DE9410556U1

DE9410556U1 - Auf einem Behälterstutzen befestigbarer Verschlußdeckel

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Publication number: DE9410556U1
Application number: DE9410556U
Authority: DE
Original assignee: REUTTER METALLWAREN
Current assignee: REUTTER METALLWAREN
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-03-23
Anticipated expiration: 2004-07-01
Also published as: DE4339663A1; DE59402851D1; DE9410558U1; WO1995014619A1

Description

Anmelder: Priorität:

Reutter Metallwarenfabrik GmbH DE Theodor-Heuss-Str. 12 22. November 1993

P 43 39 663.1 D-71336 Waiblingen

3531 005 F/mz 28.06.94 (WP 94/8)

Titel: Auf einem Behälterstutzen befestigbarer Verschlußdeckel

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen auf einen ortsfesten Stutzen bspw. eines Kraftfahrzeugkühlers, eines Ausgleichsbehälters von Kühl- oder Heizsystemen oder dgl. zu befestigenden, vorzugsweise aufschraubbaren oder aufsteck- und -drehbaren Verschlußdeckel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Verschlußdeckel werden bspw. bei . Kraftfahrzeugkühlsystemen verwendet, entweder unmittelbar als Kühlerverschluß oder als Verschluß des Ausgleichsbehälters. Der Verschlußdeckel ist dabei entweder mittels eines Gewindes aufschraubbar oder mittels eines Bajonettelementes aufsteck- und -drehbar. Bei

Kraftfahrzeugkühlsystemen besteht im Hinblick auf die Verschlußdeckel ein Problem dahingehend, daß in der Regel aufgrund der hohen Temperatur im Kühlsystem auch der Druck hoch ist. Selbst wenn zum Zeitpunkt des Abstellens des Motors die Temperatur im Kühlsystem nicht all zu hoch ist, kann nach dem Abstellen des Motors durch eine gewisse Nachheizwirkung eine Temperatur- und damit eine Druckerhöhung im Kühlsystem erfolgen. Wird dann sofort der Verschlußdeckel am Kühlsystem abgenommen, besteht akute Verbrühungsgefahr für den betreffenden Benutzer. Diese Gefahr besteht insbesondere auch bei schraubbaren Verschlußdeckeln, da der Benutzer beim Abschrauben des Verschlußdeckels nicht dazu angehalten wird, das Abschrauben in der letzten Phase zu verlangsamen oder am besten zu unterbrechen, um den Druckausgleich mit der Außenluft herzustellen und vor allem abzuwarten. Beim Aufschrauben eines Verschlußdeckels am Kühlsystem wird zwar eine Entlüftungsverbindung nach außen geöffnet, jedoch kann dies nicht so schnell erfolgen, wie der Benutzer den Verschlußdeckel möglicherweise vollständig abschrauben kann. Entsprechendes gilt bei der Benutzung eines mit einem Bajonettverschluß versehenen Deckels.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Verschlußdeckel der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich bei noch unter Überdruck stehenden Kühlsystemen mit vernünftigem Kraftaufwand nicht abnehmen läßt, sondern erst

dann, wenn der Überdruck vollständig abgebaut ist, und der dabei in besonders einfacher Weise und mit wenigen zusätzlichen Bauteilen auskommend ausgebildet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verschlußdeckel der eingangs genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein Verschlußdeckel geschaffen, der dann, wenn im Kühlsystem (oder im Heizsystem) noch ein kritischer hoher Druck herrscht, nicht abgenommen werden kann. Dies ist dadurch erreicht, daß bei Überdruck ein Verdrehen der Kappe gegenüber dem Eingriffsteil gehemmt bzw. verrastet ist, so daß nur mit Gewalt ein Lösen des Verschlußdeckels vom ortsfesten Stutzen möglich ist. Damit ist in jedem Fall verhindert, daß Verletzungen aufgrund hoher Temperatur und sich dadurch ergebendem Überdruck im ortsfesten Stutzen beim Öffnen des Verschlußdeckels auftreten können. Der Verschlußdeckel kommt mit einem Minimum an zusätzlichen Bauteilen aus und ist daher kostensparend herzustellen.

Eine kostengünstige Ausführung des Steuerelementes ergibt sich dann, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 2 und/oder 4 vorgesehen sind, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen sich mit den Merkmalen nach Anspruch 3 und/oder 5 ergeben. Je steiler die Schrägfläche ist desto schwergängiger gestaltet sich das

Ab- und Aufdrehen der Kappe. Je nach den zu erwartenden Kräften und der gewünschten Größe der Hemmung zur Sicherung gegen ein Abdrehen der Kappe ist der Winkel der Schrägflächen zu wählen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 6 bis 12.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:

Figur 1 einen links und rechts der Mittellinie in unterschiedlichen Ebenen ausgeführten Längsschnitt durch einen auf einen ortsfesten Stutzen eines Behälters aufgeschraubten Verschlußdeckel gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Figur 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Verschlußdeckel 210 ist auf den ortsfesten Stutzen 211 eines nicht im einzelnen dargestellten Ausgleichsbehalters eines Kraftfahrzeug-Kühlersystems aufgeschraubt. Bei diesem Ausführungsbeispiel

besitzt der Stutzen 211 des Ausgleichsbehälter zwei konzentrische Teile, nämlich außenliegend einen Innengewindeteil 213, der einen als Ausgewindeteil 221 ausgebildeten Eingriffsteil des Verschlußdeckels 210 schraubend aufnimmt, und einen innenliegenden Hals 216, in den ein Ventil 215 des Verschlußdeckels 210 greift. Es versteht sich, daß es auch möglich ist, den Verschlußdeckel 210 mit einem Innengewinde zu versehen und/oder derart auszubilden, daß er unmittelbar auf den ortsfesten Stutzen eines Kraftfahrzeug-Kühlers aufschraubbar ist. Wesentlich am erfindungsgemäßen Verschlußdeckel 210 ist, daß er mit einer druckabhängigen Abschraubsicherung 220 versehen ist, die gewährleistet, daß der Verschlußdeckel 210 vom betreffenden ortsfesten Stutzen 211 ohne wesentlichen Kraftaufwand erst dann vollständig lösbar bzw. abnehmbar oder abschraubbar ist, wenn der Ausgleichsbehälter oder der Kraftfahrzeug-Kühler oder dgl. drucklos ist.

Die Schraubkappe 214 des Verschlußdeckels 210 ist mit dem Außengewindeteil 221 einstückig und ist an einem, in der Zeichnung oberen Ende mit einer Deckplatte 222 mit einer diagonal über dieser verlaufenden Griffleiste 223 versehen. Die Schraubkappe 214 ist hohl, wobei im Bereich der beiden äußeren Enden der Griffleiste 223 der an sich zylindrische Hohlraum 224 durch rechteckförmige Vertiefungen 225 verlängert ist.

Innerhalb der Schraubkappe 214 und konzentrisch zum Außengewindeteil 221 ist ein Ventilgehäuse 217 des Ventils 215 an der Schraubkappe 214 drehbar und mit einem axialen Spiel 252, bspw. in der Größenordnung von etwa 1,2 mm gehalten. Dies ist dadurch erreicht, daß an der Unterseite der Deckplatte 222 der Schraubkappe 214 mehrere, vorzugsweise vier bis acht im Schnitt L-förmiger Schnapphaken 251 angeformt ist, in dessen Hinterschneidung 254 eine Abdeckscheibe 253 des Ventilgehäuses 217 mit radialem Spiel und dem genannten axialen Spiel 252 gehalten ist. Das Ventil 215 kann in nicht dargestellter jedoch an sich bekannter Weise als kombiniertes Überdruck/Unterdruckventil ausgebildet sein, das in auf dem ortsfesten Stutzen 211 aufgeschraubtem Zustand des Verschlußdeckels 210 bei Auftreten eines zu hohen Überdrucks bzw. Unterdrucks öffnet und damit das Kühlsystem schützt.

Das Ventilgehäuse 217 ist an einem vorderen Teil 228 mit einer Ringnut 226 versehen, in die ein Dichtring in Form eines O-Ringes 227 eingelegt ist, der sich bei vollständig aufgeschraubtem Verschlußdeckel 210 an die glatte Innenfläche 218 des Halses 216 des Ausgleichsbehälters dichtend anlegt. Stirnseitig an den mit der äußeren Ringnut 226 versehenen Teil 228 des Ventilgehäuses 217 schließt sich einstückig eine Ringverlängerung 229 kleineren Durchmessers an, die an bspw. vier über den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen radial vorstehende Nocken 231 aufweist, die zusammen

mit bspw. ebenfalls vier Anschlagnasen 232, welche am Innenumfang 218 des Halses 216 des ortsfesten Stutzens radial vorstehen, eine Verdrehsicherung zwischen dem Hals 216 des Stutzens 211 und dem Ventilgehäuse 217 bilden. Die Anschlagnasen 232 im ortsfesten Stutzen 211 können Einführungsschrägen für die Nocken 231 besitzen, die an ihrem vorderen, hier unteren Ende mit entsprechenden Schrägen versehen sind. Das in der Schraubkappe 214 und relativ zu dieser drehbar gelagerte Ventilgehäuse 217 ist somit innerhalb des ortsfesten Stutzens 211 in Drehrichtung festgehalten, jedoch axial beweglich. Die Nocken 231 und die Anschlagnasen 232 sind dabei axial derart angeordnet, daß die Verdrehsicherung solange in Eingriff ist, bis der Außengewindeteil 221 des Verschlußdeckels 210 vom Innengewinde des ortsfesten Stutzens 211 vollkommen freigekommen ist.

Innerhalb des Verschlußdeckels 210 ist zwischen Schraubkappe 214 und Ventil 215 die bei Überdruck (im ortsfesten Stutzen 211) wirkende Abschraubsicherung 220 vorgesehen, die, wie noch beschrieben werden wird, bei zu hohem Druck im Stutzen 211 das Abschrauben des Verschlußdeckels 210 derart hemmt, daß das Abschrauben des Verschlußdeckels 210 nicht ohne wesentlichen Kraftaufwand bzw. Gewalt erreichbar ist.

Hierzu besitzt die Abschraubsicherung 220 Rastelemente 256 an der Oberseite des Ventilkörpers 217 und diesen

gegenüberliegende Rastgegenelemente 257 an der Innenfläche der Deckplatte 222 der Schraubkappe 214. Die Rastelemente 256 sind in Form von Zahnsegmenten längs einer nahe dem Außenrandbereich verlaufenden Ringfläche 258 des Ventilkörpers 217 in einer Vielzahl und gleichmäßig über den Umfang der Ringfläche 258 verteilt angeordnet und am Ventilkörper angeformt. Sie stehen in axialer Richtung vom Ventilkörper 217 zur Schraubkappe 214 hin gewandt ab. Gemäß den Figuren 1 und 2 ist jedes Rastelement 256 im Schnitt dreieckförmig ausgebildet, wobei beide Flanken Schrägflächen 59 und 60 unterschiedlicher Neigung und damit unterschiedlicher Länge besitzen. Beim Ausführungsbeispiel besitzt die steilere Schrägfläche 259 einen Neigungswinkel von etwa 40° bis 50°, vorzugsweise von etwa 45°, während die flachere Schrägfläche 260 gegenüber der Oberfläche der Abdeckscheibe 253 einen Winkel von etwa 10° bis 30° besitzt. Die Rastgegenelemente 257 sind in ebenfalls ringförmiger und gleichmäßig verteilter Anordnung längs einer Ringfläche 261 der Unterseite der Deckplatte 222 der Schraubkappe 214 angeordnet und vorzugsweise ebenfalls einstückig mit der Deckplatte 222. Die Rastgegenelemente 257 liegen den Rastelementen 256 unmittelbar gegenüber, sind ebenfalls in Form von Zahnsegmenten ausgebildet und besitzen im Schnitt gesehen dieselbe dreieckige Form und damit entsprechende steilere und flachere Schrägflächen 262 und 263. Die bevorzugten Winkel der Schrägflächen 262 und 263 entsprechen denen der Schrägflächen 259 und 260. Die Höhe 255 der

Rastelemente 256 und der Rastgegenelemente 257 beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 1,0 mm und ist damit etwas geringer als das vorbeschriebene Spiel 252 von etwa 1,2 mm. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind über den jeweiligen Umfang vom Ventilkörper 217 und Schraubkappe 214 bspw. sechzehn Rastelemente 256, jedoch weniger Rastgegenelemente 257, die im Hohlraum 225 im Bereich der Griffleiste 223 fehlen, vorgesehen. Die Anordnung der im Schnitt dreieckförmigen Rastelemente 256 und Rastgegenelemente 257 ist derart, daß bei zur Schraubkappe 14 hin geschobenem Ventil 215, wie dies Figur 1 darstellt, die flacheren Schrägflächen 260 und 263 der Rastelemente 256 und 257 dann aneinanderliegen, wenn der Verschlußdeckel 210 auf den ortsfesten Stutzen 211 aufgeschraubt wird, und die steileren Schrägflächen 259 und 262 der Rastelemente 256 und der Rastgegenelemente 257 dann zur Anlage kommen, wenn der Verschlußdeckel 210 vom ortsfesten Stutzen 211 abgeschraubt werden soll (Figur 2).

Zum Aufbringen des Verschlußdeckels 210 auf den ortsfesten Stutzen 211 wird zunächst das Ventil 215 in den Stutzen 211 eingeführt, wobei es möglich ist, daß das Ventil 215 entsprechend der Darstellung der Figur 1 gegen die Schraubkappe 214 gedrückt wird. Diese Bewegung wird durch entsprechende Anschlagflächen 248 und 249, die konzentrisch zu den Rastelementen und Rastgegenelementen angeordnet sind, begrenzt. Wird nun die Schraubkappe 214 mit ihrem

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Außengewindeteil 221 in das Innengewindeteil 213 des Stutzens 211 eingeschraubt, gelangen die flacheren Schrägflächen 260 und 263 der Rastelemente 256 und Rastgegenelemente 257 von Ventil 215 und Schraubkappe 214 gegeneinander. Aufgrund des geringen Neigungswinkels dieser Schrägflächen und des sich daraus ergebenden geringen Widerstands können ohne wesentlichen Kraftaufwand die flacheren Schrägflächen 260 der Rastelemente 256 über die flacheren Schrägflächen 263 der Rastgegenelemente 257 gleiten, da mit der Anfangsbewegung das Ventil 215 axial nach unten, also in den ortsfesten Stutzen 211 hinein, um die Höhe 255 der Rastgegenelemente 257 gedrängt wird. Dies kann sich bei jeder Umdrehung wiederholen, wenn der Dichtring 227 ggf. Reibungswiderstand entgegensetzt. In dieser Richtung wirken die ineinandergreifenden Rastelemente und Rastgegenelemente wie eine Rätschenverbindung.

Die Funktion der von den Rastelementen 256 und Rastgegenelemente 257 bewirkten Abschraubsicherung 220 ist folgende: Herrscht im ortsfesten Stutzen 211 Überdruck, wird das Ventil 215 gegen die aufgeschraubte Kappe 214 gedrückt, wie dies in Figur 1 dargestellt ist, so daß, wie Figur 2 zu entnehmen ist, die Rastelemente 256 und Rastgegenelemente 257 zwischeneinander greifen. Wird nun eine Abschraubbewegung der Schraubkappe 214 durchgeführt, so kann dies nur in einem kleinen Winkelbereich so lange ohne Kraftaufwand erfolgen, bis gemäß Figur 2 die steileren

Schrägflächen 259 und 262 von Rastelementen 256 und Rastgegenelementen 257 aneinander anliegen. Eine weitere Abschraubbewegung des Verschlußdeckels 210 ist ohne wesentlichen Kraftaufwand bzw. ohne Gewalt nicht möglich, da aufgrund der Steilheit der Schrägflächen und der daraus sich ergebenden Kraftvektorverhältnisse (hoher Widerstand) ein axiales Nachgeben des Ventils 215 in den ortsfesten Stutzen 211 hinein entgegen des dort wirkenden Überdrucks mit vernünftigem Kraftaufwand und ohne Zurhilfenahme eines Werkzeugs nicht möglich ist. Mit anderen Worten, das Öffnen des Verschlußdeckel 210 wird sehr stark gehemmt. Diese hemmende Wirkung kann nur mit Gewalt überwunden werden. Erst wenn nach Abklingen der Temperatur der Überdruck abgebaut ist, ist es möglich, mit vernünftigem, also ohne wesentlichen Kraftaufwand auch über die steilen Schrägflächen 259 und 262 hinweg die Schraubkappe 214 zu drehen und das Ventil 215 axial nach unten zu drücken, so daß dann die Schraubkappe 214 reibfrei vom ortsfesten Stutzen 211 abgeschraubt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen können auch bei einem Verschlußdeckel verwirklicht sein, der bajonettverschlußartig mit einem Stutzen 211 verbunden wird. Dabei ist das als Gewindeteil beschriebene Eingriffsteil 221 als Steck-Dreh-Teil ausgebildet, während die Schraubkappe 214 als eine Steck- und Drehkappe ausgebildet ist.

Es versteht sich, daß ein derartiger Verschlußdeckel 210 nicht nur an Bauteilen von Kühler- oder Kühlsystemen sondern auch an Bauteilen von Heizsystemen Verwendung finden kann.

Claims

Schutzansprüche

Auf einen ortsfesten Stutzen (211) bspw. eines Kraftfahrzeugkühlers, eines Ausgleichsbehälters von Kühl- oder Heizsysteiaen oder dgl. zu befestigenden, vorzugsweise aufschraubbaren oder aufsteck- und -drehbaren Verschlußdeckel (210), mit einer Schraubbzw. Steck- und Drehkappe (214) und einem damit drehfest verbundenen Eingriffsteil (221), innerhalb von dem ein vorzugsweise in Überdruck/Unterdruck-Kombination ausgeführtes Ventil (215) konzentrisch und gegenüber der Kappe (214) drehbeweglich angeordnet ist, wobei das Ventil (215) ein Dichtelement (227) aufweist, das bei Aufbringen des Verschlußdeckels (210) mit dem ortsfesten Stutzen (211) in Dichtverbindung gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (215) im ortsfesten Stutzen (211) unverdrehbar gehalten ist, daß an Ventil (215) und Kappe (214) axial vorstehende, in Umfangsrichtung wirkende Rastelemente (256, 257) bzw. Rastgegenelemente (257, 256) vorgesehen sind, die bei im ortfesten Stutzen vorhandenem Druck miteinander in Eingriff bringbar sind, und daß das Ventil (215) innerhalb der Kappe (214) mit axialem Spiel (252) gehalten ist.
2. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Rastelemente (256, 257) und Rastgegenelemente (257, 256) durch Zahnsegmente gebildet sind, deren in Abdrehrichtung einander zugewandte Flanken mit einer ersten Schrägfläche (259, 262) relativ großer Neigung versehen sind.
3. Verschlußdeckel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schrägfläche (259, 262) eine Neigung im Bereich von 40° bis 50°, vorzugsweise von 45° besitzt.
4. Verschlußdeckel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in Aufdrehrichtung einander zugewandten Flanken mit einer zweiten Schrägfläche (260, 263) relativ geringer Neigung versehen sind.
5. Verschlußdeckel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schrägfläche (260, 263) eine Neigung im Bereich von etwa 10° bis 30° besitzt.
6. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von axialen Rastelementen (256, 257) und Rastgegenelementen (257, 256) über den Umfang von Ventil (215) und Kappe (214) vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeordnet sind.

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7. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente (256, 257) oder die Rastgegenelemente (257, 256) am Ventilkörper (217) randseitig angeordnet sind.
3. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastgegenelemente (257, 256) oder die Rastelemente (256, 257) an einer Innenringflache der Kappe (214) angeordnet sind.
9. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (255) der Rastelemente (256, 257) und der Rastgegenelemente (257, 256) etwas geringer ist als die Größe des axialen Spiels (252) des Ventils (215) gegenüber der Kappe (214).
10. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (215) innerhalb des vorgegebenen axialen Spiels zwischen zwei Anlageflächen der Schraubkappe (214) bewegbar ist.
11. Verschlußdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

das Ventil (215) an seinem mit dem Dichtelement, vorzugsweise einem O-Ring (227) versehenen Ventilgehäuse (217) einen axialen, vorzugsweise ringförmigen Ansatz (229) aufweist, der mit vorzugsweise mehreren über den Außenumfang verteilten radialen Nocken (231) versehen ist, die neben von der Innenfläche (218) des ortsfesten Stutzens (211) radial vorstehenden Anschlagnasen (232) greifen.
12. Verschlußdeckel nach den Ansprüchen 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Nebeneinandergreifens von radialen Nocken (231) und Anschlagnasen (232) mindestens gleich der axialen Eingriffslänge von Kappe (214) und ortsfestem Stutzen (211) ist.