DE4431593A1 - Verschluß für die Füllöffnung eines ein Druckmedium enthaltenden Behälters - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verschluß für die Füllöffnung eines ein Druckmedium enthaltenden Behäl­ ters, insbesondere eines Dampfdruck-Fühlers für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlanlage, mit einem in der Füllöffnung dicht, insbesondere im Preß­ sitz, befestigten ersten Verschlußteil.

Bei einem bekannten Verschluß dieser Art, der zum Schließen der Füllöffnung eines Dampfdruck-Fühlers in handelsüblichen Thermostataufsätzen von Temperaturre­ gelventilen an Wärmetauschern von Heizungsanlagen ver­ wendet wird, besteht das erste Verschlußteil aus einer mit Zinn ummantelten Stahlkugel, die im Preßsitz in der Füllöffnung des aus nicht rostfreiem Stahl hergestell­ ten Behälters eingesetzt ist. Auf der Außenseite ist die Kugel durch Lötzinn abgedeckt und mit der Behälter­ wand verbunden. Das Anlöten der Kugel an der Behälter­ wand dauert wegen der verhältnismäßig niedrigen Löttem­ peratur entsprechend lange, um die Behälterwand hinrei­ chend zu erwärmen, so daß das Lötzinn eine stoffschlüs­ sige Verbindung mit der Behälterwand eingeht. Hierbei besteht die Gefahr, daß sich die Füllöffnung wegen der langandauernden Erwärmung beim Löten stärker aufweitet als sich die Kugel ausdehnt und der Preßsitz der Kugel in der Füllöffnung beeinträchtigt wird. Die Folge kann ein undichter Verschluß sein, insbesondere wenn die Verbindung zwischen der Stahlwand des Behälters und dem Lötzinn aufgrund einer auf der Stahloberfläche vorhan­ denen Oxidationsschicht nicht hinreichend fest ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ver­ schluß der gattungsgemäßen Art anzugeben, der hinrei­ chend dicht und fest ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein zweiter Verschlußteil vor der Außenseite des ersten Verschlußteils an der Füllöffnung dicht befestigt ist.

Bei dieser Lösung besteht aufgrund des größeren Ab­ stands zwischen den beiden Verschlußteilen nicht die Gefahr, daß das Befestigen des zweiten, außenliegenden Verschlußteils die Verbindung zwischen dem ersten Ver­ schlußteil und der Füllöffnung beeinträchtigt, selbst wenn die Verbindung zwischen der Behälterwand und dem zweiten Verschlußteil durch Löten erfolgt, weil die Wärme bei der Übertragung von der äußeren zur inneren Verbindungsstelle einen größeren Weg zurücklegen muß.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der zweite Ver­ schlußteil stoffschlüssig mit der die Füllöffnung auf­ weisenden Wand des Behälters dicht verbunden ist. Eine stoffschlüssige Verbindung ist in der Regel dichter als eine reibschlüssige Verbindung.

Auch hierbei kann der erste Verschlußteil eine Kugel sein.

Der zweite Verschlußteil kann mit einer Kugelfläche am Außenrand der Füllöffnung anliegen. Dies stellt sicher, daß die Berührungsfläche zwischen dem Verschlußteil und der Füllöffnung gering ist, so daß die bei der Herstel­ lung der Verbindung zwischen dem zweiten Verschlußteil und der Behälterwand gegebenenfalls angewandte Wärme schlecht von dem zweiten Verschlußteil auf die Gehäuse­ wand übertragen wird.

Bei dem zweiten Verschlußteil kann es sich jedoch auch um eine Platte handeln, die gegebenenfalls nur an ihrem äußeren Rand in noch größerer Entfernung von dem ersten Verschlußteil mit der Behälterwand thermisch, durch Löten oder Schweißen oder über eine verhältnismäßig große Fläche mit der Behälterwand verklebt werden kann.

Es ist aber auch möglich, den ersten Verschlußteil und den zweiten Verschlußteil einstückig auszubilden. Hier­ bei entfällt die separate Handhabung zweier getrennter Verschlußteile. Dennoch kann der Abstand zwischen den Verbindungsstellen beider Verschlußteile hinreichend groß sein, um gegebenenfalls eine Wärmeübertragung weitgehend zu vermeiden.

Hierbei kann der erste Verschlußteil ein Zylinder sein. Dieser läßt sich großflächig mit der Füllöffnung, z. B. im Reibschluß, verbinden.

Sodann kann der Zylinder massiv und der zweite Ver­ schlußteil eine Platte sein. Ein solches Verschlußglied ist ebenfalls leicht zu handhaben und hat eine hinrei­ chende Festigkeit gegen eine mechanische Verformung.

Der Zylinder kann aber auch topfartig ausgebildet und der zweite Verschlußteil ein außerhalb des Öffnungsran­ des des Zylinders anliegender Flansch sein. Dies ermög­ licht ebenfalls eine leichte Herstellung beider Ver­ schlußteile in einem Stück, z. B. durch Tiefziehen, und erspart Material im Vergleich zu einer massiven Ausbil­ dung des Zylinders.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Füllöffnung einen zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser und einen Abschnitt mit größerem Durchmesser aufweist und daß der erste Verschlußteil in dem Abschnitt mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist. Dies stellt eben­ falls einen längeren Wärmeübertragungsweg zwischen dem zweiten Verschlußteil und dem ersten Verschlußteil si­ cher.

Der zweite Verschlußteil kann eine hohe Korrosionsfe­ stigkeit aufweisen, so daß der Behälter in einer ag­ gressiven Umgebung benutzt werden kann, ohne daß der äußere Verschlußteil korrodiert. Das Material des er­ sten Verschlußteils kann dabei eine geringere Korro­ sionsfestigkeit aufweisen, da es durch das zweite Ver­ schlußteil gegenüber äußeren aggressiven Fluiden ge­ schützt wird.

Vorzugsweise besteht der Behälter aus Metall und der erste Verschlußteil aus gehärtetem Eisen mit einer die­ ses umgebenden Zinnschicht. Das erste Verschlußteil läßt sich dann sehr fest in der Füllöffnung im Preßsitz einsetzen, wobei sich die Zinnschicht eventuellen Rau­ higkeiten der Oberfläche der Füllöffnung anpaßt, weil die Zinnschicht verhältnismäßig weich ist.

Dies gilt insbesondere, wenn der Behälter Eisen oder Messing aufweist, die beide härter als Zinn sind.

Vorzugsweise besteht der zweite Verschlußteil aus rost­ freiem Stahl, so daß er gegenüber äußeren aggressiven Fluiden besonders korrosionsbeständig ist.

Vorzugsweise ist der zweite Verschlußteil an der Behäl­ terwand angeschweißt. Grundsätzlich ist es zwar auch möglich, den zweiten Verschlußteil an der Behälterwand anzulöten. Beim Schweißen wird jedoch eine höhere Tem­ peratur gewählt, so daß der Schweißvorgang nur verhält­ nismäßig kurze Zeit andauert, während der nur wenig Wärme auf die innere Verbindungsstelle zwischen dem ersten Verschlußteil und der Füllöffnung übertragen wird.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausführungsbei­ spiele beschrieben, wobei jede der Fig. 1 bis 9 ein anderes Ausführungsbeispiel im Querschnitt zeigt.

Nach Fig. 1 hat ein teilweise dargestellter Behälter 1 aus rostfreiem Stahl oder Messing oder einem anderen Metall, der beispielsweise Dampf unter Druck enthält und als Fühler für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlanlage dient, in einer Wand 2 eine Füllöff­ nung 3. Die Füllöffnung 3 hat einen ersten zylindri­ schen Abschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 5 mit größerem Durch­ messer. In dem Abschnitt 4 mit kleinerem Durchmesser ist ein erster Verschlußteil 6 in Form einer Kugel aus Metall, die einen Kern aus gehärtetem Eisen und eine äußere Schicht aus Zinn aufweist, im Preßsitz dicht eingesetzt. Die Zinnschicht vermindert beim Einpressen die Reibung und bewirkt eine höhere Dichtigkeit, weil sie sich Unebenheiten der Innenseite der Füllöffnung besser anpaßt. Vor der Außenseite des ersten Verschluß­ teils 6 ist an der Füllöffnung 3 ein zweiter Verschluß­ teil 7 dicht befestigt. Der zweite Verschlußteil 7 hat ebenfalls die Form einer Kugel und besteht aus rost­ freiem Stahl. Der zweite Verschlußteil 7 ist stoff­ schlüssig mit der Wand 2 des Behälters 1 durch eine umlaufende Schweißnaht 8 dicht verbunden, wobei der Verschlußteil 7 mit seiner Kugelfläche am Außenrand der Füllöffnung 3 anliegt. Der Abstand zwischen der Schweißnaht 8 und der Reibschlußverbindungsstelle von Verschlußteil 6 und Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 ist verhältnismäßig groß, so daß nur wenig Wärme von der Schweißstelle in den Abschnitt 4 und die Verbindungs­ stelle zwischen dem ersten Verschlußteil 6 und dem Ab­ schnitt 4 übertragen wird. Desgleichen ist die Berüh­ rungsfläche zwischen der Wand 2 und dem zweiten Ver­ schlußteil 7 sehr gering, so daß auch wenig Wärme aus dem Verschlußteil 7, da sich der Verschlußteil 7 beim Schweißen erwärmt, über die Wand 2 in den Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 übertragen wird, insbesondere wenn der Behälter aus rostfreiem Stahl besteht, der eine besonders geringe Wärmeleitfähigkeit hat. Der erste Verschlußteil 6 behält daher seine dichte und feste Lage im Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 bei. Da der Ver­ schlußteil 7 aus rostfreiem Stahl besteht, kann er auch aggressiven Medien auf der Außenseite des Behälters ausgesetzt werden, ohne korrodiert zu werden. Darüber hinaus schützt der äußere Verschlußteil 7 den inneren Verschlußteil 6 vor aggressiven Medien, so daß die Wahl des Materials des inneren Verschlußteils 6 weitgehend unabhängig von außerhalb des Behälters 1 vorhandenen aggressiven Fluiden ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich prinzipiell nicht von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, nur daß der den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 5a der Füllöffnung 3 konisch und der zweite Verschlußteil 7a auf seiner Außenseite abgeflacht ist. Hierbei ist der Weg zwischen der Schweißnaht 8 und dem ersten Verschlußteil 6 für die Wärmeübertragung noch etwas länger.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 prinzipiell ebenfalls nicht, nur daß der zweite Verschlußteil 7b als ebene Platte ausge­ bildet ist, die den äußeren Abschnitt 5 der Füllöffnung 3 abdeckt, wobei die Schweißnaht 8 ebenfalls weiter radial außerhalb der Füllöffnung 3 und mithin in einem größeren Abstand zum ersten Verschlußteil 6 liegt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 sind der erste Verschlußteil 6a und der zweite Verschlußteil 7c ein­ stückig ausgebildet. Der erste Verschlußteil 6a ist ein topfartiger Zylinder und der zweite Verschlußteil 7c ein den Öffnungsrand des Zylinders umgebender Flansch. Die Füllöffnung 3 hat über ihre gesamte axiale Länge einen konstanten Durchmesser. Die Länge des Verschluß­ teils 6a entspricht der axialen Länge der Füllöffnung 3. Der Verschlußteil 6a ist über seine gesamte Länge im Preßsitz in die Füllöffnung 3 eingesetzt. Wegen der großen Berührungsfläche zwischen Füllöffnung 3 und Ver­ schlußteil 6a ergibt sich ein fester Reibschluß. Der Verschluß hält daher auch einem sehr hohen Innendruck stand. Der an der Außenseite der Wand 2 anliegende Ver­ schlußteil 7c verhindert, da er einteilig mit dem Ver­ schlußteil 6a ausgebildet ist, abgesehen von dem festen Reibschluß zwischen dem Verschlußteil 6a und der Füll­ öffnung 3, daß der Verschlußteil 6a, trotz des relativ geringen Abstands der Schweißnaht 8 vom Verschlußteil 6a bzw. der Berührungsfläche zwischen Füllöffnung 3 und Verschlußteil 6a, bei einer Aufweitung der Füllöffnung 3 durch die Erwärmung beim Schweißen der Schweißnaht 8 in den Behälter 1 fallen kann. Darüber hinaus läßt sich der Abstand der Schweißnaht 8 durch entsprechend große Wahl des Durchmessers des Verschlußteils 7c verhältnis­ mäßig weit von der Füllöffnung 3 weglegen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 unterscheidet sich von dem nach Fig. 3 nur dadurch, daß der als Kugel aus­ gebildete erste Verschlußteil 6 in dem den kleineren Durchmesser aufweisenden äußeren Abschnitt 5 eingesetzt ist, so daß er durch die innere Schulter der abgestuf­ ten Füllöffnung 3 daran gehindert wird, in das Innere des Behälters 1 einzudringen, wenn sich der Preßsitz beim Anschweißen des äußeren Verschlußteils 7b lösen sollte.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die Ver­ schlußteile 6b und 7b wieder einteilig ausgebildet, wobei der erste Verschlußteil 6b als massiver Zylinder und der zweite Verschlußteil 7b als Platte ausgebildet ist. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3. Die Ver­ bindungsstelle zwischen dem Verschlußteil 6b und dem innenliegenden, den kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitt 4 der Füllöffnung 3 hat hier wieder einen größeren Abstand von der Schweißnaht 8 als bei dem Aus­ führungsbeispiel nach Fig. 4, jedoch im übrigen weit­ gehend die gleichen Vorteile wie das Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 4.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 entspricht eben­ falls weitgehend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, nur daß der den kleineren Durchmesser aufweisende Ab­ schnitt 4 der Füllöffnung 3 außen und der den größeren Durchmesser aufweisende Abschnitt 5 innen liegt und der zweite Verschlußteil 7d tonnenförmig oder als innen und außen abgeflachte Kugel ausgebildet ist. Diese Ausbil­ dung hat den Vorteil, daß der Innenraum des Behälters 1 bei im übrigen gleichen Abmessungen größer ist als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3. Hierbei ist zwar der Abstand der Schweißnaht 8 von der Berührungsstelle zwischen dem ersten Verschlußteil 6 und dem zweiten Verschlußteil 7d etwas geringer, doch ist in der Regel die Dauer der Ausbildung einer Schweißnaht 8, bei ent­ sprechender Wahl der Materialien des Behälters 1 und des Verschlußteils 7d entsprechend dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 1, und damit die Gefahr einer zur star­ ken Aufweitung des Abschnitts 4 dennoch gering.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3, nur daß der zweite Verschlußteil 7e die Form einer Kugelschale bzw. eines Hohlkugelabschnitts aufweist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 entspricht wiederum dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 3, wobei der zweite Verschlußteil 7d als Kugelzone ausgebildet ist, deren eine ebene Fläche dem ersten Verschlußteil 6 zugekehrt ist und wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2, 7 und 8 in der Füllöffnung 3 liegt.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele können in vieler Hinsicht abgewandelt werden: Beispielsweise kann bei allen Ausführungsbeispielen auch eine Lötverbindung anstelle der Schweißnaht 8 oder eine Laser-Schweißung oder Preßschweißung, insbesondere Widerstands­ schweißung, vorgesehen sein. Bei den Ausführungsbei­ spielen nach den Fig. 4 bis 6 kann ferner der zweite äußere Verschlußteil an der Außenseite der Wand 2 des Behälters 1 angeklebt sein, so daß die Schweißnaht 8 entfallen kann. Gegebenenfalls können für die äußeren Verschlußteile bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 4 bis 6 auch andere Materialien, z. B. Kunststoff, gewählt werden. Grundsätzlich ist es auch bei allen Ausführungsbeispielen möglich, andere Materialien zu wählen, sofern dadurch die erforderliche Dichtigkeit und Festigkeit des Verschlusses gewährleistet ist.

Im Abschnitt 4 kann die Füllöffnung 3 auch konisch sein, so daß sich der Querschnitt der Füllöffnung 3 im Abschnitt 4 in Richtung auf das Innere des Behälters 1 verringert.

Der beschriebene Doppelverschluß ist auch bei Behältern für andere Arten von Medien, z. B. Flüssigkeiten oder Luft anwendbar.

Claims (15)

1. Verschluß für die Füllöffnung (3) eines ein Druck­ medium enthaltenden Behälters (1), insbesondere eines Dampfdruck-Fühlers für das Expansionsventil des Verdampfers einer Kühlanlage mit einem in der Füllöffnung (3) dicht, insbesondere im Preßsitz, befestigten ersten Verschlußteil (6; 6a; 6b), da­ durch gekennzeichnet, daß ein zweiter Verschlußteil (7; 7a-7e) vor der Außenseite des ersten Ver­ schlußteils (6; 6a) an der Füllöffnung (3) dicht befestigt ist.

2. Verschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a-7e) stoff­ schlüssig mit der die Füllöffnung (3) aufweisenden Wand (2) des Behälters (1) dicht verbunden ist.

3. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Verschlußteil (6) eine Ku­ gel ist.

4. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a; 7d; 7e) mit einer Kugelfläche am Außenrand der Füllöffnung (3) anliegt.

5. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7b) eine Platte ist.

6. Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Verschlußteil (6a; 6b) und der zweite Verschlußteil (7b; 7c) einstückig ausge­ bildet sind.

7. Verschluß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verschlußteil (6a; 6b) ein Zylinder ist.

8. Verschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6b) massiv und der zweite Ver­ schlußteil (7b) eine Platte ist.

9. Verschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (6a) topfartig ausgebildet und der zweite Verschlußteil (7c) ein außerhalb des Öff­ nungsrandes des Zylinders (6a) anliegender Flansch ist.

10. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllöffnung (3) einen zy­ lindrischen Abschnitt (4) mit kleinerem Durchmesser und einen Abschnitt (5; 5a) mit größerem Durchmes­ ser aufweist und daß der erste Verschlußteil (6; 6b) in dem Abschnitt (4) mit kleinerem Durchmesser angeordnet ist.

11. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a-7e) eine hohe Korrosionsfestigkeit auf­ weist.

12. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) aus Me­ tall besteht und daß der erste Verschlußteil (6; 6a; 6b) aus gehärtetem Eisen besteht und von einer Schicht aus Zinn umgeben ist.

13. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) rost­ freien Stahl oder Messing aufweist.

14. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Verschlußteil (7; 7a-7e) aus rostfreiem Stahl besteht.

15. Verschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußteil (7; 7a-7e) an der Behälterwand (2) angeschweißt ist.