DE10039061C5

DE10039061C5 - Kunststoffbehälter

Info

Publication number: DE10039061C5
Application number: DE10039061A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Przytulla; Dieter Glasner
Original assignee: Mauser Werke GmbH
Current assignee: Mauser Werke GmbH
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2009-07-02
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: NL1016003C2; FR2797849B1; DE10039061A1; DE29914821U1; FR2797849A1; DE10039061C2

Abstract

Kunststoffbehälter (10) zur Lagerung und zum Transport von insbesondere gefährlichen flüssigen Füllgütern mit einem Schraubverschluß (12), der einen hochstehenden Spundstutzen (16) und einen eingeschraubten Spundstopfen (14) – bzw. einen aufgeschraubten Schraubdeckel – mit aufgesetztem bzw. eingelegtem Dichtungsring (18) mit rundem Querschnitt umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß der Spundstutzen (16) auf der Innenseite seiner schräg nach oben weisenden Dichtungsfläche (22) einen in Axialrichtung bzw. in Richtung des Dichtungsringes (18) – in Normalposition betrachtet – nach oben weisenden, umlaufenden ringförmigen Vorsprung (24) (= Dichtungslippe) aufweist, der die den Dichtungsring (18) umschließende Dichtungsfläche (22) verlängert bzw. verbreitert und beim Einschrauben des Spundstopfens (14) bzw. Aufschrauben der Schraubkappe bereits vor Erreichen des endgültigen Dichtungssitzes des Dichtungsringes (18) mit diesem in abdichtenden Wirkungskontakt tritt und bei geringfügiger radialer Deformation des Spundstutzens (16) eine größere Dichtwirkung entfaltet als in Normalposition (ohne Aufweitung/Deformation) des Spundstutzens (16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kunststoffbehälter zur Lagerung und zum Transport von insbesondere gefährlichen flüssigen Füllgütern, mit einem Schraubverschluß, der einen hochstehenden Spundstutzen und einen eingeschraubten Spundstopfen – bzw. einen aufgeschraubten Schraubdeckel – mit aufgesetztem bzw. eingelegtem Dichtungsring umfaßt.
Kunststoffbehälter mit Spundverschluß wie z. B. 220 Liter L-RING-Fässer sind in der Regel mit einem 2 Zoll- und einem ¾tel Zoll-Spundstutzen ausgestattet. Die Spundstutzen sind seitlich im Faßoberboden in eingesenkten Spundmulden bzw. Spundgehäusen angeordnet. Dabei ist der Spundstutzen üblicherweise mit einem Innengewinde und der dazugehörige Spundstopfen mit einem entsprechenden Außengewinde ausgestattet. In einer anderen Ausführungsform (Schraubdeckel-Version) weist der Spundstutzen ein Außengewinde und der dazugehörige Schraubdeckel ein Innengewinde auf. Hierbei gibt es jeweils Grobgewinde- wie auch Feingewindeausführungen. Auf jeden Fall ist zum gas- und flüssigkeitsdichten Verschließen der Spundöffnung ein Dichtungsring auf den Spundstopfen aufgesetzt bzw. in den Schraubdeckel eingesetzt.
Kunststoff-Spundfässer mit Spund- oder Schraubdeckelverschlüssen werden bei Transportbelastungen wie auch bei den Bauartprüfungen mit Innendruck belastet. Bei der statischen Innendruckprüfung wird das übervoll mit Wasser befüllte Faß über 30 Minuten lang mit einem Wasser-Überdruck von 2 bar beaufschlagt. Dabei darf keine Flüssigkeit austreten. Der Oberboden des Fasses wölbt sich dabei stark nach außen. Dadurch wird das Spundgehäuse radial deformiert und auch der Spundstutzen wird oval aufgeweitet. Aufgrund hoher Zugspannungen in Formtrennnahtebebe, d. h. in Richtung über den Faßmittelpunkt wird der Spundstutzen in dieser Richtung aufgeweitet bzw. ovalisiert und in der um 90° dazu gedrehten Richtung zusammengezogen. Als Folge davon wird die Dichtung in den beiden sich gegenüberliegenden Aufweitungsbereichen entlastet. Insbesondere wenn als Dichtungswerkstoff ein PE-Material mit hoher Härte und vergleichsweise geringem Rückstellvermögen verwendet wird, besteht die Gefahr, daß der Spundverschluß bereits bei geringer radialer Deformation undicht wird.
Aus der deutschen Veröffentlichung DE 42 37 301 C1 ist ein Rollsicken-Deckelfaß (Stahlfaß) bekannt, bei dem in den umfangsseitigen Deckelrand ein Dichtungsring eingelegt ist. In dem nach unten offenen u-förmigen Deckelrand ist am höchsten Punkt eine umlaufende Sicke eingeformt, durch die der Dichtungsring im Verschlußzustand in Axialrichtung auf die Bordur der Faßmündung gestaucht wird.
Weiterhin ist aus der französischen Druckschrift FR 1 16 144 ein ähnlicher Behälter bekannt, bei dem der Dichtungsring von einem ringförmigen Vorsprung des aufgesetzten Behälterdeckels gleichfalls in Axialrichtung auf den Rand der Behälteröffnung gedrückt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kunststoffbehälter mit Schraubverschluß anzugeben, der – auch bei Extrembelastungen – ein verbessertes Dichtverhalten seines Schraubverschlusses aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer radialen Aufweitung des Spundstutzens zunächst – in Axialrichtung betrachtet – eine zunehmende Verengung des Dichtungsspaltes bzw. ein stärkeres Zusammendrücken des Dichtungsringes mit erhöhter Dichtwirkung erfolgt.
Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es sinnvoll und zweckmäßig ist, die Dichtungsfläche des Spundstutzens oder/und des Spundstopfens bzw. Schraubdeckels konstruktiv derart zu verändern, daß bei Extrembelastungen, d. h. bei leichter radialer Deformation des Spundstutzens nicht sofort eine Verminderung der Dichtwirkung, sondern im Gegenteil zunächst eine Zunahme der Dichtwirkung eintritt. Dies wird dadurch erreicht, daß der Spundstutzen auf der Innenseite seiner bzw. schräg nach oben weisenden Dichtungsfläche einen in Axialrichtung bzw. in Richtung des Dichtungsringes – in Normalposition betrachtet – nach oben weisenden, umlaufenden ringförmigen Vorsprung (= Dichtungslippe) aufweist, der die den Dichtungsring umschließende Dichtungsfläche verlängert bzw. verbreitert und beim Einschrauben des Spundstopfens bzw. Aufschraubens der Schraubkappe bereits vor Erreichen des endgültigen Dichtungssitzes des Dichtungsringes mit diesem in abdichtenden Wirkungskontakt tritt.
Dadurch, daß beim Zuschrauben des Spundstopfens die Dichtung bei Erreichen ihrer endgültigen Dichtungsposition zwischen den umlaufenden Dichtleisten am Spundstopfen und am Spundstutzen eingespannt und zusammengedrückt ist, wird zuverlässig erreicht, daß ein Faß mit dem erfindungsgemäßen Spundverschluß auch bei Faßabstürzen bzw. Falltests absolut flüssigkeitsdicht bleibt und auch nicht ein Tropfen des flüssigen Faßinhaltes austritt, was insbesondere bei gefährlichem flüssigen Füllgut von ganz besonderer Bedeutung ist.
Die erfindungsgemäße Schraubverschlußausführung kann bei den üblichen Spundverschlußgrößen von ¾tel Zoll, 2 Zoll oder 3 Zoll ebenso realisiert werden wie bei allen gängigen Schraubdeckelgrößen von ca. 20 mm bis ca. 250 mm Durchmesser.
Die Erfindung zeichnet sich durch folgende wesentliche Merkmale und Vorteile aus:

– bei einer radialen Aufweitung des Spundstutzens erfolgt zunächst eine zunehmende Verengung des Dichtungsspaltes bzw. ein stärkeres Zusammendrücken der Dichtung,
– die stutzenseitige Dichtungsfläche weist einen in Richtung der Dichtung weisenden Vorsprung auf, der die Dichtungsfläche verbreitert bzw. verlängert und bereits vor Erreichen des endgültigen Dichtungssitzes der Dichtung mit dieser in abdichtenden Wirkungskontakt tritt,
– der Vorsprung der stutzenseitigen Dichtungsfläche ist in radialer oder/und axialer Richtung zur Dichtung hin ausgebildet,
– die stopfenseitige Dichtungsfläche weist einen in Richtung der Dichtung weisenden Vorsprung auf, der die Dichtungsfläche verlängert,
– der Vorsprung der stopfenseitigen Dichtungsfläche ist in radialer oder/und axialer Richtung zur Dichtung hin ausgebildet,
– die höchste Pressung der Dichtung erfolgt in einem Zustand, bei dem der Querschnitt des Spundstutzens radial geringfügig aufgeweitet ist.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Es zeigen
1 ein 220 Liter L-Ringfaß mit erfindungsge mäßem Spundverschluß,
2 einen bekannten Spundverschluß in Teilquerschnittsdarstellung,
3 einen vergrößerten Ausschnitt des bekannten Spundverschlusses,
4 den Ausschnitt gem. 3 im Belastungszustand,
5 einen vergrößerten Ausschnitt des erfindungsgemäßen Spundverschlusses des in 1 dargestellten Fasses,
6 den Ausschnitt gem. 5 im Belastungszustand,
In 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein erfindungsgemäßes Spundfaß aus thermoplastischem Kunststoff mit einem gas- und flüssigkeitsdicheten Spundverschluß 12 dargestellt, der auch bei Extrembelastungen absolut dicht bleibt.
Die Teilquerschnittdarstellung in 2 zeigt einen bekannten konventionellen 2 Zoll-Spundverschluß 12 mit innerem Spundstopfen 14, darauf angeordnetem Dichtungsring 18 und äußerem Spundstutzen 16. Der Spundstutzen 16 weist ein Innengewinde und der Spundstopfen 14 ein entsprechendes Außengewinde auf, hier beide als Grobgewinde ausgeführt. Zur Verdeutlichung des Sachverhaltes ist in 3 in Teilschnittdarstellung der relevante Bereich des konventionellen Spundverschlusses vergrößert dargestellt. Der Spundstopfen 14 mit Dichtungsring 18 ist hier in seiner dichtenden Endposition in den Spundstutzen 16 eingeschraubt. Der Dichtungsring 18 dichtet den Spundstopfen 14 gegen eine axiale Dichtfläche 20 und eine im wesentlichen radiale Dichtfläche 22 unterhalb des Grobgewindes im Spundstutzen 16 ab. Der größte Durchmesser des Spundstopfens beträgt ca. 70 mm und der Durchmesser des Dichtungsringes ca. 65 mm bei einer Dicke des Dichtungsringes von ca. 3–6 mm. Der Dichtungsring 18 besteht je nach einzusetzendem Füllgut aus einem entsprechend chemisch resistenten und elastischen Dichtungswerkstoff (z. B. Gummi, Silikon, HD-PE o. ä.).
In vergrößerter und übertriebener Darstellungsweise ist für den Verschlußzustand in 4 verdeutlicht, wie der äußere Spundstutzen 16 – bei einer Extrembelastung wie insbesondere bei einer statischen Innendruckprüfung oder einem Faßabsturz mit dynamischer Spannungsspitze des inneren Überdruckes – sich partiell radial aufweitet bzw. eine von der Kreisform abweichende Ovalform einnimmt. Durch diese Aufweitung 30 – in Pfeilrichtung – entfernt sich die axiale Dichtfläche 20 und in geringerem Maße auch die im wesentlichen radiale Dichtfläche 22 des Spundstutzens 16 von dem Dichtungsring 18, d. h. die Dichtung wird in diesem Deformationsbereich entlastet und die Dichtwirkung geht verloren, wobei flüssiges Füllgut austritt bzw. herausspritzt.
In 5 ist nun der erfindungsgemäße Spundverschluß 12 in seinem dichtenden Verschlußzustand dargestellt, und es wird sofort beim Betrachten deutlich, daß hierbei eine wesentlich verbesserte Dichtwirkung erzielbar ist. Im Gegensatz zu dem in 3 dargestellten konventionellen Spundverschluß beträgt hier aufgrund der Vorsprünge 24, 26 der Umschlingungswinkel bzw. die dichtende Anlagefläche 28 des Dichtungsringes 18 auf dem Spundstopfen 14 in Querschnittsbetrachtung mehr als 180°. Der Vorsprung 24 der stutzenseitigen Dichtungsfläche wie auch der Vorsprung 26 der stopfenseitigen Dichtungsfläche weist eine etwa dreiecksförmige Querschnittsfläche auf und ist in radialer oder/und axialer Richtung zum Dichtungsring 18 hin vorstehend ausgebildet. Wichtig hierbei ist, daß der Durchmesser des spundstutzenseitigen Vorsprunges 24 etwas kleiner als der Durchmesser des spundstopfenseitigen Vorsprunges 26 ausgebildet ist.
6 zeigt nun den erfindungsgemäßen Spundverschluß im Belastungszustand. Dabei ist der Dichtungsring 18 nun mehr als zuvor bombenfest zwischen den Vorsprüngen 24 und 26 bzw. Dichtlippen am Spundstutzen 16 und Spundstopfen 14 eingeklemmt. Die gas- und flüssigkeitsdichte Verbindung über den Dichtungsring 18 geht auf jeden Fall in keinem Moment verloren. Im Gegenteil, der Dichtungsring 18 des eingeschraubten Spundstopfens 14 bzw. des aufgeschraubten Schraubdeckels entfaltet bei geringfügiger radialer Deformation des Spundstutzens 16 eine größere Dichtwirkung als in Normalposition (ohne Aufweitung/Deformation) des Spundstutzens 16. Hieraus wird deutlich, daß die höchste Pressung des Dichtungsringes 18 in einem Zustand erfolgt, bei dem der Querschnitt des Spundstutzens 16 partiell an einer oder zwei Stellen radial geringfügig aufgeweitet ist, wobei sich dann an diesen Stellen der spundstutzenseitige Vorsprung 24 und der spundstopfenseitige Vorsprung 26 mit dazwischen eingeklemmtem Dichtungsring 18 etwa gegenüberliegen.
Bei Ausgestaltung der Erfindung können die Übergänge der dichtwirkungsverbessernden Vorsprünge bzw. Dichtlippen zur übrigen Dichtungsfläche hin selbstverständlich auch fließend geglättet sein bzw. kontinuierlich ineinander übergehen. Wichtig dabei ist, daß beim Stopfen der Dichtungssitz außen höher ist als innen und entsprechend beim Spundstutzen der Dichtungssitz innen höher ist als außen.
Durch die weiterbildende, an sich konstruktiv einfache Maßnahme der beiden zusätzlichen Dichtlippen wird eine wesentliche Verbesserung der Dichtwirkung von Schraubverschlüssen erzielt. Die Erfindung ist anwendbar auf alle Spundverschlüsse (z. B. ¾ Zoll, 2 Zoll, 3 Zoll etc.), sowie in entsprechender Weise ebenfalls auf Schraubdeckel (mit Innengewinde) oder Faßdeckel mit größerem Durchmesser, z. B. mit Spannringverschluß für großvolumige Deckelfässer. Durch Anwendung der Erfindung bei derartigen Behälterverschlüssen wird in jedem Falle bei geringfügiger Deformation = Ovalisierung der Spundöffnung bzw. der Behälteröffnung eine Erhöhung der Dichtwirkung erzielt.

10: L-Ringfaß
12: Spundverschluß
14: Spundstopfen
16: Spundstutzen
18: Dichtungsring
20: axiale Dichtungsfläche
22: radiale Dichtungsfläche
24: umlaufender Vorsprung (16) = Dichtlippe
26: umlaufender Vorsprung (14) = Dichtlippe
28: Dichtungsfläche (14)
30: Aufweitung (16)

Claims

Kunststoffbehälter (10) zur Lagerung und zum Transport von insbesondere gefährlichen flüssigen Füllgütern mit einem Schraubverschluß (12), der einen hochstehenden Spundstutzen (16) und einen eingeschraubten Spundstopfen (14) – bzw. einen aufgeschraubten Schraubdeckel – mit aufgesetztem bzw. eingelegtem Dichtungsring (18) mit rundem Querschnitt umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß der Spundstutzen (16) auf der Innenseite seiner schräg nach oben weisenden Dichtungsfläche (22) einen in Axialrichtung bzw. in Richtung des Dichtungsringes (18) – in Normalposition betrachtet – nach oben weisenden, umlaufenden ringförmigen Vorsprung (24) (= Dichtungslippe) aufweist, der die den Dichtungsring (18) umschließende Dichtungsfläche (22) verlängert bzw. verbreitert und beim Einschrauben des Spundstopfens (14) bzw. Aufschrauben der Schraubkappe bereits vor Erreichen des endgültigen Dichtungssitzes des Dichtungsringes (18) mit diesem in abdichtenden Wirkungskontakt tritt und bei geringfügiger radialer Deformation des Spundstutzens (16) eine größere Dichtwirkung entfaltet als in Normalposition (ohne Aufweitung/Deformation) des Spundstutzens (16).
Kunststoffbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (24) der stutzenseitigen Dichtungsfläche eine etwa dreiecksförmige Querschnittsfläche aufweist und in radialer oder/und axialer Richtung zum Dichtungsring (18) hin vorstehend ausgebildet ist.
Kunststoffbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spundstopfen (14) bzw. der Schraubdeckel einen in Axialrichtung bzw. in Richtung des Dichtungsringes (18) – in Normalposition betrachtet – nach unten weisenden ringförmigen Vorsprung (26) aufweist, der die Dichtungsfläche (22) verbreitert bzw. verlängert.
Kunststoffbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (26) der stopfenseitigen Dichtungsfläche eine etwa dreiecksförmige Querschnittsfläche aufweist und in radialer oder/und axialer Richtung zum Dichtungsring (18) hin vorstehend ausgebildet ist.
Kunststoffbehälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des spundstutzenseitigen Vorsprunges (24) etwas kleiner als der Radius des spundstopfenseitigen Vorsprunges (26) ausgebildet ist.
Kunststoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Pressung des Dichtungsringes (18) in einem Zustand erfolgt, bei dem der Querschnitt des Spundstutzens (16) partiell an einer oder zwei Stellen radial geringfügig aufgeweitet ist, wobei sich dann an diesen Stellen der spundstutzenseitige Vorsprung (24) und der spundstopfenseitige Vorsprung (26) mit dazwischen eingeklemmtem Dichtungsring (18) etwa gegenüberliegen.
Kunststoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Dichtungsring (18) mit rundem Querschnitt der Umschlingungswinkel des spundstopfenseitigen Dichtungssitzes durch den Vorsprung (26) vergrößert wird und ca. 180° oder mehr beträgt.
Kunststoffbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der umlaufenden Vorsprünge (24, 26) etwa 0,5 bis 2 mm beträgt.