AT5687U1

AT5687U1 - Überdruckventil für einen treibstofftank

Info

Publication number: AT5687U1
Application number: AT0076401U
Authority: AT
Inventors: Guenther Dr Pozgainer
Original assignee: Tesma Motoren Getriebetechnik
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2002-10-25
Also published as: US6736164B2; DE10244872B4; US20030089406A1; DE10244872A1

Abstract

Ein Überdruckventil für einen Treibstofftank mit einem federbelasteten Ventilkörper soll ein Maximum an Abdichtung mit ungehindertem und zuverlässigem Ansprechen verbinden. Das wird dadurch erreicht, dass der Ventilkörper (23) aus einem Fußteil (24) und einem Teller (25) besteht, wobei der Fußteil im Ventilgehäuse (5) in der Symmetrieachse (7) verschiebbar geführt ist, der Teller (25) gestaffelt eine erste (26) und eine zweite (27) Nut für die Aufnahme eines ersten (28) und eines zweiten (29) Dichtringes hat, wobei beide Dichtringe (28, 29) bei geschlossenem Ventil an der Dichtfläche (30) anliegen und bei geöffnetem Ventil in Serie umströmt werden. Es können auch zwei zueinander bewegliche Ventilkörper vorgesehen sein.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überdruckventil für einen Treibstofftank, bestehend aus einem am Treibstofftank oder an dessen Füllstutzen angebrachten Ventilgehäuse und einem in Richtung auf eine rotations- symmetrische Dichtfläche federbelasteten Ventilkörper. Derartige Ventile werden als Sicherheitsventil benötigt, um einerseits die Emission von Treibstoffdämpfen zu verhindern, und andererseits bei Druckanstieg (bei- spielsweise durch Temperaturanstieg bei Sonnenbestrahlung) einen zu starken Druckanstieg im Inneren des Treibstofftanks zu verhindern. Dabei ist durch die immer strenger werdenden Emissionsgrenzen ein Höchstmass an Dichtheit des Ventiles im geschlossenen Zustand erforderlich ; sondere auch Dichtheit für Treibstoffdämpfe. Diese können an einem Dichtring leichter vorbeiströmen als Flüssigkeiten und ausserdem durch- diffundieren.

Aus der Praxis bekannte Überdruckventile gattungsgemässer Art erfüllen diese Forderungen nicht. Konventionelle Methoden, die Dichtheit zu verbessern beeinflussen den Ansprechdruck beziehungsweise behindern die rechtzeitige Ansprache. Es ist daher Ziel der Erfindung Überdruck- ventile zu schaffen, die bei möglichst geringem Kosten- und Raumbedarf

ein Maximum an Abdichtung mit ungehindertem und zuverlässigem Ansprechen verbinden.

Dazu besteht erfindungsgemäss der Ventilkörper aus einem Fussteil und einem Teller, wobei der Fussteil im Ventilgehäuse in der Symmetrieachse verschiebbar geführt ist, und hat der Teller gestaffelt eine erste und eine zweite Nut für die Aufnahme von einem ersten und einem zweiten Dicht- ring, wobei beide Dichtringe bei geschlossenem Ventil an der Dichtfläche anliegen und bei geöffnetem Ventil in Serie umströmt werden.

Die beiden gestaffelten Dichtringe haben zunächst die Wirkung, dass auf den zweiten, äusseren, Dichtring bei geschlossenem Ventil immer nur atmosphärischer Druck wirkt, auch bei erhöhtem auf den ersten Dichtring wirkenden Innendruck des Tanks. Dadurch ist selbst bei gleicher Be- schaffenheit der beiden Dichtringe die Dichtwirkung des äusseren grösser.

Der im Ventilgehäuse in der Symmetrieachse konzentrisch geführte Fussteil sichert leichtes Ansprechen, auch nach sehr langem Nichtan- sprechen, ohne hängenzubleiben. Das Hinzufügen eines zweiten Dichtringes ist nicht nur eine einfache Verdoppelung. Er schafft die Möglichkeit, wirkungsvoll gegen Medien verschiedener Aggregats- zustände (Flüssigkeit, Dampf, Luft) abzudichten. Der zweite Dichtring wird durch den ersten Dichtring vor Berührung mit flüssigem Kraftstoff geschützt, kann somit konsequent als Gas- beziehungsweise Dampf- dichtung ausgeführt werden. Dazu kann er härter als der erste ausgeführt sein (Anspruch 4), was im einfachsten Fall zu einer Abstufung des Anpressdruckes führt, oder aus einem Material hohen Permeationswider- standes (Anspruch 5) bestehen, das möglicherweise als Flüssigkeits- dichtung minder geeignet ist.

Dabei kann durch den in die Nut versenkten zweiten Dichtring ein enger Spalt eingestellt sein, der die Berührungsfläche zwischen dem zweiten Dichtring und dem Kraftstoffdampf auf ein Minimum reduziert. Da die eindiffundierende Menge proportional der Berührungsfläche ist, wird dadurch die Permeationsmenge weiter erheblich reduziert. Durch geeignete Abstimmung der Nuttiefen und Abmessungen der Dichtringe lässt sich die Dichtwirkung der beiden gestaffelten, "in Serie" angeordneten, Dichtringe optimal aufeinander abstimmen.

Eine besonders saubere Führung des Tellers und eine gedrungene Bauform des Ventils wird dadurch erreicht, dass das Ventilgehäuse aus einem Gehäusemantel und einem Gehäusedeckel besteht, an welchem Gehäusedeckel eine Führung für den Fussteil ausgebildet ist und dass eine Druckfeder sich mit einem Ende am Gehäusedeckel und mit dem anderen Ende am Teller abstützt (Anspruch 2). In einer besonders einfachen und billigen Ausführungsform ist die rotationssymmetrische Dichtfläche an dem Treibstofftank oder an dessen Füllstutzen ausgebildet (Anspruch 3).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Teller konisch, wobei der erste, dem Inneren des Treibstofftanks zugewandte, Dichtring bezüglich der Symmetrieachse einen kleineren Radius als der zweite Dichtring hat (dasselbe gilt natürlich für die erste und zweite Nut) und dass die rotationssymmetrische Dichtfläche ebenfalls konisch ist (Anspruch 6).

In einer besonders wirksamen Weiterbildung der Erfindung liegt der erste Dichtring in einer in einem weiteren Teller ausgebildeten Nut und ist bezüglich des Tellers in Richtung der Symmetrieachse verlagerbar (An-

spruch 7). Das kann beispielsweise aurch verformbare Gestaltung und Dimensionierung des weiteren Tellers verwirklicht sein.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Weiterbildung ist der weitere Teller bezüglich des Tellers in Richtung der Symmetrieachse verschiebbar und eine weitere Druckfeder ist mit ihrem einen Ende am Teller und mit ihrem anderen Ende am weiteren Teller abgestützt (Anspruch 8). Durch die Verselbständigung der beiden Dichtringe, jeder mit seinem eigenen Teller, wird nicht nur eine noch bessere Optimierung der Dichtwirkungen der beiden Dichtringe erzielt. Darüber hinaus entsteht zwischen den beiden Tellern ein Pufferraum, in dem Druckspitzen abgebaut werden und eine grössere Druckeinwirkungsfläche des Tellers mit dem zweiten Dichtring.

Eine sehr praktische Ausbildung wird dadurch erreicht, dass eine Nut für einen Dichtring, oder alle beide, auf der der Symmetrieachse näheren Seite von einem Halteelement, einem auf den Teller aufgeklipsten Deckel oder Ring begrenzt ist (Anspruch 9). Dadurch wird der jeweilige Dichtring auf dem beziehungsweise seinem Teller befestigt, und ist so auch ohne Überdehnung auswechselbar. Vor allem aber kann so die Dichtfläche der Teller in einem einfacheren Werkzeug gespritzt und noch dazu gratfrei ausgeführt werden.

Weiters kann die Dichtfläche Teil des Mantels des Ventilgehäuses sein (Anspruch 10). So kann das komplett montierte und getestete Ventil am Fahrzeugtank bzw. an dessen Füllrohr montiert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemässen Ventiles hat der Gehäusedeckel einen zylindrischen Wandteil, in dem radial abstehen- de federnde Zungen ausgebildet sind, welche in entsprechende Ausneh-

mungen des Gehäusemantels eingreifen (Anspruch 11). Das vereinfacht Aufbau und Montage und schafft eine zuverlässige Verbindung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1: einen Schnitt durch einen Teil eines Treibstofftanks mit dem erfindungsgemässen Ventil in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 : B in Fig. 1, vergrössert,
Fig. 3: wie Fig. 2, jedoch in einer Variante der ersten
Ausführungsform,
Fig. 4: wie Fig. 2, jedoch in einer zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist der Treibstofftank 1 nur ausschnittsweise mit seinem Füllrohr 2 oder Dom des Treibstofftankes angedeutet. Ob an einer Wand des Treib- stofftanks 1 selbst oder an einer Wand des Füllrohres 2 oder eines mit dem Tank verbundenen Teiles, jedenfalls ist an einer Wand 3 ein erfindungs- gemässes Überdruckventil 4 angebracht. Es wird von einem Gehäuse 5 umfangen, das über einer kreisförmigen Öffnung 6 der Wand 3 mit der gleichen Symmetrieachse 7 angebracht ist.

In Fig. 2 ist ein zylindrischer Gehäusemantel mit 10 und ein Gehäuse- deckel mit 11bezeichnet. Der Gehäusedeckel 11besitzt eine rohrförmige konzentrische Führung 12 für einen Ventilkörper 13, der mit seinem Fussteil 14 in der Führung 12 entlang der Symmetrieachse 7 verschiebbar ist. Der Ventilkörper 13 hat weiters einen Teller 15 mit einer ersten Nut 16 und einer zweiten Nut 17 für einen ersten Dichtring 18 und einem zweiten Dichtring 19. Die Nuten 16,17 sind auf der einer Dichtfläche 19 zuge- kehrten Seite des Tellers 15 vorgesehen.

Das Ventil ist im geschlossenen Zustand dargestellt, in dem die Dichtringe 18, 19 von einer auf den Teller 15 wirkenden Druckfeder 21 angepresst werden. Die Druckfeder 21 ist mit einem Ende am Gehäusedeckel 11und mit dem anderen Ende am Teller 15 abgestützt, könnte aber auch an einem anderen Teil des Ventilkörpers 13 angreifen. Die Dichtringe 18, 19 sind ebenso wie die Nuten 16,17 kreisförmig um die Symmetrieachse 7. Die Dichtringe 18,19 sind hier auch im Querschnitt kreisförmig, können aber auch einen anderen Querschnitt haben und sich sowohl hinsichtlich Grösse als auch Material unterscheiden. Insbesondere besteht der zweite Dicht- ring 19 aus einem Elastomer hohen Permeationswiderstandes.

Die Variante der Fig. 3 unterscheidet sich von der Fig. 2 nur hinsichtlich der Ausbildung des Gehäuses und der Anordnung der Dichtringe. Die Führung 22 ist hier ein in der Symmetrieachse 7 liegender zylindrischer Zapfen und der Ventilkörper 23 hat einen rohrförmigen Fussteil 22, der auf dem Zapfen 22 geführt ist. Weiters hat der Ventilkörper 23 einen koni- schen Teller 25, dessen gedachte Konusspitze im Inneren des Treibstoff- tankes bzw. Füllrohres liegt. Dementsprechend liegen die erste und zweite Nut 26,27 und der erste und zweite Dichtring 28,29 auf verschiedenen Radien. Die Dichtringe 28,29 werden von der Druckfeder an eine konische Dichtfläche 30 gepresst, die hier Teil des Gehäusemantels 31ist.

Um die Dichtringe 28,29 in ihren Nuten 26,27 zu halten, ist ein Haltering 32 und eine Halteplatte 33 vorgesehen, welche letztere Durchbrüche 35 hat, in die Haken 34 des Tellers 25 einschnappen. Zur Verbindung zwi- schen dem Gehäusemantel 31und dem Gehäusedeckel 11hat ersterer mehrere über den Umfang verteilte Durchbrechungen 36, in die aus einem zylindrischen Wandteil 37 des Gehäusedeckels 11ausgeklinkte federnde Zungen 38 eingreifen.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform abgebildet. Das Gehäuse besteht wieder aus einem Gehäusemantel 40 und einem Gehäusedeckel 41, in welchem konzentrisch eine rohrförmige Führung 42 für einen Ventilkörper 43 nach innen ragt. Dessen Fussteil 44 ist in der Führung 42 in Richtung der Symmetrieachse 7 verschiebbar. Der Teller 45 des Ventilkörpers 43 besitzt nur eine zweite Nut 47, die einen zweiten Dichtring 49 aufnimmt. Der Teller 45 wird von der Feder 21gegen eine konische Dichtfläche 50 gepresst. Der zweite Dichtring 49 ist wieder mittels einer eingeklipsten Halteplatte 51 in seiner Nut 47 gehalten.

Der Fussteil 44 des Ventilkörpers 43 ist selbst rohrförmig ausgebildet und hat in der Mitte einen konzentrischen Führungszapfen 52 für einen weiteren Fussteil 56 eines weiteren Tellers 55. Dieser weitere Ventilkörper ist bezüglich des zuvor beschriebenen Ventilkörpers 43 gegen die Kraft einer weiteren Druckfeder 57 in Richtung der Symmetrieachse verschiebbar. In dem weiteren Teller 55 befindet sich eine erste Nut 46, die einen ersten Dichtring 48 aufnimmt. Auch dieser wird bei geschlossenem Ventil gegen die Dichtfläche 50 gedrückt und überdies von einer weiteren Halteplatte 58 in seiner Nut gehalten.

Zwischen dem Venilkörper 43 und dem weiteren Teller 55 mit seinem Fussteil 56 ist ein Raum geschaffen, in dem sich die weitere Druckfeder 57 befindet und der als Pufferraum dient. Die weitere Druckfeder 57 ist schwächer als die Druckfeder 21, sodass bei im Treibstofftank ansteigenden Druck zuerst der weitere Teller 55 abhebt. Wenn es sich nur um eine kurzzeitige Druckspitze handelt, so wird diese in der Folge in dem Pufferraum 59 abgetragen, sodass dann der (Haupt-)Ventilkörper 43 gar nicht mehr verschoben werden muss. In einem solchen Fall entweicht

überhaupt kein Dampf nach aussen. Erst bei weiterem Druckanstieg öffnet auch der Haupt-)Ventilkörper 43.

Wenn dann Dampf/Gas auch den zweiten Dichtring 49 passiert, so kann er entweder durch nicht dargestellte Öffnungen im Gehäusedeckel 41, oder durch die anhand der Fig. 3 beschriebenen Durchbrechungen 36 entweichen. Wesentlich ist, dass durch die erfindungsgemässe Gestaltung des Ventiles im normalen Dauerzustand praktisch nichts entweicht bzw. durch die Dichtungen hindurchdiffundiert. Das ist essentiell für ein in Zukunft gefordertes "Near - Zero - Emission - Vehicle".

Claims

Ansprüche 1. Überdruckventil für einen Treibstofftank, bestehend aus einem am Treibstofftank oder an dessen Füllstutzen angebrachten Ventilgehäuse und einem in Richtung auf eine rotationssymmetrische Dichtfläche federbela- steten Ventilkörper, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Ventilkörper (13; 23 ; aus einem Fussteil (14; 24 ; 44) und einem Teller (15; 25 ; besteht, wobei der Fussteil im Ventilgehäuse (5) in der Symmetrieachse (7) verschiebbar geführt ist, b) der Teller (15; 25 ; gestaffelt eine erste (16; 26 ; und eine zweite (17; 27 ; 47) Nut für die Aufnahme eines ersten (18; 28; 48) und eines zweiten (19; 29; 49) Dichtringes hat, wobei beide Dichtringe (18,19; 28,29 ; 48,49) bei geschlossenem Ventil an der Dichtfläche (20; 30 ; anliegen und bei geöffnetem Ventil in Serie umströmt werden.
2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse (5) aus einem Gehäusemantel (10; 31; 40) und einem Gehäusedeckel (11; 11;41) besteht, an welchem Gehäusedeckel eine Führung (12; 22; 42) für den Fussteil (14; 24 ; 44) ausgebildet ist und dass eine Druckfeder (21) sich mit einem Ende am Gehäusedeckel (11; 11; 41) und mit dem anderen Ende am Teller (15; 25 ; 45) abstützt. <Desc/Clms Page number 10>
3. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotationssymmetrische Dichtfläche (20; 30 ; 50) an dem Treibstofftank (1) oder an dessen Füllstutzen (2) ausgebildet ist. (Fig. 1,2)
4. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtring (19; 29 ; härter als der erste Dichtring (18; 28 ; ist.
5. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtring (19; 29 ; aus einem Elastomer mit hohem Per- meationswiderstand besteht.
6. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (25; 45) konisch ist, wobei der erste, dem Inneren des Treib- stofftanks zugewandte, Dichtring (28; 48) bezüglich der Symmetrieachse (7) einen kleineren Radius als der zweite Dichtring (29; 49) hat und dass die rotationssymmetrische Dichtfläche (20; 30 ; ebenfalls konisch ist.

(Fig. 3, 4)
7. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtring (48) in einer in einem weiteren Teller (55) ausgebil- deten Nut (46) liegt und bezüglich des Tellers (45) in Richtung der Symmetrieachse (7) verlagerbar ist. (Fig. 4)
8. Überdruckventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Teller (55) bezüglich des Tellers (45) in Richtung der Symmetrieachse verschiebbar ist und eine weitere Druckfeder (57) mit <Desc/Clms Page number 11> einem Fnde am Teller (45) und mit ihrem anderen Ende am weiteren Teller (55) anliegt.

(Fig. 4)
9. Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nut (26; 46; 47) für einen Dichtring (28; 48 ; auf der der Symmetrieachse (7) näheren Seite von einem auf den Teller aufgeklipsten Halteelement (32, 33; 51; 58) begrenzt ist.
10. Überdruckventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtfläche (30; 50) Teil des Mantels des Ventilgehäuses ist.
11. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (11; 11; 41) einen zylindrischen Wandteil (37) hat, in dem radial abstehende federnde Zungen (38) ausgebildet sind, welche in entsprechende Durchbrechungen (36) des Gehäusemantels (31) eingreifen.