflächen 74 flach gedrückt werden, und über die Ansätze 72 gleiten. Das Deckelaußenteil 10 rutscht also gegenüber dem Deckelinnenteil 18 durch. Das gewünschte Schließ-Drehmoment, das durch den federnden Gegendruck der Federzungen 66 eingestellt ist, kann somit nicht überschritten werden.

Wird das Deckelaußenteil 10 in Öffnungsrichtung gedreht (in Fig. 6 entgegen der Richtung des Pfeiles C) dann stoßen die freien Enden 82 der Federzungen 66 gegen die jeweiligen Sperrflächen 78 der Ansätze 72. Durch die geringfügige Neigung der Sperrflächen 78 entsprechend den Darstellungen in Fig. 4 und Fig. 6 wird dabei sichergestellt, daß die Federzungen 66 nicht nach oben gebogen werden. Es entsteht also ein formschlüssiger Eingriff zwischen den Federzungen 66 und den Ansätzen 72, so daß bei einer Drehung des Deckelaußenteiles 10 in Öffnungsrichtung das Deckelinnenteil 18 in jedem Falle mitgenommen wird. Damit läßt sich der Deckel auch dann zuverlässig öffnen, wenn die Dichtung auf dem Stutzenrand festgeklebt sein sollte.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß mit der erfindungsgemäßen Lösung das Drehmoment für das Aufschrauben eines Deckels auf einen Behälterstutzen zuverlässig auf einen gewünschten Wert eingestellt werden kann, der einerseits einen sicheren Verschluß des Stutzens gewährleistet, andererseits eine Beschädigung der Deckeldichtung durch allzu starkes Festziehen des Deckels auf dem Behälterstutzen verhindert. Dadurch, daß die elastisch auslenkbaren Mitnehmer, nämlich die Federzungen 66 an einer von den Deckelteilen unabhängigen Federscheibe ausgebildet sind, kann die Federcharakteristik der Federzungen und damit der Wert des gewünschten Grenzdrehmomentes exakt eingestellt werden, ohne daß hierzu Rücksicht auf das Material der Deckelteile genommen werden müßte.


Anspruch[de]
  1. 1. Verschlußdeckel zum Verschließen eines Behälterstutzens, umfassend ein mit einem Verbindungsteil (22) versehenes Deckelinnenteil, das eine zur Anlage an dem Stutzenrand bestimmte Ringdichtung (38) trägt, und ein das Deckelinnenteil (18) kappenförmig übergreifendes Deckelaußenteil (10) mit einem Kappenboden (14) und einer Kappenwand (16), dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelaußenteil (10) und das Deckelinnenteil (18) relativ zueinander um die Gewindeachse (12) drehbar sind und daß zwischen dem Deckelinnenteil (18) und dem Deckelaußenteil (10) ein drehfest mit einem der Deckelteile (10, 18) verbundenes Federteil (58) mit mindestens einem elastisch auslenkbaren ersten Mitnahmeelement (66) angeordnet ist, das mit mindestens einem am jeweils anderen Deckelteil (18, 10) ausgebildeten starren Mitnahmeelement (72) zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen den beiden Deckelteilen (10, 18) in Schließrichtung und Öffnungsrichtung so zusammenwirkt, daß das erste Mitnahmeelement (66) beim Überschreiten eines auf den Deckelaußenteil (10) beim Aufschrauben des Verschlußdeckels in Schließrichtung ausgeübten vorgegebenen Drehmomentes durch das zweite Mitnahmeelement (72) elastisch ausgelenkt wird und über das zweite Mitnahmeelement (72) gleitet.
  2. 2. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federteil eine Federscheibe (58) ist, die zwischen dem Kappenboden (14) und einer diesem zugewandten Fläche (70) des Deckelinnenteiles (18) angeordnet ist und aus deren Ebene eine Mehrzahl von die ersten Mitnahmeelemente bildenden Zungen (66) so herausgebogen ist, daß das freie Zungenende (82) jeweils in die der Öffnungsrichtung des Verschlußdeckels entsprechende Umfangsrichtung weist, und daß die zweiten Mitnahmeelemente von Ansätzen (72) gebildet sind, die an der dem einen Deckelteil (10) zugewandten Fläche (70) des anderen Deckelteils (18) ausgebildet sind und an ihrer in Öffnungsrichtung weisenden Seite eine in Schließrichtung ansteigende Rampenfläche (74) und auf ihrer in Schließrichtung weisenden Seite eine Sperrfläche (78) haben, die zum Eingriff mit dem freien Zungenende (82) bestimmt ist.
  3. 3. Verschlußdeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (58) Aussparungen (60) zur Aufnahme von komplementären Fortsätzen (62) an dem drehfest mit ihr verbundenen Deckelteil (10) hat.
  4. 4. Verschlußdeckel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (58) aus der Scheibenebene vorspringende Stützabschnitte (68) hat, die zur Anlage an dem anderen Deckelteil (18) bestimmt sind.
  5. 5. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federscheibe (58) drehfest mit dem Deckelaußenteil (10) verbunden ist und daß die zweiten Mitnahmeelemente (72) an dem Deckelinnenteil (18) angeordnet sind.
  6. 6. Verschlußdeckel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelinnenteil (18) einen mit einem Innengewinde (22) versehenen Gewindering (20) und ein mit diesem verbundenes Ventilgehäuse (24) zur Aufnahme eines Überdruck-/Unterdruckventils (26) umfaßt, wobei die zweiten Mitnahmeelemente (72) an dem Gewindering (20) ausgebildet sind.






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