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Die
Erfindung betrifft einen Ventilstopfen gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige
Ventilstopfen werden insbesondere zum Verschließen von
Füll- und Kontrollöffnungen von Akkumulatoren,
insbesondere von Blei-Säure-Batterien für Kraftfahrzeuge
genutzt. Mit Hilfe der in den Ventilstopfen eingebauten Ventilelemente
soll ein Gasaustritt ermöglicht werden, falls ein Überdruck
in dem Batteriegehäuse entsteht.
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Beispielsweise
aus
EP 1 194 962 B1 ist
bekannt, eine elastische Kappe auf einen Rohrstutzen aufzusetzen,
der eine Behälteröffnung einer Batteriezelle begrenzt.
Oberhalb der elastischen Kappe ist ein den Batteriedeckel abschließender
separater Verschlussdeckel aufgesetzt. Bei einem Überdruck kann
Gas durch den Zwischenraum zwischen Rohrstutzen und elastischer
Kappe aufgrund der elastischen Verformbarkeit der elastischen Kappe
vom Zelleninneren nach Außen gelangen.
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EP 1 001 905 B1 offenbart
ein Dichtungsventil aus gummielastischem Material mit einem Stopfenteil,
das in eine Behälteröffnung bis zu einem das Stopfenteil
in radialer Richtung überragenden Stopfenkragen einführbar
ist. An dem Stopfenteil ist mindestens ein Steuerkanal durch eine
Ausnehmung im Stopfenteil ausgebildet, der sich von einer Unterseite des
Stopfenteils in Richtung der Längsachse des Dichtungsventils
bis zum Stopfenkragen erstreckt. An dem Stopfenkragen ist ein Dichtungswulst
angeformt, der auf einen die Behälteröffnung umschließenden
Behälter rand dichtend auflegbar ist. Zudem wird der Steuerkanal
im Stopfenteil bis zum Dichtungswulst fortgeführt.
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DE 103 49 395 B3 zeigt
einen Ventilstopfen, bei dem ein Ventil aus einem elastischen Material einstückig
an einem Grundkörper angeformt ist, so dass das Ventil
und der Grundkörper ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil
bilden. Das als Formteil einstückige elastische Ventil
hat einen Ventilkörper und einen daran angeformten Dichtungslappen,
der im Querschnitt dünner als der Ventilkörper
ausgebildet ist. Der Dichtungslappen ist am unteren Außenrandbereich
des Ventilkörpers angeformt und besitzt die Form einer
halbkreisförmigen Scheibe, die zum Abdichten an der Innenkante
einer Hülse im Ventilkörper anliegt.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ventilstopfen
zum Abdichten einer Behälteröffnung mit einem
Ventilelement zu schaffen, dass bei einem definierten Druck zuverlässig
anspricht.
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Die
Aufgabe wird mit dem Ventilstopfen der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass der Dichtflächenabschnitt über
seinen gesamten Umfang über das Verbindungsteil hinausragt
das Verbindungsteil mindestens eine an einen vorgesehenen Ventilöffnungsbereich
des Dichtungsflächenabschnitts angrenzende Aussparung derart
hat, dass im Bereich der mindestens einen Aussparung der radiale
Abstand des Verbindungsteils zur benachbarten Außenkante
des Dichfflächenabschnitts größer als
im übrigen Bereich ist und das Verbindungsteil im Bereich
der Aussparung kein Auflager für den Dichtflächeabschnitt
bildet und dass der Dichtflächenabschnitt auf seiner zur
Auflage an die Anlagekante an der Behälteröffnung
vorgesehenen Oberfläche einen umlaufenden Wulst hat.
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Durch
die Aussparung im integral mit dem Dichtflächenabschnitt
geformten Verbindungsteil wird erreicht, dass der federnde Bereich
dort weicher als im übrigen Umfangsbereich des den Dichtflächenabschnitt
auf die Anlagekante pressenden Verbindungsteils ist. Damit wird
ein definiertes Ansprechen der Ventilfunktion in diesem Bereich
ermöglicht. Das definierte Ansprechen wird zudem durch
den Wulst gewährleistet, durch den die Gefahr des Verklebens
des Dichtungsflächenabschnitts mit der Anlagekante der
Behälteröffnung reduziert wird.
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Das
Verbindungsteil ist vorzugsweise zylinderförmig. Das Verbindungsteil
bildet somit einen Stamm des kreisförmigen Dichtflächenabschnitts. Das
Verbindungsteil kann z. B. konzentrisch zum kreisförmigen
Dichtflächenabschnitt angeordnet sein. Denkbar ist aber
auch, dass das Verbindungsteil mehreckig ist, wie z. B. dreieckig,
viereckig, fünfeckig etc. Dabei ist es vorteilhaft, wenn
das Verbindungsteil eine im Querschnitt teilkreisförmige
Aussparung oder eine im Querschnitt eckige Aussparung hat. Durch
die auf die Form des Verbindungsteils abgestimmte Form der Aussparung
kann ein bedarfsgerechter Ventilöffnungsbereich geschaffen
werden.
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Entscheidend
ist, dass das Verbindungsteil den Dichtflächenabschnitt
fest am Ventilkörper hält, so dass der Dichtflächenabschnitt
im Bereich des Verbindungsteils nicht elastisch nachgibt, während durch
die definierten Aussparungen, in denen der Dichtflächenabschnitt
nicht durch das Verbindungsteil gehalten wird, die gewünschte
Elastizität des Dichfflächenabschnitts sichergestellt
wird, wobei die Form des Verbindungsteils und der Aussparung den gewünschten
Ansprechdruck des Ventilelements wesentlich bestimmt.
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Um
ein in Massenfertigung preiswert herstellbares und zuverlässiges
Mehrkomponenten-Ventilstopfenteil zu erhalten, geht das Verbindungsteil
des Ventilelementes vorzugsweise in einen in einer ringförmigen
Einsenkung in dem die Anlagefläche des Ventilkörpers
tragenden Deckelteils aufgenommenen breiteren Abschnitt über.
Damit wird erreicht, dass das Verbindungsteil fest in das Deckelteil
eingebaut ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der breitere Abschnitt durch eine Öffnung
im Ventilkörper radial nach außen geführt
ist und integral mit einer an der Außenseite des Ventilkörpers
angeformten Ringdichtung verbunden ist. Damit wird eine einteilige
Ausführungsform des Ventilelementes der Ringdichtung erreicht,
die bereits aufgrund ihrer Anordnung stabil im Ventilkörper
getragen sind. Zudem wird die Ferti- Anordnung stabil im Ventilkörper
getragen sind. Zudem wird die Fertigung durch die reduzierte Anzahl
der Einspritzpunkte für die zwei unterschiedlichen Materialkomponenten
vereinfacht.
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Der
Ventilstopfen ist vorzugsweise zum Einsatz in eine Füll-
und Kontrollöffnung eines Akkumulators, insbesondere einer
Bleistarterbatterie ausgestaltet und besitzt hierzu beispielsweise
ein an geeigneter Stelle angeordnetes Außengewinde zum
Einschrauben des Ventilstopfens in die Füll- und Kontrollöffnung
sowie eine oder zwei im Abstand voneinander benachbarte Ringdichtungen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 – Querschnittsansicht
eines Ventilstopfens zum Einschrauben in einen Doppeldeckel einer
Bleibatterie im abgewinkelten Schnitt A-A (3);
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2 – Draufsicht
auf einen Schnitt B-B des elastischen Ventilelementes;
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3 – Draufsicht
auf den Ventilstopfen aus 1;
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4 – Querschnittsansicht
eines weiteren Ventilstopfens im abgewinkelten Schnitt A-A (6);
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5 – Draufsicht
auf einen Schnitt B-B des elastischen Ventilelementes;
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6 – Draufsicht
auf den Ventilstopfen aus 4.
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1 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Ventilstopfens 1 der
zum Einschrauben in einen Doppeldeckel einer Bleibatterie vorgesehen
ist. Ein Doppeldeckel hat in an sich bekannter Weise einen an den
Zellenraum angrenzenden Unterdeckel, einen mit Stegen abgegrenzten Hohlraum
und einen den Deckel oben abschließenden Oberdeckel. Durch
die sich zwischen dem Unter- und Oberdeckel erstreckenden Stege
werden Labyrinthe bereitgestellt, durch die ein Gasstrom zu einer Entgasungsöffnung
geleitet werden kann und in dem Elektrolyt gesammelt und in die
Zellen zurückgeleitet werden kann.
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Der
dargestellte Querschnitt A-A ist ein Eckschnitt, wobei die linke
Hälfte von dem in der 3 dargestellten
oberen Punkt A bis zum Zentrum und die rechte Hälfte um 90°C
versetzt vom Zentrum bis zum Punkt A auf der rechten Seite der Draufsicht
verläuft.
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Der
Ventilstopfen 1 hat einen Ventilkörper 2, der
aus einem ersten, steifen Kunststoffmaterial, wie beispielsweise
Polypropylen PP, gebildet ist. An dem Ventilkörper 2 ist
ein Ventilelement 3 aus einem zweiten, elastischen Kunststoffmaterial
integral angeformt. Das zweite, elastische Kunststoffmaterial kann beispielsweise
ein gummielastischer Werkstoff sein. Geeignet sind Fluorelastomere,
Silikonkautschukmaterialien oder sonstige thermoelastische Elastomere.
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An
dem Ventilkörper 2 ist ein Außengewinde 4 angeformt,
um den Ventilstopfen 1 in eine Behälteröffnung
einzuschrauben.
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Weiterhin
ist in dem Ventilkörper 2 ein Stopfenteil 5 eingesetzt,
das nach dem Ausformen des Ventilkörpers 2 und
des integral damit verbundenen Ventilelementes 3 in dem
Ventilkörper 2 eingeführt wird. Das Stopfenteil 5 kann
im unteren Bereich durch Verschweißen oder thermoplastischer
Verformung fest mit dem Ventilkörper 2 verbunden
werden. Der Ventilstopfen 1 wird hergestellt, indem zunächst der
Ventilkörper 2 im Spritzgussverfahren ausgeformt
wird. Anschließend wird das zweite elastische Material
mit Hilfe einer geeigneten Form in den Ventilkörper 2 eingespritzt,
um das Ventilelement 3 zu bilden. Das Ventilelement 3 hat
im Wesentlichen einen scheibenförmigen Dichtflächenabschnitt 6,
der an seiner, dem Stopfenteil 5 zugewandten Außenkante einen
umlaufenden ringförmigen Wulst 7 trägt.
Der Dichfflächenabschnitt 6 wird an einem Verbindungsteil 8 getragen,
das an dem Dichtflächenabschnitt 6 gegenüberliegendes
Ende mit einem Deckelteil 9 des Ventilkörpers 2 verbunden
ist. Hierzu ist in dem Deckelteil 9 eine ringförmige
Einsenkung 10 zur Aufnahme des sich an das Verbindungsteil 8 anschließenden
zweiten, elastischen Kunststoffmaterials vorgesehen ist. Die Einsenkung 10 ist
vorzugsweise derart, dass sich das Deckelteil 9 zur Mittelachse
des Ventilstopfens 1 konisch zuläuft und so das
Verbindungsteil 8 im Zentrum durch das erste, steifere
Kunststoffmaterial des Ventilkörpers 2 abstützt.
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Das
zweite, elastische Kunststoffmaterial wird nach außen über
eine Einspritzbohrung geführt, um am oberen Umfang des
Ventilkörpers 2 eine erste Ringdichtung 11 und
im Abstand davon nach unten angrenzend an das Gewinde 4 eine
zweite Ringdichtung 12 für den Unterdeckel zu
bilden. Die erste Ringdichtung 11 ist für den
Oberdeckel vorgesehen.
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Der
Dichtflächenabschnitt 6 ragt über seinen gesamten
Umfang über das Verbindungsteil 8 hinaus, um so
elastisch mit auf dem Stopfenteil 5 aufzuliegen. Weiterhin
ist in dem Verbindungsteil 8 mindestens eine Aussparung 13 vorgesehen,
in dessen Bereich der Dichtflächenabschnitt 6 nicht
auf dem Verbindungsteil 8 aufliegt. Durch die Aussparung 13 wird
der federnde Bereich weicher ausgestaltet, als im umliegenden Bereich
des Dichtflächenabschnitts um so ein definiertes Ansprechen
der Ventilfunktion in diesem Bereich ermöglicht. Im Bereich
der Aussparung 13 ist ein Entgasungskanal 14 im
Ventilstopfen 1 vorgesehen, der an einen Entgasungskanal
im Doppeldeckel (nicht dargestellt) angrenzt.
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2 lässt
eine Schnittansicht durch das Verbindungsteil 8 mit dem
daran angeschlossenen Dichtflächenabschnitt 6 erkennen.
Es wird deutlich, dass das Verbindungsteil 8 zylinderförmig
ist und eine teilkreisförmige Aussparung 13 derart
hat, dass das Verbindungsteil 8 im Bereich der Aussparung von
einer Ebene zurückgesetzt ist, die durch die sich gegenüberliegenden
Außenkanten der Aussparung 13 im Übergang
zu dem Verbindungsteil 8 definiert ist.
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Der
Schnitt B-B aus 2 ist in der 1 dargestellt.
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An
Stelle eines zylinderförmigen Verbindungsteils 8 ist
es aber auch denkbar, ein eckiges Verbindungsteil zu wählen,
beispielsweise sogar ein drei-, vier-, oder mehreckiges Verbindungsteil.
Die Aussparung 13 muss nicht teilkreisförmig sein.
Sie kann ebenfalls auch eckig sein.
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3 lässt
eine Draufsicht auf den Ventilstopfen 1 aus 1 erkennen.
Dabei wird der über das Eck geführte Schnitt A-A
der 1 deutlich. Erkennbar ist weiterhin, dass der
Deckelteil 9 im Zentrum eine konisch zulaufende Einsenkung
hat, die eine zentrale Stütze für das Verbindungsteil 8 bildet.
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Die 4 bis 6 zeigen
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Ventilstopfens. Dieser hat im Vergleich zu den Ventilstopfen gemäß den 1 bis 3 eine
zweiteilige Ausführungsform des Ventilelementes 3.
Gemäß 4 weist das Ventilelement 3 ein
Dichtungsteil 3a und ein Ventilteil 3b auf. Vorteilhaft
sind das Dichtungsteil 3a und das Ventilteil 3b als
separate elastische Kunststoffelemente ausgeführt, die
getrennt voneinander hergestellt werden können. Hierdurch
ergibt sich insbesondere die vorteilhafte Möglichkeit,
den Dichtungsteil 3a aus einem anderen Material herzustellen
als das Ventilteil 3b. Hierdurch kann jedes der Teile separat
auf jeweiligen zu erfüllenden technischen Anforderungen
hin optimiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1194962
B1 [0003]
- - EP 1001905 B1 [0004]
- - DE 10349395 B3 [0005]