DE1901835C3 - Absperrkörper eines Druckausgleichsventils für Flüssigkeitsbehälter - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Absperrkörper eines Druckausgleichsventils für Flüssigkeitsbehälter sowie für mit Flüssigkeit gefüllte Systeme, insbesondere für Kühlerverschlußdeckel von Verbrennungskraftmaschinen, welcher unter Eingliederung eines seinen Verschiebeweg begrenzenden Nietes durch eine Schraubendruckfeder gegenüber einem Deckelteil im Schließsinne axialverschieblich distanziert ist und an dem auf einer dem Deckelteil abgewendeten Kreisringfläche eine Dichtscheibe aus einem elastisch verformbaren Werkstoff festgelegt ist, wobei eine demgegenüber im Durchmesser kleinere Dichtplatte aus einem elastisch verformbaren Werkstoff unter dem Einfluß einer Schraubendruckfeder gegen einen im Innenraum des Absperrkörpers vorgesehenen, einen axialen Durchlaß umfangsseitig begrenzenden Ventilsitz in Richtung auf den Deckelleil angepreßt ist.

Ein bekannter Absperrkörper dieser Gattung weist einen längeren, hülsenförmigen Teil auf, der durch eine Schraubendruckfeder gegenüber dem Deckelteil in Richtung auf die zu verschließende Öffnung distanziert ist Der Verschiebeweg des hülsenförmigen Teils wird durch einen Niet begrenzt, der mit einem Flansch in den Innenraum des hülsenförmigen Teils eingreif!, und mit einem anderen Flansch an dem Deckelteil festgelegt ist. Im Zuge der Festlegung werden durch den Niet zugleich eine schalenförmige Kappe für die Zentrierung der Schraubendruckfeder und eine Verschlußscheibe am Deckelteil festgelegt.

Der hülsenförmige Teil besitzt in seinem vom Deckelteil abgewendeten Abschnitt einen nach rückwärts abgewinkelten, um ein relativ großes Maß radial nach außen vorspringenden kegelmantelförmigen unteren Rand. .. .

In diesen Endabschnitt ist ein glockenförmig gestalteter Teil eingepreßt, der in seinem vom Deckelteil abgewendeten Abschnitt ebenfalls einen in Richtung auf den' Deckelteil abgewinkelten, radial nach außen vorspringenden kegelmantelförmigen Rand besitzt. Die Abwinkelung entspricht der Abwinkelung des kegelmantelförmigen Randes des hülsenförmigen Teils. Oberhalb des abgewinkelten Randes ist in die Wandung des glockenförmigen Teils eine umfangsseitig verlaufende Sicke nach außen radial vorspringend eingedrückt, welche beim Einpressen des glockenförmigen Teils in den hülsenförmigen Teil das Maß seines Einschubweges bestimmt. Beim Einpressen des glockenförmigen Teils in den hülsenförmigen Teil wird außerdem eine Dichtscheibe zwischen den kegelmantelförmigen Rändern des glockenförmigen und des hülsenförmigen Teils festgelegt. .

In dem dem Deckelteil zugewendeten Endabschnitt ist die mit einem Durchlaß versehene kreisringförmige Stirnfläche des glockenförmigen Teils im Mittelbereich eingezogen und bildet damit auf der Unterseite einen Ventilsitz für eine Dichtplatte, welche mit Hilfe eines Nietes an einer Stützscheibe festgelegt ist. Der Andruck der Dichtplatte an den Ventilsitz wird durch eine Schraubendruckfeder bewirkt, deren unterste Windung sich in der Umfangssicke des glockenförmigen Teils abstützt.

Ein Nachteil des bekannten Absperrkörpers ist, daß der glockenförmige Teil mit äußerster Präzision und damit hohem Aufwand in den hülsenförmigen Teil eingepreßt werden muß, damit er dort auch eben festen Halt hat. Dies ist einerseits zur Festlegung der Dichtscheibe notwendig und andererseits deshalb erforderlich, damit der Unterdruckbereich mit der Dichtplatte, der Stützscheibe und der Schraubendruckfeder eine ordnungsgemäße Lage hat. Es ist aber beim bekannten Gegenstand ferner zu erkennen, daß die Festlegung der letzten Windung der Schraubemdruckfeder in der Umfangssicke davon abhängig ist, ob keine Verformung des glockenförmigen Teils stattfindet. Da aber die Dichtscheibe zwischen dem Rand des hülsenförmigen Teils und dem Rand des glockenförmigen Teils eingespannt und nicht nur absolut senkrechten, sondern zusätzlich auch radialen Zugbelastungen unterworfen ist, werden Beanspruchungen des Randes des glockenförmigen Teils und damit auch Verformungen des glockenförmigen Teils selber nicht zu vermeiden sein. Derartige Verformungen haben folglich direkte Auswirkungen auf die geometrische Form der Umfangssicke und damit auf den Sitz der Schraubendruckfeder.

Die Befestigung der Schraubendruckfeder des Unterdruckbereichs hat sich jedoch als für die Praxis unzureichend erwiesen, da die Schraubendruckfeder durch die Umfangssicke in der Wand des glockenförmi-

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gen Teils nicht ausreichend zuverlässig und fest in ihrer Lage gehalten wird. Infolgedessen wird zusätzlich zu der Schraubendruckfeder noch eine diese nach unten abstützende Halteklammer verwendet.

Die Herstellung des aus zwei incinandergepreßten Blechteilen bestehenden Absper-körpers ist darüber hinaus schwierig, umständlich und kostspielig. Bei der Fertigung der beiden jeweils runden hülsen- bzw. glockenförmigen Blechteile, die vorher aus einem Blechstreifen ausgestanzt und tiefgezogen werden müssen, tritt ein erheblicher Abfall von mindestens JO bis 40% des eingesetzten Materials auf. Auch ist das zur Herstellung erforderliche Messingblech teuer. Die Materialkosten fallen nämlich erheblich ins Gewicht, da es sich um einen ausgesprochenen, in nach Millionen zählenden Stückzahlen hergestellten Massenartikel handelt. Hinzu kommt, daß beim Abschrauben des Verschlußdcckels die Gefahr besteht, daß sich der glockenförmige Teil mitsamt dem innerhalb desselben angeordneten ünterdruckbereich locken oder gar aus dem hiilsenförmigen Teil herausfällt. Dies gilt nicht zuletzt deshalb, weil die Stanz- und Tiefziehwerkzeuge mit der Zeit verschleißen, so daß bei der Herstellung der hülsen- und glockenförmigen Teile strenge Qualitätsund Toleranzkontrollen durchgeführt werden müssen.

Das Ineinanderpressen dieser beiden Teile erfordert außerdem einen besonderen Arbeitsvorgang. Infolgedesen müssen die normalerweise verwendeten vollautomatischen Vorrichtungen für die Herstellung und Montage z. B. von Kühlerverschlußdeckeln sehr kompliziert ausgebildet sein, was deren Anlagekosten erhöht. Außerdem ist der zur Montage und Verbindung der Einzelteile des Kühlerverschlußdeckels erforderliche Zeitaufwand hoch.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Bauart besteht darin, daß die öffnung des Unterdruckbereiches relativ klein ist, so daß nicht immer eine zuverlässige Belüftung des Kühlers bei einem im Kühlersystem auftretenden Unterdruck gewährleistet ist.

Es zählt darüber hinaus zum Stand der Technik, einen Absperrkörper aus einem einstückigen, relativ dickwandigen Druckguß- oder Kunststoffteil zu bilden. Der Kunststoff hat dabei eine nur geringe Shore-Härte von etwa 60 bis 80°, was der Festigkeit eines nicht sonderlich harten Gummis entspricht. Der Absperrkörper bildet Bestandteil eines Membranventil für den Unterdruckbereich. Ein derartiges Membranventil ist jedoch völlig ungeeignet, um bei einem einigermaßen genau vorbestimmten Unterdruck in einem Kühlersystem zu öffnen bzw. nach Abbau dieses Unterdruckes bei einem ähnlich genau vorbestimmten Druck wieder zu schließen. Dies ist aber bei dem Unterdruckbereich eines Kühlerverschlußdeckels erforderlich, da heute allgemein gefordert wird, daß der Unterdruckbereich eines Kühlerverschlußdeckels bei Unterschreitung dnes Druckes von etwa 9300 mm Ws im Kühlersystcm zuverlässig öffnet und bei Überschreitung dieses Druckes wieder schließt. Es wird somit eine ziemlich exakte Öifnungscharakteristik eines solchen Untcrdruckberciches verlangt.

Bei einem bekannten Membranventil ist der Off- Cj nungs- bzw. Schließdruck jedoch von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Zunächst wird die Öffnungscharakteristik maßgeblich von der von Charge zu Charge wechselnden Qualität des für die Herstellung des Mcmbranvenlils verwendeten Kunsisi.nffps bestimmt. Ferner ist sie in starkem Maße auch von kleineren Toleranzen der Dicke der Membranscheibe sowie der GmQe der in der Membranscheibe vorgesehenen Ausnehmungen abhängig. Ferner wirken sich Toleranzen hinsichtlich der Abmessungen des Absperrkörpen; sowie Toleranzen des Ventilsitzes für diesen Absperrkörper aus. Auch die Art der Befestigung der Membf anscheibe im Abspe, rkörper ist von erheblichem Einfluß auf die Öffnungscharakteristik. Weiter ist von Nachteil, daß sich der bei laufendem Motor einer Verbrennungskraftmaschine in dessen Kühlersystem befindliche Überdruck über die Ausnehmungen in der Membranscheibe auf die Seitenflächen des Absperrkörpers und die Stirnflächen des Ventilsitzes auszuwirken vermag, so daß der Absperrkörper durch einen im Kühlersystem vorhandenen Überdruck in erheblichem Maße im Öffnungssinne belastet wird und ein zuverlässiges Schließen des Unterdruckbereiches bei laufendem warmem Motor nicht gewährleistet ist.

Ferner ist es bei der bekannten Bauart von Nachteil, daß sämtliche Teile des Absperrkörpers wegen des weichen und nachgiebigen Kunststoffes mit einer sehr großen Wandstärke hergestellt werden müssen, um allzu große elastische Verformungen unter der Einwirkung der Schließkraft der Ventilfeder bzw. des im Kühlersystem bei warmem Motor vorhandenen Überdruckes zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für diese dicker; Umfangswulste.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Absperrkörper der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, der im Vergleich zu der bekannten gattungsgleichen Bauart weniger Einzelteile aufweist und hinsichtlich dieser Einzelteile material-, fertigungs- und montagemäßig einfacher ausgebildet ist sowie mit Bezug auf die Betriebssicherheit zuverlässiger arbeitet.

Gemäß der Erfindung kennzeichnet sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß die die Dichtscheibe tragende Kreisringfläche Bestandteil eines tellerförmigen Mittelabschnittes des aus einem einstückigen Druckguß- oder Kunststoffteil gebildeten dickwandigen Absperrkörpers ist, an den sich in Richtung auf den Deckelteil ein hülsenförmiger Längenabschnitt mit einer von dem Deckelteil abgewendeten kreisringförmigen Stirnfläche als Ventilsitz für die Dichtplatte anschließt, wobei die die Dichtplatte gegen den Ventilsitz pressende Schraubendruckfeder an einer mit Durchbrechungen versehenen hutförmigen Stützscheibe abgestützt ist, die in einem hinsichtlich des Innen- und Außendurchmessers gegenüber dem deckelseitigen Längenabschnitt größeren hülsenförmigen Längenabschnitt auf der dem Deckelteil abgewendeten Seite des Mittclabschnittes befestigt ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die ziemlich geringe Anzahl von konstruktiv sehr einfach gestalteten Bauteilen. Die Verringerung der Bauteile setzt den Material- und Fcrtigungs- sowie Montageaufwand herab und ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Montage. Die Zentrierung der Schraubendruckfeder erfolgt sowohl am Absperrkörper als auch am Deckelteil, ohne daß lange, hülsenartige Teile bzw. zusätzliche Zentrierkappen für die Schraubendruckfedcr zur Anwendung gelangen müssen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der unmittelbaren Zuordnung der Dichtschcibc zu dem jetzt einstückig ausgebildeten Absperrkörper und deren funktionsmäßige Zusammenwirken. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht es in Verbindung mit der besonderen Ausgestaltung des öffnungsseitigen Hülsenteils, die Bauteile des Überdruckbereiches von denjenigen des Unterdruckbereiches eindeutig zu trennen. Die Dichtscheibe braucht lediglich in einer radial offenen Nute

zwischen dem tellerförmigen Mittelabschnitt und dem öffnungsseitigen Hülsenabschnitt eingesetzt zu werden und liegt dann funktionsgerecht an der vom Deckelteil abgewendeten Kreisringfläche des Mittelabschnittes an. Dabei ist auch das Zusammenwirken der Dichtscheibe mit der die abzudichtende öffnung begrenzenden Dichtfläche berücksichtigt worden. Das heißt, es erfolgt jetzt nur noch eine senkrecht auf die Dichtschdbe einwirkende Druckbelastung. Ein vorzeitiger Verschleiß durch axiale und radiale Zugbeanspruchung entfällt völlig.

Weiterhin bildet die Einbettung bzw. Integration des Unterdruckbereiches in den öffnungsseitigen Hülsenabschnitt eine vorteilhafte Maßnahme im Hinblick auf die Anzahl der Bauteile, ihrer Ausgestaltung und die Montageweise. Die Erfindung sieht vor, daß die Sitzfläche für den Unterdruckbereich direkt in den Absperrkörper, und zwar mit diesem körperlich vereinigt, hineinverlagert wird.

Bei der Herstellung des einstückig ausgebildeten, als Druckguß- oder Kunststoffteil ausgebildeten Absperrkörpers können auch ohne weiteres relativ große Fertigungstoleranzen in Kauf genommen werden, ohne daß sich diese in irgendeiner Weise nachteilig auf die Gesamtfunktion auswirken.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemiäßen Gedankens empfiehlt es sich, daß die Stützscheibe in einer Ausdrehung der Bohrung des vom Deckelteil abgewendeten hülsenförmigen Längenabschnittes eingepreßt und durch Einkerbungen lagegesichert ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Kühlerverschlußdeckel in der Unteiransicht und

Fig.2 den Kühlerverschlußdeckel der Fig. 1 in vertikalem Längsschnitt.

Der dargestellte Kühlerverschlußdeckel besitzt einen Deckelteil 1, welcher zwei Griffansätze Xa aufweist, die das Drehen des Deckels erleichtern. Außerdem besitzt der Deckelteil 1 zwei hakenförmig nach innen umgebogene Ansätze Xb, die hinter zwei VorsprUngc des nicht dargestellten Einfüllstutzens des Flüssigkeitsbehälters, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, greifen und mit denen der Dcckclteil mit dem Einfüllstutzen zu kuppeln ist. Der Deckclleil 1 ragt dabei relativ weit über den äußeren Rand des Einfüllstulzcns hinaus. Der Einfüllstutzen besitzt etwa den Außcndu rchmesscr der mit 2 bezeichneten Verschlußscheibc, die mehrfach abgesetzt ausgebildet ist und aus Messingblech hergestellt wird. Die Verschlußscheibe 2 verschließt den Einfüllstutzen nach außen hin, wobei sie unter Ausnutzung ihrer eigenen Federwirkung elastisch auf den oberen Rand des Einfüllstiitzcns aufgedrückt wird. Dabei verspannt sich die Verschlußscheibc 2 zwischen dem oberen Rand des Einfüllstiitzcns und dem Dcckclteil 1, an dem sie nur lose anliegt. Die Anpreßkraft wird durch eine entsprechende Bemessung des Dcckcltcils 1 und der Verschlußscheibc 2 erreicht.

Die eigentliche Abdichtung der Einfüllöffnung des Einfüllstiitzcns wird mittels eines Absperrkörpers 3 erzielt, der aus einem Druckguß- oder Kunststofflcil besteht. Die Dichtfläche des Absperrkörpers ist kreisringförmig ausgebildet und mit einer Dichtschcibc 4 aus einem elastisch verformbaren Werkstoff verseilen. Die mit 5 bezeichnete Dichtfläche liegt auf einem An.snlz im Innern des Einfüllstiitzcns auf, der ebenfalls kreisringförmig ausgebildet ist.

Der Absperrkörper 3 setzt sich aus einem ebenen, tellerförmigen Mittelabschnitt, einem sich in Richtung auf den Deckelteil 1 daran anschließenden und aus einem sich auf der anderen Seite des tellerförmigen Mittelabschnittes in Richtung auf die zu verschiebende öffnung hin anschließenden Hülsenteil 3a zusammen, wobei der Hülsenteil 3a sowohl im Innen- als auch im Außendurchmesser größer als der dem Deckelteil 1

ίο zugewendete Hülsenteil bemessen ist. Der mit 3a bezeichnete Hülsenteil ragt durch die Einfüllöffnung des Einfüllstutzens hindurch.

Der Absperrkörper 3 und damit die Dichtscheibe 4 werden mittels einer Schraubendruckfeder 6 gegen den kreisringförmigen Ansatz des Einfüllstutzens dichtend angedrückt, wobei sich der Absperrkörper gegenüber seiner gezeichneten Stellung entgegen die Wirkung der Druckfeder 6 etwas nach oben verschiebt. Gehalten wird der Absperrkörper 3 durch einen Niet 7, der einerseits mit dem Deckelteil 1 starr verbunden ist und dessen mit Ta bezeichneter, dem Deckclteil 1 abgewendeter Kopf in einer Längsbohrung 8 des Absperrkörpers 3 längsverschieblich geführt ist.
Tritt im Innern des Flüssigkeitsbehälters ein Übcrdruck auf, der den höchstzulässigen Druck übersteigt, so wird der Absperrkörper 3 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 6 angehoben, was zur Folge hat, daß die Dichtfläche 5 nicht mehr auf dem Ansatz des Einfüllstutzens aufliegt und somit der Innenraum des Flüssigkeitsbehälters entlastet wird. Die Entlastung erfolgt dabei über eine nicht näher dargestellte Entlastungsbohrung, welche vorzugsweise im Bereich zwischen der Verschlußscheibe 2 und dem Absperrkörper 3 in der Wandung des Einfüllstutzens vorgesehen ist.

Tritt dagegen im Innern des Flüssigkeitsbehälters ein Unterdruck auf, der den zulässigen Mindestdruck unterschreitet, so erfolgt der Druckausgleich bzw. die Entlastung des Innenraumes des Flüssigkeitsbehälters über ein Unterdruck ventil 9, das in einer Bohrung 10 des Absperrkörpers 3 angeordnet ist. Der Absperrkörper 3 bildet somit das Gehäuse des Untcrdruckbcreiches und damit auch einen kreisringförmigen Ventilsitz 11. Gegen den Ventilsitz ist eine aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildete glattflächige kreisrunde Dichtplal-Ic 12 mittels einer Schraubcndruckfeder 13 angepreßt, die sich auf ihrer der Dichtplatte 12 zugekehrten Seite auf einer hutförmigcn Stützscheibe 14 abstützt. Die hutförmigc Stülzschcibc ist in eine Ausdrehung der Bohrung 10 eingepreßt und gegebenenfalls durch Einkerbungen 15 gegen Herausfallen gesichert. Ferner ist zu erkennen, daß die hutförmigc Stützscheibe 14 Bohrungen 16 besitzt, die den Innenraum des Flüssigkcilsbchälters mit der Bohrung 10 unterhalb der Dichtplatte 12 verbinden.

Entsteht nun innerhalb des Flüssigkeitsbehälters des Systems ein Unterdruck, der den zulässigen Wert unterschreitet, so bewirkt der atmosphärische Druck, welcher über die nicht dargestellte F.ntlastungsöffnung des Einfüllstiitzcns durch die mit 8a bezeichnete Bohrung innerhalb der Bohrung 8 und damit oberhalb der Dichtplatte 12 nnstcht, daß sich die Dichtplattc 12 gegen die Wirkung der Schraubcndruckfeder 13 zu der Stützscheibe 14 hin verschiebt. Damit hebt sich die Dichtplatte 12 von dem Ventilsitz ti ab und es erfolgt über die Bohrung K) des Absperrkörpers 3 und die Bohrungen 16 der Stützscheibe 14 ein Druckausgleich bzw. eine Entlastung des Innenraumcs.

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Claims (2)

19 Ol Patentansprüche:

1. Absperrkörper eines Druckausgleichsventils für Flüssigkeitsbehälter sowie für mit Flüssigkeit gefüllte Systeme insbesondere für Kühlverschlußdeckel von Verbrennungskraftmaschinen, welcher unter Eingliederung eines seinen Verschiebeweg begrenzenden Nietes durch eine Schraubendruckfeder gegenüber einem Deckelteil im Schließsinne axial verschieblich distanziert ist und an dem auf einer dem Deckelteil abgewendeten Kreisringfläche eine Dichtscheibe aus einem elastisch verformbaren Werkstoff festgelegt ist, wobei eine demgegenüber im Durchmesser kleinere Dichtplatte aus einem elastisch verformbaren Werkstoff unter dem Einfluß einer Schraubendruckfeder gegen einen im Innenraum des Absperrkorpers vorgesehenen, einen axialen Durchlaß umfangsseitig begrenzenden Ventilsitz in Richtung auf den Deckeltei! angepreßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Dichtscheibe (4) tragende Kreisringfläche Bestandteil eines tellerförmigen Mittelabschnittes des aus einem einstückigen Druckguß- oder Kunststoffteil gebildeten dickwandigen Absperrkörpers (3) ist, an den sich in Richtung auf den Deckelteil (1) ein hülsenförmiger Längenabschnitt mit einer von dem Deckelteil (1) abgewendeten kreisringförmigen Stirnfläche als Ventilsitz (11) für die Dichtplatte (12) anschließt, wobei die die Dichtplatte (12) gegen den Ventilsitz (11) pressende Schraubendruckfeder (13) an einer mit Durchbrechungen (16) versehenen hutförmigen Stützscheibe (14) abgestützt ist, die in einem hinsichtlich des Innen- und Außendurchmessers gegenüber dem deckelseitigen Längenabschniu größeren hülsenförmigen Längenabschnitt auf der dem Deckelteil (1) abgewendeten Seite des Mittelabschnittes befestigt ist.

2. Absperrkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützscheibe (14) in eine Ausdrehung der Bohrung (10) des vom Deckelteil (1) abgewendeten hülsenförmigen Längenabschnittes eingepreßt und durch Einkerbungen (15) lagegesichert ist.