DE19820540C2 - Belüftungsventil für einen Kraftstoffbehälter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Belüftungsventil für einen Kraftstoffbehälter eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Arbeitsge­ rätes wie eine Motorkettensäge, ein Trennschleifer, ein Freischneidegerät oder dergleichen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Belüftungsventile für Kraftstoffbehälter sind in viel­ fältigen Ausführungen bekannt. So offenbart die DE 43 29 876 A1 ein aus einem gummielastischen Material ge­ fertigten Ventilkörper nach Form eines Pilzes, dessen äußerer Kopfrand auf einem Ventilsitz dichtend aufliegt. Um eine Belüftung des Behälterraumes bei geringen Unterdrücken zu gewährleisten, muß der Ventilkörper entsprechend weich­ elastisch ausgeführt sein. Dies birgt jedoch Probleme bei auftretenden Überdrücken, da dann der Ventilkörper stark nachgibt und sich dabei verformt, wodurch Undichtigkeiten auftreten können.

Die bei Normaldruck geringen Schließkräfte des Pilzventils bergen auch die Gefahr, daß bei sich auf dem Ventilsitz ab­ setzenden Rückständen, Fremdkörpern oder dergleichen ein ordnungsgemäßes Schließen oder Öffnen des Pilzventils nicht mehr gewährleistet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge­ mäßes Belüftungsventil derart weiterzubilden, daß es be­ reits bei geringen Unterdrücken öffnet und eine Belüftung erlaubt, hingegen bei Überdrücken ohne mechanische Über­ lastung des Ventils sicher geschlossen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Ausbildung des Ventilkörpers als Membran ermöglicht eine freie konstruktive Gestaltung, die ein Öffnen der Mem­ bran bei bereits geringen Unterdrücken gewährleistet. Bei Überdrücken kann die Membran großflächig abgestützt werden, so daß eine Schädigung des Ventils ausgeschlossen werden kann. Dabei ist durch den auf der dem Behälterinnenraum zu­ gewandten Seite der Membran angeordneten Membranteller ge­ währleistet, daß bei einem Unterdruck der Membranteller eine größere wirksame Fläche aufweist als bei Überdruck. Diese unterschiedliche Kraftumsetzung stellt somit ein Öff­ nen bei bereits geringen Unterdrücken sicher und gewähr­ leistet eine hohe Belastbarkeit bei Überdrücken.

Der Membranteller ist durch eine Feder in Anlage an dem Ventilsitz gehalten, wobei die Feder zweckmäßig eine Schraubenfeder ist, die vorzugsweise in einem im Durchmes­ ser erweiterten Kanalabschnitt des Druckausgleichskanals angeordnet ist. Dabei liegt die Längsmittelachse der Schraubenfeder etwa senkrecht zu der Ebene des Membrantel­ lers, welcher ohne weitere Fügemaßnahmen von der Schrauben­ feder getragen ist, vorzugsweise frei auf dem zugewandten Ende der Schraubenfeder aufliegt.

Das gesteuerte Ventil liegt etwa zentral zur Membran ausge­ richtet, wobei die Durchströmöffnung etwa im Zentrum des Ventilsitzes liegt. Zur Verstärkung des Dichtsitzes der Membran an dem Ventilsitz ist vorgesehen, den Membranteller mit einem etwa deckungsgleich zum Ventilsitz liegenden Dichtwulst zu gestalten.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Belüftungsventils er­ möglicht die Verwendung einfacher Kunststoffolien, tech­ nischer Kunststoffolien, Haushaltsfolien und dergleichen als ventilbildende Membran.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend ein im einzelnen beschriebenes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein in eine Belüftungsöffnung eines Kraftstofftanks eingesetztes Belüftungs­ ventil,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine Ausbildung des Randes des Ventilraums.

Das erfindungsgemäße Belüftungsventil 1 dient dem Belüften eines Kraftstoff­ behälters 2, wie er in von einem Verbrennungsmotor ange­ triebenen Arbeitsgeräten, zum Beispiel einer Motorketten­ säge, einem Trennschleifer, einem Freischneidegerät oder dergleichen, eingesetzt ist. In den Behälterinnenraum 3 mündet ein Druckausgleichskanal 4, der im gezeigten Aus­ führungsbeispiel in die Atmosphäre ausmündet. Der Druckaus­ gleichskanal 4 endet in einem Ventilraum 5, der im Durch­ messer D um ein Mehrfaches größer als der Durchmesser d des Druckausgleichskanals 4 ist. Im Ventilraum 5 ist eine Mem­ bran 6 angeordnet, die den Ventilraum 5 in einen über den Druckausgleichskanal 4 mit dem Behälterinnenraum 3 verbun­ denen Druckraum 7 und einen im Ausführungsbeispiel mit der Atmosphäre verbundenen Belüftungsraum 8 aufteilt. Die Räume 7 und 8 sind durch eine etwa zentrisch in der Membran 6 ausgebildete Durchströmöffnung 10 miteinander verbunden.

Auf der der Membran 6 gegenüberliegenden Seite des Belüf­ tungsraums 8 ist ein Ventilsitz 12 eines bei Unterdruck öffnenden Auslaßventils 11 angeordnet, dem als Ventilkörper die Membran 6 zugeordnet ist. Dabei ist der am Gehäuse 13 des Belüftungsventils 1 ausgebildete Ventilsitz 12 etwa zentral zur Membran 6 liegend vorgesehen, wobei die Durch­ strömöffnung 10 - in Richtung der Längsmittelachse 14 ge­ sehen - etwa im Zentrum des Ventilsitzes 12 liegt. Zweck­ mäßig hat der Membranteller 6 einen etwa deckungsgleich zum Ventilsitz 12 liegenden Dichtwulst.

Die Membran 6 ist auf der dem Behälterinnenraum 3 zugewand­ ten Seite 15 von einem Membranteller 9 abstützbar, der sich im wesentlichen über den gesamten Querschnitt des Druck­ raums 7 erstreckt. Der Membranteller 9 dient der Abstützung der Membran 6, wobei die Membran 6 vom Membranteller 9 ab­ hebbar ist. Der Membranteller 9 wird durch eine Feder, vor­ zugsweise eine Schraubenfeder 16, in Anlage an dem Ventil­ sitz 12 gehalten, wobei der Membranteller 9 auf seiner der Membranseite 15 zugewandten Stirnseite einen Ringwulst 17 trägt, der in Längsrichtung der Längsmittelachse 14 etwa deckungsgleich zum Ventilsitz 12 liegt und die Membran 6 fest gegen den Ventilsitz 12 drückt. Um die Durchström­ öffnung 10 zwischen dem Druckraum 7 und dem Belüftungsraum 8 offen zu halten, ist in dem Membranteller 9 zentrisch eine Öffnung 18 ausgebildet, welche innerhalb des Ring­ wulstes 17 liegt und bevorzugt größer als die Durchström­ öffnung 10 gestaltet ist.

Die Schraubenfeder 16 liegt zweckmäßig koaxial zur Längs­ mittelachse 14 in einem im Durchmesser erweiterten Kanal- . abschnitt 19 des Druckausgleichskanals 4. Die Mittelachse 20 der Schraubenfeder 16 liegt dabei etwa senkrecht zu der Ebene des Membrantellers 9.

Der Membranteller 9 ist lose von dem Ende 21 der Schrauben­ feder 16 getragen, deren anderes Ende 22 sich an der Stufe 23 des erweiterten Kanalabschnittes 19 abstützt. Um sicher­ zustellen, daß der frei auf dem zugewandten Ende 21 der Schraubenfeder 16 aufliegende Membranteller 9 nicht ver­ rutscht, kann zweckmäßig ein Haltewulst 24 vorgesehen sein, der in das offene Ende 21 der Schraubenfeder 16 eingreift und ein Verrutschen des Membrantellers radial zur Längs­ mittelachse 14 sicher verhindert.

Die Membran 6 ist zwischen einem Grundkörper 25 des Belüf­ tungsventils 1 und einem Deckel 26 gehalten, der den Ven­ tilraum 5 verschließt. Dabei ist der Ventilsitz 12 am Deckel 26 ausgebildet und die den Ventilsitz 12 umgebende Ringfläche 20 auf der der Membran 6 zugewandten Innenseite 27 des Deckels 26 uneben ausgeführt. Bevorzugt ist die Ringfläche 28 des Deckels 26 mit zum ringförmigen Ventil­ sitz 12 konzentrischen Ringnuten 29 versehen, wobei im Deckel 26 mehrere Belüftungsbohrungen 30 angeordnet sind, die unregelmäßig im Deckel 26 des Ventilraums 5 verteilt angeordnet sind. Die Belüftungsbohrungen 30 enden im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel unmittelbar in der Atmosphäre; um ein Eintreten von Staub, Schmutz oder dergleichen zu verhindern, ist im Deckel 26 eine äußere Ansenkung 31 zum Einlegen eines Filtervlieses vorgesehen. Da die Belüftungs­ bohrungen 30 ausnahmslos in der Ansenkung 31 ausmünden, werden sie durch das anzuordnende Filtervlies abgedeckt, so daß ausschließlich gefilterte Luft in den Belüftungsraum 8 eintreten kann.

Um eine gleichmäßige Belüftung des Belüftungsraums 8 auch bei an der Innenseite 27 anliegender Membran zu gewähr­ leisten, sind die Belüftungsbohrungen 30 derart angeordnet, daß sie jeweils zwei einander benachbarte Ringnuten 29 an­ schneiden und somit diese Ringnuten 29 miteinander verbin­ den. Die Anordnung der Belüftungsbohrungen 30 ist derart gewählt, daß - über die Belüftungsbohrungen - alle Ringnu­ ten miteinander in Verbindung stehen.

Das Belüftungsventil 1 trägt im im Durchmesser erweiterten Kopf des Grundkörpers 25 wahlweise einen äußeren Dichtring 33, der dann zur Wirkung kommt, wenn das Gehäuse 13 des Be­ lüftungsventils 1 mit seinem Kopf in eine entsprechend groß ausgebildete Öffnung eines Flüssigkeitsbehälters einge­ schoben wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der den Druckausgleichskanal 4 bildende Anschlußstutzen 32 in eine Belüftungstülle 34 des Kraftstoffbehälters 2 eingeschoben, wobei der Anschlußstutzen einen äußeren Dichtungsring 35 trägt, mit dem er in der Anschlußtülle 34 gas- und flüssig­ keitsdicht abgedichtet ist.

Baut sich im Behälterinnenraum 3 ein Überdruck auf, hebt die Membran 6 vom Membranteller 9 ab und legt sich an die Innenseite des Deckels 26 an. Der Membranteller 9 wird im wesentlichen unter der Wirkung der Kraft der Schraubenfeder 16 an den Ventilsitz 12 dichtend angedrückt; eine dem Ring­ wulst 17 entsprechende wirksame Fläche der Membran 9 baut entsprechend dem anstehenden Überdruck eine Zusatzkraft auf. Mit einer im wesentlichen definierten Schließkraft wird die Membran über den Membranteller 9 bzw. dessen Ring­ wulst 17 dicht am Ventilsitz 12 des Deckels 26 gehalten.

Baut sich ein Unterdruck auf, wird sich die Membran 6 auf den Membranteller 9 auflegen, wobei die Belüftungsbohrungen 30 ein leichtes Lösen vom Deckel 26 gewährleisten. Liegt die Membran 6 im wesentlichen vollständig auf dem Membran­ teller 9 auf, ist die gesamte Membrantellerfläche wirksam und der Unterdruck wird eine entgegen der Kraft der Schrau­ benfeder 16 wirkende Druckkraft aufbauen. Der Ringwulst 17 hebt vom Ventilsitz 12 ab, wobei - aufgrund des Unterdrucks - gleichzeitig die Membran 6 abhebt und die Durchström­ öffnung 10 freigibt, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des ringförmigen Ventilsitzes 12 ist. Um ein sicheres Abheben der Membran vom Ventilsitz 12 zu gewähr­ leisten, ist innerhalb des Ventilsitzes 12 eine Sackloch­ bohrung 36 vorgesehen. Über die Belüftungsbohrungen wird zum Druckausgleich in den Behälterinnenraum 3 gefilterte Luft einströmen.

Hervorzuheben ist bei dem erfindungsgemäßen Belüftungs­ ventil die bei Überdruck und Unterdruck wirksamen Membran­ tellerflächen unterschiedlicher Größe. Bei Überdruck hebt die Membran 6 vom Membranteller 9 ab, so daß nur eine ge­ ringe wirksame Fläche gegeben ist, die etwa der Anlage­ fläche des Ringwulstes 17 an der Membran 6 bzw. am Ventil­ sitz 12 entspricht. Bei Unterdruck legt sich die Membran 6 auf den Membranteller 9 auf, wodurch die gesamte Membran­ tellerfläche wirksam wird und - bereits bei geringen Unter­ drücken im Behälterinnenraum 3 - ein sicheres Öffnen des Auslaßventils 11 gegen die Kraft der Schraubenfeder 16 mög­ lich ist.

Als Membran 6 kann eine einfache Industriefolie, zum Bei­ spiel PE-Folie, verwendet werden. Das erfindungsgemäße Be­ lüftungsventil 1 ist sogar mit üblicher Haushaltsfolie, so­ gar Aluminiumfolie, betriebsfähig. Wesentlich ist, daß die den Ventilraum 5 aufteilende Membran 6 sicher und dicht an ihrem Umfangsrand gehalten ist. Hierzu ist - vgl. Fig. 3 - der Deckel 26 mit einem Rand 37 ausgebildet, der in eine entsprechende Ausnehmung 38 des Grundkörpers 25 eingreift. Im Bereich des Randes 39 kann der Deckel 26 auf dem Grund­ körper 25 unter Zwischenlage des Membranrandes 40 festge­ schweißt, geklebt, gepreßt, geklipst oder nach dergleichen Befestigungsmethoden gefügt sein.

Der Anschlußstutzen 32 hat zweckmäßig eine äußere Tannen­ baumstruktur, so daß auf den Anschlußstutzen ein Schlauch­ ende unverlierbar aufzuschieben ist. Das Schlauchende kann mit einem entsprechenden Belüftungsstutzen des Flüssig­ keitsbehälters verbunden sein, so daß eine Anordnung des Belüftungsventils an einer beliebigen Stelle in dem Ar­ beitsgerät möglich wird.

Claims (16)

1. Belüftungsventil für einen Kraftstoffbehälter (2) eines von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Arbeitsgerä­ tes wie eine Motorkettensäge, ein Trennschleifer, ein Freischneidegerät oder dergleichen, mit einem in den Behälterinnenraum (3) mündenden Druckausgleichskanal (4), der durch einen auf einem Ventilsitz (12) dichtend aufliegenden Ventilkörper (6) verschließbar ist und der Ventilkörper (6) bei einem im Behälterinnenraum (3) an­ stehenden Unterdruck vom Ventilsitz (12) abhebt und den Druckausgleichskanal (4) öffnet, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• - der Ventilkörper besteht aus einer Membran (6),
• - der Ventilsitz (12) ist auf der dem Behälterinnenraum (3) abgewandten Seite der Membran (6) angeordnet,
• - die Membran (6) weist eine etwa zentrisch liegende Durchströmöffnung (10) auf,
• - die Durchströmöffnung (10) liegt etwa im Zentrum des Ventilsitzes (12),
• - die Membran (6) ist auf der dem Behälterinnenraum (3) zugewandten Seite (15) von einem Membranteller (9) abstützbar, welcher den auslenkbaren Membranbereich überdeckt,
• - der Membranteller (9) weist einen deckungsgleich zum Ventilsitz (12) liegenden Dichtwulst (17) auf,
• - der Membranteller (9) ist durch eine Feder (16) in Anlage an dem Ventilsitz (12) gehalten.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) vom Mem­ branteller abhebbar ist.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Schrauben­ feder (16) ist, die vorzugsweise koaxial in einem im Durchmesser erweiterten Kanalabschnitt (19) des Druck­ ausgleichskanals (4) angeordnet ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsmittelachse (20) der Schraubenfeder (16) etwa senkrecht zu der Ebene des Membrantellers (9) liegt.

5. Ventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranteller (9) von der Schraubenfeder (16) getragen ist, vorzugsweise frei auf dem zugewandten Ende (21) der Schraubenfeder (16) auf liegend.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranteller (9) mit einem Haltewulst (24) in das offene Ende (21) der Schraubenfeder (16) eingreift.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranteller (9) in einem Ventilraum (5) angeordnet ist, der im Durchmesser (D) um ein Mehrfaches größer als der Durchmesser (d) des Druckausgleichskanals (4) ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) den Ventil­ raum (5) in einen mit dem Behälterinnenraum (3) verbun­ denen Druckraum (7) und einen Belüftungsraum (8) auf­ teilt, die über die Durchströmöffnung (10) miteinander verbunden sind.

9. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (12) an ei­ nem den Ventilraum (5) verschließenden Deckel (26) aus­ gebildet ist.

10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Ventilsitz (12) um­ gebende Fläche (28) auf der der Membran (6) zugewandten Innenseite (27) des Deckels (26) uneben ausgeführt ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (28) zum Ventil­ sitz (12) konzentrische Ringnuten (29) aufweist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Belüftungsraum (8) über mindestens eine, vorzugsweise mehrere unregelmäßig im Deckel (26) des Ventilraums (5) verteilt angeordnete Belüftungsbohrungen (30) mit der Atmosphäre verbunden ist.

13. Ventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belüftungsbohrung (30) die Ringnuten (29), vorzugsweise jeweils zwei einander benachbarte Ringnuten (29), miteinander verbindet.

14. Ventil nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel (26) ein die Be­ lüftungsbohrungen (30) abdeckendes Filterelement ge­ halten ist.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Durch­ strömöffnung (10) kleiner als der Durchmesser des ring­ förmigen Ventilsitzes (12) ist.

16. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) aus einer handelsüblichen Kunststoffolie, insbesondere einer PE- Folie, besteht.