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Die
Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Behälter-Verschlussstopfen,
und genauer gesagt auf einen Gewindestopfen, welcher ein besonderes
Dichtungshaltemerkmal hat.
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In
der Transportbehälterindustrie
ist es üblich,
Tonnen, Eimer und dergleichen mit einer oder mehreren Spender- und/oder
Füllöffnungen
herzustellen. Solche Öffnungen
haben ein spiralförmiges Innenschraubengewinde,
welches in einem Dichtungsbereich ohne Gewinde aufgeht. Ein Verschlussstopfen
mit Außengewinde,
welcher eine ringförmige Dichtung
enthält,
steht mit der Öffnung
verschraubt in Eingriff. Beim Festigen des Stopfens wird die Stopfendichtung
fest gegen den Dichtungsbereich ohne Gewinde heruntergezogen, um
somit eine wirksame Abdichtung des Behälters bereitzustellen. Obwohl viele
Millionen von Tonnen und weiteren Behältern auf diese Weise abgedichtet
werden, tritt ein gelegentliches Problem auf, welches diese Erfindung
angeht. Das Problem hat nicht nur mit der Abdichtung zu tun, sondern
ebenfalls mit dem Aufschrauben des Stopfens von der Behälteröffnung.
Einerseits besteht eine kritische Beziehung zwischen dem Stopfen
und seiner Dichtung und andererseits der Zusammenführung von
der Behälteröffnung,
welche in den Öffnungs-Dichtungsbereich
geschraubt ist. Diese Beziehung ist derart, dass in der Praxis,
bei einem Anlegen des notwendigen Drehmoments, um den Stopfen in die
Behälteröffnung zu
dichten, die Stopfendichtung zwischen dem Auslauf von dem Öffnungs-Innengewinde
eingezwängt
wird. Wenn der Stopfen nachfolgend aufgeschraubt wird, tritt es
allgemein auf, dass diese Dichtungs-Einzwängwirkung gegen das Öffnungsgewinde
die Stopfendichtung fest erfasst. Wenn sich die Aufschraubwirkung
fortsetzt, ergibt sich eine angreifbare Bedingung. Vor allem kann
die Dichtung, wenn sich der Stopfen aus der Öffnung herausbewegt, auf dem Öffnungs-Innengewinde
gefangen verbleiben, so dass die Dichtung aus ihrer Dichtungssitzposition
auf dem Stopfen herausgezogen wird. Eine fortgesetzte Umdrehung
des Stopfens wird extrem schwierig, da die Dichtung zwischen den
eingefügten
Gewinden festgeklemmt ist. Darüber
hinaus wird die Dichtung selber aufgrund dieser Schredderwirkung
ernsthaft beschädigt,
welches die Verwendbarkeit von dem Verschluss weiter herabsetzt.
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Ein
weiterer negativer Aspekt von dieser Dichtungs-Erfassungsbedingung
ist die Neigung von der Dichtung, sich aus ihrem Dichtungssitz während eines
Drehens von dem Stopfen herauszukrümmen. Dieses Problem tritt
auf, wenn die Stopfendichtungs-Bewegung um den Dichtungssitz ohne
Gewinde von der Öffnung
beschädigt
wird, welches bei der Dichtung bewirkt, sich anzuhäufen und
eine Schleife auszubilden, welche von der Kante von der Öffnung hervorsteht.
Ein Weg für
das Auftreten einer solchen Beschädigung liegt darin, wenn die
Stopfendichtung abermals auf den Öffnungs-Gewindeauslauf verstrickt
wird, wenn der Stopfen nun in die Öffnung hereinbewegt wird. Die
resultierende „Schleifen"-Bedingung wird höchstwahrscheinlich
einen Leckagepfad erzeugen und recht wahrscheinlich eine ernsthafte Beschädigung auf
die Dichtung vermitteln. Die Gemeinsamkeit zwischen diesem „Erfassungs"- und „Schleifen"-Problemen ist selbstverständlich die Möglichkeit,
dass die Stopfendichtung auf dem Stopfendichtungssatz an seiner
Stelle verbleibt, wo sie hingehört,
und somit verhindert wird, dass sie in den Gewinde-Zwischeneingriff
gezerrt wird.
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Der
Stand der Technik hat die Aufgabe erkannt, bestimmte positive mechanische
Haltemittel im Allgemeinen bereitzustellen, um die Stopfendichtung
an ihrer Stelle beizubehalten. Das
U.S.-Patent No.
2,906,429 (Marchyn) erkennt die „Schleifen-"Probleme, stellt
jedoch keine vollständig
zufriedenstellende Lösung
bereit. In diesem Patent hat der Stopfen eine spezielle Gewindeausbildung,
bei welcher das Gewinde den Dichtungssitz einfasst. Genauer gesagt,
hat der Stopfen ein abnehmendes Gewinde, welches sich um die untere
Kante von dem Dichtungssitz fortsetzt und als eine Teilbarriere
oberhalb des normalen Stopfengewindes wirkt. Dieser modifizierte
Gewindeaufbau ist jedoch unzureichend, um einen adäquaten Schutz
gegen das „Erfassungs"-Phänomen bereitzustellen,
wie im Folgenden klar zu erkennen ist.
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Dokument
U.S.-Patent No. 4,768,677 (Kitsukawa)
offenbart einen Verschlussstopfen, bei welchem eine Dichtungshaltelippe
eine gleichförmige, durchgehende,
sich nach oben erstreckende ringförmige Oberfläche, eine
konstante radiale Erstreckung, welche axial kleiner als die äußere radiale
Erstreckung von der Krone des spiralförmigen Schrauben-Seitenwandgewindes
ist, und einen zylindrischen Dichtungssitz hat.
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Dokument
DE 202 15 810 U (DURA
Automotive Systems Köhler
GmbH) offenbart eine Gaskappe (
10) für Motorfahrzeuge, bei welcher
eine Gewindeabdeckung (
14) eine Dichtung (
20)
hat, bei welcher gezeigt ist, dass sie einen halbrunden Sitz hat.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, einen Verschlussstopfen
bereitzustellen, welcher die Probleme der Dichtungs-Erfassung und -Schleifenbildung
löst. Es
ist eine weitere Aufgabe von einer Ausführungsform von der vorliegenden
Erfindung, einen Verschlussstopfen bereitzustellen, welcher einen
Bereich von Behälteröffnungen
abdeckt.
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KURZER UMRISS DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verschlussstopfen ausgebildet mit einer zylindrischen
Seitenwand mit einem spiralförmigen
Außenschraubengewinde,
einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand,
einem ringförmigen
Stopfendichtungssitz unmittelbar unter dem Stopfenrand und einer
durchgehenden, umlaufenden, sich radial nach außen erstreckenden Dichtungshaltelippe
unter dem Stopfendichtungssitz, wobei sich der Dichtungssitz direkt
vom Fuß der
Dichtungshaltelippe ausgehend nach außen und oben trichterförmig aufweitet,
um auf den Stopfenrand zu treffen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
von der vorliegenden Erfindung ist der Dichtungssitz von kegelstumpfförmiger Gestalt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
von der vorliegenden Erfindung ist eine elastische Dichtung auf
dem Dichtungssitz aufgespannt und nimmt die Form des Dichtungssitzes
an; wobei die Dichtung die kegelstumpfförmige Gestalt des Dichtungssitzes annehmen
kann.
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Ebenfalls,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, ist ein Verschlussstopfen gemäß der vorliegenden Erfindung
kombiniert mit einer Öffnung
in einer Behälterwand
mit einer Buchse, wobei die Buchse eine zylindrische Wand mit einem
spiralförmigen
Innenschraubengewinde und einen sich nach oben erstreckenden, glatten
Dichtungsabdichtungsbereich aufweist, wobei die Dichtung zwischen
dem Buchsendichtungsbereich und dem Stopfen dichtungssitz im Wesentlichen
radial komprimiert ist und in nächster
Nähe zum
spiralförmigen
Buchsen-Innenschraubengewinde liegt.
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Ein
Verschlussstopfen gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt eine lang gesuchte Lösung auf das oben erwähnte „Erfassungs"- und „Schleifen"-Problem auf eine
einfache, direkte Weise bereit.
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In
einem Beispiel ist der Verschlussstopfen aus einer zylindrischen
Seitenwand mit Gewinde und einer scheibenförmigen Unterwand ausgebildet.
Die Seitenwand schließt
in einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand
ab und hat einen ringförmigen Stopfendichtungssitz
unmittelbar unter dem Stopfenrand. Zwischen dem Stopfendichtungssitz
und dem Seitenwand-Gewinde ist die Dichtungshaltelippe zwischengelegt.
Die elastische Dichtung ist über
den Stopfendichtungssitz aufgespannt, wobei sie den vertikalen Raum
zwischen dem Stopfenrand und der Dichtungslippe belegt. Der oben
beschriebene Stopfen ist in eine Behälterwandöffnung eingeschraubt, welche
ein Innenschraubengewinde und einen nach innen gerichteten Dichtungsbereich
hat. Die kritische Beziehung aus dem Stand der Technik, welche zwischen
der Stopfendichtung und dem Behälteröffnungsgewinde
besteht, wird nun recht unbedeutend. Wenn der Stopfen aus der Gewindebehälteröffnung herausfährt, wird
die Dichtung an ihrer Stelle auf dem Stopfendichtungssitz durch
die Dichtungshaltelippe fest beibehalten. Die daraus resultierende
saubere Trennung der Stopfendichtung von der Behälteröffnung bildet eine wesentliche
Verbesserung gegenüber
dem Stand der Technik.
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Es
ist demgemäß ein grundlegendes
Merkmal von der Erfindung, einen verbesserten Gewindeverschlussstopfen
für Industriebehälter bereitzustellen.
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Ein
genaueres Merkmal liegt in der Bereitstellung eines Stopfendichtungssitzes
mit einem Aufbau zum positiven Beibehalten der Stopfendichtung darauf
während
eines Einschraubens und Herausschraubens.
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Die
obigen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in
den anliegenden Ansprüchen
dargelegt und werden in den Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
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1 eine
teilweise geschnittene Ansicht von einem Verschlussstopfen aus dem
Stand der Technik ist.
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2 eine
Draufsicht von einer Behälterverschlusskombination
ist, welche den Verschlusstopfen von 1 enthält.
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3 eine
teilweise geschnittene Ansicht des Stopfens von 1 ist,
welcher in eine Behälteröffnung eingeschraubt
ist.
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4 eine
Ansicht ähnlich
der von 3 ist, welche einen weiteren
Verschlussstopfen aus dem Stand der Technik darstellt, wobei der
Stopfen in einer teilweise herausgeschraubten Position ist.
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5 eine
teilweise geschnittene Detailansicht von einem Metallverschlussstopfen
gemäß einer
Ausführungsform
von der Erfindung ist.
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6 eine
Ansicht ähnlich
der von 5 ist und eine Dichtung enthält.
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7 eine
teilweise geschnittene Ansicht von einem Plastikstopfen, ähnlich dem
Stopfen von 5, ist, welcher in eine Behälteröffnung eingeschraubt
ist.
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8 eine
Ansicht ähnlich
der von 7 ist, wobei jedoch der Stopfen
in einer teilweise herausgeschraubten Position ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON DER
ERFINDUNG
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Ein
Verschlussstopfen aus dem Stand der Technik ist in 1 bis 4 dargestellt
und ist im Allgemeinen mit einem Bezugszeichen 1 angezeigt, und
ist aus Kunststoffharz geformt, so dass er eine scheibenförmige Bodenwand 2 hat,
welche durch eine zylindrische Seitenwand 3 umgeben ist,
welche in einem umlaufenden vergrößerten Stopfenrand 4 abschließt. Das
Innere von dem Stopfen 1 hat eine Folge von Schlüssel-Ineingriffnahme-Ansätzen 5 zur Weitergabe
eines Zuschraub- und Aufschraub-Drehmomentes auf den Stopfen. Die
Stopfen-Seitenwand 3 hat einen Zapfenabschnitt 6,
welcher sich von der Bodenwand 2 aus erstreckt, ein spiralförmiges Außenschraubengewinde 7 und
einen Dichtungssitz 8 unmittelbar unter dem Stopfenrand 4.
Hier ist es wichtig zu erwähnen,
dass der Dichtungssitz 8 in einer Ebene liegt, welche axial
zum Stopfengewinde-Kerndurchmesser
ausgerichtet ist. Diese Beziehung ist vorteilhaft, um ein ausreichendes
Dichtungsvolumen zwischen dem Stopfen und der übereinstimmenden Behälteröffnungsoberflache
sicherzustellen, um jeglichen Leckagepfad abzuschließen. Die
Stopfen-Seitenwand 3 ist
mit einer umlaufenden Dichtungshaltelippe 9 am unteren
Ende des Ge windes 7 ausgebildet, welche sich radial nach
außen
in axialer Ausrichtung zur Gewindekrone erstreckt. Wie in 1 klar
zu erkennen, läuft
das Stopfengewinde aus und schließt an dem Punkt 10 innerhalb
der Lippe 9 ab, welches eine gleichförmige, nach oben gerichtete,
durchgehende, ringförmige
Oberfläche 11 hinterlässt, welche
in einer Ebene liegt, welche parallel zur Unteroberfläche 4a von
dem Stopfenrand 4 und unmittelbar oberhalb des Gewindeabschlusses 10 liegt.
Eine elastische ringförmige
Dichtung 12, welche eine im Wesentlichen quadratische Querschnittsform
hat, ist über
den Stopfen aufgespannt, um somit den Dichtungssitz 8 zu
umarmen. Die derart positionierte Dichtung ist behaglich zwischen
der Unteroberfläche 4a von
dem Stopfenrand 4 und der oberen Oberfläche 11 von der Haltelippe 9 eingeklemmt,
welches ein Entfernen von der Dichtung 12 von dem Dichtungssitz 8 recht
unwahrscheinlich macht.
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Die
Behälterwandöffnung,
innerhalb welcher der Stopfen 1 über ein Gewinde in Eingriff
steht, wie in 3 deutlich gezeigt, enthält eine
Behälterwand 20,
innerhalb der eine Buchse, welche im Allgemeinen mit Bezugszeichen 21 angezeigt
ist, auf eine herkömmliche
Weise eingesetzt ist. Die Buchse 21 hat eine sich umlaufend
erstreckende mehreckige Basis 22, eine zylindrische Wand 23,
welche sich davon erstreckt und in einem sich radial nach außen gekrümmten Wulst 24 abschließt. Die
Behälterwand 20 liegt
in einer in Übereinstimmung
stehenden Erhebung 25 oberhalb der vieleckigen Basis 22 und
hat einen aufrecht stehenden, im Wesentlichen zylindrischen Hals 26,
welcher sich innerhalb des Buchsenwulstes 24 erstreckt.
Eine Buchsendichtung 27 ist zwischen der Buchse 21 und
den umlaufenden Oberflächen
von der Behälterwand 20 eingepresst.
Ein spiralförmiges
Innenschraubengewinde 28 ist auf der Buchsenwand 23 ausgebildet,
welches sich von der Basis 22 zu einem Gewinde-Auslaufpunkt 29 zum Beginn
des Wulstes 24 erstreckt. Der sich aufwärts erstreckende Wulstabschnitt
ohne Gewinde unmittelbar oberhalb des Gewinde-Auslaufpunktes 29 bildet einen
glatten Dichtungsbereich 30.
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Die
Dichtungsbeziehung zwischen dem Stopfen 1 und der Buchse 21 in
einer vollständig
zugeschraubten Bedingung, wie in 3 angezeigt, zeigt
an, dass die Stopfendichtung 12 fest zwischen dem Stopfendichtungssitz 8 und
dem Buchsendichtungsbereich 30 eingepresst ist. Es ist
zu erwähnen, dass
die Dichtung 12 ebenfalls axial zwischen der Rand-Unteroberfläche 4a und
der oberen Oberfläche 11 von
der Haltelippe 9 festgehalten ist. Darüber hinaus ist zu erkennen,
dass die Dichtung 12 in dieser fest angezogenen Position
mit dem Buchsengewinde-Spiralauslauf- und Abschlusspunkt 29 in
Kontakt liegt. Die durchgehende, ringförmige obere Oberfläche von
der Haltelippe hält
eine konstante axiale Beabstandung von der Rand-Unteroberfläche 4a bei und
verhindert, dass die Dichtung 12 an jeglichem Punkt in
das Buchsengewinde 28 gefangen wird.
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4 stellt
einen weiteren Stopfen 40 aus dem Stand der Technik dar,
welcher aus einem Behälterwandöffnungs-Hals
mit Innengewinde 41 aufgeschraubt ist. Hier sitzt die Stopfendichtung 42 auf dem
Dichtungssitz 43, welcher am Kerndurchmesser des Stopfengewindes
ausgebildet ist, wobei sich das Stopfengewinde 44 einfach
vermindert, welches durch Bezugszeichen 45 angezeigt ist,
wenn es sich dem Dichtungssitz 43 annähert. Unter diesen Bedingungen
aus dem Stand der Technik kann erkannt werden, dass, wenn sich der
Stopfen herausbewegt, die Dichtung 42 beinahe keinen axialen
Halt hat, welcher durch das verminderte Gewinde 45 zugeführt wird.
Daraus folgend wird die Dichtung einfach zwischen den in Eingriff
stehenden Verschlussgewinden gefangen und wird aus dem Dichtungssitz
herausgezogen, welches der normalen Verschlussfunktionalität eine ernsthafte
Beschädigung
zufügt.
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Die
Ausführungsform
von der Erfindung, wie in 5–8 dargestellt,
ist eine Variante auf den Verschlussstopfen, wie mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben,
wobei gleichen Teilen die gleichen Bezugszeichen gegeben sind. Wie
in 5 und 6 gezeigt, ist ein Metallverschlussstopfen 60 in einem
Beispiel aus einem 1,15 Millimeter Tonnenendstahl ausgeschnitten
und gerollt. Die Dichtungshaltelippe 61 ist gerollt, so
dass sie einen dreieckigen, gewindeförmigen Querschnitt, welcher
einen geneigten Winkel von 55° hat,
ein radiales Ausmaß D1,
welches kleiner als das äußere radiale
Ausmaß D2
von der Krone des Gewindes 7 ist, hat, und in einer Ebene
liegt, welche parallel zur Unteroberfläche 4a von dem Stopfenrand 4 ist.
Die obere Flanke 62 von der Haltelippe 61 bildet
eine durchgehende, sich peripher noch oben und nach außen erstreckende Oberfläche oberhalb
des Schraubgewindes 7. Der Durchmesser D3 von dem Innenstamm 63 von
der Lippe 61 ist kleiner als der Gewinde-Kerndurchmesser
D4. Der Dichtungssitz 64 weitet sich radial nach außen und
oben trichterförmig
auf, um auf den Stopfenrand 4 an im Wesentlichen dem gleichen
Punkt zu treffen, an welchem der Dichtungssitz 8 auf den
Rand in der ersten Ausführungsform
trifft. Eine herkömmliche
Dichtung 12 aus EPDM, schwarzem Nitril oder PE ist auf
dem Dichtungssitz 64 aufgespannt und nimmt die gleiche,
im Allgemeinen kegelstumpfförmige
Gestalt, an, wie in 6 gezeigt.
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Die
Wirkung der Geometrie in dieser Ausführungsform ist, dass das radiale
Ausmaß D1–D3 von der
Lippe 61 Dichtungsanhebe- und Anti-Aufnahme- und Anti-Schleifenbildungs-Funktionen
hat. Der reduzierte Lippendurchmesser ermöglicht es, dass der Verschlussstopfen
sich einem größeren Bereich
von Behälteröffnungen
anpasst. Der kegelstumpfförmige Dichtungssitz 64 hat
zwei Vorteile. Zunächst
stellt er für
die Dichtung 12 im Bereich zwischen der Verschlussstopfenlippe 61 und
dem Dichtungsbereich 30 von der Behälterverschlussbuchse 21 ein
erhöhtes
Volumen bereit, und zweitens stellt die kegelstumpfförmige Gestalt,
welche durch die aufgespannte Dichtung 12 angenommen wird,
einen erhöhten
Kontaktbereich zwischen der Dichtung und dem Dichtungsbereich 30 bereit,
wenn der Stopfen in die Buchse 21 hereingeschraubt wird.
Die Dichtung ist auf das Volumen zwischen dem Buchsendichtungsbereich 30 und
dem Stopfensitz 64 „angepasst", wobei das führende Ende
von der Dichtung anfänglich
einer niedrigeren (oder sogar keiner) Komprimierung unterworfen
wird. Somit ist das anfängliche
Kontaktband zwischen der Dichtung und der Verschlussbuchse vorteilhafterweise
teilweise oberhalb der Seite von der Dichtung.
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Dies
wird am deutlichsten in 7 und 8 von einer
Ausführungsform
von einem Verschlussstopfen erkannt, welcher aus einem geeigneten
Kunststoffmaterial ausgebildet ist, wobei die Stopfengewinde, der
Rand und die Lippe 61 eine ähnliche Geometrie zu der in 6 und 7 gezeigten
Ausführungsform
haben, wobei der Stopfen aus einem geeigneten Kunststoffmaterial
ausgebildet ist. Die Wirkung von diesem erhöhten Kontaktbereich und der
niedrigeren Komprimierung von der Dichtung am führenden Ende liegt in einer
weiteren Entschärfung
gegen die Dichtungs-Schleifenbildung während des Auferlegens eines
Drehmomentes auf den Stopfen.
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Ein
weiterer Vorteil der für
die Lippe 61 verwendeten Geometrie liegt darin, dass sie
den Stopfen verstärkt,
es ermöglicht,
dass der Stopfen in 5 und 6 aus dünnerem Maßstahl ausgebildet
wird, als für
Stopfen aus dem Stand der Technik verwendet, während immer noch eine äquivalente bauliche
Festigkeit beibehalten wird.
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Bei
einer Verwendung von standardisierten Dichtungen ist es bei der
Lippe 61 möglich,
die Verschluss-Buchsenwand 23 im Bereich des Buchsengewinde-Auslaufes 29 direkt
zu kontaktieren, wenn der Stopfen 60 in seiner Endposition
vollständig
zugeschraubt ist. Eine übergroße Dichtung
kann verwendet werden, um einen solchen Metall-zu-Metall-Kontakt zu verhindern,
wenn gewünscht.
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Verschiedene Änderungen
oder Modifikationen auf den Dichtungshaltestopfen von der Erfindung können innerhalb
des Umfanges der anliegenden Ansprüche vorgenommen werden.