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Die Erfindung betrifft ein Verschlussdeckelsystem mit einem Deckel und einem Stutzen, der eine mit dem Deckel zu verschließende Öffnung aufweist, und mit einer Hintergriffausbildung zum Halten des Deckels an dem Stutzen sowie mit einem eigenelastischen Dichtelement zur Abdichtung des Deckels gegenüber der Öffnung.
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Verschlussdeckelsysteme der eingangs genannten Art sind bekannt. Diese sind unter Anderem bei Getränkeflaschen vorzufinden. Sie weisen einen auf den Flaschenhals aufschraubbaren Deckel auf, in dem ein Dichtelement einliegt, welches beim Schrauben des Deckels auf den Schraubenhals zwischen Deckel und Getränkeflasche beziehungsweise Flaschenhals eingeklemmt wird, wobei es sich elastisch verformt und an die Deckelinnenseite und den Flaschenhals derart anpasst, dass die Getränkeflasche dicht verschlossen ist. Der Flaschenhals ist dabei der Stutzen der Getränkeflasche. Auch findet sich ein derartiges Verschlussdeckelsystem bei einem Benzinkanister. Dieser weist ebenfalls einen Stutzen mit einer mit einem Deckel zu verschließenden Öffnung auf, wobei zwischen Deckel und Stutzen ein eigenelastisches Dichtelement, wie zum Beispiel einem Dichtring, einliegt. Bekannt sind auch Einmachgläser, deren Verschlussdeckelsystem von einem auf einen eine Öffnung aufweisenden Stutzen festklemmbaren Deckel gebildet wird, wobei der Schließdruck durch ein zwischen Stutzen und Deckel einliegendes eigenelastisches, als Dichtgummi ausgebildetes Dichtelement bestimmt wird.
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 101 30 674 A1 ist beispielsweise ein Verschlussdeckelsystem bekannt, bei dem zwischen dem Deckel und dem Stutzen eine scheibenförmige Flachdichtung radial mithilfe einer Federscheibe zum Aufbringen des Schließdrucks verspannt wird. Ähnliche Verschlussdeckelsysteme sind auch aus der
DE 198 01 512 A1 und
DE 37 21 049 A1 bekannt.
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Die bekannten Verschlussdeckelsysteme weisen den Nachteil auf, dass der durch das Dichtelement bewirkte Schließdruck des Verschlussdeckelsystems beispielsweise aufgrund von Quellen des Dichtelements variiert, was zu unterschiedlichen Öffnungs- und/oder Schließmomenten sowie zu unterschiedlichen Dichtwirkungen führen kann.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung ein Verschlussdeckelsystem zu schaffen, welches auf einfache und kostengünstige Art und Weise die oben stehenden Nachteile vermeidet.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Dichtelement als ein durch Radialbiegesteifigkeit den Schließdruck aufbringendes Scheibenelement ausgebildet ist und eine Elastomerbeschichtung aufweist. Es ist also vorgesehen, dass das eigenelastische Dichtelement als Scheibenelement ausgebildet ist und eine Radialbiegesteifigkeit aufweist. Das bedeutet, dass das Dichtelement im Gegensatz zu beispielsweise einem Dichtungsring oder Dichtgummi, welche Kräfte nur auf einen direkten Weg, also nur von zwei sich direkt gegenüberliegenden Elementen, übertragen können, auch eine Kraft die an einer Stelle des Dichtelements eingeleitet wird an einer davon entfernten Stelle des Dichtelements wieder abgeben kann. Radialbiegesteif bedeutet in diesem Zusammenhang also, dass wenn zum Beispiel eine Kraft senkrecht auf das Zentrum des Scheibenelements wirkt, die Kraft (oder ein Teil davon) am Außenrand des Scheibenelements ebenfalls senkrecht weitergeleitete werden kann. Wobei das Scheibenelement auf Grund seiner Eigenelastizität eine elastische Verformung, insbesondere eine elastische Biegeverformung, zulässt. Der Schließdruck des Verschlussdeckelsystems wird somit erfindungsgemäß nicht durch eine Axialsteifigkeit, also auf direktem Weg, sondern durch Radialbiegesteifigkeit indirekt erzeugt. Dies bietet den Vorteil, dass unabhängig von dem aktuell vorliegenden (Betriebs-)Zustand des Scheibenelements ein konstanter Schließdruck vorliegt und somit auch ein zum Öffnen oder Verschließen notwendiges, auf den Deckel auszuübendes Moment konstant ist.
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Vorteilhafterweise weist der Deckel zumindest eine im Wesentlichen kreisringförmige erste Dichtfläche auf. Diese Dichtfläche ist derart geschaffen, dass sie beim Verschließen der Öffnung dichtend mit dem Scheibenelement zusammenwirkt. Zweckmäßigerweise ist die erste Dichtfläche koaxial zur Drehachse des Deckels ausgebildet. Die erste Dichtfläche und das Scheibenelement bilden dabei eine Dichtung zwischen dem Deckel und dem Scheibenelement.
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Zweckmäßigerweise weist der Stutzen zumindest eine im Wesentlichen kreisringförmige zweite Dichtfläche auf, wobei erfindungsgemäß der Radius der ersten Dichtfläche kleiner ist als der Radius der zweiten Dichtfläche. Die zweite Dichtfläche ist wie die erste Dichtfläche derart geschaffen, dass sie mit dem Scheibenelement dichtend zusammenwirkt, wobei hier eine Dichtung zwischen dem Scheibenelement und dem Stutzen realisiert wird.
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Im verschlossenen Zustand des Verschlussdeckelsystems liegt das Scheibenelement vorteilhafterweise auf den Dichtflächen auf, sodass die Öffnung des Stutzens dicht verschlossen ist. Vorteilhafterweise ist das Scheibenelement als Federblech ausgebildet. Dabei kann es zum Beispiel aus Kunststoff oder Metall gefertigt werden. Erfindungsgemäß weist das Scheibenelement die Elastomerbeschichtung auf, zweckmäßigerweise zumindest auf den Oberflächen, die mit den Dichtflächen des Stutzens beziehungsweise des Deckels zusammenwirken. Hierdurch wird die Dichtwirkung des Scheibenelements erhöht, da durch die elastischen Eigenschaften der Elastomerbeschichtung Unebenheiten und Fertigungstoleranzen von dem Stutzen und/oder dem Deckel ausgeglichen werden können.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Scheibenelement, im verschlossenen Zustand des Verschlussdeckelsystems, vom Inneren des zu verschließenden Elements, also von dem Stutzen her betrachtet im Wesentlichen konkav beziehungsweise von außen auf den Deckel betrachtet konvex verformt. Aufgrund der Radialbiegesteifigkeit des Scheibenelements werden dabei der Deckel und der Stutzen von dem Scheibenelement aufgrund seiner Radialbiegesteifigkeit auseinander gedrückt, wodurch der auf die Hintergriffausbildung wirkende Schließdruck erzeugt wird. Dadurch, dass das Scheibenelement auf den Dichtflächen aufliegt und nicht wie üblich direkt zwischen diesen (formschlüssig) eingeklemmt ist, ergibt sich ein weiterer bedeutender Vorteil gegenüber dem Stand der Technik. Soll das Verschlussdeckelsystem zum Verschließen eines Behälters verwendet werden, in dem ein Innendruck vorliegt, der beispielsweise größer als der Umgebungsdruck des Behälters ist, wie zum Beispiel bei einem Kraftstoffbehälter, in dem der Innendruck aufgrund von Ausgasen des darin befindlichen Kraftstoffes steigt, so arbeitet das Scheibenelement als Sicherheitsventil. Überschreitet der Druck in dem Behälter den durch das Schreibenelement aufgebrachten Schließdruck des Verschlussdeckelsystems beziehungsweise die Federkraft des Scheibenelements, so gibt das Scheibenelement nach, wobeiweiche Gas zwischen dem Scheibenelement und der zweiten Dichtfläche des Stutzens entweichen und somit der Druck im Behälter verringert werden kann. Zweckmäßigerweise wird dabei die Radialbiegesteifigkeit des Scheibenelements einem erlaubten Maximaldruck entsprechend gewählt. Alternativ kann das Verschlussdeckelsystem auch für einen Unterdruck-Behälter, bei dem der Innendruck niedriger als der Umgebungsdruck ist, verwendet werden. Ebenso ist eine Kombination denkbar, wobei das Scheibenelement als Überdruck- und als Unterdrucksicherheitsventil arbeiten kann.
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Bevorzugt ist das Scheibenelement an dem Deckel angeordnet. Wird das Verschlussdeckelsystem geöffnet und der Deckel entfernt, so befindet sich das Scheibenelement an dem Deckel. Dies hat den Vorteil, dass ein Austausch und/oder eine Überprüfung des Scheibenelements besonders leicht erfolgen kann.
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Vorteilhafterweise weist der Deckel zentral Haltemittel zum Halten des Scheibenelements auf. Bevorzugt weist der Deckel als Haltemittel eine sich zentral über einen Außenumfang erstreckende Ringnut auf, in welcher das Scheibenelement einliegt. Wobei die Ringnut vorteilhafterweise breiter ausgebildet ist, als das darin einliegende Scheibenelement, sodass letzteres in der Ringnut ausreichend Spiel hat, ohne dass es in der Ringnut eingeklemmt wird. Somit wird beispielsweise ein Quellen des Scheibenelements ermöglicht, ohne dass dies eine Auswirkung auf die Dichtwirkung hat. Vorteilhafterweise weist das Scheibenelement dabei einen freien Ringbereich auf, also einen Bereich der frei zugängig ist und nicht mit dem Deckel und/oder den Haltemitteln in Kontakt steht. Beim Verschließen des Verschlussdeckelsystems wirkt dieser Ringbereich bevorzugt mit der zweiten Dichtfläche des Stutzens zusammen.
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Vorzugsweise ist das Scheibenelement innerhalb des Deckels angeordnet. Mit anderen Worten ist zumindest der Außenradius des Deckels größer ausgebildet als der des Scheibenelements. Dadurch liegt das Scheibenelement im verschlossenen Zustand des Verschlussdeckelsystems geschützt im Inneren. Vorteilhafterweise ist dabei der Deckel und/oder der Stutzen derart ausgebildet, dass wenn ein Druckausgleich, also ein Öffnen des Scheibenelements beispielsweise aufgrund von einem Überdruck erfolgt, das austretende Gas durch den Deckel und/oder den Stutzen nach außen gelangen kann. Dazu weisen der Deckel und/oder der Stutzen bevorzugt mindestens einen Gasdurchlassschlitz auf.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Hintergriffausbildung zentral angeordnet. Das bedeutet, dass der Deckel und der Stutzen zentral, also mittig angeordnete Hintergriffausbildungsmittel aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass der Deckel mit seinem Außenbereich frei auf dem Stutzen aufliegen und/oder beabstandet zu dem Stutzen angeordnet sein kann. Dadurch ist eine oben beschriebene Gasdurchlassöffnung besonders einfach realisierbar. Darüber hinaus wird durch eine zentrale Anordnung der Haltemittel des Deckels und der Hintergriffausbildung der Verschließdruck auf kürzestem Weg von dem Scheibenelement auf die Hintergriffausbildung übertragen.
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Bevorzugt ist die Hintergriffausbildung als Bajonettverschluss oder als Schraubgewinde ausgebildet. Der Bajonettverschluss ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass mindestens zwei Längsaussparungen vorgesehen sind, in die als Radialvorsprünge ausgebildete Hintergriffausbildungsmittel des Deckels axial eingesteckt werden können, wobei sich and die Längsaussparungen jeweils eine Queraussparung anschließt, in die die Radialvorsprünge anschließend durch Drehen eingebracht werden können. Dabei können die Queraussparungen senkrecht zu den Längsaussparungen ausgebildet sein oder in Drehrichtung eine Steigung aufweisen. Sind die Queraussparungen senkrecht zu den Längsaussparungen ausgebildet, so wird beim Verschließen des Verschlussdeckelsystems stets derselbe Verschließdruck unabhängig von einer Drehposition des Deckels, gewährleistet.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen
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1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verschlussdeckelsystem in geöffnetem Zustand,
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2 einen Längsschnitt durch das Verschlussdeckelsystem in verschlossenen Zustand und
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3 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Scheibenelement.
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Die 1 zeigt ein Verschlussdeckelsystem 1 in einer Längsschnittdarstellung. Das Verschlussdeckelsystem 1 weist einen im Wesentlichen um eine Achse 2 rotationssymmetrischen Deckel 3 auf, der zum Verschließen einer Öffnung 4 eines ebenfalls im Wesentlichen um die Achse 2 rotationssymmetrischen Stutzens 5 dient. Der Deckel 3 und der Stutzen 5 sind hier also koaxial zu einander angeordnet. Der Deckel 3 weist einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Griff 6 mit einem verbreiterten Ende 7 auf. Der Griff 6 ist einstückig mit einem im Wesentlichen senkrecht dazu ausgebildeten Deckelteller 8 verbunden. Der Deckelteller 8 weist zentral eine von einem ebenen, also im Wesentlichen senkrecht zu der Achse 2 angeordneten Randbereich 9 ausgehende, vom Ende 7 des Griffs 6 aus betrachtet konvexe Krümmung 10 auf, in der der Griff 6 angeordnet ist. An seiner Unterseite 11 weist der Deckelteller 8 an seinem Außenrand einen sich über den gesamten Umfang erstreckenden Vorsprung 12 auf, dessen Innenradius größer ist als der Außenradius einer Außenseite 13 des Stutzens 5.
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An der Unterseite 11 des Deckeltellers 8 ist in der Verlängerung des Griffes 6 ein kreiszylinderförmiger Abschnitt 14 einstückig mit dem Deckelteller 8 ausgebildet, wobei sich an den Abschnitt 14 Hintergriffausbildungsmittel 15 einer als Bajonettverschluss 16 ausgebildeten, zentral angeordneten Hintergriffausbildung 17 einstückig anschließen. Die Hintergriffausbildungsmittel 15 sind dabei als Radialvorsprünge 18 ausgebildet.
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Der Abschnitt 14 weist im Übergang zum Deckelteller 8 an seinem Außenumfang eine sich über den gesamten Umfang erstreckende Ringnut 19 auf, in der ein kreisringförmiges Scheibenelement 20 einliegt. Die Ringnut 19 ist hierbei in etwa doppelt so breit ausgebildet wie das Scheibenelement 20. Der Innendruchmesser des Scheibenelements 20 ist etwas größer ausgebildet als der Durchmesser der Bodenfläche der Ringnut 19. Der Außendurchmesser des Scheibenelements 20 ist größer als der der Öffnung 4 und kleiner als der Außendurchmesser des Stutzens 5. Durch das zentrale Halten des Scheibenelements 20 weist Letzteres einen freien Ringbereich 38 auf, der beidseitig frei zugängig ist.
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Der Stutzen 5 weist einen die Außenseite 13 aufweisenden, kreisringförmigen Steg 21 auf. Der Steg 21 ist über eine sich über den gesamten Umfang nach innen erstreckenden Querverbindung 22 mit einem innenliegenden, kreisringzylinderförmigen Steg 23 einstückig verbunden. Von der Querverbindung 22 steht der Steg 23 weniger wert vor als der Steg 21. Der Steg 23 bildet dabei an seiner freien oberen Stirnseite eine kreisringförmige Dichtfläche 24, auf der das Scheibenelement 20 aufliegt. Der Deckelteller 8 weist auf seiner Unterseite 11, nahe an der Ringnut 19 einen eine kreisringförmige Dichtfläche 25 bildenden, ebenfalls kreisringförmigen Vorsprung 26 auf.
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Das Scheibenelement 20 ist vorteilhafterweise eigenelastisch ausgebildet und weist darüber hinaus eine Radialbiegesteifigkeit auf. Im unbelasteten beziehungsweise geöffneten Zustand ist das Scheibenelement 20 vorzugsweise „eben”, also im Wesentlichen senkrecht zur Achse 2 angeordnet. Es ist aber auch denkbar, dass das Scheibenelement 20 konkav oder konvex vorgeformt ist, so dass es im unbelasteten Zustand eine Krümmung aufweist. Im geöffneten Zustand des Verschlussdeckelsystems 1, wie in der 1 dargestellt, liegt das Scheibenelement 20 somit auf den Dichtflächen 25 und 24 auf, ohne verformt zu werden. In diesem Zustand kann der Deckel 3 von dem Stutzen 5 abgenommen werden. In dieser Stellung befinden sich die Radialvorsprünge 18 des Bajonettverschlusses 16 in Längsaussparungen 27, also in Aussparungen, die parallel zur Achse 2 ausgerichtet sind, von den Bajonettverschluss 16 bildenden Hintergriffausbildungsmitteln 28 des Stutzens 5. Die Hintergriffausbildungsmittel 28 des Stutzens weisen einen im Wesentlichen kreisringförmigen Steg 29 auf, der durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Querstreben 30 mit dem Steg 23 bevorzugt einstückig verbunden ist, und dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Abschnitts 14 entspricht.
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Zum Verschließen des Verschlussdeckelsystems 1 wird wie in der 1 dargestellt zunächst der Deckel 3 mit dem Scheibenelement 20 derart auf den Stutzen 5 aufgesetzt, dass die Radialvorsprünge 18 in die Längsaussparungen 27 eingebracht werden können. Durch Aufbringen einer Kraft in Richtung des Pfeils 31 auf den Deckel 3 werden die Radialvorsprünge 18 des Deckels 3 durch den Steg 29 beziehungsweise die Längsaussparungen 27 des Stegs 29 hindurchgedrückt. Durch ein anschließendes Verdrehen des Deckels 3 um die Achse 2 werden die Radialvorsprünge 18 in hier nicht dargestellte Queraussparungen oder Hintergriffausnehmungen des Bajonettverschlusses 16 eingebracht. Durch das Bewegen des Deckels 3 in Richtung des Pfeils 31 wird dabei das Scheibenelement 20, welches vorteilhafterweise als Federblech 33 ausgebildet ist, elastisch verformt, sodass sich eine bogenförmige, von der Öffnung 4 aus gesehen konkave Form des Scheibenelements 20 einstellt, wobei das Scheibenelement 20 gegen die Dichtflächen 25 und 24 gedrückt wird. Aufgrund seiner Radialbiegesteifigkeit übt das Scheibenelement 20 beziehungsweise das Federblech 33 im geschlossenen Zustand eine Kraft auf den Deckel 3 in Richtung des Pfeils 34 aus, sodass der Deckel 3 mit seinen Radialvorsprüngen 18 gegen die Unterseite 32 des Stegs 29 gedrückt wird. Das Scheibenelement 20 beziehungsweise das Federblech 33 bewirkt hierbei also den Schließdruck des Verschlussdeckelsystems 1. Da das Scheibenelement 20 auf zwei unterschiedlichen Radien mit den Dichtflächen 24 beziehungsweise 25 zusammenwirkt, und es nicht direkt, wie üblich, zwischen den Dichtflächen eingeklemmt ist, ist die Dichtwirkung unabhängig von unterschiedlichen Betriebszuständen. Beispielsweise ist stets eine konstante Dichtpressung unabhängig vom Quellen des als Dichtelement 35 wirkenden Scheibenelements 20 realisiert. Darüber hinaus gewährleistet das Verschlussdeckelsystem über seine Lebensdauer hinweg ein konstant geringes Montage- und Demontagedrehmoment.
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Das Scheibenelement 20 kann dabei aus Metall oder auch aus Kunststoff gefertigt werden. Um die Dichtwirkung zu erhöhen weist das Scheibenelement 20, wie in 3 ausschnittsweise dargestellt, beidseitig eine Elastomerbeschichtung 36 auf, die mit den Dichtflächen 25 und 24 zusammenwirkt.
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Ist das Verschlussdeckelsystem 1 beispielsweise für einen Behälter vorgesehen, in dem sich ein Gasdruck entwickelt und steigt, so wirkt das Scheibenelement 20 nicht nur als Federelement und Dichtelement 35, sondern auch als Sicherheitsventil 37. Überschreitet der im Behälter entstehende Druck einen Wert der der Federkraft des Scheibenelements 20 beziehungsweise des Federblechs 33 entspricht, so löst sich das Scheibenelement 20 von der Dichtfläche 24 und Gas kann aus dem Behälter durch die Öffnung 4 und einen zwischen dem Deckelteller 8 und dem Steg 21 des Stutzens 5 befindlichen Spalt in die Umgebung strömen. Hierdurch wird das Überschreiten eines Drucks in dem Behälter vorteilhaft verhindert. Sobald der Druck im Behälter ein bestimmtes Niveau erreicht hat, schließt sich das als Überdruckventil beziehungsweise Sicherheitsventil 37 arbeitende Scheibenelement 20 aufgrund seiner Federkraft und drückt sich dichtend auf die Dichtfläche 24.
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Das Verschlussdeckelsystem 1 ist einfach und kostengünstig herstellbar und vielfältig verwendbar. Durch die Anordnung des Scheibenelements 20 innerhalb des Verschlussdeckelsystems 1 beziehungsweise zwischen Stutzen 5 und Deckel 3, ist es vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verschlussdeckel
- 2
- Achse
- 3
- Deckel
- 4
- Öffnung
- 5
- Stutzen
- 6
- Griff
- 7
- Ende
- 8
- Deckelteller
- 9
- Oberfläche
- 10
- Vertiefung
- 11
- Unterseite
- 12
- Vorsprung
- 13
- Außenseite
- 14
- Abschnitt
- 15
- Mittel
- 16
- Bajonettverschluss
- 17
- Hintergriffausbildung
- 18
- Radialvorsprung
- 19
- Ringnut
- 20
- Scheibenelement
- 21
- Steg
- 22
- Querverbindung
- 23
- Steg
- 24
- Dichtfläche
- 25
- Dichtfläche
- 26
- Vorsprung
- 27
- Längsaussparung
- 28
- Mittel
- 29
- Steg
- 30
- Querstrebe
- 31
- Pfeil
- 32
- Unterseite
- 33
- Federblech
- 34
- Pfeil
- 35
- Dichtelement
- 36
- Beschichtung
- 37
- Sicherheitsventil
