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Die Erfindung bezieht sich auf das allgemeine technische
Gebiet der Kochgeräte zum Kochen mit Dampfdruck in
geschlossener Atmosphäre, wie z.B. der Schnellkochtöpfe, bei welchen der
Deckel mittels einer Umfangsdichtung dicht auf dem Topf
verriegelt ist.
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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zur
selbsttätigen Druckbegrenzung für einen Druckbehälter mit einer
zwischen dem Topf des Behälters und dem Deckel eingefügten
Dichtung, die mindestens einen Längenabschnitt mit einer
äußeren Ausnehmung aufweist, welche einen verringerten Querschnitt
bildet, damit sich die Dichtung unter Einwirkung des inneren
Drucks während des Gebrauchs ab einem vorbestimmten Wert in dem
Längenabschnitt verformt, wodurch eine Undichtigkeit und ein
Druckabfall im Behälter erzielt werden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Druckbehälter,
insbesondere einen Schnellkochtopf, welcher mit einer
erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ausgestattet ist.
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Bei Kochgeräten zum Dämpfen in geschlossener Atmosphäre,
wie z.B. bei Schnellkochtöpfen, muß eine Sicherheitsvorrichtung
vorgesehen sein, die im Falle eines Funktionsfehlers des
Hauptdruckreglers das Entweichen des Dampfs beim Überschreiten eines
vorbestimmten, einem Einstellwert entsprechenden Drucks
gewährleistet.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Geräten ist
eine Dichtung zwischen dem Topf des Behälters und dem Deckel
durch Einpressen montiert, wobei die Dichtung die vollkommene
Dichtigkeit des Behälters gewährleistet, wenn der Deckel z.B.
mittels eines Bajonettverschlusses verriegelt ist. Bei
Überdruck und gleichzeitigem Versagen des Druckreglers wird die
Undichtigkeit der Dichtung durch eine radiale örtliche
Verformung der Dichtung in einem Raum gewährleistet, der durch eine
oder Vertiefung gebildet ist. Die in diesem Raum auftretende
Verformung der Dichtung bewirkt eine Undichtigkeit zwischen dem
oberen Rand des Topfs und der Dichtung selbst, so daß der Dampf
entweichen kann. Solche Vorrichtungen sind z.B. in den
Patentschriften US-A-2600703 und CH-A-407459 beschrieben.
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Es sind auch Sicherheitsvorrichtungen mit selbsttätiger
Druckentlastung für Druckbehälter bekannt, z.B. aus den
Patentschriften US-A-4276990 und GB-A-2208131. Bei diesen
Vorrichtungen ist eine Dichtung zwischen dem Topf des Behälters und dem
Deckel eingefügt. Sie enthalten außerdem eine im Deckel,
insbesondere in dessen Umfangsschürze vorgesehene
Durchpreßöffnung.
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Bei Überdruck kann sich die Dichtung durch die im Deckel
vorgesehene Durchpreßöffnung hindurchpressen, so daß der Dampf
zwischen den Rampen des Behälters nach unten entweichen kann.
Das Durchpressen der Dichtung durch die im Deckel vorgesehene
Öffnung kann durch eine innere Ausnehmung in der Dichtung
erleichtert werden, wie z.B. in der Patentschrift CH-A-571335
beschrieben.
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Eine solche Vorrichtung kann dadurch verbessert werden, daß
im wesentlichen auf der Höhe der Durchpreßöffnung eine
Auslassöffnung durch den Deckel vorgesehen ist. Wenn sich in
diesem Fall die Dichtung durch die seitliche Öffnung im Deckel
hindurchpreßt, kann der Dampf über den Deckel entweichen, da
die Dichtung die Auslassöffnung freigibt. Diese Verbesserung
verhindert, daß der Dampf nach unten entweicht, wodurch die
darunter liegende Wärmequelle ausgelöscht werden könnte, wenn
diese durch eine Gasflamme gebildet wird.
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Bekannt sind auch, z.B. aus der Patentschrift US-A-2600714,
Sicherheitssysteme mit Druckentlastung, welche einen auf seiner
Außenseite eine Ausnehmung aufweisenden Dichtungsring umfassen.
Eine solche Dichtung ist bei einem Schnellkochtopf zwischen
Deckel und Topf angebracht. Sie weist einen verringerten
Querschnitt
auf und verformt sich bei Überdruck im Bereich der
äußeren Ausnehmung, um so eine Undichtigkeit zu bewirken.
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Die eingangs beschriebenen Sicherheitsvorrichtungen mit
selbsttätiger Druckentlastung erfüllen die an sie gestellten
Sicherheitsanforderungen im allgemeinen zufriedenstellend. Sie
weisen dennoch gewisse Nachteile auf, wie vor allem die
Notwendigkeit, den Deckel mit einer besonderen Ausgestaltung
auszuführen. Der Deckel muß nämlich ein geeignetes, örtlich
angepaßtes Profil aufweisen, damit sich die Dichtung selbst örtlich,
entweder in Rillen oder durch Öffnungen gepreßt, verformen
kann. Durch solche Profilausgestaltungen sind zusätzliche
Schritte im Herstellungsprozeß notwendig, wobei die Herstellung
aufgrund zusätzlicher Zwänge und Toleranzen aufwendiger wird.
Der aufgrund dieser Ausgestaltung entstehende gesamte
Kostenaufwand ist nicht unerheblich und erhöht schließlich insgesamt
den Preis des Endprodukts. Zudem werden die bekannten
Dichtungen oft zwischen den Rampen hindurchgepreßt, und der Dampf
entweicht plötzlich und nicht allmählich, so daß die Gefahr von
Spritzern und des Auslöschens der Flamme besteht.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die
eingangs erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine einfachere
und kostengünstigere Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, welche
die Sicherheit bezüglich der Anwendung und Funktionsfähigkeit
nicht beeinträchtigt, wobei ein schwaches und allmähliches
Entweichen des Dampfs gewährleistet wird.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine
Sicherheitsvorrichtung zu schaffen, bei welcher der Wert des
Drucks beherrscht werden kann, bei dessen Überschreiten die
Sicherheitsvorrichtung ausgelöst wird.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine
Sicherheitsvorrichtung zur selbsttätigen Druckbegrenzung von
Druckbehältern gelöst, bei welcher eine Dichtung zwischen dem Topf des
Behälters und dem Deckel eingefügt ist, welche mindestens einen
Längenabschnitt mit einer äußeren Ausnehmung und einem
verringerten
Querschnitt aufweist, so daß sich dieser Längenabschnitt
der Dichtung unter Einwirkung des während des Gebrauchs
erzeugten inneren Drucks bei Überschreiten eines vorbestimmten Werts
verformt, wodurch eine Undichtigkeit und die Druckentlastung
des Behälters erzielt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der
verringerte Querschnitt durch die äußere Ausnehmung in
Verbindung mit wenigstens einem inneren Ausschnitt gebildet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der
nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es
zeigen:
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Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine erfindungsgemäße
Sicherheitsvorrichtung für einen Druckbehälter, wobei sich die
Dichtung in ihrer Dichtungsstellung befindet,
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Fig. 2 den gleichen Teilschnitt wie in Fig. 1 durch eine
erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung, wobei sich die
Dichtung in ihrer Verformungsstellung befindet,
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Fig. 3 eine Teildraufsicht auf eine erfindungsgemäße
Sicherheitsvorrichtung, wobei sich die Dichtung in ihrer
Dichtungsstellung befindet,
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Fig. 4 die gleiche Teildraufsicht wie in Fig. 3 auf eine
erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung, wobei sich die
Dichtung in der gleichen Verformungsstellung wie in Fig. 2
befindet.
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Fig. 5 und 6 Einzeldarstellungen des Querschnitts der
erfindungsgemäßen Dichtung gemäß den Linien V-V und VI-VI in
Fig. 3.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist der Druckbehälter,
auf welchem eine erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung
angebracht ist, ein Schnellkochtopf; aber selbstverständlich kann
die Erfindung auch für Kochgeräte irgendwelcher Gattung zum
Kochen mit Dampfdruck in geschlossener Atmosphäre angewendet
werden, die einen Topf und einen diesen dicht verschließenden
Deckel aufweisen.
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Der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte
Schnellkochtopf umfaßt einen Topf 1 aus Metall, insbesondere
aus einem geeigneten Material wie z.B. rostfreiem Stahl,
Aluminium, emailliertem Stahl, wobei der Topf eine beliebige Form,
z.B. eine rechteckige oder vorzugsweise eine runde Form
aufweisen kann. Der Topf 1 besteht aus einem (in den Figuren nicht
dargestellten) Boden und einem im wesentlichen senkrechten,
durch eine Wand 2 begrenzten Mantel, dessen oberes Ende einen
zur Außenseite des Topfs 1 umgebogenen Rand 3 bildet. Das
erfindungsgemäße Gerät umfaßt ebenfalls einen Deckel 5 mit
einem scheibenförmigen Mittelbereich 6, der als im Abstand und
im wesentlichen parallel zur Wand 2 angeordnete Umfangsschürze
7 endet. Der Deckel 5 weist vorteilhaft eine Schulter 8 auf,
die am Umfang des Mittelbereichs 6 zwischen diesem und der
Umfangsschürze 7 einen ringförmigen Bund 9 bildet.
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Der Deckel kann in bekannter Weise auf dem Topf 1 mittels
herkömmlicher Verriegelungsmittel verriegelt werden, wie z.B.
Rampen 10, die einen Bajonettverschluß bilden, indem sie mit an
dem Topf 1 fest angebrachten Gegenrampen zusammenwirken, oder
mittels anderer Verriegelungsmittel, wie z.B. eines
Klemmverschlusses.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung umfaßt
ebenfalls eine zwischen dem Topf 1 und dem Deckel 5 angeordnete
Dichtung 20. Vorteilhafterweise ist die Dichtung in den durch
den ringförmigen Bund 9, die Umfangsschürze 7 und den Rand 3
gebildeten Raum eingepreßt&sub1; um eine Umfangsdichtung gleicher
Form wie diejenige des Behälters zu bilden. In dem in den
Figuren 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Dichtung
ringförmig und kreisrund.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Dichtung 20 eine Lippendichtung, welche, wie in den Figuren
5 und 6 im einzelnen gezeigt, einen U-förmigen Querschnitt
aufweist, wobei der Steg des U das Kopfteil 21 bildet und die
Schenkel eine obere Lippe 22 und eine untere Lippe 23 bilden.
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Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung und wie aus
den Figuren 3, 4 und 6 ersichtlich, weist die Dichtung
mindestens einen Längenabschnitt (a) mit einer Querschnittsfläche
auf, die kleiner ist als der mittlere Querschnitt der Dichtung
20, wie in Figur 5 gezeigt ist. Die örtliche, sich auf den
Längenabschnitt (a) erstreckende Verringerung des Querschnitts
der Dichtung 20 ermöglicht eine schwächere Ausbildung der
Dichtung in dem betroffenen Längenabschnitt (a), welche eine
Verformung der Dichtung in diesem Abschnitt in radialer
Richtung nach außen unter Einwirkung des Drucks (p) zwischen
den Lippen 22, 23 ermöglicht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
die Dichtung 20 entlang dem Längenabschnitt (a) eine zum
Symmetriezentrum der Dichtung 20 radial gerichtete Verringerung auf.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist der verringerte
Dichtungsquerschnitt durch eine außen am Umfang der Dichtung 20 in der
Masse des Kopfteils 21 angebrachte Ausnehmung 25 gebildet, wie
in den Figuren 3 und 6 gezeigt. Gemäß dem in Fig. 3
dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die äußere Ausnehmung 25
über den gesamten Längenabschnitt (a) sowie über die gesamte
Höhe des Kopfteils 21. Vorzugsweise weist die Ausnehmung über
den gesamten Längenabschnitt (a) eine konstante Tiefe auf.
Gemäß einer komplementären Ausführungsvariante ist die Tiefe
der Ausnehmung nicht konstant, sondern sie kann regelmäßig oder
unregelmäßig variieren.
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Gemäß dem bevorzugten, in den Figuren 1 bis 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der verringerte Querschnitt in
Verbindung mit der äußeren Ausnehmung 25 durch mindestens einen auf
der Innenseite der Dichtung 20 angebrachten Ausschnitt 26
gebildet, der der äußeren Ausnehmung 25 gegenüber und im
wesentlichen auf der gleichen Höhe liegt. Beim besonders
vorteilhaften Fall der Verwendung einer Lippendichtung umfaßt
die Sicherheitsvorrichtung zwei innere Ausschnitte 26, welche
ausgehend vom jeweiligen Rand 27 der Lippen 22, 23 im
wesentlichen im zentralen oder mittleren Bereich der äußeren
Ausnehmung 25 angebracht sind.
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Die Ausschnitte 26 bestehen vorteilhafterweise jeweils aus
einem Halbkreis, der in jeder der beiden Lippen 22, 23 so
angebracht ist, daß die Ausschnitte 26 auf gleicher Höhe liegen.
Gemäß einer Ausführungsvariante müssen die Ausschnitte 26 nicht
im mittleren Bereich der äußeren Ausnehmung angeordnet sein,
wenn sie gegenüber der äußeren Ausnehmung 25 liegen. Die
Ausschnitte 26 können auch Formen aufweisen, welche von den auf
den Figuren 3 und 4 gezeigten Formen abweichen, z.B. die eines
Ovals, eines halben Rechtecks oder noch andere Formen.
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Selbstverständlich kann die Dichtung 20 mehrere über ihren
Umfang verteilt angeordnete Längenabschnitte (a) mit
verringertem Querschnitt aufweisen, wobei jeder Längenabschnitt eine
äußere Ausnehmung 25 in Verbindung mit inneren Ausschnitten 26
aufweist. Gemäß einer besonders interessanten
Ausführungsvariante der Erfindung weist die Dichtung 20 zwölf Längenabschnitte
mit einer Verringerung auf, wobei diese zwölf Längenabschnitte
gleichmäßig über den Umfang der Dichtung verteilt sind. Es
können auch mehr oder weniger als zwölf Längenabschnitte (a)
vorgesehen sein.
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Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung funktioniert
wie folgt.
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Im normalen Betrieb gewährleistet die Dichtung 20 die
Dichtigkeit zwischen dem Topf 2 und dem Deckel 5. Eine Normallage
der Dichtung ist in den Figuren 1 und 3 gezeigt, in welcher die
Dichtung 20 mit dem Kopfteil 21 an der Umfangsschürze 7
anliegt, wobei die obere Lippe 22 an der Innenseite des Deckels 5
anliegt, während die untere Lippe 23 unter Einwirkung des
Drucks p an dem Rand 3 anliegt. Im normalen Betrieb ist der
Druck im Inneren des Schnellkochtopfs durch eine in den Figuren
nicht dargestellte Regelungsvorrichtung stabilisiert.
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Im Falle eines Funktionsfehlers der Regelungsvorrichtung
erhöht sich der Druck im Inneren des Schnellkochtopfs. Wird ein
kritischer Einstellwert überschritten, verformt sich die
Dichtung 20 örtlich im Bereich des Längenabschnitts (a), der eine
Abschwächung bildet (Figur 4). Die Innenseite der äußeren
Ausnehmung 25 in Verbindung mit jedem der Ausschnitte 26
verformt sich örtlich in zentrifugaler Richtung und bildet eine
Wölbung. Die örtliche Verformung der Dichtung 20 gewährleistet
ein allmähliches Entweichen des Dampfüberschusses, indem
zwischen der Dichtung 20 und dem Topf 2, und insbesondere
zwischen dem Ausschnitt 26 in der Unterlippe 23 und dem
umgebogenen Rand 3, eine Undichtigkeit bewirkt wird (Figuren 2
und 4).
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Durch Bildung eines örtlich verringerten Bereichs an der
Dichtung 20 kann auf eine besondere Profilausbildung des
Deckels 5 verzichtet werden, wobei die Stelle der Undichtigkeit
dennoch unter Kontrolle gehalten wird. Die Ausschnitte 26
erleichtern die allmähliche Verformung der Dichtung 20, so daß
der Dampfüberschuß allmählich entweichen kann, wodurch die
belastenden Auswirkungen in Verbindung mit Lärm und Spritzern
verringert werden können und gleichzeitig die Stabilität des
Geräts gewährleistet ist. Die kontrollierbare allmähliche
Verformung der Dichtung ermöglicht die Vermeidung jeglicher
Gefahr, daß die Gasflamme unter dem Topf erlischt.