DE4324499C1 - Überdrucksicherung für einen mit Treibgas gefüllten Behälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überdrucksicherung für einen mit Treibgas gefüllten Behälter, der einen mit einem oder mehre­ ren Durchbrüchen versehenen Verschluß aufweist, wobei der oder die Durchbrüche von einer diese bei Überdruck im Behäl­ ter freigebenden elastischen Abdichtung abgedeckt sind.

Eine derartige Überdrucksicherung ist durch das deutsche Ge­ brauchsmuster DE 92 04, 922 U1 bekannt geworden.

Überdrucksicherungen, wie beispielsweise aus vorgenanntem Gebrauchsmuster bekannt, werden deshalb an Sprüh- und/oder Spraydosen vorgesehen, damit sich im Sprühdosenbehältnis kein unzulässiger Gasdruck aufbauen kann. Nachdem zunehmend auch brennbare Gase als Treibgase eingesetzt werden, müssen an den mit diesen Treibgasen gefüllten Behältern besondere Sicherheitsvorkehrungen vorgesehen sein. Mittels dieser Vor­ kehrungen soll eine mögliche Explosionsgefahr dieser mit Treibgas gefüllten Behältnisse verhindert werden. Ein unzu­ lässiger Treibgasdruck soll möglichst selbsttätig abgebaut werden und nach einem Druckabbau auf Normalwerte soll das Sprühbehältnis weiterhin funktionsfähig sein.

Die aus dem Gebrauchsmuster bekannte Sprühdose ist deshalb mit einem Ventilteller versehen, der Öffnungen aufweist, die beispielsweise bei Normaldruck mit einem elastischen Schlauchteil verschlossen sind. Steigt der Treibgasdruck in der Sprühdose auf unzulässige Werte an, so werden elastische Schlauchteilabschnitte im Bereich der Öffnungen weggedrückt und das Treibgas kann solange in die Atmosphäre ausströmen, bis die elastischen Rückstellwerte des Schlauchteils wieder größer als der auf den Schlauchteil wirkenden Treibgasdruck sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannte Überdrucksicherung derart weiterzubilden, daß neben einer einfachen Montage die Abdichtung fertigungstechnisch günstig herstellbar ist und mit größtmöglicher Sicherheit ein reproduzierbares Öffnen und Schließen der Überdrucköff­ nungen gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdichtung als Dichtring ausgebildet ist, der bei Betriebs­ druck des Behälters in einem Hohlraum gehalten den oder die Durchbrüche verschließt, mit seiner druckabgewandten Fläche an einer Stützfläche anliegt, die vom Verschluß ge­ bildet wird, und daß der Dichtring mindestens einen Fluid­ führungskanal aufweist, oder mit einem Fluidführungskanal in der Stützfläche zusammenwirkt, wobei über den Fluidführungs­ kanal das unter Überdruck stehende Treibgas abströmen kann.

Die erfindungsgemäße Überdrucksicherung hat damit den we­ sentlichen Vorteil, daß mittels des erfindungsgemäßen Dicht­ rings im treibgasgefüllten Behälter ein vorgewählter Be­ triebsdruck in einem engen Schwankungsbereich gehalten wer­ den kann. Durch die Stützfläche erhält der Dichtring einen zusätzlichen Halt und ist damit gegen unzulässige Überdeh­ nungen, resultierend aus unzulässigen Treibgasdrücken, ge­ schützt. Die Halterung in einem Hohlraum und die Stützfläche halten den erfindungsgemäßen Dichtring immer in Positionsla­ ge und über den am Dichtring ausgebildeten Fluidführungska­ nal läßt sich das unter zu großem Druck stehende Treibgas sicher abführen. Die erfindungsgemäßen Dichtringe sind wei­ terhin kostengünstig herstellbar, so daß eine als Massenar­ tikel gefertigte Abdichtung bei Massenprodukten (Spraydosen) einsetzbar ist. Ist der Dichtring in seiner Positionslage in einem Hohlraum gehalten, so können zusätzlich fertigungs­ technisch bedingte Toleranzschwankungen des Dichtrings bzw. des Ventiltellers ausgeglichen werden. Auch Schwankungsbrei­ ten von Materialwerten des gummielastischen Werkstoffs las­ sen sich durch eine Halterung in einem Hohlraum eingrenzen (z. B. Kompressions-Modul).

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Verschlußmittel als Ventilteller ausbildbar, und die Halte­ rung des Dichtrings in einem Hohlraum ist in einer Ringnut des Ventiltellers vorgesehen.

Dies hat den Vorteil, daß die Halterung des Dichtrings in einem Hohlraum gleichmäßig über den Umfang eines Doms des Ventiltellers erfolgen kann. Die Ringnut ist am Ventilteller einfach ausformbar und über eine definierte Ringpressung ist der Dichtring sicher und unverrückbar in der Positionslage vor den Durchbrüchen gehalten. Mittels einer vorgewählten Dichtringverpressung, erzeugt durch eine Interferenz von Nut­ raum und Dichtringstärke, läßt sich ein vorgegebener Be­ triebsdruck im treibgasgefüllten Behälter dauerhaft und ex­ akt einstellen. In der Positionslage kann der erfindungsge­ mäße Dichtring im Bereich des Innenumfangs gedehnt und im Bereich des Außenumfangs gestaucht sein. Über die vorgewähl­ te Dichtringverpressung lassen sich beispielsweise Betriebs­ drücke in einem Bereich von 5 bar bis 30 bar problemlos ein­ stellen, wobei hier je nach Übermaß des Dichtrings und/oder der Materialstärke des Dichtrings, bezogen auf die Ringnut­ raumabmessung, eine druckabhängige Freigabe der Durchbrüche durch den Dichtring schneller oder verzögerter erfolgen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung liegt der Dichtring in der Ringnut an der druckzugewandten und an der druckabge­ wandten Nutflanke sowie im Bereich des Nutgrunds mit angren­ zenden Flächenabschnitten an, wobei der Dichtring im Bereich des Nutgrunds mittels der Flächenabschnitte einen Freiraum oder Freiräume abgrenzt, die mit dem oder den Fluidführungs­ kanälen in Verbindung stehen, die zur Atmosphäre hin offen sind.

Dies hat den Vorteil, daß der Dichtring bei Bedarf zum Nut­ grund hin expandieren kann. Eine Halterung in einem Hohl­ raum, die fixierte Lageanordnung des Dichtrings in der Nut, erfolgt nur in radialer Richtung, so daß der Dichtring über eine Ringöffnung am Ventilteller in axialer Richtung einfach zugänglich montiert werden kann, indem er bis an den Nut­ grund anstoßend in den Ringraum eingeschoben wird. Die zwi­ schen dem Dichtring und dem Nutraum im Bereich des Nutgrunds gebildeten Freiräume sind mit dem oder den Fluidführungska­ nälen verbunden, so daß ein bei der Montage des Dichtrings sich ergebender Gaseinschluß über den oder die Fluidfüh­ rungskanäle abströmen kann.

Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung die Ringnut im Nutgrund gewölbt und der Dichtring weist im Bereich der axial gerichteten Stirnflächen Dicht­ lippen auf, die zwischen den Dichtlippen einen Zwischenraum definieren, der mit dem oder den Führungskanälen in Verbin­ dung steht.

Dies hat den Vorteil, daß der Dichtring bei Bedarf in axia­ ler Richtung expandieren kann und sollte das unter zu großem Druck stehende Treibgas in Richtung Nutgrund ausströmen, so wird es über den Zwischenraum dem oder den Fluidführungska­ nälen zugeführt, so daß das unter einem unzulässigen Über­ druck stehende Treibgas in die Atmosphäre ungehindert aus­ strömen kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind der oder die Durchbrüche eine oder mehrere ringförmige Bohrungen, zu denen der Dichtring im in der Ringnut eingelegten Zustand spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.

Dies hat den Vorteil, daß bei der Montage auf die Einbaulage des erfindungsgemäßen Dichtrings nicht geachtet werden muß.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind drei Fluidfüh­ rungskanäle über den Außenumfang des Dichtrings gleichmäßig verteilt vorgesehen. Dies hat den Vorteil, daß der Dichtring bei einem Überdruck im treibgasgefüllten Behältnis weitge­ hend einheitlich druckbeansprucht wird.

In einer vorteilhaften Art und Weise wird die erfindungs­ gemäße Dichtungsanordnung zum Abdichten von gasdruckgefüll­ ten Sprüh- und Spraydosen eingesetzt.

Die erfindungsgemäße Überdrucksicherung entspricht damit al­ len erweiterten Sicherheitsanforderungen, die insbesondere an brennbare Treibgase in luftdicht abgeschlossenen und un­ ter Fluiddruck stehenden Behältnissen gestellt werden. Der erfindungsgemäße Dichtring wird dem auftretenden Druck im treibgasgefüllten Behältnis entgegenwirkend durch eine Flan­ ke der Ringnut abgestützt. Dadurch wird die Gesamtstabilität des Dichtungssystems erhöht. Fertigungstoleranzen des Ven­ tiltellers und des gummielastischen Dichtrings in der Posi­ tion des Dichtrings können durch eine unterschiedlich stark erfolgende radiale Halterung in einem Hohlraum ausgeglichen werden. Es ist stets darauf zu achten, daß im Bereich des Nutgrunds ein Freiraum zwischen dem Dichtring und dem Nut­ raum gegeben ist, wobei der oder die Freiräume mit dem oder den Fluidführungskanälen in Verbindung stehen müssen. Der Fluidführungskanal übernimmt beim Einbau des erfindungsgemä­ ßen Dichtrings die Funktion eines Entlüftungskanals, damit beim Einbau entstehende Luftpolster abgebaut werden können. Durch die spiegelsymmetrische Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Dichtrings zur Bohrungsachse der Überdrucköffnungen ist stets eine ein­ fache Montage gewährleistet. Treten im treibgasgefüllten Be­ hältnis unzulässige Drücke auf, so kann dieser Druck unmit­ telbar nach oben über die Ringraumöffnung ausströmen, sofern der erfindungsgemäße Dichtring von der oder den Überdruck­ öffnungen weggedrückt wird, oder aber auch das unter Über­ druck stehende Gas kann zum Nutgrund hin ausströmen und wird über den dort gebildeten Freiraum und den oder die in diesen Freiraum mündenden Fluidführungskanäle an die Atmosphäre si­ cher abgeführt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird an­ hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Verschluß, das einen erfindungsgemäßen Dichtring in einem Hohlraum, einem Ringraum, hält;

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Dichtring mit drei Fluidführungskanälen im Außenum­ fangsbereich;

Fig. 3 einen Schnitt III-III des erfindungsgemä­ ßen Dichtrings nach Fig. 2; und

Fig. 4 eine vergrößerten Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Dichtring.

Die einzelnen Figuren der Zeichnungen zeigen den erfindungs­ gemäßen Gegenstand teilweise stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Figuren zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand in Darstellungen, die die Funktionsweise der Anordnung veranschaulichen sollen.

Fig. 1 zeigt einen Ventilteller 10, der beispielsweise als Abschlußelement für ein unter Treibgasdruck stehendes Be­ hältnis vorgesehen ist. Der Ventilteller 10 weist einen Dom 11 auf, der mit einer Öffnung 12 versehen ist. Im Dom 11 ist beispielsweise ein Ventilkörper gehalten, über den das im Behältnis gespeicherte Produkt bei Betätigung des Ventilkör­ pers abströmen kann. Ein Ventilkörper wird beispielsweise dadurch lagestabil im Dom 11 gehalten, in dem der Dom 11 in Teilbereichen verformt wird. Über diese Verformungen am Dom 11 wird der Ventilkörper unverrückbar gehalten. Der Ven­ tilteller 10 ist mit einer Ringnut 13 versehen, die rings um den Dom 11 herum verläuft. Der Ventilteller 10 weist einen Rand 14 auf, über den der Ventilteller 10 am in der Fig. 1 nicht gezeigten Behältnis fluiddicht befestigbar ist.

Die Ringnut 13 ist mit Bohrungen 15, 15′ versehen, an denen das im Behältnis unter Druck stehende Gas anliegt. In der Ringnut 13 ist ein Dichtring 16 angeordnet, der bei zulässi­ gen Gasdrücken die Bohrungen 15, 15′ fluiddicht verschließt. Die in der Fig. 1 gezeigte Ringnut 13 hält den Dichtring 16, bezogen auf eine Symmetrieachse des Ventiltellers 10, in ra­ dialer Richtung.

Der Dichtring 16 weist an den axial ausgerichteten Stirnsei­ ten Dichtlippen 17 auf, die an beiden Außenbereichen des Dichtrings 16 vorgesehen sind. Die Dichtlippen 17 sind in der Fig. 1 mit einer konvexen Kontur versehen. Zwischen den Dichtlippen 17 ist ein Zwischenraum 18 ausgebildet, der in einen Fluidführungskanal 19 mündet. Der Fluidführungskanal 19 ist stets zur Atmosphäre hin geöffnet.

Wirkt über die Bohrungen 15, 15′ ein Treibgasdruck auf den Dichtring 16, so kann bei einem zulässigen Druckniveau das unter Druck stehende Treibgas nicht aus dem Behältnis aus­ strömen. Das unter Druck stehende Treibgas drückt den Dicht­ ring 16 an eine Stützfläche 20, die in der Fig. 1 eine Nut­ flanke der Ringnut 13 ist. Die Stützfläche 20 ist auf der druckabgewandten Seite des Dichtrings 16 angeordnet. Zwi­ schen der Stützfläche 20 und dem Dichtring 16 verläuft der Fluidführungskanal 19, der im Nutgrund 21 in den Zwischen­ raum 18 mündet. Die Bohrungen 15, 15′ (Überdrucköffnungen) sind in einer druckzugewandten Nutflanke 22 der Ringnut 13 ausgebildet.

Übersteigt der Treibgasdruck in den Bohrungen 15, 15′ ein zulässiges Niveau, so wird der Dichtring 16 so stark gegen die Stützfläche 20 gedrückt, daß sich eine Beabstandung des Dichtrings 16 von der Nutflanke 22 einstellt. Das unter Überdruck stehende Treibgas kann dann über einen Spalt zwi­ schen der Nutflanke 22 und dem Dichtring 16 entweder unmit­ telbar in die Atmosphäre ausströmen oder das Treibgas strömt in Richtung Nutgrund 21 ab und gelangt in den Zwischenraum 18. Der Zwischenraum 18 ist über den oder die Fluidführungs­ kanäle 19 mit der Atmosphäre verbunden und das Treibgas kann über die Fluidführungskanäle 19 in die Atmosphäre ausströ­ men. Reduziert sich der Treibgasdruck im Behältnis auf ein zulässiges Niveau, so schließt sich der Spalt zwischen Dichtring 16 und der Nutflanke 22 und das Treibgas wird un­ ter definierten Druckverhältnissen im Behältnis gehalten.

Fig. 2 zeigt eine Gesamtansicht des Dichtrings 16, wie er beispielsweise in eine Ringnut 13 der Fig. 1 eingesetzt wer­ den kann. Der Dichtring 16 ist aus einem gummielastischen Material gefertigt und weist über den Umfang verteilt im Au­ ßenbereich drei Fluidführungskanäle 19 auf. Die Fluidfüh­ rungskanäle 19 stehen mit dem Zwischenraum 18 in Verbindung.

Der in der Fig. 2 gezeigte Dichtring 16 kann mit Übermaß in die Ringnut 13 der Figur eingeschoben werden, indem man den Dichtring 16 über den Dom 11 der Fig. 1 bis zum Nutgrund 21 vorschiebt. Weist der Dichtring 16 gegenüber der Ringnut 13 aus Fig. 1 ein Übermaß auf, so ist der Dichtring 16 unter Vorspannung in der Ringnut 13 gehalten, d. h., er ist in ra­ dialer Richtung in einem Hohlraum gehalten. In axialer Richtung kann der gummielastische Werkstoff des Dichtrings 16 geringfügig expandieren, weil am Nutgrund 21 noch ein Zwischenraum 18 ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt den Dichtring 16 im Schnitt 111-111 der Fig. 2. Der Dichtring 16 ist mit vier Dichtlippen 17 versehen, die eine konvexe Kontur aufweisen. Zwischen den Dichtlippen 17 ist der Zwischenraum 18 ausgebildet. Ein Fluidführungskanal 19 verläuft von einem stirnseitigen Zwischenraum 18 zum an­ deren stirnseitigen Zwischenraum 18.

Fig. 4 zeigt stark vergrößert die Querschnittsform des erfin­ dungsgemäßen Dichtrings 16. Der gummielastische Dichtring 16 weist an den quer zur Achse gerichteten Stirnseiten Dicht­ lippen 17 auf, die den Zwischenraum 18 begrenzen. Der Dicht­ ring 16 kann je nach Einsatzzweck in der Stärke dicker und dünner ausgeführt sein und auch die Dichtlippen 18 können eine andere Außenkontur als die gezeigte aufweisen. Der in der Fig. 4 gezeigte Dichtring ist spiegelsymmetrisch aufge­ baut, so daß er in zwei Richtungen lagerichtig montierbar ist. Mit den Außen- und Innenflächen 23, 24 liegt der Dicht­ ring 16 im eingebauten Zustand an Nutflächen an, die den Dichtring 16 in der Positionslage bzw. Arbeitslage in einem Hohlraum lagestabil und unverrückbar in dieser montierten Lage halten.

Ein Ventilteller 10 weist in einem Ringraum 13 einen Dicht­ ring 16 auf, der Bohrungen 15, 15′ fluiddicht verschließt. Der Dichtring 16 ist spiegelsymmetrisch aufgebaut und weist auf der druckabgewandten Seite einen Fluidführungskanal 19 auf, der in einen Zwischenraum 18 zwischen zwei Dichtlippen 17 des Dichtrings 16 mündet. Der Dichtring 16 ist in einem Hohlraum in der Ringnut 13 gehalten und ein an den Bohrungen 15, 15′ unter Überdruck stehendes Gas kann den Dichtring 16 gegen die Stützfläche 20 so stark drücken, daß zwischen der Nutflanke 22 und dem Dichtring 16 ein Spalt entsteht, durch den das unter Überdruck stehende Treibgas entweder unmittel­ bar in die Atmosphäre ausströmen kann oder in den Nutgrund zum Zwischenraum 18 strömt, um danach über den Fluidfüh­ rungskanal 19 in die Atmosphäre abzuströmen.

Claims (6)

1. Überdrucksicherung für einen mit Treibgas gefüllten Be­ hälter, der einen mit einem oder mehreren Durchbrüchen (15, 15′) versehenen Verschluß (10) aufweist, wobei der oder die Durchbrüche (15, 15′) von einer diese bei Überdruck im Behälter freigebunden elastischen Abdich­ tung abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung als Dichtring (16) ausgebildet ist, der bei Betriebsdruck des Behälters in einem Hohlraum gehalten den oder die Durchbrüche (15, 15′) verschließt, und mit seiner druckabgewandten Fläche (23) an einer Stützflä­ che (20) anliegt, die vom Verschluß (10) gebildet ist, und daß der Dichtring (16) mindestens einen Fluidfüh­ rungskanal (19) aufweist, oder mit einem Fluidführungs­ kanal (19) in der Stützfläche (20) zusammenwirkt, wobei über den Fluidführungskanal (19) das unter Überdruck stehende Treibgas abströmen kann.

2. Überdrucksicherung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verschluß als Ventilteller (10) ausgebildet ist und daß die Halterung des Dichtrings (16) in einer Ringnut (13) des Ventiltellers (10) vor­ gesehen ist.

3. Überdrucksicherung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtring (16) in der Ringnut (13) an der druckzugewandten und an der druckabgewandten Nut­ flanke (20, 22) sowie im Bereich des Nutgrunds (21) mit angrenzenden Flächenabschnitten (17) anliegt, wobei der Dichtring (16) im Bereich des Nutgrunds (21) mittels der Flächenabschnitte (17) einen Freiraum oder Freiräu­ me abgrenzt, die mit dem oder den Fluidführungskanälen (19) in Verbindung stehen, die zur Atmosphäre hin offen sind.

4. Überdrucksicherung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringnut (13) im Nutgrund (21) ge­ wölbt ist und daß der Dichtring (16) im Bereich der axial gerichteten Stirnflächen Dichtlippen (17) auf­ weist, die zwischen den Dichtlippen (17) einen Zwi­ schenraum (18) definieren.

5. Überdrucksicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Durchbrüche eine oder mehrere ringförmige Bohrungen (15, 15′) sind, zu denen der Dichtring (16) im in der Ringnut (13) ein­ gelegten Zustand spiegelsymmetrisch aufgebaut ist.

6. Überdrucksicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang des Dicht­ rings (16) gleichmäßig verteilt drei Fluidführungskanä­ le (19) vorgesehen sind.