DE4430822C1 - Schraubverschluß für einen Dampfbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schraubverschluß für einen Dampfbehälter mit einem mit dem Dampfbehälter abdichtend verschraubbaren Schraubelement, einem konzentrisch zur Schraubachse frei drehbar auf dem Schraubelement dieses zumindest teilweise überfangend angeordneten Drehteil, ei­ nem zwischen Schraubelement und Drehteil angeordneten Mit­ nehmer, der zwischen einer Freilaufposition, in der Dreh­ teil und Schraubelement frei gegeneinander verdrehbar sind, und einer Mitnahmeposition verschiebbar ist, in der Drehteil und Schraubelement um die Schraubachse drehfest miteinander verbunden sind, und mit einem mit dem Inneren des Dampfbehälters in Verbindung stehenden, vom Druck des Dampfes im Dampfbehälter federnd verschiebbaren Stell­ glied, welches den Mitnehmer bei hohem Dampfdruck in die Freilaufposition verschiebt, wobei das Schraubelement als einseitig offener Topf ausgebildet ist, der an seinem oberen Rand nach oben offene Mitnahmerücksprünge für den Mitnehmer aufweist, und wobei das Stellglied im Inneren des Topfes bis in eine Endposition verschiebbar ist, in der es über den oberen Rand des Topfes vorsteht.

Derartige Schraubverschlüsse sind beispielsweise in der EP 0 400 514 A1 oder der DE 94 07 699 U1 beschrieben. Sie werden verwendet, um ein Öffnen des Schraubverschlusses zu verhindern, wenn der Dampfbehälter unter hohem Druck steht. Bei niedrigem Druck ergibt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen Drehteil und Schraubelement durch den Mitnehmer, wenn der Mitnehmer jedoch aufgrund eines erhöh­ ten Druckes im Dampfbehälter in die Freilaufposition ver­ schoben wird, ist der Drehteil auf dem Schraubelement frei verdrehbar und nimmt das Schraubelement nicht mehr mit, so daß es nicht mehr möglich ist, das Schraubelement gegen­ über dem Dampfbehälter zu verdrehen und herauszuschrauben. Da das Schraubelement von dem Drehteil überfangen wird, hat der Benutzer keine Möglichkeit, eine Drehbewegung auf das Schraubelement zu übertragen.

Erst bei Abnahme des Druckes im Dampfbehälter kann wieder eine Mitnahmeverbindung zwischen Schraubelement und Dreh­ teil auftreten, und dann ist es ohne weiteres möglich, durch Verdrehen des Drehteiles auch das Schraubelement zu verdrehen und den Verschluß zu lösen.

Bei diesen vorbekannten Schraubverschlüssen wird das dampfbetätigte Stellglied durch eine separate Feder vorge­ spannt, außerdem ist ein stabförmiges Mitnahmeelement not­ wendig, um die Drehbewegung zu übertragen. Der Aufbau eines solchen Schraubverschlusses ist aufgrund der großen Teileanzahl relativ kompliziert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen solchen gattungs­ gemäßen Schraubverschluß so auszugestalten, daß er beson­ ders einfach aufgebaut ist und beispielsweise für Dampf­ reinigungsgeräte Verwendung finden kann, die als Massen­ artikel hergestellt werden und daher einfach und kosten­ günstig produziert werden müssen.

Diese Aufgabe wird bei einem Schraubverschluß der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Drehteil als Mitnehmer ein mittig drehfest gehaltener, mit seinem freien Ende federnd gegen den oberen Rand des Topfes vorgespannter Federarm angeordnet ist.

Man erhält bei dieser Konstruktion einen besonders einfa­ chen Aufbau, da lediglich ein topfförmiges Schraubelement, ein darin verschiebbares Stellglied und ein den Topf über­ fangender Drehteil notwendig sind. Normalerweise greift der als Federarm ausgebildete Mitnehmer mit seinen freien Enden in Rücksprünge im Randbereich des Topfes ein, so daß eine Mitnehmerverbindung besteht. Wird das Stellglied je­ doch unter dem Einfluß des steigenden Druckes im Dampfbe­ hälter verschoben, ragt es über den Rand des Topfes hervor und hebt dabei den Federarm aus den Rücksprüngen aus, so daß die Mitnahmeverbindung aufgehoben wird.

Günstig ist es, wenn der Federarm durch eine Bandfeder ge­ bildet ist, die zwei diametrale Abschnitte aufweist. Diese Bandfeder kann am Drehteil mittig drehfest fixiert werden und führt zu einer symmetrischen Drehmomenteinleitung zwi­ schen Drehteil und Schraubelement.

Günstig ist es, wenn das Stellglied als zylindrischer, den Topf im wesentlichen ausfüllender, gegenüber diesem abge­ dichteter Kolben ausgebildet ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Stellglied mit einem zentralen Fortsatz durch eine Öffnung im Boden des Schraubelementes hindurchragt. Man erhält dadurch eine sehr gute seitliche Führung des Stellgliedes im Schraub­ element, die Gefahr einer Verkantung und damit einer Fehl­ funktion wird dadurch wesentlich herabgesetzt.

Günstig ist es, wenn der Fortsatz an seinem freien Ende seitliche Vorsprünge zur Begrenzung der axialen Bewegung des Stellgliedes relativ zum Schraubelement trägt. Die axiale Bewegung des Stellgliedes wird dadurch in beiden Richtungen begrenzt, einmal durch die Vorsprünge in Richtung auf die Freilaufposition, zum anderen durch eine stufen- förmige Verengung im Übergangsbereich zum Fortsatz bei Verschiebung in Richtung auf die Mitnahmeposition.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorge­ sehen, daß im Stellglied eine Durchgangsöffnung angeordnet ist, die durch einen federbelasteten Ventilkörper ver­ schlossen ist, dessen Öffnungskraft größer ist als die Fe­ derkraft des Federarmes. Damit wird dem Stellglied noch eine zweite Funktion zugeordnet, nämlich die Funktion ei­ nes Sicherheitsventils, das anspricht, sobald der Druck im Dampfbehälter einen Maximalwert überschreitet, der selbst­ verständlich höher liegt, als der Druck, der eine Lösung der Drehmitnahme zwischen Drehteil und Schraubelement verursacht.

Günstig ist es, wenn das Stellglied topfförmig ausgebildet ist und wenn es eine Schraubenfeder und einen durch diese gegen eine Öffnung in ihrem Boden gedrückten Ventilkörper aufnimmt. Es ergibt sich dadurch ein besonders platzspa­ render Aufbau, da die gesamte Sicherheitsventilanordnung im Inneren des topfförmigen Stellgliedes angeordnet werden kann.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die vom Ventilkörper ver­ schlossene Öffnung durch einen Fortsatz am Boden des Stellgliedes hindurchführt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist in den Patent­ ansprüchen 9 bis 12 beschrieben. Diese Ausgestaltung ermög­ licht es, eine metallische Bandfeder als Federarm zu ver­ wenden, die auch dann an einem Schraubteil aus Kunststoff gehalten werden kann, wenn die Temperaturen des Federarms sehr hoch werden. Durch das Einlegen des Federarms in ein U-förmiges Halteelement, das sich vorzugsweise über den wesentlichen Teil des Durchmessers des Schraubteils er­ streckt, kann eine Homogenisierung der Temperatur erreicht werden, so daß im Übergangsbereich zu den Kunststoffteilen keine so hohe Temperatur erreicht wird, daß Beschädigungen des Kunststoffs zu befürchten sind.

Das U-förmige Halteelement kann ein Rechteckprofil sein, das auf der Unterseite offen ist und das sich mit seiner Oberseite am Schraubteil abstützt. Es kann gehalten werden am Schraubteil durch seitlich am Schraubteil angeordnete Arme, zwischen die das Halteelement eingeschoben ist, außerdem kann ein Kunststoff-Fortsatz am Schraubteil vor­ gesehen sein, der durch eine Öffnung im Halteelement hin­ durchragt. Auf diesem Kunststoff-Fortsatz kann ein Fixier­ element aufgeschoben werden, um das Halteelement am Schraubteil festzulegen. Der Kunststoff-Fortsatz kann wei­ terhin durch den Federarm hindurchragen und zu dessen seitlicher Festlegung beitragen. Der Federarm taucht dabei vorzugsweise in das U-förmige Halteelement ein, allerdings nur in seinem zentralen Bereich.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht durch einen Schraubverschluß mit einer drehfesten Verbindung zwischen Drehteil und Schraubelement und

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 bei aufge­ hobener Drehverbindung zwischen Drehteil und Schraubelement.

Der in der Zeichnung dargestellte Schraubverschluß dient dem lösbaren Verschließen einer Öffnung 1 in einem Dampf­ behälter 2, beispielsweise bei einem Dampfreinigungsgerät für Haushaltszwecke.

Die Öffnung 1 wird umgeben von einem Innengewindestutzen 3, in den ein Schraubelement 4 des Schraubverschlusses eingeschraubt ist. Dieses Schraubelement 4 umfaßt einen nach unten hin offenen Außengewindestutzen 5 und einen nach oben hin offenen Topf 6, dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Außengewindestut­ zens 5. Das Schraubelement 4 kann unter Zwischenlage eines Dichtungsringes 7 mit seinem Außengewindestutzen in den Innengewindestutzen 3 des Dampfbehälters 2 abgedichtet eingeschraubt werden, wobei der Dichtungsring 7 sich ei­ nerseits an den oberen Rand 8 des Innengewindestutzens 3 und andererseits an die Unterseite 9 des Topfes 6 anlegt.

Der Innenraum 10 des Außengewindestutzens 5 und der Innen­ raum 11 des Topfes 6 werden durch einen Boden 12 voneinan­ der getrennt, in dem sich eine zentrale Öffnung 13 befin­ det, die die beiden Innenräume 10 und 11 miteinander ver­ bindet.

Im Innenraum 11 des Topfes 6 ist ein ebenfalls topfförmi­ ger Kolben 14 längsverschieblich gelagert, dessen Seiten­ wand durch eine in eine Ringnut 15 eingelegte Ringdichtung 16 gegenüber der Innenwand des Innenraumes 11 abgedichtet ist. Der Kolben 14 trägt an seinem Boden 17 einen stutzen­ förmigen Fortsatz 18, der durch die zentrale Öffnung 13 im Boden 12 des Schraubelementes 4 hindurchtritt. Am freien Ende trägt der Fortsatz 18 seitliche Vorsprünge 19, die durch einen auf dem Fortsatz 18 angeordneten Sprengring gebildet werden, diese Vorsprünge 19 dienen als Anschlag und begrenzen die axiale Aufwärtsbewegung des Kolbens 14 im Topf 6.

Durch den Fortsatz 18 führt ein Strömungskanal 20, der den Innenraum 21 des topfförmigen Kolbens 14 mit dem Innenraum 10 des Außengewindestutzens 5 verbindet.

Der Strömungskanal 20 wird verschlossen durch einen tel­ lerförmigen Ventilkörper 22, der unter Zwischenlage einer Ringdichtung 23 von einer im Innenraum 21 angeordneten Schraubenfeder 24 gegen den Boden 17 des Kolbens 14 ge­ drückt wird. Die Schraubenfeder 24 stützt sich an einem Ring 25 ab, dessen axiale Verschiebung im Innenraum 21 durch einen in die Innenwand des Innenraumes 21 eingrei­ fenden Sprengring 26 begrenzt wird.

Das Schraubelement 4 mit dem von ihm aufgenommenen Kolben 14 wird von einem Drehteil 27 in Form einer Haube überfan­ gen, der in seinem Inneren an einem zentralen Steg 28 einen Federarm 29 trägt. Dieser ist als Bandfeder ausge­ bildet und im wesentlichen horizontal angeordnet, wobei die freien Enden 30 des Federarmes 29 nach unten hin vor­ gespannt sind, so daß die freien Enden am oberen Rand 30 des Topfes 6 unter Vorspannung anliegen. In diesem Rand 30 sind nach oben offene Rücksprünge 31 vorgesehen, in die die freien Enden des Federarmes 29 in bestimmten Winkel­ stellungen eingreifen können, so daß dadurch eine drehfe­ ste Verbindung zwischen dem Drehteil 27 einerseits und dem Schraubelement 4 andererseits entsteht (Fig. 1).

Der Federarm 29 verbleibt unter Federspannung, eine voll­ ständige Entspannung wird dadurch verhindert, daß der Drehteil 27 mit einer nach innen vorspringenden Ringschul­ ter 32 eine nach außen vorspringende Ringschulter 33 des Topfes 6 untergreift.

Normalerweise ist die Drehverbindung zwischen Drehteil 27 und Schraubelement 4 auf diese Weise hergestellt, so daß es möglich ist, den aus Drehteil, Schraubelement und Kol­ ben bestehenden Schraubverschluß in die Öffnung 1 einzu­ schrauben.

Beim Ansteigen des Druckes im Inneren des Dampfbehälters 2 wird der Kolben 14 entgegen der Kraft des Federarmes 29 in axialer Richtung verschoben und tritt dabei mit seinem oberen Rand 34 nach oben über den oberen Rand 30 des Topfes 6 hervor (Fig. 2), dabei wird der Federarm 29 so­ weit angehoben, daß die freien Enden des Federarmes 29 aus den Rücksprüngen 31 ausgehoben werden. Dadurch wird die Drehverbindung zwischen Drehteil 27 und Schraubelement 4 unterbrochen, der Drehteil 27 ist jetzt auf dem Schraub­ element 4 frei verdrehbar, ohne dies mitzunehmen. Die Drehverbindung wird erst wieder hergestellt, wenn der Druck im Dampfbehälter 2 unter einen bestimmten Wert abge­ fallen ist.

Steigt der Druck im Dampfbehälter 2 jedoch weiter an, so erreicht er schließlich einen Wert, bei dem der Ventilkör­ per 22 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 24 angehoben wird, so daß der Strömungskanal 20 geöffnet wird. In die­ ser Position kann Dampf aus dem Dampfbehälter 2 durch den Strömungskanal 20 in den Innenraum 21 des Kolbens 14 ge­ langen und von dort in den Innenraum des haubenförmigen Drehteiles 27. Dieser Innenraum steht über kanalförmige Öffnungen 35 mit der Umgebung in Verbindung, so daß auf diese Weise ein Überdruck im Dampfbehälter abgebaut werden kann. Selbstverständlich bleibt auch in dieser Situation die Schraubverbindung unterbrochen, ein Öffnen des Schraubverschlusses ist erst möglich, wenn der Druck im Dampfbehälter wieder unter einen wesentlich niedrigeren Wert gefallen ist, bei dem der ein Stellglied bildende Kolben 14 unter der Wirkung des Federarmes 29 in seine untere Stellung verschoben wird, in der der Kolben 14 mit seinem Boden 17 am Boden 12 des Topfes 6 anliegt.

Der Zusammenbau des beschriebenen Schraubverschlusses ist außerordentlich einfach. In den Kolben 14 werden die Ring­ dichtung 23, der Ventilkörper 22 und die Schraubenfeder 24 zusammen mit dem Ring 25 eingelegt und durch den Spreng­ ring 26 gesichert. Der in dieser Weise vorbereitete Kolben 14 wird nach Einlegen der Ringdichtung 16 in die Umfangs­ nut 15 in den Topf 6 eingeschoben und durch Einsetzen ei­ nes Sprengringes in den Fortsatz 18 gesichert. Schließlich wird der Drehteil 27 mit dem daran drehfest gehaltenen Fe­ derarm 29 von oben her auf das Schraubelement 4 aufge­ drückt, wobei die Ringschulter 32 an einer abgeschrägten Kante 36 der Ringschulter 33 aufgleitet und diese schließ­ lich hintergreift. Dabei stützt sich der Federarm 29 fe­ dernd am oberen Rand 30 des Topfes 6 ab, die Funktionsfä­ higkeit des Schraubverschlusses ist damit erreicht.

Claims (12)

1. Schraubverschluß für einen Dampfbehälter mit einem mit dem Dampfbehälter abdichtend verschraubbaren Schraubelement, einem konzentrisch zur Schraubachse frei drehbar auf dem Schraubelement dieses zumin­ dest teilweise überfangend angeordneten Drehteil, einem zwischen Schraubelement und Drehteil angeord­ neten Mitnehmer, der zwischen einer Freilaufposi­ tion, in der Drehteil und Schraubelement frei gegen­ einander verdrehbar sind, und einer Mitnahmeposition verschiebbar ist, in der Drehteil und Schraubelement um die Schraubachse drehfest miteinander verbunden sind, und mit einem mit dem Inneren des Dampfbehäl­ ters in Verbindung stehenden, vom Druck des Dampfes im Dampfbehälter federnd verschiebbaren Stellglied, welches den Mitnehmer bei hohem Dampfdruck in die Freilaufposition verschiebt, wobei das Schraubele­ ment als einseitig offener Topf ausgebildet ist, der an seinem oberen Rand nach oben offene Mitnahmerück­ sprünge für den Mitnehmer aufweist, und wobei das Stellglied im Inneren des Topfes bis in eine Endpo­ sition verschiebbar ist, in der es über den oberen Rand des Topfes vorsteht, dadurch gekennzeichnet, daß am Drehteil (27) als Mitnehmer (29) ein mittig drehfest gehaltener, mit seinem freien Ende federnd gegen den oberen Rand (30) des Topfes (6) vorge­ spannter Federarm angeordnet ist.

2. Schraubverschluß nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Federarm (29) durch eine Bandfeder gebildet ist, die zwei diametrale Abschnitte auf­ weist.

3. Schraubverschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Stellglied (14) als zylindri­ scher, den Topf (6) im wesentlichen ausfüllender, gegenüber diesem abgedichteter Kolben ausgebildet ist.

4. Schraubverschluß nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (14) mit einem zentra­ len Fortsatz (18) durch eine Öffnung (13) im Boden (12) des Schraubelementes (4) hindurchragt.

5. Schraubverschluß nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fortsatz (18) an seinem freien En­ de seitliche Vorsprünge (19) zur Begrenzung der axi­ alen Bewegung des Stellgliedes (14) relativ zum Schraubelement (4) trägt.

6. Schraubverschluß nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Stellglied (14) eine Durchgangsöffnung (20) angeordnet ist, die durch einen federbelasteten Ventilkörper (22) ver­ schlossen ist, dessen Öffnungskraft größer ist als die Federkraft des Federarmes (29).

7. Schraubverschluß nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellglied (14) topfförmig ausge­ bildet ist und daß es eine Schraubenfeder (24) und einen durch diese gegen eine Öffnung (20) in ihrem Boden (17) gedrückten Ventilkörper (22) aufnimmt.

8. Schraubverschluß nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vom Ventilkörper (22) verschlosse­ ne Öffnung (20) durch einen Fortsatz (18) am Boden (17) des Stellgliedes (14) hindurchführt.

9. Schraubverschluß nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Federarm eine Bandfeder ist, die in ein zum Federarm hin offenes, im Querschnitt U-förmiges Halteelement aus Metall eingreift, und daß das Halteelement an dem aus Kunststoff bestehenden Schraubteil festgelegt ist.

10. Schraubverschluß nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Halteelement sich im wesentlichen über die Breite des Schraubteils erstreckt.

11. Schraubverschluß nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement auf einen Kunststoff-Fortsatz des Schraubverschlusses aufgesteckt ist und in der aufgesteckten Position durch ein Fixierglied festgelegt ist.

12. Schraubverschluß nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch der Federarm auf dem Kunststoff- Fortsatz aufgesteckt ist und daß das Fixierglied zwischen dem U-förmigen Halteelement und dem Feder­ arm angeordnet ist.