DE10349463B3

DE10349463B3 - Deckel für einen Behälter eines Fluidsystems, insbesondere eines Kühlwasserkreislaufs eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE10349463B3
Application number: DE10349463A
Authority: DE
Inventors: Peter Altenhofen; Albert Geiger
Original assignee: Geiger Technik GmbH
Current assignee: Geiger Automotive GmbH
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: EP1526260A1; US20050087532A1

Abstract

Der Deckel für einen Behälter eines Fluidsystems wie eines Kühlwasserkreislaufs eines Kraftfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel aus einem Deckelinnenteil, das mit dem Hals des Behälters verschraubbar ist, und einem das Deckelinnenteil glockenartig überdeckenden Deckelaußenteil zusammengesetzt ist und daß eine Kupplungseinrichtung zwischen dem Deckelinnenteil und dem Deckelaußenteil ausgebildet ist, die ein Medium enthält, das unterhalb einer vorgegebenen Temperatur oder eines vorgegebenen Temperaturbereichs eine solche Konsistenz hat, daß das Medium eine drehfeste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil und dem Deckelinnenteil hervorruft, während das Medium oberhalb der vorbestimmten Temperatur oder des vorbestimmten Temperaturbereichs eine Konsistenz annimmt, bei der das Deckelaußenteil gegenüber dem Deckelinnenteil drehbar ist. Hierdurch ist eine Gefährdung von Personen durch herausspritzende heiße Kühlflüssigkeit oder Kühlflüssigkeitsdampf mit Sicherheit vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Deckel für einen Behälter eines Fluidsystems, insbesondere eines Kühlwasserkreislaufs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Deckel aus einem Deckelinnenteil, das mit dem Hals des Behälters verschraubbar ist, und einem das Deckelinnenteil glocken- oder pilzartig überdeckenden Deckelaußenteil zusammengesetzt ist, und eine Kupplungseinrichtung zwischen dem Deckelinnenteil und dem Deckelaußenteil aufweist. Die Erfindung ist auch für Deckel von Behältern anderer Fluidsysteme wie z.B. Kühlwasserkreisläufe einer Kraft-Wärme-Maschine oder einer anderen technischen Apparatur anwendbar, bei der das Fluid auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, so daß ein Öffnen eines Service- oder Prüfdeckels des Behälters gefährlich sein kann.
Wenn der Deckel eines Kühlwasserausgleichsbehälters eines Kraftfahrzeugs geöffnet wird, nachdem der Motor des Kraftfahrzeugs eine Zeitlang gelaufen und das Kühlwasser dadurch erwärmt worden ist, können Personen durch herausspritzende, heiße Kühlflüssigkeit oder Kühlflüssigkeitsdampf erheblich verletzt werden. Um diese Gefahr zu verringern, ist es bekannt, den Deckel mittels einer Rastnase zu verriegeln, so daß in einer ersten Öffnungsstellung des Deckels Kühlflüssigkeitsdampf entweichen kann, bevor der Deckel vollständig geöffnet wird. Dabei kann der Deckel jedoch bei Unkenntnis der Gefahr schnell soweit aufgedreht werden, daß trotzdem Verbrühungen auftreten können.

Die DE 199 46 845 A1 offenbart einen Verschlußdeckel der eingangs genannten Art, der eine Sicherungseinrichtung aufweist, die einen Einsatz und eine Verriegelungseinrichtung enthält, wobei der Einsatz unter Federvorspannung in einer ersten Stellung gehalten ist und durch Einwirken eines den vorgegebenen Druckwert übersteigenden Behälterinnendrucks in eine zweite Stellung bewegbar ist und dabei so auf die Verriegelungseinrichtung einwirkt, daß die Abnahme des Verschlußdeckels vom Behälterstutzen verhindert ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen neuen Deckel für einen Behälter eines Fluidsystems der betrachteten Art anzugeben, bei dem eine Gefährdung von Personen durch herausspritzende heiße Kühlflüssigkeit oder Kühlflüssigkeitsdampf mit Sicherheit vermieden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung sieht vor, daß der Deckel aus zwei Deckelteilen zusammengesetzt ist, die unverlierbar aneinander befestigt sind. Der erfindungsgemäße Deckel besteht aus einem Deckelinnenteil, das mit dem Hals des Behälters verschraubbar ist und hierzu bevorzugt an einer im wesentlichen zylindrischen Innenwand mit einem Gewinde versehen ist, das mit einem entsprechenden Außengewinde des Halses des Behälters zusammenwirkt, und einem Deckelaußenteil, das etwa glockenartig oder pilzartig das Deckelinnenteil überdeckt und eine obere Deckelwand und eine einstückig damit verbundene Umfangswand enthält, die zum Drehen des Deckels ergriffen wird. Zwischen den beiden Deckelteilen ist eine Kupplungseinrichtung ausgebildet, die ein Medium enthält, das unterhalb einer vorgegebenen Temperatur oder eines vorgegebenen Temperaturbereichs eine solche Konsistenz hat, daß das Medium eine drehfeste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil und dem Deckelinnenteil hervorruft, während das Medium oberhalb der vorbestimmten Temperatur bzw. des vorbestimmten Temperaturbereichs eine Konsistenz annimmt, bei der das Deckelaußenteil gegenüber dem Deckelinnenteil drehbar ist. Das Medium ist damit bei den Temperaturen, bei denen der Deckel ohne Gefahr des Herausspritzens von Fluid aus dem Behälter geöffnet werden kann, so hart bzw. fest oder steif, daß die Kupplungseinrichtung die beiden Deckelteile zur gemeinsamen Drehung miteinander koppelt, während das Medium von einer vorbestimmten Temperatur an so weich, nachgiebig oder gar flüssig wird, daß das auf den Hals des Behälters aufgeschraubte Deckelinnenteil nicht mitgedreht wird, wenn das Deckelaußenteil gedreht wird. Als Medium kommen eine Reihe von Substanzen in Betracht, wie ein niedrig schmelzendes Metall wie eine Wismutlegierung, Wachs oder Kunststoffmaterialien, die die oben genannten Eigenschaften haben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Deckels ist sichergestellt, daß der Behälter des Fluidsystems nicht geöffnet werden kann, wenn das in ihm befindliche Fluid eine vorgegebene Temperatur erreicht oder überschritten hat. Wenn sich das Fluid abgekühlt hat, verfestigt sich das Kupplungsmedium so, daß das Deckelaußenteil das Deckelinnenteil zur gemeinsamen Drehung mitnehmen kann.

In weiteren Einzelheiten sieht die Erfindung vor, daß das Deckelaußenteil und das Deckelinnenteil zwischen sich eine ringförmige Kupplungskammer begrenzen, die mit dem Medium gefüllt ist. Dabei ist durch geeignete Dichtungsmittel sicher zu stellen, daß aus der Kupplungskammer, die aus drehbar zueinander angeordneten Wandabschnitten zusammengesetzt ist, kein Medium austreten kann. Hierzu können beispielsweise innengeschmierte O-Ringe angeordnet werden, die einen reduzierten Reibungskoeffizienten haben und den Austritt des Mediums und den Eintritt von Luft in die Kupplungskammer verhindern, wodurch im Falle eines metallischen Mediums dessen Oxidation verhindert ist.

Weiter ist vorgesehen, daß an dem Deckelinnenteil und dem Deckelaußenteil im Bereich der Kupplungskammer Vorsprünge und/oder Vertiefungen ausgebildet sind. Bevorzugt ist dabei, daß die Wandabschnitte des Deckelinnenteils und des Deckelaußenteils, die die Kupplungskammer begrenzen, mit Ansätzen oder Zähnen versehen sind, die in die Kupplungskammer ragen. Diese Zähne sind bevorzugt gleichmäßig über den Umfang verteilt und erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Höhe der Kupplungskammer, wobei sich die beiden Zahnreihen so gegenüberliegen sollten, daß zwischen den freien Enden der Zähne nur ein kleiner Zwischenraum verbleibt. Die Größe der Vorsprünge bzw. Zähne, die Größe der Zwischenräume etc. sind dabei auf die Festigkeitseigenschaften des verwendeten Mediums abzustimmen.

Wenn es erforderlich sein sollte, den erfindungsgemäßen Deckel trotz zu hoher Temperaturen in dem Behälter beispielsweise in einer Werkstatt zu öffnen, kann der Deckel beispielsweise durch kaltes Wasser schlagartig abgekühlt werden, so daß sich das Medium in der Ringkupplung so erhärtet, daß die beiden Deckelteile zur gemeinsamen Drehung gekoppelt sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 einen Vertikalschnitt durch einen Randbereich des erfindungsgemäßen Deckels, der mit dem Hals eines Kühlwasserausgleichsbehälters verschraubt ist und
2 einen Horizontalschnitt durch einen Bereich des Behälterhalses und des Deckels.
Der nur in einem kleinen Teil dargestellte Kühlflüssigkeitsausgleichsbehälter 1 enthält einen Behälterhals 2 mit einem Außengewinde 3, das in Eingriff mit einem Innengewinde 4 eines Deckelinnenteils 5 steht. Dieses Deckelinnenteil 5 ist mit einem getrennten Deckelaußenteil 6 unverlierbar zusammengesetzt, das das Deckelinnenteil 5 überdeckt und an der Außenseite glockenförmig oder pilzförmig umfaßt. An der oberen Wand 7 des Deckelaußenteils 6 ist mittig ein sich stufenförmig nach unten verjüngender Verschlußabschnitt 8 angeformt, der in dem Behälterhalts 2 sitzt und gegenüber diesem mit drei O-Ringen 9 abgedichtet ist. Wenn der aus dem Deckelinnenteil 5 und dem Deckelaußenteil 6 zusammengesetzte Deckel in die Öffnungsstellung gedreht wird – was weiter unten noch beschrieben wird – werden die O-Ringe 9, die in Ringnuten 10 des Verschlußabschnitts 8 sitzen, nach oben mitgenommen, wo sie an den größeren Durchmesserbereichen des Behälterhalses 2 ihre Dichtwirkung verlieren.
Das Deckelinnenteil 5 hat an seinem in der Einbaulage oberen Rand einen ringförmigen Wandbereich 11, der in eine Ringnut 12 des Deckelaußenteils 6 eingreift. An seinem unteren Endbereich hat das Deckelinnenteil 5 einen horizontalen Wandabschnitt 13, der in eine Ringnut 14 des Deckelaußenteils 6 eingreift und von einer die Ringnut 14 unten begrenzenden Nase 15 des Deckelaußenteils 6 ntergriffen wird, wodurch das Deckelaußenteil 6 und das Deckelinnenteil 5 unverlierbar zusammengehalten sind.
Zwischen dem Deckelinnenteil 5 und dem Deckelaußenteil 6 befindet sich eine ringförmige Kupplungskammer 16, die an der radialen Innenseite von einer Umfangswand des Deckelinnenteils 5. und an der Außenseite von einer Innenwand des Deckelaußenteils 6 begrenzt ist. An beiden Wänden sind über die gesamte Höhe der ringförmigen Kupplungskammer 16 sich erstreckende Zähne 17, 18 angeformt, die gleichmäßig über den Umfang der Wände verteilt sind und einander gegenüberliegen, so daß zwischen den Zähnen 17, 18 ein verhältnismäßig kleiner Abstand verbleibt, der im Bereich der zwischen den Zähnen 17, 18 liegenden Einbuchtungen entsprechend größer ist. Die ringförmige Kupplungskammer 16 zwischen den Zähnen 17, 18 und den dazwischenliegenden Einbuchtungen ist mit einem Medium 19 efüllt, das unterhalb einer vorgegebenen Temperatur oder eines vorgegebenen Temperaturbereichs von beispielsweise 80°C bis 85°C so hart ist, daß das Medium 19 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil 6 und dem Deckelinnenteil 5 hervorruft, während es oberhalb dieser Temperatur so weich oder flüssig ist, daß das Deckelaußenteil 6 gegenüber dem Deckelinnenteil 5 drehbar ist.
Dies hat zur Folge, daß unterhalb der vorgegebenen kritischen Temperatur die beiden Deckelteile eine drehfeste Einheit bilden, so daß der Deckel dann, wenn das Deckelaußenteil 6 an seiner Umfangsfläche 20 ergriffen und gedreht wird, das Deckelinnenteil 5 von dem Behälterhals 2 abgeschraubt wird. In einem höheren Temperaturbereich dreht sich das Deckelinnenteil 5 bei Drehung des Deckelaußenteils 6 nicht mit, so daß eine Gefährdung durch austretende Flüssigkeit oder Dampf absolut sicher vermieden ist.
Die ringförmige Kupplungskammer 16 ist oben und unten durch jeweils einen O-Ring 21 abgedichtet, der innengeschmiert ist, so daß er einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat.
Wenn der Deckel trotz hoher Temperaturen des Behälterinhalts beispielsweise von einem Kraftfahrzeugmechaniker in einer Werkstatt geöffnet werden soll, kann dies durch schnelles Abkühlen des Deckels mit kaltem Wasser geschehen, das über den Deckel gegossen wird, wodurch sich das Medium 19 der Kupplungskammer 16 sofort verfestigt.

Claims

Deckel für einen Behälter eines Fluidsystems, insbesondere eines Kühlwasserkreislaufs einen Kraftfahrzeugs, wobei der Deckel aus einem Deckelinnenteil, das mit dem Hals des Behälters verschraubbar ist, und einem das Deckelinnenteil glocken- oder pilzartig überdeckenden Deckelaußenteil zusammengesetzt ist und eine Kupplungseinrichtung zwischen dem Deckelinnenteil und dem Deckelaußenteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung ein Medium (19) enthält, das unterhalb einer vorgegebenen Temperatur oder eines vorgegebenen Temperaturbereichs eine solche Konsistenz hat, daß das Medium (19) eine drehfeste Verbindung zwischen dem Deckelaußenteil (6) und dem Deckelinnenteil (5) hervorruft, während das Medium (19) erhalb der vorbestimmten Temperatur oder des vorbestimmten Temperaturbereichs eine Konsistenz annimmt, bei der das Deckelaußenteil (6) gegenüber dem Deckelinnenteil (5) drehbar ist.
Deckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelinnenteil (5) mit einem Innengewinde (4) versehen ist, das mit einem Außengewinde (3) des Halses (2) des Behälters (1) verschraubbar ist.
Deckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelaußenteil (6) und das Deckelinnenteil (5) zwischen sich eine ringförmige Kupplungskammer (16) begrenzen, die mit dem Medium gefüllt ist.
Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Deckelinnenteil (5) und dem Deckelaußenteil (6) im Bereich der Kupplungskammer (16) Vorsprünge (17, 18) und/oder Vertiefungen ausgebildet sind.
Deckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelinnenteil (5) und das Deckelaußenteil (6) mit Zähnen (17, 18) versehen sind, die in die Kupplungskammer (16) ragen.