DE19810093C2 - Entlüftungsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Entlüftungsventil für die Oberseite eines Flüssigkeitstanks, umfassend ein Gehäuse mit einem zylindrischen oder prismatischen Hohlraum zur Aufnahme eines Schwimmers mit einem etwa entsprechenden Außenquerschnitt, wobei sich an der Unterseite und/oder der Mantelfläche des Hohlraums wenigstens eine periphere Einströmöffnung und an dessen Oberseite eine zur Symmetrieachse des Gehäuses koaxiale Auslaßöffnung befindet, wobei die Ausnehmungen in der Ober- und Unterseite des Hohlraums das Gehäuse vollständig durchdringen; wobei ferner an der Ober- und Unterseite des Schwimmers etwa axiale Fortsätze angeordnet sind, die in koaxialen Ausnehmungen in der Ober- und Unterseite des Gehäusehohlraums axial verschieblich gelagert sind, um den Schwimmer gegen unerwünschte Kipp- und/oder seitliche Verschiebebewegungen zu stabilisieren, und wobei die Auslaßöffnung an der Oberseite des Hohlraums von der Oberseite des Schwimmers verschließbar ist, indem die Dichtungsfläche eines wulstförmigen Dichtungselementes planparallel und damit vollflächig an den umliegenden Bereich der Hohlrauminnenseite angepreßt wird.

Eine derartige Ventilanordnung ist in der deutschen Patentschrift 226 504 offenbart, mit der im Rahmen von Be- und Entlüftungsventilen der Austritt von Flüssigkeit verhindert werden soll. Das Problem der Entlüftung stellt sich insbesondere bei geschlossenen Flüssigkeitstanks, wenn das Einfüllrohr im unteren Bereich des Tanks einmündet, so dass oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eine Gasblase entsteht, sobald der Flüssigkeitspegel über das Niveau der Einmündung des Einfüllrohrs steigt. Um ein weiteres Befüllen des Tanks zu ermöglichen, muß dieser Gasblase die Möglichkeit gegeben werden, aus dem Tank zu entweichen. Hierfür dient üblicherweise eine oberseitige Luftauslaßöffnung. Andererseits soll jedoch vermieden werden, daß bei einem Überfüllen an dieser Luftauslaßöffnung Flüssigkeit austritt, und in manchen Fällen soll darüber hinaus auch ein ständiger Gasaustausch mit dem Tankinnenraum unterbunden werden, damit bspw. bei eingefüllten gefährlichen Flüssigkeiten nicht beständig deren Dämpfe entweichen können. Zu diesem Zweck wird üblicherweise an der oberseitigen Luftauslaßöffnung ein gattungsgemäßes Lüftungsventil angeordnet, wobei der in einem Hohlraum vertikal begrenzt bewegliche Schwimmer beim Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels über ein vorgegebenes Niveau emporgehoben wird und dabei die Luftauslaßöffnung dicht verschließt. Sofern durch konstruktive Maßnahmen sichergestellt ist, daß ein austretendes, gasförmiges Medium vollständig von der Unterseite des Schwimmer- Hohlraums bis zu einem Auslaß an dessen Oberseite strömen muß, so kann die zusätzliche Funktion realisiert werden, daß der Schwimmer bei nur teilweise gefülltem Tank bis zu der Unterseite des Hohlraums herabrutscht und die dortigen Einströmöffnungen verschließt, so daß auch in diesem Fall ein ständiger Luftaustausch unterbunden ist. Beim Befüllen steigt jedoch der Gasdruck an, hebt den Schwimmer kurzzeitig an und schafft dadurch die Möglichkeit, daß überschüssige Luft bzw. Gas entweichen kann. Das aus der deutschen Patentschrift 226 504 vorbekannte Entlüftungsventil ist auf der Oberseite eines Flüssigkeitstanks aufzusetzen und erhöht daher die Einbauhöhe eines derartigen Tanksystems erheblich, so dass es in Kraftfahrzeugen nicht verwendbar ist.

Dasselbe gilt für die Ventilanordnungen gemäß der US-Patentschrift 2,179,750, der deutschen Patentschrift 362 584 sowie den deutschen Offenlegungsschriften 24 51 087 und 27 51 593, wo das Ventil ebenfalls oben auf den Flüssigkeitstank aufzuschrauben ist.

Für eine ausreichende Abdichtwirkung ist es erforderlich, daß die vertikale Längsachse des Schwimmers stets koaxial zu der betreffenden Symmetrieachse des Gehäusehohlraums orientiert ist. Um diese Lage zu stabilisieren, sind bei anderen Ausführungsformen eines Entlüftungsventils an der Mantelfläche des Schwimmers achsparallele Stege angeformt, die in entsprechende, nutförmige Vertiefungen des Gehäuse-Hohlraums eingreifen und somit für eine möglichst parallele Führung dieser Elemente sorgen sollen. Wie sich herausgestellt hat, ist diese Methode zur Schwimmerstabilisierung insbesondere bei Kraftstofftanks in Fahrzeugen äußerst unzulänglich, denn in Fahrzeugen eingebaute Flüssigkeitstanks werden beim Gebrauch in ihrer Lage verändert, so daß die Schwerkraft schräg zur Längsachse des Schwimmers wirkt. Hierdurch wird die Führung mit Querkräften beaufschlagt, und der Schwimmer an die Mantelfläche des Hohlraums gedrückt. Der Schwimmer wird sodann durch Reibung an der Gehäusewand einseitig gebremst und gegenüber der Führung verkantet. Sofern er sich hierbei festklemmt, kann die gewünschte Abdichtungsfunktion nicht mehr zuverlässig erfüllt werden. Das oben beschriebene Kippen des Schwimmers innerhalb seiner Führung kann durch auf den Tank einwirkende Stöße oder Seitenkräfte, bspw. bei Kurvenfahrt eines Fahrzeugs, oder durch Flüssigkeitsbewegungen im Tank angeregt werden. Ferner werden Schwimmer oftmals aus einem leichten Kunststoff hergestellt, wobei manche Kunststoffe eine gewisse Tendenz haben, kleine Mengen an Flüssigkeit aufzunehmen und dabei zu quellen. Infolge dieser Quellung erhöht sich das Bauteilevolumen, was sich ebenfalls negativ auf die Schwimmerführung auswirken kann, wenn die Quellung von Schwimmer und Ventilgehäuse unterschiedlich groß ist. Wird die Führung infolge eines übermäßigen Quellens des Schwimmers zu eng, so besteht die Gefahr, daß dieser festgeklemmt wird; quillt das Ventilgehäuse stärker als der Schwimmer, so läßt die Präzision der Führung nach, wodurch erhöhte Kippstellungen des Schwimmers möglich werden, die ebenfalls die Gefahr eines Festklemmens mit sich bringen. Aus diesen Gründen hat sich die oben beschriebene Methode zur Verringerung der Einbauhöhe eines Entlüftungsventils für Kraftstofftanks in Fahrzeugen nicht bewährt.

Die aus dem deutschen Patent 692 00 205 bekannte Maßnahme, das Entlüftungsventil für einen Kraftfahrzeugtank in einer separaten Entlüftungsleitung anzuordnen, erlaubt allenfalls eine bessere Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten in einem Fahrzeug, führt jedoch nicht zu der gewünschten Gesamtminimierung des Platzbedarfs eines Kraftfahrzeug-Tanksystems. Eine ähnliche Anordnung zeigt auch die deutsche Auslegungsschrift 28 00 556, allerdings mit der Zielsetzung der Be- und Entlüftung einer Abwasserleitung.

Ferner sieht die deutsche Patentschrift 94 586 vor, im Rahmen einer Niederdruckdampfheizung die Schwimmer bzw. Auftriebskörper mehrerer Ventile innerhalb eines Regelungsgefäßes anzuordnen. Es handelt sich hierbei jedoch nicht um Entlüftungsventile, sondern um Druckregelventile, denn das Regelungsgefäß ist nur in seinem unteren Bereich mit Wasser und darüber mit Dampf gefüllt. Die ebenfalls im unteren Bereich sitzenden Auftriebskörper schließen die Dampfauslaßventile, solange der Druck in dem Gefäß unterhalb eines vorgegebenen Drucks liegt und daher der Wasserstand die Auftriebskörper anhebt. Steigt der Dampfdruck, wird das Wasser durch einen bodenseitigen Auslaß herausgepreßt, der Wasserspiegel sinkt und die Dampfauslaßventile öffnen, um den Überdruck abzubauen. Die Verhältnisse sind hier völlig anders als bei einem Kraftstofftank, der bis oben hin befüllbar sein soll; ein nach der deutschen Patentschrift 94 586 konstruierter Fahrzeugtank hätte einen erheblichen, ungenutzten Dampf- oder Luftraum. Ferner befinden sich die eigentlichen Ventildichtungen oberhalb des Gefäßes, was dessen Gesamthöhe abermals vergrößert.

Aus den oben beschriebenen Nachteilen bekannter Entlüftungsventile resultiert das die Erfindung initiierende Problem, derartige Ventile solchermaßen weiterzubilden, daß bei einer optimal koaxialen Führung des Schwimmers innerhalb des Ventilhohlraums auch bei Schrägstellungen des Ventils, bei auf den Tank einwirkenden Stößen oder Seitenkräften sowie auch bei Flüssigkeitsbewegungen im Tank eine minimale Bauhöhe des Ventils gewährleistet ist, das außerdem mit einem möglichst großen Anteil seines Körpers in einen Tank versenkbar sein soll, damit der an Bord eines Fahrzeugs begrenzte Platzbedarf möglichst optimal genutzt werden kann.

Zur Lösung dieses Problems sieht die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Entlüftungsventil für die Oberseite eines Flüssigkeitstanks folgende Maßnahmen vor:

• a) Das Gehäuse ist in zwei Bereiche unterschiedlichen Durchmessers gegliedert, die durch eine schulterartige Absetzung voneinander getrennt sind, wobei der querschnittlich erweiterte Bereich den Hohlraum zur Aufnahme des Schwimmers definiert und wobei der von dem verjüngten Bereich umgebene Teil als Austrittsöffnung dient;
• b) im Bereich der schulterartigen Absetzung ist an der Mantelfläche des erweiterten Bereichs ein rundumlaufender Ringflansch vorgesehen, welcher derart planparallel an einem Tankgehäuse befestigbar ist, dass sich der erweiterte Gehäusebereich innerhalb des Tanks erstreckt;
• c) der obere Fortsatz weist einen kreuz- oder sternförmigen oder anderweitig ausgeschnittenen Querschnitt auf
• d) und ist einstückig mit dem Schwimmerkörper hergestellt.

Indem die Ausnehmungen in der Ober- und Unterseite des Hohlraums das Gehäuse vollständig durchdringen, wird die Herstellung dieser der Führung des Schwimmers dienenden Elemente erleichtert, die solchenfalls durch Formgebungselemente während des Spritzvorgangs oder durch von außen heranführbare Schneidwerkzeuge realisiert werden können. Die Öffnungen an der Peripherie des Gehäusebodens bieten sowohl flüssigen als auch gasförmigen Medien die Möglichkeit, in das Innere des Ventilhohlraums zu gelangen, so daß der unterseitige Fortsatz in seinem Querschnitt exakt an die betreffende Führungsausnehmung in dem Ventilboden angepaßt sein kann, wodurch dieser Fortsatz, insbesondere bei einem glockenförmig hohlen Schwimmerkörper, eine maximale Stabilität erhält. Die Fortsätze des Schwimmers lassen sich bei einem Schwimmerkörper aus Kunststoff durch Modifizierung von dessen Herstellungsform zusammen mit diesem in einem einzigen Arbeitsgang herstellen, so daß die Realisierung des erfindungsgemäßen Ventils keinerlei Zusatzaufwand hervorruft. Auch der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils kann nach demselben Prinzip wie bisher erfolgen, wobei ausschließlich anstelle des bisher notwendigen Einsetzens der Führungsstege in die dafür vorgesehenen, nutförmigen Vertiefungen der Hohlraumwand die betreffenden Fortsätze in die damit korrespondierenden Ausnehmungen des Gehäusehohlraums in Eingriff gebracht werden müssen. Durch einen kreuz- oder sternförmigen oder anderweitig ausgeschnittenen Querschnitt der Fortsätze können einerseits die Berührungsflächen zwischen dem Schwimmerkörper-Führungselement und dem Gehäuse-Führungselement weiter reduziert werden, so daß keinerlei Tendenz eines Festhaftens mehr besteht.

Außerdem kann bei das Gehäuse vollständig durchdringenden Führungsausnehmungen ein gasförmiges Medium durch die jeweils ausgeschnittenen Bereiche des Schwimmerkörper-Fortsatzes strömen, so daß den Führungselementen gleichzeitig die Aufgabe der eigentlichen Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen übertragen ist, was die Konstruktion weiter vereinfacht. Infolge des geringen Querschnitts der als Führungselemente dienenden Fortsätze des Schwimmers sowie der damit korrespondierenden ober- und unterseitigen Ausnehmungen des Gehäusehohlraums unterliegen dieselben auch bei intensiver Tränkung mit einer Flüssigkeit einer äußerst geringen, quellungsbedingten Volumenänderung, so daß dieselben mit einer hohen Präzision ausgeführt werden können. Hierdurch kann einerseits das Spiel, andererseits auch die für eine Verschiebung zu überwindenden Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert werden. Da außerdem die der Führung dienenden Lagerungspunkte einen maximalen, axialen Abstand aufweisen, tritt selbst bei Ausschöpfung eines minimalen, verbleibenden Spiels keine merkliche Kippung des Schwimmerkörpers auf, so daß die Gefahr eines unerwünschten Verklemmens desselben vollständig eliminiert ist. Infolge der auf die kleinen Führungselemente begrenzten Berührungsflächen zwischen Schwimmerkörper und Gehäusehohlraum kann selbst bei öligen Tankinhalten kein Festhaften des Schwimmerkörpers auch bei vergleichsweise starken Schrägstellungen des Entlüftungsventils auftreten, sondern dasselbe ist in die Lage versetzt, jeglichen Auftriebs- und/oder Differenzdruckkräften leichtgängig und verzögerungsfrei zu folgen. Ferner legt sich der Schwimmerkörper an dessen Endstellungen stets planparallel und somit vollflächig an der Ober- bzw. Unterseite des Gehäusehohlraums an und sorgt dadurch für eine optimale Abdichtung, so daß bspw. bei teilweise entleertem Tank nicht einmal kleinste, möglicherweise mit Schadstoffen belastete Gasmengen entweichen können. Dies wird zusätzlich begünstigt durch die Gehäusekonstruktion mit einer schulterartigen Absetzung; die Verlegung des gesamten unteren Gehäusebereichs einschließlich der Ventildichtungen in den Tank dient einer Minimierung des Platzbedarfs in einem Fahrzeug.

Die Erfindung erlaubt eine Weiterbildung dahingehend, daß an dem Fußbereich eines oder mehrerer Fortsätze ein elastisches, insbesondere ringförmiges Element zum Abdichten der betreffenden Öffnung vorgesehen ist. Dieses Element wird insbesondere bei vollständiger Füllung des Tanks aktiv, wo der Schwimmer durch die Flüssigkeit Auftrieb erhält und sich zur Oberseite des Gehäuse-Hohlraums bewegt. Dort legt sich das elastische, über den Querschnitt der Luftauslaßöffnung seitlich überstehende Ringelement in der Umgebung der Auslaßöffnung an die Innenseite des Hohlraums an und sorgt dadurch für eine vollständige Abdichtung, so daß nun weder innerhalb des Tanks verbliebenes Restgas noch die Flüssigkeit selbst austreten kann. Durch die exakte Koaxial-Führung des Schwimmerkörpers ist der elastische Ring optimal parallel zu der Hohlrauminnenseite, so daß keinerlei Spalt zum Hindurchtritt irgend eines Mediums verbleibt.

Es hat sich als günstig erwiesen, daß das Ringelement in einer umlaufenden, etwa nutförmigen Vertiefung eines Fortsatzes eingelegt ist. Hierdurch wird jegliche Axialverschiebung des elastischen Elements gegenüber dem Schwimmerkörper vermieden, und bei einem Herabsinken des Schwimmerkörpers infolge einer Tankentleerung folgt der Dichtungsring verzögerungsfrei und gibt dabei die Öffnung zum Nachströmen von Luft in das Tankinnere frei.

Weitere Vorteile resultieren aus einer Weiterbildung der Erfindung, wonach die nutförmige Vertiefung einen gegenüber der Schwimmerlängsachse geneigten Verlauf der oberen Innenfläche aufweist. Dieser geneigte Verlauf hat die Wirkung, daß bei einem Absinken des Schwimmerkörpers dessen Gewichtskraft zunächst fokal an der tiefsten Stelle der Nutinnenfläche auf die elastische Dichtung einwirkt und diese zunächst in diesem lokalen Bereich von der Hohlraum-Innenseite ablöst. Eine solche Ausgestaltung dient dem Zweck, selbst einen infolge einer lange dauernden, vollständigen Befüllung des betreffenden Tanks an der Innenseite des Ventilgehäuses festgeklebten Dichtungsring wieder abzulösen, so daß die Funktionssicherheit eines erfindungsgemäßen Entlüftungsventils auch unter extremen Betriebsbedingungen dauerhaft gewährleistet ist.

Der erfindungsgemäßen Lehre folgend können auch Entlüftungsventile verwendet werden, bei denen die Auslaßöffnung in ihrem unteren Bereich einen sich zu dem Schwimmerkörper hin etwa kegelig erweiternden Querschnitt aufweist. Bei einer derartigen Gehäusekonstruktion sieht die Erfindung vor, daß der betreffende, schwimmerseitige Fortsatz in seinem, in den kegeligen Bereich eingreifenden Teil eine korrespondierende, etwa kegelige Verjüngung aufweist. Diese kegelig ausgestalteten Bereiche der Führungselemente werden durch die erfindungsgemäße Zentrierung mit höchster Präzision koaxial zu dem Gehäuse ausgerichtet, so daß deren Abdichtungswirkung optimal ist.

Ferner ist es auch möglich, den Schwimmerkörper zur Gewichtsreduzierung hohl auszubilden, etwa in der Form eines Topfes oder einer zylindrischen Glocke. Solchenfalls kann der im Bereich der offenen Stirnseite des Schwimmerkörpers angeordnete Fortsatz sich etwa koaxial durch den Schwimmerkörper hindurch bis dessen gegenüberliegenden Stirnseite erstrecken. Dadurch entsteht eine durchgehende Achse, welche den topf- oder glockenförmigen Bereich des Schwimmerkörpers trägt und exakt koaxial zu dem Hohlraum auszurichten vermag. Die Anordnung ist äußerst stabil und außerdem infolge der symmetrischen Gewichtsverteilung austariert.

Die topf- oder glockenförmige Schwimmerform kann dahingehend weitergebildet werden, daß die offene Stirnseite des Schwimmers durch ein ringförmiges Plättchen verschlossen ist. Dieses Plättchen kann in eine an der Innenseite des Glocken- bzw. Topfrandes entlanglaufende Nut eingeklipst sein und kann sodann mit seiner zentralen Ausnehmung, welche bevorzugt querschnittlich dem hindurchragenden Fortsatz angepaßt ist, denselben abstützen und dadurch die Formstabilität des Schwimmerkörpers erhöhen.

Andererseits erlaubt ein glocken- oder topfförmiger Schwimmerkörper eine konstruktive Verbesserung dahingehend, daß die der offenen Stirnseite des Schwimmers zugewandte Gehäusefläche in der Umgebung der Führungsausnehmung etwa kegelig in den Schwimmerkörper hineinragt. Hierdurch ist es möglich, den betreffenden Fortsatz verkürzt auszubilden, so daß dieser nicht an der Unterseite des Ventilgehäuses herausragt und daher vor Beschädigungen vor und während des Ventileinbaus geschützt ist.

Eine andere Methode, um das Ende des betreffenden Fortsatzes vor Beschädigungen zu schützen, liegt darin, daß die Dicke des Bodens des Ventilgehäuses im Bereich der Führungsausnehmung erhöht ist. Hierbei findet der betreffende Fortsatz eine Führungsausnehmung hoher Tiefe vor und kann hinsichtlich seiner Länge derart bemessen sein, daß er niemals in erhöhtem Maß aus dem Ventilgehäuse herausragt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 einen Flüssigkeitstank im Längsschnitt mit einem erfindungsgemäßen Entlüftungsventil;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Details II aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 entlang der Linie III-III;

Fig. 4-8 weitere Ausführungsformen der Erfindung in der Fig. 2 entsprechenden Darstellungen.

Der in Fig. 1 wiedergegebene Flüssigkeitstank kann bspw. zwecks Aufnahme von Treibstoff in einem Fahrzeug eingebaut sein. Er umfaßt ein Gehäuse 2 mit einem Einfüllstutzen 3, durch welches die Flüssigkeit 4 eingefüllt werden kann, sowie eine bodenseitige Auslaßöffnung 5. Beim Befüllen des Tanks 1 steigt der Flüssigkeitspegel 6 langsam an, so daß die Luft in dem darüber befindlichen Volumen 7 in entsprechendem Umfang entweichen muß. Wird der Inhalt 4 des Tanks 1 allmählich verbraucht 5, so sinkt der Flüssigkeitsspiegel 6, und das Volumen 7 muß sich in entsprechendem Umfang füllen. Um einen derartigen Druckausgleich in dem Luftvolumen 7 des Tanks 1 zu ermöglichen, ist in dessen Oberseite 8 ein Entlüftungsventil 9 angeordnet. Dieses soll neben seiner Primärfunktion des Druckausgleichs verhindern, daß bei einer übermäßigen Befüllung des Tanks 1 durch den Einfüllstutzen 3 ein Teil der Flüssigkeit 4 an der Oberseite 8 des Tanks 1 austreten kann. Insbesondere bei Treibstofftanks 1 reichert sich die Luft in dem Volumen 7 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 6 mit gesundheitsschädlichen Treibstoffdämpfen an, die ebenfalls weitgehend in dem Tank 1 zurückgehalten werden sollen, zumindest solange der Flüssigkeitsspiegel 6 nicht ansteigt.

Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil 9 ist in Fig. 2 im Längsschnitt wiedergegeben. Es besteht aus einem Gehäuse 10, welches einen Hohlraum 11 umschließt, in welchem ein Schwimmerkörper 12 beweglich aufgenommen ist.

Das Gehäuse 10 hat bei der wiedergegebenen Ausführungsform eine rotationssymmetrische Gestalt mit einer Symmetrieachse 13. Die äußere Gestalt des Gehäuses 10 gliedert sich in zwei zylindrische Bereiche 14, 15 unterschiedlichen Durchmessers, die durch eine schulterartige Absetzung 16 voneinander getrennt sind. Im Bereich der Schulter 16 ist ein rundumlaufender Ringflansch 17 vorgesehen, welcher der Befestigung des Entlüfungsventils 9 an dem Gehäuse 2 des Flüssigkeitstanks 1 dient. Indem dieser Ringflansch 17 planparallel an dem Tankgehäuse 2 befestigt wird, befindet sich der in Fig. 2 unterhalb des Ringflanschs 17 gezeichnete Bereich 15 innerhalb des Tanks 1, während der demgegenüber querschnittlich reduzierte Bereich 14 sich außerhalb des Tanks 1 erstreckt. Die Mantelflächen 18, 19 beider Zylinderbereiche 14, 15 sind zusammen mit dem Schulterbereich 16 und dem Ringflansch 17 einstückig ausgebildet und vorzugsweise aus Kunststoff gespritzt. Der von dem innenliegenden Zylinderbereich 15 definierte Hohlraum 11 wird von einem bodenseitigen Deckel 20 stirnseitig abgeschlossen. Der Deckel 20 kann bspw. in eine rundumlaufende Nut 21 an dem Innenrand des Zylinderbereichs 19 angeklipst sein.

Sowohl im unteren Bereich der Mantelfläche 19 des innenliegenden Zylinderbereichs 15 als auch an der Peripherie 22 des bodenseitigen Deckels 20 sind Öffnungen 23, 24 zum Einströmen von Luft und/oder Flüssigkeit 4 in den Hohlraum 11 vorgesehen. Der von dem außenliegenden Zylinderbereich 14 umschlossene, zylindrische Bereich 25 dient als Austrittsöffnung, durch welchen die in dem Hohlraum 11 befindliche Luft nach außen entweichen kann. Die Luftdurchlässigkeit des Ventils 9 wird durch die Bewegung des Schwimmerkörpers 12 gesteuert.

Der Schwimmerkörper 12 hat eine etwa glockenförmige Gestalt mit einer etwa zylinderförmigen Mantelfläche 26, deren umschlossener Innenraum 27 an der Oberseite durch eine Stirnfläche 28 abgeschlossen, an der Unterseite dagegen offen ist. An der Außenseite der Stirnfläche 28 befindet sich ein Ringwulst 29, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Auslaßöffnung 22, so daß dieselbe durch Anheben des Schwimmerkörpers 12 und Anpressen des Ringwulstes 29 gegen die umliegende Innenseite 30 des Hohlraums 11 verschlossen werden kann. Für eine vollständige Abdichtung ist es wichtig, daß der Schwimmerkörper 12 exakt koaxial zu der Symmetrieachse 13 des Ventilgehäuses 10 geführt wird. Diesem Zweck dienen ober- und unterseitige Fortsätze 31, 32 des Schwimmerkörpers 12, welche in entsprechende Ausnehmungen 25, 33 des Gehäuses 10 bzw. des bodenseitigen Deckels 20 eingreifen. Die Fortsätze 31, 32 sind koaxial zu der Symmetrieachse 13 des Schwimmerkörpers 12, während die Öffnungen 25, 33 koaxial zu der Symmetrieachse 13 des Gehäuses 10 angeordnet sind. Indem zwischen dem jeweiligen Fortsatz 31, 32 und der betreffenden, denselben aufnehmenden Öffnung 25, 33 ein minimales Spiel vorgesehen ist (weitaus geringer als in der Zeichnung dargestellt), wird der Schwimmerkörper 12 exakt konzentrisch innerhalb des Gehäuses 10 gehalten. Da der glockenförmige Teil 26, 28 einschließlich des Ringwulstes 29 eine niedrigere Bauhöhe aufweist als der Hohlraum 11, kann sich der Schwimmerkörper 12 innerhalb des Hohlraums 11 in Richtung der Längsachse 13 begrenzt bewegen, wobei der Ringwulst 29 je nach Stellung des Schwimmerkörpers 12 die Öffnung 25 verschließt oder freigibt.

Wie man aus Fig. 3 entnehmen kann, hat der oberseitige Fortsatz 31 einen etwa kreuzförmigen Querschnitt 34, dessen periphere Endbereiche 35 etwa denselben Abstand zu der Symmetrieachse 13 aufweisen wie die Innenfläche 36 der Öffnung 25, so daß der Fortsatz 31 spielfrei geführt ist. Andererseits findet ein Gas, insbesondere Luft in den Bereichen 37 zwischen den einzelnen Kreuzarmen 38 einen ausreichenden Öffnungsquerschnitt vor, um bei abgesunkenem Schwimmerkörper 12 und dadurch freigegebener Auslaßöffnung 25 in die Umgebung entweichen zu können.

Der unterseitige Fortsatz 32 ist über ein koaxiales Zwischenstück 39 mit der Innenseite 40 der Stirnfläche 28 des glockenförmigen Schwimmerbereichs 26 verbunden, so daß sich eine den Schwimmerkörper 12 vertikal durchsetzende Achse 32, 39, 28, 29, 31 ergibt. Der untere Fortsatz 32 dient nicht als Lufteintrittsöffnung und ist daher wie auch die Führungsausnehmung 33 kreisrund ausgeführt, wobei auch hier das verbleibende Spiel sich im Rahmen der technisch erreichbaren Toleranzen bewegt.

Auch der Schwimmerkörper 12 ist einstückig ausgebildet und vorzugsweise aus einem Kunststoff gespritzt. Er ist dadurch in begrenztem Umfang fähig, einen Teil der Flüssigkeit 4 aufzunehmen und dadurch in geringem Umfang aufzuquellen. Da der Schwimmerkörper 12 mit dem Gehäuse 10 jedoch ausschließlich in dem Bereich der Innenflächen 36 der Führungsöffnungen 25, 33 Kontakt findet, deren Volumenänderung beim Quellen infolge des ohnehin äußerst geringen Querschnitts minimal ist, tritt keine spürbare Reduzierung der Spielfreiheit auf, und der Schwimmerkörper 12 kann sich auch nach einer langen Betriebsdauer noch leichtgängig bewegen 13.

Die Ventil-Ausführungsform 41 nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform 9 gemäß Fig. 2 vor allem dadurch, daß der dortige Ringwulst hier durch einen elastischen Ring 42 gebildet ist, der in eine am Grund des in die Auslaßöffnung 25 eingreifenden Fortsatzes 31 umlaufende Nut 43 eingelegt ist. Der Ring 42 ist vorzugsweise aus einem sehr weichen Dichtungswerkstoff wie bspw. Gummi und kann dadurch die Öffnung 25 besser abdichten. Bei einem Absinken des Schwimmerkörpers 44 wird er aufgrund des Formschlusses mit der Nut 43 sofort mitgenommen und dabei die Öffnung 25 frei, so daß Luft in den Hohlraum 7 des Tanks 1 nachströmen kann.

Das Ventil 45 gemäß Fig. 5 stellt wiederum eine Weiterbildung des Ventils 41 gemäß Fig. 4 dar. Man erkennt den elastischen Dichtungsring 42, der im Bodenbereich des oberen Fortsatzes 31 formschlüssig fixiert ist. Im Gegensatz zu dem Ventil 41 ist er hier jedoch nicht in einer Nut mit gleichbleibendem Querschnitt eingelegt, sondern in eine den Fortsatz 31 umgebende Vertiefung 46, die insbesondere durch entsprechende, radiale Einschnitte der Arm- oder Stegbereiche 38 des Fortsatzes 31 ausgebildet ist. Im Unterschied zu dem Ventil 41 schwankt bei dem Ventil 45 die in Richtung der Längsachse 13 der Anordnung gemessene Breite der Vertiefung 46 zwischen einem Minimalwert, der etwa der Dicke des Ringes 42 entspricht, und einem demgegenüber vergrößerten Wert, welcher bspw. der doppelten Ringstärke entsprechen kann. Indem die obere Berandungsfläche 47 der Vertiefung 46 bspw. einer gegenüber der Längsachse 13 der Anordnung geneigten Ebene folgt, entsteht eine unsymmetrische Anordnung, wobei der elastische Ring 42 an einem Bereich 48 seines Umfangs vollständig fixiert ist, sich dagegen in dem gegenüberliegenden Bereich in Axialrichtung 13 geringfügig gegenüber dem Schwimmerkörper 49 verschieben kann. Dadurch wird das Verhalten des Dichtungsrings 42 bei einem Absinken des Schwimmerkörpers 49 verbessert. Denn sofern der Schwimmerkörper 49 infolge eines über einen längeren Zeitraum vollständig gefüllten Tanks 1 beständig an den oberen Bereich 50 der Hohlraum-Innenseite gepreßt wurde, besteht die Möglichkeit, daß der elastische Werkstoff an dieser Innenseite 50 vorübergehend festklebt. Um die Haftkraft zu überwinden, wird infolge der schrägverlaufenden Berandungsfläche 47 der Vertiefung 46 die gesamte Gewichtskraft des Schwimmerkörpers 49 in dem Umfangsbereich 48 auf den elastischen Ring 42 übertragen und löst diesen zunächst lokal von der Hohlraum-Innenfläche 50 ab. Ist auf diesem Weg zunächst ein Spalt zwischen der Hohlraum-Innenfläche 50 und dem Dichtungsring 42 geschaffen, kann dieser mühelos abgezogen werden.

Bei den Entlüftungsventilen 41 und 45 ist der Durchmesser des Zwischenstücks 51, welches den unteren Fortsatz 32 mit der Innenseite 40 des Schwimmerkörpers 49 verbindet, querschnittlich etwa dem Fortsatz 32 angepaßt, da aufgrund der verbesserten Dichtungseigenschaften sowie des relativ großen Spaltraums zwischen dem Schwimmerkörper 44, 49 und dem Gehäuse 10 die Gefahr eines Festklemmens des Schwimmerkörpers 44, 49 vollständig ausgeschlossen ist.

Die Ausführungsform 52 gemäß Fig. 6 zeigt, daß das erfindungsgemäße Prinzip auch bei derartigen Ventiltypen anwendbar ist, bei denen sich die Ausströmöffnung 25 in dem unteren Bereich etwa kegelig erweitert, indem hier der betreffende Fortsatz 54 an seinem Grund ebenfalls eine kegelige Gestalt 55 erhält. Hier kann die eigentliche Dichtungsfläche direkt in den kegeligen Bereich 53, 55 verlegt sein, so daß bei konstanter Auftriebskraft aufgrund der geneigten Kegelmantelflächen 53, 55 ein erhöhter Anpreßdruck im Bereich der Dichtungsfläche erzielt werden kann. Dieser Anpreßdruck kann weiterhin dadurch erhöht werden, daß bei dieser Ausführungsform der Schwimmerkörper 56 an seiner Unterseite durch eine Scheibe 57 verschlossen ist. Demzufolge kann das umschlossene Volumen 58 einen gegenüber den anderen Ausführungsformen noch stärkeren Auftrieb erzeugen. Die Scheibe 57 kann mit einem peripheren Fortsatz 59 in eine am Innenrand des glockenförmigen Schwimmerkörpers 56 rundumlaufende Nut 60 eingeklipst sein. Die Scheibe 57 ist mit einer zentralen Ausnehmung 61 versehen, durch welche das Zwischenstück 51 unter Bildung des Fortsatzes 32 nach außen mündet. Indem die Ausnehmung 61 querschnittlich an den Fortsatz 32 bzw. das Zwischenstück 51 angepaßt ist, kann das Eindringen von Flüssigkeit 4 in den Hohlraum 58 vermieden werden.

Das Entlüftungsventil 62 gemäß Fig. 7 unterscheidet sich von dem Ventil 9 gemäß Fig. 2 dadurch, daß hier der Deckel 63 in der Umgebung der Öffnung 33 zum Hindurchtritt des Fortsatzes 32 etwa kegelig nach innen/oben durchgewölbt ist, so daß der Berührungspunkt mit dem Fortsatz 32 in den Hohlraum 11 des Ventils 62 hinein verlagert ist. Dadurch kann der Fortsatz 32 kürzer gestaltet werden, so daß er auch bei vollständig abgesunkenem Schwimmerkörper 64 nicht über die Deckenebene 63 herausragt und daher kaum der Gefahr einer Beschädigung ausgesetzt ist.

Eine ähnliche Wirkung wird bei dem Entlüftungsventil 65 gemäß Fig. 8 dadurch erzielt, daß der Deckei 66 in der Umgebung 68 der Öffnung 33 zur Aufnahme des Fortsatzes 32 mit einem derart erhöhten Querschnitt ausgebildet ist, daß dieser Bereich 68 den Fortsatz 32 auch bei vollständig abgesunkenem Schwimmer 67 vollständig schützend umgibt.

Claims (9)

1. Entlüftungsventil (9, 41, 45, 52, 62, 65) für die Oberseite (8) eines Flüssigkeitstanks (1), umfassend ein Gehäuse (10) mit einem zylindrischen oder prismatischen Hohlraum (11) zur Aufnahme eines Schwimmers (12) mit einem etwa entsprechenden Außenquerschnitt, wobei sich an der Unterseite (20) und/oder der Mantelfläche (15) des Hohlraums (11) wenigstens eine periphere Einströmöffnung (23, 24) und an dessen Oberseite (30) eine zur Symmetrieachse (13) des Gehäuses (10) koaxiale Auslaßöffnung (25) befindet, wobei die Ausnehmungen (25, 33) in der Ober- (30) und Unterseite (20) des Hohlraums (11) das Gehäuse (10) vollständig durchdringen; wobei ferner an der Ober- und Unterseite des Schwimmers (12) etwa axiale Fortsätze (31, 32) angeordnet sind, die in koaxialen Ausnehmungen (25, 33) in der Ober- (30) und Unterseite (20) des Gehäusehohlraums (11) axial (13) verschieblich gelagert sind, um den Schwimmer (12) gegen unerwünschte Kipp- und/oder seitliche Verschiebebewegungen zu stabilisieren, und wobei die Auslaßöffnung (25) an der Oberseite (30) des Hohlraums (11) von der Oberseite (29) des Schwimmers (12) verschließbar ist, indem die Dichtungsfläche eines wulstförmigen Dichtungselementes (29; 42) planparallel und damit vollflächig an den umliegenden Bereich (30) der Hohlrauminnenseite angepreßt wird; dadurch gekennzeichnet,

• a) dass das Gehäuse (10) in zwei Bereiche (14, 15) unterschiedlichen Durchmessers gegliedert ist, die durch eine schulterartige Absetzung (16) voneinander getrennt sind, wobei der querschnittlich erweiterte Bereich (15) den Hohlraum (11) zur Aufnahme des Schwimmers definiert und wobei der von dem verjüngten Bereich (14) umgebene Teil als Austrittsöffnung (25) dient;
• b) dass im Bereich der schulterartigen Absetzung (16) an der Mantelfläche (19) des erweiterten Bereichs (15) ein rundumlaufender Ringflansch (17) vorgesehen ist, welcher derart planparallel an einem Tankgehäuse (2) befestigbar ist, dass sich der erweiterte Gehäusebereich (15) innerhalb des Tanks (1) erstreckt;
• c) dass der obere Fortsatz (31) einen kreuz- oder sternförmigen oder anderweitig ausgeschnittenen Querschnitt (34) aufweist;
• d) und dass der obere Fortsatz (31) einstückig mit dem Schwimmerkörper (12) hergestellt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fußbereich des oberen Fortsatzes (31) ein elastisches, insbesondere ringförmiges Element (42) zum Abdichten der Auslaßöffnung (25) angeordnet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ringelement (42) in einer umlaufenden, etwa nutförmigen Vertiefung (43) eines Fortsatzes (31) eingelegt ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (46) einen gegenüber der Schwimmerlängsachse (13) geneigten Verlauf der oberen Innenfläche (47) aufweist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem sich zu dem Schwimmerkörper hin etwa kegelig erweiternden Querschnitt (53) der Auslaßöffnung (25) in deren unteren Bereich, gekennzeichnet durch eine korrespondierende, etwa kegelige Verjüngung (55) des in den kegeligen Bereich (53) eingreifenden Teils des Fortsatzes (54).

6. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem etwa zylindrisch-glockenförmig hohlen Schwimmerkörper, (12) dadurch gekennzeichnet, daß der im Bereich der offenen Stirnseite des Schwimmerkörpers (12) angeordnete Fortsatz (32) sich etwa koaxial durch den Schwimmerkörper (12) hindurch bis zu dessen gegenüberliegender Stirnseite (28) erstreckt (siehe Bezugszeichen 39).

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Stirnseite des Schwimmers (12) durch ein ringförmiges Plättchen (60) verschlossen ist.

8. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der offenen Stirnseite des Schwimmers (64) zugewandte Gehäusefläche (63) in der Umgebung der Führungsausnehmung (33) etwa kegelig in den Schwimmerkörper (64) hineinragt.

9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bodens (66) des Ventilgehäuses (12) im Bereich (68) der Führungsausnehmung (33) erhöht ist.