DE19633141C1 - Vorrichtung zum Schutz der Ränder von Öffnungen in Formkörpern aus Glaskeramik, Glas oder Keramik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz der Ränder von Öffnungen in Formkörpern aus Glaskeramik, Glas oder Keramik, insbesondere von Öffnungen zur Durchführung von atmosphärischen Gasbrennern bei Kochmulden, vor mechani­ schen Beschädigungen und zur Vermeidung von Verschmutzungen und Beschädi­ gungen von unter dem Formkörper liegenden Anordnungen durch durch Öffnungen im Formkörper eindringende Flüssigkeiten, mit einem mittels eines Kragens über den Rand der jeweiligen Öffnung auf den Formkörper übergreifenden metallischen Überwurf und einem an dem metallischen Überwurf als Trägerteil anbringbaren ela­ stischen Befestigungsring.

Aus der DE 44 42 572 C1 ist eine Vorrichtung zum Schutz der Ränder von Öffnun­ gen in Formkörpern z. B. aus Glaskeramik bekannt, wobei ebenfalls ein über den Rand der jeweiligen Öffnung auf den Formkörper übergreifender metallischer Über­ wurf angebracht ist.

Dabei kann nach der DE 44 42 572 C1 die Schutzvorrichtung einteilig oder mehrtei­ lig ausgebildet sein. Bei der Variante, bei der der metallische Überwurf mehrteilig ausgebildet ist, sind die den Überwurf bildenden Teile durch Preßpassung Lötung, Klebung, Schraubung, durch einen Bajonettverschluß oder über einen Sprengring verbindbar. Sowohl die dort vorgestellte einteilige als auch alle dort gezeigten mehrteiligen Versionen be­ friedigen letztendlich nicht, da eine automatische Montage der Schutzvorrichtung in einem Formkörper aus Glaskeramik, Glas oder Keramik so zwar grundsätzlich mög­ lich erscheint, aber aufwendig und störanfällig ist und z. B. im Falle der Verbindung mittels eines an sich einfach zu montierenden Bajonettverschlusses immer noch fol­ gende Probleme aufweist:

• - Die Bauteile (jeweils Dichtung und Blechumformteil) müssen von zwei Seiten montiert werden.
• - Die Bauteile zentrieren nicht selbst und müssen bei der Montage gegeneinander ausgerichtet werden.
• - Die Dichtung muß mit einer definierten Kraft angepreßt werden.
• - Zum Fügen ist sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Bewegung erforderlich. Beim Verschrauben des Bajonettrings muß der Brennerring fixiert werden.

Auch Befestigungsringe in der Form geschlitzter Ringe sind marktbekannt, die je­ weils radial innen oder außen unter Spannung in eine Ringnut eines Trägerteiles eingebracht werden. Durch die Einbettung in einer Nut können diese Befestigungs­ ringe axiale Kräfte übertragen und somit auch als Befestigungselement zur Abstüt­ zung axialer Kräfte dienen. Soll an einem Trägerteil in Form beispielsweise eines metallischen Stutzens oder Schaftes mit einem solchen Befestigungsring ein zu be­ festigendes Teil axial exakt definiert gehalten werden, bedingt dies eine sehr ge­ naue Fertigung des zu befestigenden Teiles in axialer Richtung zwischen dessen axialen Befestigungsflächen und der Lage der in dem Trägerteil anzubringenden Aufnahmenut für den geschlitzten Befestigungsring. Selbst bei sehr genauer Ferti­ gung ist meist eine axial spielfreie Befestigung nicht ausreichend sicher erreichbar. Darüber hinaus ist es mit derartigen Befestigungsringen nicht möglich, eine Einspan­ nung eines zu befestigenden Teiles unter axial wirkender Federkraft zu erreichen. Um eine axial unter Federkraft stehende Einspannung zu erhalten, ist es bei solchen Befestigungsringen notwendig, zusätzlich ein Federelement zwischen dem Befesti­ gungsring und dem zu befestigenden Teil einzusetzen. Ein solches Federelement kann beispielsweise eine Tellerfeder sein.

Als Befestigungsringe sind des weiteren auch geschlossene, auf dem Innenumfang gezackte Ringscheiben bekannt. Diese Ringscheiben können als Tellerfedern aus­ gebildet sein. Mit einer derartigen außen geschlossenen Ringscheibe ist aber eine ausreichend sichere Selbstspannung für eine unverrutschbare Befestigungslage bei hohen auf die Ringscheibe einwirkenden Axialkräften nicht gewährleistet. Außerdem toleriert eine solche, lediglich an ihrem Innenumfang geschlitzte Ringscheibe keine axialen Federspannkräfte.

Als weitere Befestigungsmöglichkeit für eine lösbare axiale Verbindung finden im Stand der Technik auch Ringscheiben Anwendung, die aus jeweils einem mäander­ förmig aufgelösten Ringband bestehen, das in Umfangsrichtung geschlossen über seine gesamte radiale Breite elastisch längenveränderbar ist. Diese Ringscheiben werden allerdings nicht als selbstspannende Befestigungsringe eingesetzt. Solche Ringscheiben werden erst dadurch zu einem Befestigungselement, daß sie in einen von den beiden miteinander zu verbindenden Teilen gebildeten Ringspalt in vertwi­ steter Form radial innen und außen etwa formschlüssig eingeführt und dann axial verspannt werden. Vertwistete Form bedeutet, daß das Ringband sich in einer von einem Kegel bzw. Konus erzeugten Mantelfläche erstreckt. Indem das Ringband beim axialen Verspannen in Richtung eines ebenen Verlaufes gedrückt wird, ver­ kleinert sich der Innendurchmesser bei gleichzeitiger Vergrößerung des Außen­ durchmessers.

Diese Durchmesserveränderungen führen zu einer radialen Verspannung zwischen dem einen als außen anliegende Buchse ausgebildeten und dem anderen als Welle innen eingreifenden Teil, die miteinander zu verbinden sind. Die axial aufzubringen­ de Verspannung erfolgt in einem solchen Fall beispielsweise über eine an einem der beiden zu verbindenden Teile angreifende Spannmutter.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, einen einfach aufgebauten und einen sicheren Halt ohne Zusatzteile gewährenden Befestigungs­ ring für eine Schutzvorrichtung der oben beschriebenen Art zu schaffen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer Brenneranordnung eine für den praktischen Gebrauch voll wirksame Schutzvorrichtung zwischen dem Gasbrenner und dem aus Glaskeramik, Glas oder Keramik bestehenden Formkörper vorzusehen, die auch leicht zu reinigen ist und einen Bruch durch Verspannungen ausschließt. Dabei soll die Montage der Schutzvorrichtung automatisch und einfach, ohne Schraub-, Klebe- oder Lötarbeiten und mit geringem Aufwand an Zeit, Material und Kosten durchführbar sein. Des wei­ teren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen nachgebenden, abfedernden Kantenschutz für den Bohrungsrand zu ge­ ben.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Be­ festigungsring, als ein Teil der Schutzvorrichtung selbstspannend, als Ringscheibe aus einem mäanderförmigen Ringband gebildet ist, das in Umfangs­ richtung geschlossen und über seine gesamte radiale Breite elastisch längenverän­ derbar ist.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, eine an ihrem Umfang elastisch dehnbare Scheibe unter Vorspannung auf ein Trägerteil, das beispielsweise ein Schaft sein kann, aufzuschieben. Bei einem Aufschieben wird jeweils der Innendurchmesser vergrößert, was eine Längung des Ringbandes über dessen gesamte radiale Breite zur Folge hat. Innerhalb des Ringbandes entsteht dadurch eine Umfangsspannung, die zu einem Vertwisten des Ringbandes in Richtung einer konischen Mantelfläche führt. Der Twisteffekt ergibt sich, weil die radial außen liegenden Ringbandbereiche versuchen, eine ihrem Ausgangsenergiezustand möglichst nahekommende Lage einzunehmen. Der Twisteffekt und damit die konische Schrägstellung des Ringban­ des nimmt mit zunehmender radialer Aufweitung des Ringbandes zu.

Durch Kraftanwendung ist die Schrägstellung des Ringbandes unter Erzeugung ei­ ner von dem Ringband axial ausgehenden Federkraft veränderbar. Die Federkraft geht dabei von der Umfangskraft aus der elastischen Verformung des Ringbandes aus. Die Federkraft ist damit durch die Durchmesservergrößerung beim Aufschieben der Ringscheibe auf ein Trägerteil einstellbar. Dies bedeutet, daß mit einem erfin­ dungsgemäßen Befestigungsring je nach radialer Vorspannung axial unterschiedlich wirkende Federn realisierbar sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Befestigungsring steht damit ein Befestigungsmittel zur Verfügung, das bei einer sicheren axialen Fixierung auf einem Trägerteil gleichzeitig als Axialfeder mit voreinstellbarer Federkraft wirkt. Dadurch können zu befestigende Teile axial mit einem solchen Ring verspannt fixiert werden.

Dies stellt einen erheblichen Vorteil dar, weil hierfür kein zusätzliches Teil, wie bei den zum Stand der Technik beschriebenen geschlitzten Befestigungsringen, den so­ genannten Sprengringen, erforderlich ist.

Bei den erfindungsgemäßen Befestigungsringen ist es zweckmäßig, diese im Aus­ gangszustand bereits mit einem auf einer Konusfläche verlaufenden schräggestell­ ten Ringband auszubilden. Dadurch ist auf einfache Weise sicher festgelegt in wel­ che Richtung ein Vertwisten des Ringbandes bei einer Längung oder Kürzung erfol­ gen wird.

Der metallische Überwurf weist einen Schaft auf, der einen klei­ neren Durchmesser als die Öffnung im Formkörper hat, und einen damit verbunde­ nen, aus der Schaftachse um mindestens 90° abbiegenden und mit dem Formkör­ per bündig abschließenden Kragen an einem Ende des Schaftes.

Allen Ausführungsformen der Schutzvorrichtung nach der Erfindung ist gemeinsam, daß zweckmäßigerweise zwischen dem Formkörper und dem metallischen Überwurf ein wärmebeständiges und/oder dichtendes und den Formkörper vor mechani­ schen Beschädigungen schützendes Material, insbesondere ein Graphit enthalten­ der temperaturbeständiger Werkstoff und/oder ein keramischer Faserwerkstoff ein­ gebracht ist.

Auf der Oberseite hat die Dichtung die Aufgabe, eine flüssigkeitsdichte Barriere zwi­ schen Überwurf und Glaskeramik, Glas oder Keramik z. B. gegen Überkochgut und/oder Reinigungsmittel zu bilden. Auf der Unterseite verhindert ein Schutzring mechanische Verkratzungen und Beschädigungen des Formkörpers durch das Me­ tall.

Vorteilhaft kann es sein, daß der Kragen des metallischen Überwurfs, insbesondere in der Umgebung des Schaftes Öffnungen für die Luftzuführung zur Versorgung des Gasbrenners aufweist, wobei die Öffnungen für die Luftzuführung feuchtigkeitsab­ weisend positioniert oder abgedeckt sind.

In besonders bevorzugter Ausführungsform der Schutzvorrichtung sind die Ränder des elastischen, selbstspannenden Befestigungsringes und insbesondere der Rand des Kragens des metallischen Überwurfes zum Formkörper hin so abgebogen, daß das dichtende und wärmebeständige Material dauerhaft unter Druckspannung gehalten ist.

Dieses dauerhafte Aufbringen einer Druckspannung auf die dichtenden und/oder wärmebeständigen Materialien ist charakteristisch und wesentlich für die vorliegen­ de Erfindung, da das durch keine andere Vorrichtung, z. B. auch nicht durch ein Ba­ jonett gewährleistet wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Figuren näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen selbstspannenden, elastischen Befestigungsring mit einem mäanderförmig aufgelösten Ringband, nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Glaskeramik-Platte mit Überwurfring und Befesti­ gungsring, im eingebauten Zustand,

Fig. 3 eine detaillierte Teil-Ansicht aus Fig. 2,

Fig. 4 Hilfswerkzeuge zur Montage des selbstspannenden Befestigungsrings an der Schutzvorrichtung.

Im Einzelnen:
Fig. 1 zeigt einen selbstspannenden Befestigungsring 1 bestehend aus einem in Umfangsrichtung elastisch verformbaren mäanderförmig aufgelösten Ringband 2. Das Material des Ringbandes 2 ist beispielsweise ein handelsüblicher Federstahl.

Fig. 2 zeigt die Schutzvorrichtung im eingebauten Zustand an einer Glaskeramik- Kochfläche 3. Der metallische Überwurfring 4, der am Schaftende 7 eine geringfügi­ ge Abkantung 8 aufweist, ist mit dem mäanderförmig aufgelösten Ringband 2 radial und axial verspannt. Die geringfügige Abkantung 8 des Schaftendes 7 sorgt für einen verbesserten kraftschlüssigen Verbund zwischen dem metallischen Überwurf 4 und Ringband 2. Sie wäre aufgrund der sehr guten Verbindungsfestigkeit mittels des erfindungsgemäßen Ringbandes 2 nicht notwendig, bringt aber in dieser bevor­ zugten Ausführungsform eine zusätzliche Sicherheit gegen ein Abrutschen des Ringbandes 2.

Fig. 3 zeigt eine detaillierte Teil-Ansicht der selbstspannenden Befestigung der Schutzvorrichtung nach der Erfindung. Man sieht hier, wie das Ringband 2 an der Abkantung 8 festgelegt ist. Um die Kochfläche 3 vor Kratzern zu schützen, ist als Auflagefläche für das mäanderförmige Ringband 2 ein Schutzring 5 zu verwenden. Die auf der Oberseite der Kochfläche verwendete Dichtung 6 hat die Aufgabe, eine flüssigkeitsdichte Barriere zwischen Überwurf 4 und Glaskeramik 3 z. B. gegen Überkochgut und/oder Reinigungsmittel zu bilden.

Die Montage des mäanderförmigen Ringband 2 ist in Fig. 4 gezeigt und eine kurze Arbeitsanweisung dazu hier angeführt.

Als einfache Montagehilfsmittel werden dabei vorteilhafterweise benötigt:

• - eine Handpresse 12, ein Pressentisch 12a, ein Pressenstempel 12b z. B. eine Kniehebelpresse mit einer Preßkraft von ca. 500 N
• - eine Gummiunterlage 13,
• - ein Fügekonus 9
• - eine Abstreifhülse 10, geschlitzt mit einer Endlagebegrenzung

Folgende Einzelschritte werden dann zur Montage der Reihe nach durchgeführt:

• - die Gummiunterlage 13 wird auf den Pressentisch 12a gelegt
• - der Überwurfring 4 (Oberseite nach unten) mit der Dichtung 6 wird auf die Gummiunterlage 13 gelegt
• - die Kochfläche, z. B. ein CERAN®-Feld (Oberseite nach unten) mit entsprechen­ der Bohrung über den Überwurfring 4 gelegt
• - ein Schutzring 5 (vor mechanischer Beanspruchung der Glaskeramik durch die metallische Ringscheibe) aufgelegt
• - der Fügekonus 9 in den Überwurfring 4 gestellt
• - das Ringband 2 mit nach unten geöffnetem Konus über den Fügekonus 9 geschoben
• - die Abstreifhülse 10 auf den Fügekonus 9 gesteckt
• - die Abstreifhülse 10 von Hand über Fügekonus 9 geschoben, bis das Ringband 2 am unteren Drittel des Fügekonusses 9 zum Liegen kommt
• - die Anordnung zur Fügerichtung Pressenstempel 12b/Pressentisch 12a fluch­ tend ausgerichtet
• - die Handpresse 12 betätigt:
• - die Krafteinleitung erfolgt mit mittlerer Geschwindigkeit
• - der Fügeweg ist durch Endlagebegrenzung vordefiniert =< eine Bocklage der Feder 2 dadurch ausgeschlossen
• - die Mäanderfeder "rastet" hörbar ein → "Klick"

Die Vorteile der Erfindung sind:

• - der Öffnungsrand für die Brennerdurchführung ist vor unzulässig hohen mecha­ nischen Belastungen geschützt,
• - die dauerhafte Aufbringung einer Druckspannung auf die dichtenden und/oder wärmebeständigen Materialien,
• - es ist sichergestellt, daß kein Überkochgut oder sonstige Flüssigkeiten in den Innenraum des Kochgerätes laufen können
• - die Abdichtung der Brennerdurchführung ist auch bei Temperaturbeaufschla­ gung im Kochbetrieb sichergestellt,
• - geringer Montageaufwand, da zur Montage nur eine translatorische Bewegung nötig ist,
• - bei der Fertigung des Überwurfes sind größere Toleranzen akzeptabel, da das mäanderförmige Ringband selbstzentrierend ist,
• - die komplette Montage kann von nur einer Seite erfolgen,
• - dadurch wird dieses Dichtungssystem kostengünstig.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Schutz der Ränder von Öffnungen in Formkörpern aus Glas­ keramik, Glas oder Keramik, insbesondere von Öffnungen zur Durchführung von atmosphärischen Gasbrennern bei Kochmulden, vor mechanischen Be­ schädigungen und zur Vermeidung von Verschmutzungen und Beschädigun­ gen von unter dem Formkörper liegenden Einrichtungen durch durch die Öff­ nungen im Formkörper eindringende Flüssigkeiten, mit einem mittels eines Kragens über den Rand der jeweiligen Öffnungen auf den Formkörper über­ greifenden metallischen Überwurf und einem an dem metallischen Überwurf als Trägerteil anbringbaren elastischen Befestigungsring, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsring selbstspannend als Ringscheibe aus einem mäan­ derförmigen Ringband gebildet ist, das in Umfangsrichtung ge­ schlossen und über seine gesamte radiale Breite elastisch längenveränderbar ist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringband der Ringscheibe in ungespanntem Zustand auf einer Ko­ nusfläche verläuft.

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Formkörper und dem metallischen Überwurf und zwischen dem Formkörper und dem selbstspannenden elastischen Befestigungsring ein wärmebeständiges und/oder abdichtendes und den Formkörper vor me­ chanischen Beschädigungen schützendes Material eingebracht ist.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eingebrachte, wärmebeständige, dichtende und/oder schützende Ma­ terial ein Graphit enthaltender Werkstoff und/oder ein kerami­ scher Faserwerkstoff ist.

5. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Überwurf als Überwurfring mit einem zylinderförmigen Schaft ausgebildet ist.

6. Schutzvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen des metallischen Überwurfes Öffnungen für die Luftzuführung zur Versorgung des Gasbrenners aufweist.

7. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen für die Luftzuführung feuchtigkeitsabweisend positioniert oder abgedeckt sind.

8. Schutzvorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder des elastischen, selbstspannenden Befestigungsringes und der Rand des Kragens des metallischen Überwurfes so zum Formkörper hin abgebogen sind, daß das dichtende und wärmebeständige Ma­ terial dauerhaft unter Druckspannung gehalten ist.