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VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung beansprucht Priorität
von der am 22. Dezember 2006 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
60/871,594, die hier durch ausdrücklichen
Verweis in ihrer Gesamtheit mit aufgenommen ist.
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HINTERGRUND
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a. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein ein Überroll- und Entlüftungsventil,
einschließlich
eines Überoll- und
Entlüftungsventils,
das in der Lage ist, unter dynamischen Bedingungen eine Übertragung
von Flüssigkeit
zu verhindern.
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b. Beschreibung verwandter Technik
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In
Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen werden herkömmlicher Weise auf den Kraftstofffüllstand ansprechende
Entlüftungsventile
verwendet. Entlüftungsventile
können
in dem Kraftstofftank angeordnet sein, um offen zu bleiben, wenn
der Kraftstoffpegel unterhalb eines bestimmten Niveaus ist, und
um zu schließen,
wenn der Kraftstoff das Ventil erreicht. Zwei übliche Anwendungen dieser Ventile
sind „Überroll”-Ventile,
die auf anormale Kraftstofffüllstände oder
ungewöhnliche
Fahrzeugwinkel ansprechen, um einen Dampfauslass aus dem Tank zu
verschließen,
sowie Kraftstoffabsperr- oder „Füllstandsteuerungs”-Ventile,
die positioniert sind um zu schließen, wenn der Kraftstofftank
beim Auftanken den „vollen” Füllstand
erreicht.
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Um
im Falle eines Fahrzeugüberschlags
einen Schutz gegen Auslaufen von Kraftstoff aus der Dampfentlüftungsleitung
in einem Kraftstofftank zu schaffen, sind Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen
im Allgemeinen mit Ventilen ausgestattet, die den Dampfentlüftungskanal
schließen,
wenn das Fahrzeug von der normalen aufrechten Stellung aus über ein
Schwellenmaß hinaus
gekippt wird. Derartige Überroll-/Entlüftungsventile
verwenden herkömmlicher
Weise einen Schwimmer, der das Ventil schließt, wenn der Flüssigkeitsfüllstand
des Kraftstoffs bis oberhalb eines vorbestimmten Niveaus ansteigt,
um zu verhindern, dass Flüssigkraftstoff
entweder während
eines normalen Betriebs oder im Falle eines Überschlags aus dem Dampfentlüftungskanal
herausschwappt. Allgemein kann das Ventil an dem höchsten Abschnitt
oder der Stelle des höchsten Füllstands
angeordnet werden, um auf allen Niveaus des Kraftstoffs bis zu dem
maximalen Kraftstofffüllstand
eine Dampfentlüftung
zu erzielen.
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Überoll-
und Entlüftungsventile
können
Kraftstoffdampf aus einem Fahrzeugkraftstofftank zu der Atmosphäre oder
zu einem Dampfrückgewinnungssystem,
beispielsweise einem Kohlebehälter,
entlüften.
Derartige Ventile entlüften
gewöhnlich
das Innere des Kraftstofftanks zu dem Kohlebehälter, wenn der Kraftstoff in
dem Tank sich unterhalb des Niveaus des Ventils befindet, und sie
werden durch einen Schwimmer geschlossen, wenn der Kraftstoff in
einer Überschlagssituation
sprungartig ansteigt oder aufwallt. Ein Schließen des Ventils als Reaktion
auf einen plötzlichen
Anstieg des Füllstands
des Flüssigkraftstoffs
verhindert das Überfließen von
Flüssigkraftstoff
in den Kohlebehälter.
Wenn es anstatt als Überroll-
und Entlüftungsventil
als Füllstandsteuerungs-
und Entlüftungsventil
eingesetzt wird, erfolgt das Schließen als Reaktion auf einen
vollen Kraftstofffüllstand
und nicht auf ein Aufwallen von Kraftstoff, und dies hat eine Druckhöhe in dem
Kraftstofftank und Einfüllstutzen
zur Folge, so dass eine in dem Kraftstofffüllhahn eingebaute automatische
Absperrvorrichtung betätigt
wird.
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Überroll-
und Entlüftungsventile
werden allgemein dazu verwendet, Dampf und Flüssigkeit unterschiedlich zu
behandeln. Das Ventil kann in Gegenwart von Dampf einen Dampfstrom
ermöglichen und
in Gegenwart einer Flüssigkeit
einen Flüssigkeitsstrom
verhindern, und es kann dies unter verschiedenen Bedingungen tun.
Herkömmliche Überroll-
und Entlüftungsventile
können
diese Funktion unter statischen Bedingungen mit unterschiedlichen Wirkungsgraden
erfüllen.
Unter statischen Bedingungen können
herkömmliche Überroll-
und Entlüftungsventile
einen Schwimmer- und Federmechanismus einsetzen, der in Gegenwart
der Flüssigkeitsauftriebskraft
in die Schließstellung
vorgespannt ist. Der Schwimmer kann entworfen sein, um schwerer
als die Federkraft zu sein, so dass sich der Schwimmer zu der Offenstellung
bewegen kann, wenn er nicht in Gegenwart einer Flüssigkeit
vorhanden ist.
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Es
bleibt ein Bedarf an einem Entlüftungsventil,
das in der Lage ist, während
dynamischer Bedingungen eine Übertragung
von Flüssigkeit
zu verhindern.
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KURZBESCHREIBUNG
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Ein
Entlüftungsventil
weist auf: eine äußere Hülse, die
ein Entlüftungsfenster
enthält;
ein Gehäuse,
das im Inneren der äußeren Hülse angeordnet
ist, wobei das Gehäuse
einen Entlüftungsschlitz
(z. B. einen inneren Entlüftungsschlitz)
enthält;
eine Umlenkwand, die vor dem Entlüftungsschlitz angeordnet ist. Ausführungsformen
der Erfindung können
einen Schwimmer, der im Inneren der äußeren Hülse angeordnet ist, eine Klappe,
die im Inneren der äußeren Hülse angeordnet
ist, eine Endkappe und/oder eine Entlüftungsöffnung enthalten. In einer
Ausführungsform
können
das Entlüftungsfenster
und der Entlüftungsschlitz
voneinander abgewandt sein, und sie können beispielsweise um ungefähr 180° voneinander
entfernt positioniert sein.
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Verschiedene
Merkmale dieser Erfindung werden für Fachleute aus der folgenden
detaillierten Beschreibung offensichtlich, die Ausführungsformen und
Merkmale dieser Erfindung anhand nicht beschränkender Beispiele veranschaulicht.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der Erfindung sind nachstehend zu Beispielszwecken unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben:
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1 zeigt
eine schematisierte Ansicht eines Fahrzeugkraftstoffsystems, das
ein Ventil gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung verwendet.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ventils gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines Ventils gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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4 zeigt
eine von unten betrachtete Perspektivansicht eines Ventils gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung.
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5 zeigt
eine Querschnittsansicht eines Ventils unter Veranschaulichung des
allgemeinen inneren Ventilmechanismus, einschließlich eines Klappenventils,
eines Schwimmers und ei ner Schwimmerfeder, die in einem Ventil gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung eingesetzt werden können.
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6 zeigt
eine von unten betrachtete Perspektivansicht eines Ventils gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, die die Endkappeneinrichtung enthält.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es
wird nun im Einzelnen auf Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von denen Beispiele in
den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind. Während die Erfindung in Verbindung
mit den Ausführungsformen
beschrieben wird, ist zu verstehen, dass diese nicht dazu vorgesehen
sind, die Erfindung auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Im
Gegenteil besteht die Absicht, dass die Erfindung Alternativen,
Modifikationen und Äquivalente
mit umfassen soll, die in dem Rahmen und Schutzumfang der Erfindung,
wie von den beigefügten
Ansprüchen
umfasst oder definiert, enthalten sein können.
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Indem
nun auf 1 Bezug genommen wird, die eine
schematisierte Ansicht eines Fahrzeugkraftstoffsystems veranschaulicht,
kann ein Überroll-
und Entlüftungsventil 10 allgemein
in dem Kraftstofftank 12 eines Fahrzeugkraftstoffsystems
montiert sein. Das Fahrzeugkraftstoffsystem kann ein Tauchrohr 11,
eine Rückführleitung 13,
einen Einfüllbecher 15 und
einen Zapfhahn zum Auftanken 17 enthalten. Das Fahrzeugkraftstoffsystem
kann einen Einfüllstutzen 14 zum
Einleiten von Kraftstoff in den Kraftstofftank 12 und einen
Dampfbehälter 16 enthalten,
zu dem Kraftstoffdampf von dem Tank 12 durch das Ventil 10 über eine
Entlüftungsleitung 18 entlüftet wird.
Wenn der Kraftstofffüllstand
in dem Tank 12 unterhalb des Ventils 10 liegt,
kann das Ventil 10 offen sein und eine hochvolumige Entlüftung von
Kraftstoffdampf zu dem Behälter 16 ergeben.
Wenn der Flüssigkraftstoff
das Ventil 10 aufgrund eines Kraftstoffschwappens oder
-schwalls erreicht, oder wenn eine Überschlagsituation vorliegt,
kann das Ventil 10 durch Schließen reagieren, wodurch der
Fluss zu dem Dampfbehälter 16 abgesperrt
und der Behälter 16 gegen
Sättigung
geschützt
wird.
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Wie
allgemein in den 2 und 3 veranschaulicht,
kann das Ventil 10 eine hohle äußere Hülse 20 aufweisen,
die, wenn dies gewünscht
ist, eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Gestalt
aufweisen kann. Die äußere Hülse 20 kann
beispielsweise aus einem gegen Kraftstoff widerstandsfähigem Kunststoff
gegossen und, falls gewünscht,
in einer Wand des Kraftstofftanks 12 montiert sein.
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In
einer Ausführungsform
kann die äußere Hülse 20 ein
Entlüftungsfenster 22 enthalten.
Das Entlüftungsfenster 22 kann
eingerichtet sein, um eine Dampfentlüftung in dem offenen Zustand
des Ventils zuzulassen und einem Flüssigkraftstoff zu ermöglichen,
in den Innenraum der äußeren Hülse 20 einzutreten
und einen Schwimmer bis zu einer Schließstellung anzuheben, wie dies
in größeren Einzelheiten nachstehend
beschrieben ist. Bei einigen Ausführungsformen kann das Entlüftungsfenster 22 eine
im Wesentlichen quadratische oder rechteckige Gestalt aufweisen;
jedoch kann das Entlüftungsfenster 22 für andere
Ausführungsformen
kreisförmig
oder im Wesentlichen kreisförmig
sein. Das Entlüftungsfenster 22 kann
wenigstens im Vergleich zu der äußeren Hülse 20 eine
im Wesentlichen kleine Größe aufweisen. Beispielsweise
kann lediglich in einer Ausführungsform
das Entlüftungsfenster 22 eine
Weite und Höhe von
etwa 6 mm mal etwa 6 mm aufweisen. Lediglich zu Beispielszwecken
und ohne jede Beschränkung kann
das Entlüftungsfenster 22 in
einer anderen Ausführungsform
eine Weite von etwa 6 mm mal eine Höhe von etwa 8 mm aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform
kann das Entlüftungsfenster 22 im Wesentlichen
kreisförmig
sein und einen Durchmesser von etwa 6 mm haben. In einigen Ausführungsformen
kann das Entlüftungsfenster 22 eine
Fläche
in dem Bereich von etwa 25 mm2 bis etwa
50 mm2 aufweisen. Das Entlüftungsfenster 22 kann
in anderen Ausführungsformen
einen kleineren oder größeren Flächeninhalt
haben. Das Entlüftungsfenster 22 kann in
dem oberen Teil (z. B. der oberen Hälfte in Richtung auf die Oberseite)
des Ventils 10 angeordnet sein. Indem nun auf 3 Bezug
genommen wird, ist dort die Lage und vergleichsweise kleine Abmessung des
Entlüftungsfensters 22 zur
Verbesserung der Übertragung
veranschaulicht.
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Erneut
bezugnehmend auf 2 kann das Ventil 10 ferner
ein Gehäuse 24 enthalten.
Das Gehäuse 24 kann
eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Gestalt aufweisen.
Das Gehäuse 24 kann
einen Entlüftungsschlitz 26 (z.
B. einen inneren Entlüftungsschlitz)
enthalten. Der Entlüftungsschlitz 26 kann
in dem oberen Abschnitt (z. B. der oberen Hälfte zu der Oberseite hin)
des Ventils 10 angeordnet sein. Dampf und Flüssigkeit,
der bzw. die in den Entlüftungsschlitz 26 eindringt,
kann zunächst entlang
des Ventils 10 nach unten strömen, bevor er bzw. sie zu einer
Entlüftungsöffnung 32 aufsteigt,
wie sie allgemein weiter unten beschrieben ist.
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In
einer Ausführungsform,
wie sie allgemein in 2 veranschaulicht ist, können das
Entlüftungsfenster 22 der äußeren Hülse 20 und
der Entlüftungsschlitz 26 des
Gehäuses 24 im
Wesentlichen entgegengesetzt zueinander angeordnet sein (d. h. sie können um
etwa 180° gegeneinander
versetzt positioniert sein). An sich kann die Lage des Entlüftungsfensters 22 und
des Entlüftungsschlitzes 26 festgelegt
sein um zu helfen, Flüssigkeit
und Dampf voneinander zu trennen. Bezugnehmend auf 4,
ist dort die Lage eines Entlüftungsfensters 22 und
eines Entlüftungsschlitzes 26 gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung veranschaulicht. 4 zeigt
ferner einen Ableitungskanal 28 der äußeren Hülse, der in der äußeren Hülse 20 enthalten
sein kann.
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Erneut
bezugnehmend auf 2 kann das Ventil 10 ferner
eine innere Umlenkwand 30 enthalten. Die innere Umlenkwand 30 kann
vor dem inneren Entlüftungsschlitz 26 angeordnet
sein, und sie kann eine Übertragung
reduzieren (d. h. verhindern, dass Flüssigkeit zu der Entlüftungsöffnung 32 zu
gelangt, wie dies allgemein nachstehend beschrieben ist). In einer
beispielhaften Ausführungsform
kann die innere Umlenkwand 30 insbesondere vor dem Entlüftungsschlitz 26 positioniert
sein. Das Ventil 10 kann auch eine Entlüftungsöffnung 32 enthalten.
In einer Ausführungsform,
wie sie allgemein weiter unten beschrieben ist, kann die Entlüftungsöffnung 32 durch ein
Klappenventil eines Schwimmers dichtend verschlossen werden, der
in dem Ventil 10 aufsteigen kann.
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In
einer Ausführungsform
kann die äußere Hülse 22 des
Ventils 10 einen inneren Ventilmechanismus unterbringen.
Der innere Ventilmechanismus kann einen auf Kraftstoff ansprechenden
Schwimmer 34 aufweisen, wie er beispielsweise in 5 allgemein
veranschaulicht ist. Der Schwimmer 34 kann in einer Schwimmerkammer
in dem Ventil 10 angeordnet sein, um sich in Abhängigkeit
von dem Füllstand des
Kraftstoffs in dem Kraftstofftank 12 nach oben und nach
unten zu bewegen. Das durch den Schwimmer verdrängte Volumen kann maximiert
werden, während
das Schwimmergewicht minimiert werden kann. Der Schwimmer 34 kann
konfiguriert und bemessen sein, um innerhalb der Schwimmerkammer frei
verschiebbar zu sein. Demgemäß kann das Schwimmervolumen
in einer Ausführungsform
so groß sein,
wie es der Einbau des Ventils ermöglicht. Beispielsweise und
ohne Beschränkung
kann das vom Schwimmer verdrängte
Volumen ungefähr
6,8 cm3 oder ungefähr 8,9 cm3 betragen,
wenn das eingefangene Luftpolster in dem verdrängten Volumen enthalten ist.
Das vom Schwimmer verdrängte
Volumen kann in anderen Ausführungsformen
kleiner oder größer sein.
In einigen Ausführungsformen kann
das vom Schwimmer verdrängte
Volumen mehr als 6,0 cm3 betragen. Jedoch
darf das Schwimmervolumen nicht so groß sein, dass es die Funktion
des Ventils 10 beeinträchtigt.
Ferner kann das Schwimmergewicht minimiert werden, um möglichst
nahe bei 0 zu liegen. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann
das Schwimmergewicht ungefähr
9,3 g betragen. Das Schwimmergewicht kann in anderen Ausführungsformen
kleiner oder größer sein.
In einigen Ausführungsformen
kann das Schwimmergewicht weniger als 10,0 g betragen. In einer
Ausführungsform
kann unter dynamischen Bedingungen ein Entlüftungsventil einem zugehörigen Schwimmer
ermöglichen,
in Gegenwart einer Flüssigkeit
schneller, als die Flüssigkeit
eine Entlüftungsöffnung erreichen kann,
zu schließen,
und der Flüssigkeit
ermöglichen, vor
dem Wiederöffnen
aus der Umgebung der Entlüftungsöffnung abgeführt zu werden,
was dazu dienen kann zu verhindern, dass Restflüssigkeit in den Luftdampf gerissen
und aus dem Ventil heraus geführt wird.
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In
einer Ausführungsform
kann ein mit Hebelwirkung eingerichtetes Klappenventil 36 (d.
h. eine Scheibe oder Handhabe, die gegenüber dem Schwimmer 64 versetzt
ist) enthalten sein und eine Minimierung des Schwimmergewichts ermöglichen, was
wiederum dem Schwimmer 34 ermöglichen kann, bei Vorliegen
einer Auftriebskraft schneller zu reagieren, um das Ventil 10 zu
schließen.
Die Klappe 36 kann an einem oberen Abschnitt oder Ende
des Schwimmers 34 angeordnet sein. Die Klappe 36 kann
die Entlüftungsöffnung 32 dichtend
verschließen,
wenn der Schwimmer 34 in dem Ventil 10 ansteigt,
und sie kann durch den Schwimmer 34 betätigt werden, um die Entlüftungsöffnung 32 zur
wahlweisen Kraftstoffdampfentlüftung
aus dem Tank 12 zu dem Behälter 16 zu öffnen und
zu schließen.
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Der
innere Ventilmechanismus kann ferner eine Schwimmerfeder 38 enthalten.
Die Schwimmerfeder 38 kann vorgesehen sein, um den Schwimmer 34 zu
bewegen, so dass der Schwimmer 34 einen Bereich einer federbasierten
Bewegung aufweisen kann.
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Ein
großer
Schwimmerhub (d. h. die Strecke, um die sich der Schwimmer 34 von
einer vollständig geöffneten
zu einer vollständig
geschlossenen Stellung bewegt) kann dem Schwimmer 34 ermöglichen, bei
Strömungen
während
des Wiederöffnens
weiter weg von der Entlüftungsöffnung 32 entfernt
zu sein. Dieser größere Schwimmerhub
kann eine Restflüssigkeit
auf der Oberseite des Schwimmers 34 daran hindern, in den
Strom einzudringen. In einer Ausführungsform kann der Schwimmerhub
größer als
etwa 3 mm sein. In einer anderen Ausführungsform kann der Schwimmerhub
etwa 6 mm betragen.
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Bezugnehmend
auf 6 kann das Ventil 10 ferner eine Endkappe 40 enthalten.
Die Endkappe 40 kann konfiguriert sein, um als eine Düse oder
ein Ableitkanal zu dienen oder zu wirken. In einer Ausführungsform
kann die Endkappe 40 eine konusförmige Endkappe oder eine Endkappe
mit einem zylindrischen Kanal aufweisen. Die Endkappe 40 kann
den Flüssigkeitsschwall
zu einem Strom lenken, um den Schwimmer 34 in den Schließzustand
zu treiben. Das Lenken der Flüssigkeit
durch die Endkappe 40 kann die Ansprechzeit des Schwimmers 34 verbessern.
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Die
vorstehenden Erläuterungen
spezieller Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind zu Zwecken der Veranschaulichung
und Beschreibung dargeboten worden. Sie sollen keinen Anspruch auf
Vollständigkeit
erheben und die Erfindung nicht auf die genauen Ausführungsformen,
wie sie offenbart sind, beschränken,
so dass verschiedene Modifikationen und Variationen im Lichte der
obigen Lehre möglich
sind. Die Ausführungsformen
sind ausgewählt
und beschrieben worden, um die Prinzipien der Erfindung und ihre
praktische Anwendung zu erläutern,
um anderen Fachleuten dadurch zu ermöglichen, die Erfindung und
verschiedene Ausführungsformen
mit verschiedenen Modifikationen zu nutzen, wie sie für die in
Erwägung
gezogene spezielle Verwendung geeignet sind. Es besteht die Absicht,
dass der Rahmen der Erfindung durch die Ansprüche und ihre Äquivalente
definiert ist.
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Zusammenfassung:
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Ein
Entlüftungsventil
(10) weist auf: eine äußere Hülse (20),
die ein Entlüftungsfenster
(22) enthält;
ein Gehäuse
(24), das im Inneren der äußeren Hülse (20) angeordnet
ist, wobei das Gehäuse
(24) einen Entlüftungsschlitz
(26) enthält;
eine Umlenkwand (30), die vor dem Entlüftungsschlitz (26)
angeordnet ist. Ausführungsformen
der Erfindung können einen
Schwimmer (34), der im Inneren der äußeren Hülse (20) angeordnet
ist, eine Kappe (36), die im Inneren der äußeren Hülse (20)
angeordnet ist, eine Endkappe (40) und/oder eine Entlüftungsöffnung (32)
enthalten. In einer Ausführungsform
können
das Entlüftungsfenster
(22) und der Entlüftungsschlitz (26)
entgegengesetzt zueinander angeordnet und beispielsweise um etwa
180° voneinander
getrennt positioniert sein.