DE19912645C1 - Rückschlagventil für das Einfüllrohr eines Fahrzeugkraftstofftanks - Google Patents

Abstract

Ein Rückschlagventil für das Einfüllrohr eines Fahrzeug-Kraftstofftanks weist ein im wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse (5) mit einer ersten und zweiten Stirnseite (12, 21) auf, in dem ein zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung axial geführter, hohl ausgebildeter Kolben einliegt. Das gegen die Einströmrichtung (22) des Kraftstoffs weisende Stirnende des Kolbens ist mit einer Stirnwand (16) verschlossen, die ein mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkendes, dem Strömungsquerschnitt des Gehäuses (5) abschließendes Dichtelement (15) trägt. Innerhalb des Kolbens ist eine Schraubenfeder (9) angeordnet, die sich einerseits an der Stirnwand (16) und andererseits an einem Gegenlager im Bereich der Stirnseite (21) des Gehäuses (5) anstützt. In der Seitenwand des Gehäuses (5) ist wenigstens ein, das Einströmen von Kraftstoff in den Tank erlaubendes Fenster (33) angeordnet. Zur Verhinderung eines Spit-Back-Effektes ist vorgesehen, dass zwischen der vom Ventilsitz (14) aufgespannten Dichtebene (34) und dem Fenster (33) ein Axialabstand (35) bzw. ein Wandabschnitt (37) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein beispielsweise aus US 5,755,252 bekanntes Rückschlagventil für das Einfüllrohr eines Fahrzeug-Kraftstofftanks. Solche Rückschlagventile, die auch als Betankungsschutzventile bezeichnet werden, sind meist innerhalb des Tanks und zwar am Ende des Einfüllkanals bzw. des Einfüllrohres angeordnet. Sie dienen dazu, den als "Spit-Back" bekannten Effekt, also das Ausstoßen von Kraftstoff aus der Tankeinfüllöffnung infolge eines erhöhten Tankinnendrucks, zu vermeiden. Um diesen Effekt zu verhindern, weist ein Betankungsschutzventil ein etwa rohrabschnittförmiges Gehäuse auf, dessen Innenraum den Endabschnitt des Einfüllkanales bildet. In diesem Gehäuse ist ein ringförmiger Ventilsitz vorhanden, der einen Durchströmungsquerschnitt freigibt. Mit diesem Ventilsitz wirkt ein im wesentlichen scheibenförmiges Dichtelement zusammen, das an der Oberseite eines innen hohl ausgebildeten Kolbens angeordnet ist. Der Kolben ist in Schließrichtung federbelastet. Im Betankungsfall wird der Kolben durch den einströmenden Kraftstoff gegen die Wirkung der ihn beaufschlagenden Feder bewegt, so dass nunmehr Kraftstoff zwischen Dichtsitz und Dichtelement hindurchströmen und durch seitlich im Gehäuse angeordnete Fenster in den Tank gelangen kann. Wenn sich innerhalb des Tankes ein Druck aufbaut, der zusammen mit der Federkraft eine Schließkraft ergibt, die die vom einströmenden Kraftstoff auf die Kolbenquerschnittsfläche ausgeübte Druckkraft übersteigt, so schließt das Ventil und verhindert, dass Kraftstoff entgegen der Förderrichtung in das Einfüllrohr gelangen und über dessen Einfüllöffnung nach außen ausgestoßen werden kann. Die Betankungsschutzventile arbeiten zwar in der Regel zuverlässig, es können jedoch Situationen auftreten, bei denen dennoch ein Spit-Back-Effekt auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rückschlagventil der eingangs genannten Art vorzuschlagen, das den Spit-Back-Effekt zuverlässig verhindert. Diese Aufgabe wird bei einem Rückschlagventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes 1 dadurch gelöst, dass zwischen der vom Ventilsitz aufgespannten Dichtebene und dem Fenster in der Gehäusewandung des Ventils ein Axialabstand bzw. ein Seiten­ wandabschnitt angeordnet ist. Mit anderen Worten ist zwischen der genannten - in Einströmrichtung des Kraftstoff gesehen - vorderen bzw. oberen Fensterkante und der genannten Dichtebene ein Axialabstand vorhanden. Dadurch verhindert, wie weiter unten noch näher erläutert wird, dass unter Druck stehender Kraftstoff von der Seite her in den Dichtbereich eindringen und die Kräfteverhältnisse bzw. die Druckverhältnisse im Dichtbereich derart beeinflussen kann, daß das Ventil nicht schnell genug bzw. nicht zuverlässig schließt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung stützt sich die Feder bei der in Strömungs­ richtung weisenden zweiten Stirnseite des Ventilgehäuses an mehrere, vorzugs­ weise an zwei sich von der Gehäuseinnenwand radial nach innen erstreckenden Stützstreben ab, wobei die Seitenwand des Kolbens von den Stützstreben durch­ griffene Axialschlitze aufweist. Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, den Kolben über eine sehr große Länge innerhalb des Ventilgehäuses zu führen. Der Kolben kann dadurch nämlich die gleiche oder auch eine größere Länge aufwei­ sen wie das Gehäuse selbst. Der Kolben wird durch einströmenden Kraftstoff ge­ gen die Federwirkung aus dem Gehäuse hinaus bewegt, was durch die genann­ ten Axialschlitze, die von den Stützstreben durchgriffen sind, ermöglicht wird. Auf­ grund der größeren Führungslänge ist der Kolben insgesamt kippstabiler im Ge­ häuse geführt, was das Ventil insgesamt zuverlässiger arbeiten lässt. Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die Stützstreben einen zentralen, von der Feder umgriffenen Haltering tragen, damit ist eine sichere Fixierung und Zentrierung der Feder im Bereich der Stützstreben gewährleistet. Die Feder stützt sich bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung an der plan ausgebildeten Innenseite der das Dichte­ lement tragenden Stirnwand des Kolbens ab. Weiterhin ist der Durchmesser der Feder so bemessen, dass er einen relativ großen Radialabstand zur Innenseite des Kolben aufweist. Diese Ausgestaltung gewährleistet, dass auch nicht exakt gefertigte Federn, also solche mit auf ihrer Länge unterschiedlichen Durchmes­ sern oder etwa bananenförmig gebogene Federn sich innerhalb des Kolbens quasi selbst zentrieren können, womit auch eine Ausrichtung der Federkraft in Richtung der Mittellängsachse des Gehäuses erfolgt. Ein Verkanten oder ein un­ gleichmäßiges Andrücken des Dichtelements an den Ventilsitz ist dadurch verhin­ dert. Um eine störungsfreie Axialbewegung des Kolbens innerhalb des Gehäuses zu gewährleisten, ist zwischen diesem und der Gehäuseinnenwand ein Radialab­ stand vorhanden. An der Gehäuseinnenwand sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Axialrippen vorhanden, an denen der Kolben bei seiner Axialbewegung entlang gleitet. Ein Festsaugen des Kolbens an der Gehäuseinnenwandung ist dadurch verhindert.

Die Erfindung wird nun anhand von dem beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einem Befestigungsflansch an einer Tankwand angeschweißtes Rückschlagventil in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine weiteres Ausführungsbeispiel in einer Längsschnittdarstellung ent­ sprechend Fig. 2.

Das in den Zeichnungen dargestellte Rückschlagventil ist insgesamt mit dem Be­ zugszeichen 1 bezeichnet. Es ist an seiner einen Seite mit einem Verbindungs­ stutzen 2 verbunden, der einen radial abstehenden Befestigungsflansch 3 trägt. Zumindest der Befestigungsflansch 3 besteht aus einem mit dem Material einer Tankwand 4 verschweißbaren Material, so dass der Verbindungsstutzen 2 bzw. das Rückschlagventil 1 mit dem Flansch 3 auf die in Fig. 1 dargestellte Art an ei­ nem Tank fixierbar ist.

Das Rückschlagventil 1 selbst umfasst als Hauptbestandteile ein im wesentlichen zylinderförmiges oder rohrabschnittförmiges Gehäuse 5, einen innerhalb des Ge­ häuses in Richtung von dessen Mittellängsachse 6 verschieblich gelagerten Kol­ ben 7 und einer den Kolben in Schließrichtung 8 beaufschlagenden Schrauben­ feder 9. Zwischen dem eine dem Innenquerschnitt des Gehäuses entsprechende Querschnittsform aufweisenden Kolben 7 und der Gehäuseinnenwand ist ein Ra­ dialabstand vorhanden. An der Innenseite des Gehäuses 1 sind in Richtung der Mittellängsachse 6 verlaufende Axialrippen 10 angeformt, die mit der Außenseite des Kolbens im Sinne von Gleitkufen zusammenwirken. Im Bereich der in Schließrichtung 8 weisenden ersten Stirnseite 12 des Gehäuses 5 steht von des­ sen Innenwandung radial nach innen ein Flansch 13 vor, dessen entgegen die Schließrichtung 8 weisende Seite einen ringförmigen Ventilsitz 14 bildet, der mit einem scheibenförmigen Dichtelement 15 aus einem elastischen Material zusam­ menwirkt. Das Dichtelement ist an der Außenseite einer Stirnwand 16 angeordnet, die die dem Ventilsitz 14 zugeordnete Stirnseite des Kolbens 7 verschließt. Das Dichtelement 15 weist eine zentrale Öffnung 17 auf, die von einem von der Stirn­ wand abstehenden Zapfen 18 durchgriffen ist. Auf den Zapfen 18 ist zur Fixierung des Dichtelements 15 an der Stirnwand 16 ein etwa pilzförmiges, eine zentrale Durchgriffsöffnung 11 aufweisendes Fixierelement 19 aufgeschnappt. Der sich gegen die Schließrichtung 8 an das Dichtelement anschließende Bereich der Stirnwand 16 weist einen dem Dichtelement 15 entsprechenden Durchmesser auf. Er geht dann über eine Radialschulter 20 in einen radial erweiterten Bereich über, dessen Durchmesser dem Durchmesser des restlichen Kolbens 7 entspricht.

Der Kolben 7 weist zwei diametral gegenüberliegende Axialschlitze 21 auf, die sich von dessen entgegen die Schließrichtung 8 bzw. in Einströmrichtung 22 des Kraftstoffes weisenden Stirnseite weg erstrecken und die blind enden. Die Axial­ schlitze erstrecken sich wenigstens über die Hälfte der Länge des Kolbens und sind von zwei Stützstreben 24 durchgriffen, die einen zentralen, von dem in Ein­ strömrichtung 22 weisenden Federende umgriffenen Haltering 25 tragen. Die Stützstreben 24 liegen mit ihren Freienden jeweils in einer Fixierausnehmung 26 des Gehäuses 5 ein. Die Fixierausnehmungen 26 sind, wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, in von der Stirnseite 21 des Gehäuses 5 nach Art von Zinnen vorstehenden Wandabschnitt 28 angeordnet. Die durch die Axialschlitze 23 gebil­ deten Halbschalen 29 des Kolbens 7 sind an ihrem Freiende durch einen aufge­ schnappten Fixierring 30 miteinander verbunden. Die Seitenwand des Gehäu­ ses 5 ist von drei das Einströmen von Kraftstoff erlaubenden Fenstern 33 durch­ brochen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dichtelement 15a etwa pilzförmig ausgebildet. Es liegt in einer zentralen Öffnung 16a der Stirnwand 16 mit einem Zapfen 15b ein. Das Dichtelement 15a wirkt mit einem erhaben vorste­ henden Randbereich 15c mit dem Ventilsitz 14 zusammen.

Das oben geschilderte Rückschlagventil arbeitet etwa wie folgt: Ausgehend von dem geschlossenen Zustand entsprechend Fig. 2 oder 3, wird der Kolben 7 durch in Einströmrichtung 22 durch den Verbindungsstutzen 2 bzw. durch den von die­ sem umschlossenen Einfüllkanal einströmenden Kraftstoff in Öffnungsrichtung bzw. in Einströmrichtung 22 vom Ventilsitz 14 abgehoben. Der Kraftstoff strömt dann an dem radial eingezogenen Bereich der Stirnwand 16 vorbei und gelangt schließlich über die Fenster 33 in den Tank. Die Fenster sind so angeordnet, dass zwischen ihnen und der von dem Ventilsitz 14 aufgespannten Dichtebene 34 ein Axialabstand 35 vorhanden ist. Mit anderen Worten ist die dem Dichtbereich des Rückschlagventils 1 naheliegende Fensterkante 36 mit Axialabstand 35 zur Dicht­ ebene 34 angeordnet. Zwischen der Fensterkante 36 und der Dichtebene 34 ist somit ein den Dichtbereich bzw. das Dichtelement 15 seitlich abdeckender Wandabschnitt 37 angeordnet. Dieser verhindert, das seitliche Eindringen von Kraftstoff etwa in Richtung des Pfeiles 38, wenn sich das Dichtelement 15 inner­ halb des durch die Fensterkante 36 und der Dichtebene 34 definierten Axialberei­ ches befindet. Dies ist neben dem ersten Auftreffen des Kraftstoffes im Beginn des Betankungsvorgangs dann der Fall, wenn der Kraftstoffstand im Tank eine Höhe erreicht hat, die ein Ansteigen des Tankinnendrucks zur Folge hat. Gerade in diesen Situationen ist es nun für ein zuverlässiges Schließen des Ventils ent­ scheidend, dass ein seitlicher Kraftstoffeintritt in Richtung des Pfeiles 38 in den Dichtbereich verhindert ist. Ein solcher Kraftstoffeintritt würde zumindest zu einer Verzögerung des Schließvorgangs führen, da der Kolben 7 mit einer ein ord­ nungsgemäßes Schließen verhindernden oder zumindest verzögernden Kraft­ komponente 39 in Öffnungsrichtung beaufschlagt wird.

Durch die geschilderte Ausgestaltung des Rückschlagventils ist neben der ver­ besserten Funktionsfähigkeit auch dessen Montage erleichtert. Zunächst wird der mit dem Dichtelement 15 vorkonfektionierte Kolben von der Stirnseite 21 her in das Gehäuse 5 eingeschoben. Als nächstes wird die Schraubenfeder 9 eingesetzt und mit Hilfe der Stützstreben 24 im Gehäuse fixiert. Zum Schluss werden die Halbschalen 29 mit Hilfe des Fixierrings 30 aneinander befestigt. Dies alles kann ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen geschehen, da sämtliche Verbindungen zwi­ schen den genannten Teilen Schnappverbindungen sind.

Claims (6)

1. Rückschlagventil (1) für das Einfüllrohr eines Fahrzeug-Kraftstofftanks, mit

• - einem im wesentlichen rohrabschnittförmigen, eine erste und zweite Stirn­ seite (12, 21) aufweisenden Gehäuse (5),
• - einem zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung axial geführten, hohl ausgebildeten Kolben (7), dessen gegen die Einströmrich­ tung (22) des Kraftstoffs weisendes Stirnende mit einer Stirnwand (16) ver­ schlossen ist, die ein mit einem Ventilsitz (14) zusammenwirkendes, den Strömungsquerschnitt des Gehäuses (5) abschließendes Dichtelement (15) trägt,
• - einer zumindest mit ihrem dem Dichtelement (15) zugewandten Längsab­ schnitt innerhalb des Kolbens (7) angeordneten Schraubenfeder (9), die sich einerseits an der Stirnwand (16) und andererseits an einem Gegenla­ ger im Bereich der zweiten Stirnseite (21) des Gehäuses (5) abstützt, und
• - wenigstens einem in der Seitenwand des Gehäuses (5) angeordneten, das Einströmen von Kraftstoff in den Tank erlaubenden Fenster (33),

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der vom Ventilsitz (14) aufgespannten Dichtebene (34) und dem Fenster (33) ein Axialabstand (35) bzw. ein Wandabschnitt (37) angeordnet ist.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schraubenfeder (9) im Bereich der zweiten Gehäusestirnsei­ te (21) an mehreren, vorzugsweise zwei sich von der Gehäuseinnenwand ra­ dial nach innen erstreckenden, das Gegenlager bildenden Stützstreben (24) abstützt, und daß die Kolbenwand von den Stützstreben (24) durchgriffene Axialschlitze (23) aufweist.

3. Rückschlagventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstreben (24) einen zentralen, von der Schraubenfeder (9) umgrif­ fenen Haltering (25) tragen.

4. Rückschlagventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Freienden der Stützstreben (24) jeweils in einer Fixierausnehmung (26) des Gehäuses (5) einliegen.

5. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (9) mit Radialabstand innerhalb des Kolbens (7) an­ geordnet ist und sich mit ihrem den Stützstreben (24) abgewandten Ende an der im Wesentlichen als Planebene ausgebildeten sich quer zur Gehäuse­ längsachse erstreckenden Innenseite der Stirnwand (16) des Kolbens (7) ab­ stützt.

6. Rückschlagventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (7) mit Radialabstand (35) im Gehäuse (5) angeordnet ist und daß an der Gehäuseinnenseite Axialrippen (10) angeformt sind.