DE102012012138A1 - Mediumbetätigtes Überdruckventil, elastomeres Ventildichtungselement für ein Überdruckventil und Behälter mit einem Überdruckventil - Google Patents

Mediumbetätigtes Überdruckventil, elastomeres Ventildichtungselement für ein Überdruckventil und Behälter mit einem Überdruckventil Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein mediumbetätigtes Überdruckventil (10) für einen Behälter (14), umfassend ein Gehäuse (16) mit einer Auslassöffnung (20) und ein elastomeres Ventildichtungselement (26) mit einem ringförmig geschlossenen Tragkörper (30) und einer am Tragkörper (30) umfangsseitig angeformten Dichtmembran (32). Der Tragkörper (30) ist auf einer die Auslassöffnung (20) begrenzenden Gehäusewand (16b) angeordnet, Die Dichtmembran (32) erstreckt sich in einer zur Mittelachse (28) des Ventildichtungselements (26) radialen Richtung vom Tragkörper (30) weg und überdeckt die Auslassöffnung (20). Die Dichtmembran (32) liegt durch eine dem Ventildichtungselement (26) innewohnende Eigenelastizität mit ihrem freien Randabschnitt (34) an einer Dichtfläche (36) des Gehäuses (16) vorgespannt dichtend an und ist bei ihrer Druckbeaufschlagung durch ein im Behälter (14) befindliches Druckmedium (22) mit ihrem Randabschnitt (34) vom öffnungsseitigen Rand (48) der Dichtfläche (36) her in radialer Richtung druckansteigend fortschreitend von der Dichtfläche (36) ablösbar. Die Erfindung betrifft weiterhin ein elastomeres Ventildichtungselement für das Überdruckventil sowie einen Behälter mit einem Überdruckventil.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein mediumbetätigtes Überdruckventil, ein elastomeres Ventildichtungselement für ein Überdruckventil sowie einen Behälter mit einem Überdruckventil.
  • Die Zellen von Akkumulatorbatterien, insbesondere solche in Niederdruckbauweise, benötigen in der Regel ein Überdruckventil, das bei definierten Überdrücken innerhalb der Batteriezelle öffnet, um eine Entgasung der Zelle sicherzustellen. Das Überdruckventil muss ein Austreten von Batteriesäure und, beispielsweise Wasserstoff, bei normalen Druckverhältnissen im Batteriebehälter sicher verhindern und zugleich das Eindringen von Schmutz und Luft von außen in das Innere der Akkumulatorbatterie gewährleisten.
  • Aus der DE 297 14 031 U1 ist ein Überdruckventil mit einem elastomeren Ventildichtungselement bekannt, das einen in die Behälteröffnung einführbaren Stopfenteil mit einem am Stopfenteil angeformten Stopfenkragen aufweist. Der Stopfenkragen steht in einer radialen Richtung vom Stopfenteil nach außen hervor und liegt mit einer Dichtungskante an einer Dichtfläche eines die Behälteröffnung umschließenden Behälterrands dichtend an.
  • In der Praxis kann es, insbesondere bei einem Langzeiteinsatz des Überdruckventils, zu einem Verkleben der elastomeren Dichtungskante mit der Dichtfläche kommen. Die Dichtkante des Ventildichtungselements muss beim Öffnungsvorgang dementsprechend von der Dichtfläche losgerissen werden. Die für das Betätigen, d. h., für das Öffnen, des Überdruckventils erforderlichen Öffnungsdruckwerte sind daher häufig in hohem Maße variabel und liegen oftmals weit oberhalb eines vorgegebenen Öffnungsdrucks. Dies kann zu einer druckbedingten Verformung und potenziell gefahrvollen Beschädigung der Akkumulatorbatterie bzw. des Behälters führen. Darüber hinaus kann die Dichtungskante des Ventildichtungselements durch an der Dichtfläche anhaftende Verunreinigungen, wie diese bei einem längerfristigen Einsatz des Überdruckventils unvermeidbar sind, in ihrer Dichtfunktion empfindlich gestört sein.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung ein Überdruckventil mit einem elastomeren Ventildichtungselement für Behälter sowie ein Ventildichtungselement anzugeben, die auch bei einem Langzeiteinsatz ein zuverlässigeres Entlüften bzw. Entgasen von Behältern, insbesondere von Akkumulatorbatterien, auf kostengünstige Weise gewährleisten und die zugleich eine, insbesondere gegenüber Verunreinigungen, verbesserte Dichtwirkung aufweisen.
  • Die das Überdruckventil betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Überdruckventil mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen und die das Ventildichtungselement betreffende Aufgabe durch ein Ventildichtungselement mit den in Patentanspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Ein erfindungsgemäßer Behälter weist die in Patentanspruch 11 angegebenen Merkmale auf.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Überdruckventil liegt das Ventildichtungselement nicht etwa wie dies im Stand der Technik der Fall ist, mit einer Dichtkante, sondern flächig mit seiner Dichtmembran an der Dichtfläche an. Die Dichtmembran überdeckt die Auslassöffnung im geschlossenen Zustand des Überdruckventils vollständig und ist so über den gesamten Querschnitt der Auslassöffnung mit Druck beaufschlagbar, d. h., druckaktivierbar. Diese Druckaktivierung führt zu einer elastischen Verformung der Dichtmembran und deren Auslenkung gegenüber dem Tragkörper. Bei Übersteigen eines hinreichend großen Drucks, dem sogenannten Ansprechdruck des Überdruckventils, führt dies druckansteigend zu einem fortschreitenden Ablösen des Randflächenabschnitts der Dichtmembran von der Dichtfläche. Die Dichtmembran wird somit von der Dichtfläche nach und nach abgeschält. Ein Abreißen des an der Dichtfläche anliegenden und/oder festgeklebten Randflächenabschnitts von der Dichtfläche kann so verhindert werden. Dadurch kann der Einfluss von zwischen der Dichtmembran und der Dichtfläche wirkenden Adhäsionskräften (Klebekräften) in entscheidender Weise reduziert werden. Dies gewährleistet eine verringerte Abweichung der tatsächlichen Öffnungsdruckwerte des Überdruckventils von dem vorgegebenen Öffnungsdruck. Insgesamt erlaubt das Überdruckventil nach der Erfindung auch bei einem Langzeiteinsatz eine zuverlässige und reproduzierbare Druckbegrenzung und Entlüftung/Entgasung eines Behälters. Unter dem Öffnungsdruck des Überdruckventils wird derjenige Druck (Innendruck des Behälters) verstanden, bei dem die Dichtmembran zumindest teilumfänglich vollständig von der Dichtfläche beabstandet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Überdruckventil kann der Öffnungsdruck im Wesentlichen allein durch eine entsprechend gewählte elastische Vorspannung der Dichtmembran gegen die Dichtfläche (im unbelasteten Zustand der Dichtmembran) eingestellt werden. Die Dichtmembran kann erfindungsgemäß von der Dichtfläche druckproportional, unter- oder überproportional zum an der Dichtmembran angreifenden Druck oder auch progressiv/degressiv zum angreifenden Druck von der Dichtfläche ablösbar sein.
  • Darüber hinaus ist das Überdruckventil aufgrund der flächigen dichtenden Anlage der Dichtmembran an der Dichtfläche gegenüber Funktionsstörungen durch an der Dichtfläche oder an der Dichtmembran anhaftende Verunreinigungen robuster. Dadurch wird ein im Wesentlichen wartungsfreier Einsatz des Überdruckventils in Umgebungen mit einem hohen Verunreinigungsgrad ermöglicht. Der von dem Druckmedium mit Druck beaufschlagbare Flächenbereich der Dichtmembran kann dabei insbesondere um ein Mehrfaches größer sein als der an der Dichtfläche anliegende Randflächenabschnitt der Dichtmembran. Dadurch kann eine besonders hohe Anpresskraft (Flächenpressung) der Dichtmembran an die Dichtfläche realisiert werden, was für die Abdichtwirkung des Ventildichtungselements, insbesondere auch bei Fehlstellen oder Unebenheiten der Dichtmembran/Dichtfläche, von Vorteil ist. Die Dichtmembran kann dem Tragkörper insbesondere vollumfänglich angeformt sein.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtmembran dem Tragkörper innenseitig, d. h., entlang dessen Innenumfang, angeformt und erstreckt sich radial in Richtung auf die Mittelachse des Ventildichtungselements. Dadurch ergibt sich eine mechanisch besonders stabile und gegenüber Beschädigungen robuste Ausführung des Überdruckventils. Darüber hinaus kann das Ventildichtungselement im Gehäuse des Überdruckventils vereinfacht montiert werden. Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die Dichtmembran dem Tragkörper auch außenumfangsseitig oder an dessen Stirnseiten angeformt sein.
  • Die Dichtmembran ist zur Mittelachse des Ventildichtungselements bevorzugt schräg verlaufend angeordnet. D. h., die Dichtmembran weist eine zur Mittelachse des Ventildichtungselements schräg verlaufende Längsachse auf. Unter der Längsachse der Dichtmembran wird dabei diejenige Achse verstanden, die mittig durch die am Tragkörper angeformte Basis der Dichtmembran und deren freies Ende verläuft. Dadurch kann die Dichtmembran bei geringem Materialeinsatz mit einer hohen Vorspannung, d. h. Flächenpressung, gegen die Dichtfläche vorgespannt werden. Zusätzliche separate Vorspannelemente, wie beispielsweise Federelemente oder elastomere Vorspannelemente, erübrigen sich.
  • Die Dichtmembran weist nach der Erfindung vorzugsweise eine auf den Außendurchmesser des Tragkörpers ausgerichtete Dicke auf. Die Dicke der Dichtmembran kann insbesondere weniger als ein Fünftel des Außendurchmessers des Tragkörpers betragen. Die Dichtmembran kann insbesondere weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm, dick sein. Dies bietet fertigungstechnische Vorteile. Bei einer derartigen Materialstärke kann die Dichtmembran beim Herstellungsprozess schneller und gleichmäßiger ausvulkanisiert werden. Durch dieses verbesserte sogenannte „curing” der Dichtmembran haftet diese im Gebrauch an der Dichtfläche weniger stark an, wodurch der Öffnungsdruck des Überdruckventils nochmals präziser definiert werden kann. Darüber hinaus kann dadurch das Ansprechverhalten der Dichtmembran auf Druckänderungen über die Dichtmembran verbessert werden.
  • Das Ansprechverhalten des Ventildichtungselements kann nach der Erfindung dadurch nochmals weiter verbessert werden, dass sich die Dichtmembran in Richtung auf ihr freies Ende im Querschnitt verjüngt. Die Dichtmembran weist dabei vorzugsweise eine der Auslassöffnung zugewandte Unterseite und eine von der Auslassöffnung wegweisende Oberseite auf, die unter einem Winkel von 10° bis 30°, insbesondere von ungefähr 20°, relativ zueinander angeordnet sind.
  • Die Ober- und/oder Unterseite der Dichtmembran kann erfindungsgemäß zumindest teilweise mit Sicken oder mit Verstärkungsrippen versehen sein, weist aber nach der Erfindung bevorzugt eine insgesamt glatte Oberfläche auf.
  • Das Ventildichtungselement ist nach der Erfindung bevorzugt zur Mittelachse rotationssymmetrisch ausgebildet. Dadurch ergibt sich eine besonders kostengünstige Fertigung und Montage des Überdruckventils.
  • Die Dichtmembran kann erfindungsgemäß an ihrer Basis, d. h., im Bereich ihres an den Tragkörper angeformten Endes, eine Materialschwächung aufweisen. Diese Materialschwächung kann insbesondere eine ringförmige Nut oder eine Rinne sein. Die Materialschwächung kann zu beiden Seiten der Dichtmembran oder nur an einer der beiden Seiten der Dichtmembran, insbesondere an der dem Druckmedium zugewandten (Unter-)Seite der Dichtmembran, angeordnet sein. Dadurch kann eine drehgelenkige Anlenkung der Dichtmembran am Tragkörper erreicht werden. Dies ermöglicht eine klappenartige Verstellbewegung der Dichtmembran gegenüber dem Tragkörper bei deren Druckbeaufschlagung, wodurch das erfindungsgemäße Ablöseverhalten der Dichtmembran von der Dichtfläche weiter unterstützt werden kann.
  • Das erfindungsgemäße Überdruckventil eignet sich zum Begrenzen eines Innendrucks eines beliebigen Behälters im Niederdruckbereich bis etwa 400 mbar (Millibar) Überdruck, bezogen auf einen das Überdruckventil umgebenden Atmosphärendruck. Der Öffnungsdruck des Überdruckventils ist mittels der elastischen Eigen-Vorspannung der Dichtmembran gegen die Dichtfläche je nach Bedarf frei vorgebbar.
  • Das elastomere Ventildichtungselement ist gummielastisch verformbar und besteht bevorzugt aus Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk oder einem auf Ethylen-Propylen-Dien Kautschuk basierten Material. Das Ventildichtungselement kann je nach Einsatzbereich, d. h., insbesondere einer zu erwartenden Einsatztemperatur, einem möglichen Kontakt mit aggressiven chemischen Stoffen oder Verbindungen (beispielsweise Säuren) und/oder einem gewünschten Öffnungsdruck, auch aus einem anderen elastomeren Material bestehen.
  • Die Dichtfläche des Überdruckventils ist bevorzugt durch ein Gehäuseteil gebildet, das beispielsweise an der die Auslassöffnung umschließenden Gehäusewand starr befestigt sein kann. Die Dichtfläche kann nach der Erfindung in axialer Richtung auf Höhe der Auslassöffnung des Gehäuses oder auch von dieser axial beabstandet angeordnet sein. Die Dichtfläche kann nach der Erfindung darüber hinaus eben, konkav und/oder konvex ausgebildet sein. Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Dichtfläche als Innen- oder Außenmantelfläche eines zylindrischen Gehäuseteils des Überdruckventils ausgebildet.
  • Das Überdruckventil ist bei allen Niederdruckanwendungen bis ungefähr 400 mbar einsetzbar, bei denen ein bestimmter Innendruck eines geschlossenen Behälters nicht überschritten werden darf und bei denen das Innere des Behälters zugleich sicher gegen äußere Einwirkungen abgedichtet werden soll. Der Behälter kann erfindungsgemäß eine Akkumulatorbatterie, ein Vorrats- oder Entsorgungstank bei Kraftfahrzeugen, insbesondere im Campingsektor, oder auch ein Getriebekasten eines Kraftfahrzeugs sein. Bevorzugte Einsatzgebiete des Überdruckventils sind wartungsfreie Blei-Gel Batterien, VRLA Batterien (= valve-regulated lead-acid battery), Ni-Cd (= Nickel-Kadmium) Batterien und Ni-MH (= Nickel-Metallhydrid) Batterien.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine Behältnis mit einem Überdruckventil, das ein elastomeres Ventildichtungselement aufweist, zur Druckbegrenzung eines Innendrucks des Behälters, im Querschnitt;
  • 2 das in 1 gezeigte elastomere Ventildichtungselement, in einer Draufsicht;
  • 3 das Überdruckventil aus 1 in einem unbelasteten Zustand, bei dem die Dichtmembran des Ventildichtungselements mit ihrem Randflächenabschnitt vollflächig dichtend an einer Dichtfläche anliegt, in einem ausschnittsweisen Querschnitt;
  • 4 das Überdruckventil aus 1 im druckbelasteten Zustand, mit einer teilweise von der Dichtfläche abgehobenen Dichtmembran des Ventildichtungselements, in einem ausschnittsweisen Querschnitt;
  • 5 das Überdruckventil aus 1 im druckbelasteten Zustand bei einem gegenüber der Darstellung in 4 höheren Druck, mit einer weitgehend von der Dichtfläche abgehobenen Dichtmembran, in einem ausschnittsweisen Querschnitt; und
  • 6 das Überdruckventil aus 1 im geöffneten Betriebszustand mit von der Dichtfläche zumindest teilumfänglich vollständig abgehobener Dichtmembran, in einem ausschnittsweisen Querschnitt.
  • 1 zeigt ein Überdruckventil 10, das in eine Behälteröffnung 12 eines Behälters 14, hier einer Akkumulatorbatterie, druckdicht eingeschraubt ist. Das Überdruckventil 10 umfasst ein Gehäuse 16 mit einem Auslasskanal 18, der eine Auslassöffnung 20 für ein im Behälter 14 angeordnetes Druckmedium 22, hier Wasserstoffgas, aufweist.
  • Die Auslassöffnung 20 ist von einem kappenartigen Gehäuseteil 16a mit einer seitlichen Wandausnehmung 24 überdeckt, über die das Druckmedium 22 bei aktiviertem Überdruckventil 10 seitlich herausführbar ist. Die Auslassöffnung 20 ist von einer Gehäusewand 16b vollständig umschlossen.
  • Die Ventilfunktion des Überdruckventils 10 basiert auf einem innerhalb des Gehäuses 16 angeordneten elastomeren Ventildichtungselement 26. Das Ventildichtungselement 26 ist zu seiner Mittelachse 28 rotationssymmetrisch ausgebildet. Ein ringförmiger geschlossener Tragkörper 30 des Ventildichtungselements 26 liegt auf der Gehäusewand 16b stirnseitig dichtend auf. Der Tragkörper 30 ist zwischen dem kappenartigen Gehäuseteils 16a und der Gehäusewand 16b im axialen Presssitz gehalten angeordnet. Am Tragkörper 30 ist innenumfangsseitig eine Dichtmembran 32 angeformt. Die Dichtmembran 32 ist ringförmig geschlossen und erstreckt sich radial in Richtung auf die Mittelachse 28 des Ventildichtungselements 26 vom Tragkörper 30 weg.
  • Wie aus 1 hervorgeht, ist die Dichtmembran 32 zur Mittelachse 28 des Ventildichtungselements 26, hier unter einem Winkel von ungefähr 20°, schräg verlaufend angeordnet. Die Dichtmembran 32 ist über ihre gesamte radiale Erstreckung weniger als 3 mm dick und verjüngt sich in Richtung auf ihr freies Ende 32a.
  • Die Dichtmembran 32 überdeckt die Auslassöffnung 20 vollständig und liegt im vorliegend gezeigten geschlossenen Betriebszustand des Überdruckventils 10 mit ihrem freien Randabschnitt 34 über dessen freie Randabschnittsfläche 34a an einer Dichtfläche 36 des Gehäuses 16 elastisch vorgespannt dichtend an. Die Dichtfläche 36 ist von einem scheibenförmigen Gehäuseteil 16c gebildet, der die Auslassöffnung 20 radial innenseitig begrenzt.
  • Die Dichtmembran 32 weist basisseitig eine Materialschwächung 38 auf, die vorliegend als Ringnut an der Unterseite 32b der Dichtmembran 32 ausgebildet ist. Die Materialschwächung 28 dient einer drehgelenkigen Anbindung der Dichtmembran 32 am Tragkörper 20.
  • Die Dichtmembran 32 ist bei Druckbeaufschlagung durch das im Behälter 14 angeordnete Druckmedium 22 bis zum Erreichen eines vorgegebenen Öffnungsdrucks, bei dem der freie Randabschnitt 34 der Dichtmembran 32 zumindest teilumfänglich vollständig von der Dichtfläche 36 beabstandet angeordnet ist, druckproportional von der Dichtfläche 36 ablösbar.
  • Das gummielastisch verformbare Ventildichtungselement 32 ist insgesamt aus einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk gebildet, kann aber auch aus einem anderen Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-basierten oder gummielastisch verformbaren Material bestehen.
  • Das Überdruckventil 10 weist einen Öffnungsdruck von vorliegend 120 mbar auf.
  • 2 zeigt das elastomere Ventildichtungselement 32 in einer freigestellten Draufsicht auf dessen Unterseite 32b.
  • Gut zu erkennen ist der kreisförmige geschlossene Tragkörper 30 mit der am Tragkörper 30 innenseitig vollständig umlaufend angeformten Dichtmembran 32. Der bei geschlossenem Überdruckventil an der Dichtfläche 36 (1) dichtend anliegende freie Randabschnitt 34 der Dichtmembran 32 ist mit gestrichelter Linie gegenüber dem die Auslassöffnung überdeckenden Dichtmembranabschnitt abgegrenzt.
  • In den 3 bis 6 ist das Überdruckventil 10 während des druckgesteuerten Öffnungsvorgangs in zeitlich aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bei jeweils unterschiedlich großen Innendrücken des Druckmediums des in 1 dargestellten Behälters wiedergegeben. Die 3 bis 5 zeigen jeweils nur einen Teilquerschnitt des Ventildichtungselements 26 in Bezug auf die Dichtfläche 36.
  • In 3 ist das Überdruckventil 10 ausschnittsweise und in seinem vollständig geschlossenen Betriebszustand wiedergegeben. Die Dichtmembran 32 des Ventildichtungselements 26 liegt auf der Dichtfläche 36 mit ihrem freien Randabschnitt 34 über die Randabschnittsfläche 34a vollflächig an. Die Flächenpressung 40 der Dichtmembran 32 ist in ihrem Verlauf in radialer Richtung schematisiert mit Pfeilen verdeutlicht. Die Länge der Pfeile korreliert jeweils mit einer Größe der lokalen Flächenpressung 40. Ein Maximum M der Flächenpressung 40 findet sich ungefähr mittig im Bereich des an der Dichtfläche 36 anliegenden freien Randabschnitts 34 der Dichtmembran 32. Die Dichtmembran 32 ist mit einem im Behälter 14 (1) herrschenden ersten Innendruck P1 (normaler Betriebsdruck) beaufschlagt.
  • In 4 ist die Dichtmembran 32 mit einem im Behälter 14 (1) herrschenden zweiten Innendruck P2 des Druckmediums 22 beaufschlagt. Der zweite Innendruck P2 ist größer als der erste Innendruck P1. Die Dichtmembran 32 ist in axialer Richtung teilweise elastisch verformt, d. h., vorgewölbt und übt auf den freien Randabschnitt 34 eine im Wesentlichen axial gerichtete Kraft 44 aus. Der freie Randflächenabschnitt 34 der Dichtmembran 32 liegt an der Dichtfläche 36 nicht mehr vollflächig an. Der freie Randabschnitt 34 der Dichtmembran 32 ist mit einem Teilabschnitt 46 vom öffnungsseitigen Rand 48 der Dichtfläche 36 her von dieser abgehoben, d. h., von dieser axial beabstandet angeordnet.
  • Wie aus 4 hervorgeht, befindet sich das Maximum M der Flächenpressung 40 der. Dichtmembran 32 gegenüber der Darstellung in 3 in radialer Richtung näher am freien Ende 32a der Dichtmembran 32.
  • In 5 ist die Dichtmembran 32 bei Druckbeaufschlagung mit einem dritten Innendruck P3 des Behälters 14 gezeigt. Der dritte Innendruck P3 ist größer als der im Zusammenhang mit 4 erläuterte zweite Innendruck P2. Der freie Randabschnitt 34 ist größtenteils von der Dichtfläche 36 abgelöst und liegt nur noch im Bereich des freien Endes der Dichtmembran 32 auf der Dichtfläche 36 an.
  • Das Maximum der Flächenpressung 40 hat sich in den Betriebszuständen von 3 zu 5 immer weiter zum freien Ende 32a hin verschoben, d. h., weite Bereiche des freien Randabschnitts haben sich von der Dichtfläche 36 abgeschält und sind gegenüber der Dichtfläche 36 unter Bildung eines Ringspalts angehoben.
  • In 6 ist die Dichtmembran 32 bei einem vierten Innendruck P4 des Behälters gezeigt, der größer als der vorstehend im Zusammenhang mit 5 erläuterte Innendruck P3 ist. Der Innendruck P4 entspricht dem Öffnungsdruck P0 des Überdruckventils 10 bzw. des elastomeren Ventildichtungselements 26. Der freie Randabschnitt 34 der Dichtmembran 32 ist über den gezeigten Querschnitt vollständig von der Dichtfläche 36 abgehoben.
  • Wie aus den 3 bis 6 hervorgeht, wird die Dichtmembran 32 bei Druckaktivierung vom öffnungsseitigen Rand 48 der Dichtfläche 36 her druckproportional zu einem jeweiligen Innendruck P1, P2, P3 (= P0) des Behälters 14 radial in Richtung auf ihr freies Ende 32a fortschreitend von der Dichtfläche 36 abgehoben. Der Einfluss von möglichen Adhäsionskräften zwischen der Dichtmembran 32 und der Dichtfläche 36 auf den tatsächlichen Öffnungsdruck P0 spielt dadurch eine nur untergeordnete Rolle, d. h., dieser ist bei den meisten Anwendungen des Überdruckventils 10 ohne weitere praktische Relevanz. Somit können Fehlfunktionen der Dichtmembran 32 aufgrund eines „Verklebens” des freien Randabschnitts 34 mit der Dichtfläche 36 dauerhaft und effektiv unterbunden werden.
  • Vorgeschlagen wird ein mediumbetätigtes Überdruckventil für einen Behälter, wie beispielsweise eine Akkumulatorbatterie. Das Überdruckventil umfasst eine Auslassöffnung für ein im Behälter befindliches Druckmedium, wobei die Auslassöffnung durch ein elastomeres Ventildichtungselement verschließbar ist. Das Ventildichtungselement weist einen ringförmig geschlossenen Tragkörper und eine am Tragkörper angeformte Dichtmembran auf. Der Tragkörper ist auf einer die Auslassöffnung begrenzenden Gehäusewand des Dichtungsventils angeordnet. Die Dichtmembran ist am Tragkörper vorzugsweise umfangsseitig angeformt und erstreckt sich zumindest abschnittsweise in einer zur Mittelachse des Ventildichtungselements radialen Richtung vom Grundkörper weg. Die Dichtmembran überdeckt die Auslassöffnung liegt durch eine dem Ventildichtungselement innewohnende Elastizität über ihre freie Randabschnittsfläche an einer Gehäusedichtfläche des Überdruckventils vorgespannt dichtend an. Die Dichtmembran ist bei ihrer Druckaktivierung durch das Druckmedium mit ihrer Randabschnittsfläche druckansteigend, beispielsweise druckproportional, vom öffnungsseitigen Rand der Dichtfläche her in radialer Richtung von der Dichtfläche fortschreitend ablösbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 29714031 U1 [0003]

Claims (12)

  1. Mediumbetätigtes Überdruckventil (10) für einen Behälter (14), umfassend: ein Gehäuse (16) mit einer Auslassöffnung (20) und ein elastomeres Ventildichtungselement (26) mit einem ringförmig geschlossenen Tragkörper (30) und einer am Tragkörper (30) angeformten Dichtmembran (32), wobei der Tragkörper (30) auf einer die Auslassöffnung (20) begrenzenden Gehäusewand (16b) angeordnet ist, wobei die Dichtmembran (32) sich zumindest abschnittsweise in einer zur Mittelachse (28) des Ventildichtungselements (26) radialen Richtung vom Tragkörper (30) wegerstreckt und die Auslassöffnung (20) überdeckt, wobei die Dichtmembran (32) durch eine dem Ventildichtungselement (26) innewohnenden Eigenelastizität mit ihrem freien Randabschnitt (34) an einer Dichtfläche (36) des Gehäuses (16) vorgespannt dichtend anliegt und wobei die Dichtmembran (32) bei ihrer Druckbeaufschlagung durch ein im Behälter (14) befindliches Druckmedium (22) bis zum Erreichen eines definierten Öffnungsdrucks (P0) mit ihrem Randabschnitt (34) vom öffnungsseitigen Rand (48) der Dichtfläche (36) her in radialer Richtung druckansteigend fortschreitend von der Dichtfläche (36) ablösbar ist.
  2. Überdruckventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (32) am Tragkörper (30) innenumfangsseitig angeformt ist und sich radial in Richtung auf die Mittelachse (28) des Ventildichtungselements (26) vom Tragkörper (30) wegerstreckt.
  3. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (32) zur Mittelachse (28) des Ventildichtungselements (26) schräg verlaufend angeordnet ist.
  4. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (32) weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 3 mm, dick ist.
  5. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtmembran (32) in Richtung auf ihr freies Ende (32a) verjüngt.
  6. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventildichtungselement (26) zu seiner Mittelachse (28) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.
  7. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmembran (32) eine, bevorzugt ringförmige, Materialschwächung (38) aufweist.
  8. Überdruckventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elastomere Ventildichtungselement (26) aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk-basierten Material besteht.
  9. Ventildichtungselement (26) für ein Überdruckventil (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen ringförmig geschlossenen Tragkörper (30) und eine am Tragkörper (30), vorzugsweise umfangsseitig, angeformte Dichtmembran (32), wobei die Dichtmembran (32) sich zumindest abschnittsweise in einer zur Mittelachse (28) des Ventildichtungselements (26) radialen Richtung vom Tragkörper (30) wegerstreckt, und wobei die Dichtmembran (32) einen freien Randabschnitt aufweist, der an einer Dichtfläche des Überdruckventils (10) elastisch vorgespannt dichtend anlegbar ist.
  10. Ventildichtungselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Tragkörper (30) und der Dichtmembran (32) eine Materialschwächung (38) ausgebildet ist.
  11. Behälter (14), insbesondere Akkumulatorbatterie, mit einem Überdruckventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (10) in einer Behälteröffnung (12) druckdicht angeordnet, insbesondere in diese eingeschraubt, ist.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3270771A (en) * 1963-06-11 1966-09-06 Robertshaw Controls Co Resilient disc check valve
DE1254726B (de) * 1962-06-01 1967-11-23 Varta Pertrix Union Ges Mit Be Mit einem Entgasungsventil versehenes galvanisches Element
EP0601491A1 (de) * 1992-12-11 1994-06-15 Busak + Shamban GmbH & Co. Verschlussmittel und Dichtungsventil für Behälteröffnungen
DE29714031U1 (de) 1997-08-06 1997-10-23 Busak + Shamban GmbH & Co, 70565 Stuttgart Dichtungsventil
DE19901798A1 (de) * 1999-01-19 2000-07-27 Parker Hannifin Gmbh Be- und/oder Ent-Lüftungsventil für Niederdruckbehälter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1254726B (de) * 1962-06-01 1967-11-23 Varta Pertrix Union Ges Mit Be Mit einem Entgasungsventil versehenes galvanisches Element
US3270771A (en) * 1963-06-11 1966-09-06 Robertshaw Controls Co Resilient disc check valve
EP0601491A1 (de) * 1992-12-11 1994-06-15 Busak + Shamban GmbH & Co. Verschlussmittel und Dichtungsventil für Behälteröffnungen
DE29714031U1 (de) 1997-08-06 1997-10-23 Busak + Shamban GmbH & Co, 70565 Stuttgart Dichtungsventil
DE19901798A1 (de) * 1999-01-19 2000-07-27 Parker Hannifin Gmbh Be- und/oder Ent-Lüftungsventil für Niederdruckbehälter

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