DE2252750A1 - Kuehlerdeckel - Google Patents

Kuehlerdeckel

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    • F01P11/0204Filling
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Description

Kühlerdeckel
Die Erfindung betrifft einen Kühlerdeckel, und zwar im besonderen einen solchen, der zum hermetischen Abschließen eines unter Druck stehenden Motorkühlsystems dient, während der Kühlfiüssigkeitsstrom infolge der volumetrisehen Änderung des Kühlmittels gesteuert wird.
Die jüngsten Entwicklungen auf dem Gebiet der Kühlung von Verbrennungsmotoren haben zu einem System geführt, bei welchem während des normalen Betriebes des Motors die Luft vollständig aus dem Kühlsystem verdrängt wird, worauf das Kühlsystem in einem luftfreien !"lüssigkeitsstadium gehalten wird. Ein derartiges System wird in den U.S.-Patentschriften 3 4-99 481 und 3 601 181 des Anmelders beschrieben.
früher mußten die Kraftwagenhalter die Kühler nur bis einige Zentimeter unterhalb des oberen Randes auffüllen, so daß bei
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der normalen thermischen Ausdehnung des Kühlmittels nur die Luft über eine Überstromleitung im Kühlereinfüllstutzen an der Oberseite des Kühlers herausgedrängt wurde. Dadurch, daß der Kühler nicht vollständig gefüllt wurde, wurde der Verlust an flüssigem Kühlmittel vermindert, während jedoch aufgrund der Konstruktion weiterhin Luft in dem System vorhanden war, ...?
Der nachteilige Einfluß des freien Sauerstoffes (der ja einen Hauptbestandteil der Luft ausmacht) auf netall und Gummiteile innerhalb eines Kraftwagen-Kühlsystems ist hinlänglich bekannt· Die Luft, die bewußt oben im Kühler verbleibt, wird in das flüssige Kühlmittel eingeschlossen und somit durch das gesamte Kühlsystem transportiert. Es kommt häufig vor, daß die Luft isolierte Taschen innerhalb des Wassermantels bildet und die inneren Übergänge miteinander verbindet. Aufgrund der Anwesenheit von Luft innerhalb des Kühlsystems oxydieren Kühler und Heizungsschläuche. Sie werden brüchig, brechen und können unter Umständen auch zerplatzen. Die Wasserpumpen leiden erheblich, da fortlaufend ein Strom von eingeschlossenen Luftbläschen auf sie auftriff t. Auch die Frostschutzmittel bekommen schlechtere chemische Eigenschaften, da sie ,dem freien Sauerstoff ausgesetzt sind.
Da außerdem Luft ein sehr viel schlechterer Wärmeleiter als Wasser ist, vermindert sich der Wirkungsgrad des Kühlsysteins in dem Maße, wie Luft in das Kühlsystem eingeschlossen und durch dieses hindurchgeführt wird. Auf diese Weise wird für den Fall, daß das Kühlsystem nur teilweise mit dem flüssigen Kühlmittel gefüllt ist, der Kühlungswirkungsgrad bedeutend herabgesetzt, weil einerseits die mögliche Kapazität des Systems nicht voll
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ausgenutzt wird und andererseits die ungenutzte Kapazität des Systems von Luft eingenommen wird, die ein wesentlich, besserer Wärmeisolator als Wärmeleiter ist·
Faktisch sind alle gegenwärtig eingesetzten Kühlsysteme für Verbrennungsmotoren als unter Druck stehende Systeme ausgebildet. Üblicherweise sind diese Systeme so ausgelegt, daß sie unter einem Druck zwischen 0,8 und 1,2 atü arbeiten. Während des Betriebes des Motors wird die Wärme auf das im Kreislauf geführte Kühlmittel übertragen und von dem Kühlmittel zum Kühler geführt, wo sie an die Atmosphäre abgegeben wird. Während sich der Wärmegehalt des Kühlmittels erhöht, tritt eine Expansion (oder Kochen) auf, und der Druck innerhalb des Kühlsystems erreicht unter Umständen seinen vorbestimmten Wert. Wenn der vorbestimmte Druck erreicht ist, öffnet sich das "Überdruckventil innerhalb des Kühlerdeekels kurz, um den Überdruck abzulassen und das flüssige Kühlmittel und eventuell vorhandene Luft durch die Überströmleitung abzugeben. Wenn der. Motor abkühlt, verliert das Kühlmittel nach und nach seine Hitze und zieht sich zusammen. Dementsprechend entsteht ein Teilvakuum innerhalb des Systems. Ein kleines Belüftungsventil öffnet sich, um das Vakuum auszugleichen. In" manchen Fällen öffnet sich das' Belüftungsventil, wenn der Druck innerhalb des Systems auf im wesentlichen den atmosphärischen Druck absinkt. Kühlerdeckel mit diesem Merkmal werden als solche mit einem Ausgleichsventil bezeichnet. In anderen Fällen öffnet sich das Belüftungsventil nur, nachdem der innere Druck unter den Atmosphärendruck absinkt. In einem solchen Fall sagt man, daß der Kühler mit einem federgespannten oder druckbetätigten Belüftungsventil versehen ist.
Die bereits erwähnten U.S.-Patentschriften 3 4-99 4-81 und 3 601 181 beschreiben eine Vorrichtung, bei welcher in einer
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wirkungsvollen Weise die gesamte Luft aus dem Kühlsystem für den Verbrennungsmotor herausgedrängt wird. Bei einer Ausführungsform wird ein abgedichteter Kühlerdeckel mit einem Hauptüberdruckventil und einem unter Federdrtick stehenden Belüftungsventil in den Einfüllstutzen eines ßtandardkühlers eingesetzt. Die Überströmleitung von dem Einfüllstutzen steht mit einem Schlauch in Verbindung, dessen anderes Ende mit dem Boden eines belüfteten Vorratsbehälters in Verbindung steht, der teilweise mit einem flüssigen Kühlmittel gefüllt ist. Während des Aufheizvorganges und nachdem sich das Hauptventil geöffnet hat, wird die gesamte Luft, die ursprünglich in dem System enthalten war, durch den überströmschlauch abgedrängt und verläßt das System in Form von durch die Flüssigkeit in den Vorratsbehälter aufsteigende Blasen. Abgedrängte flüssigkeit wird in dem Vorratsbehälter zurückgehalten. Wenn das System abkühlt und ein entsprechendes inneres Vakuum aufgebaut wird, das ausreicht, um das unter Federdruck stehende Belüftungsventil zu öffnen, wird statt Luft Flüssigkeit in das Kühlsystem zurückgezogen, und zwar in einer Menge, die dem Luft- und Flüssigkeitsvolumen entspricht, das während des Aufheizvorganges abgedrängt wurde. Nach wenigen Aufheiz- und Kühlvorgängen ist das System vollständig von Luft befreit und verbleibt in einem luft- <■' freien Zustand, wenn keine Undichtigkeiten oder sonstige Mängel in dem System vorhanden sind. Da außerdem das Belüftungsventil normalerweise geschlossen ist, wird der vorbestimmte Druck in dem rejren Flüssigkeitssystem in einer sehr kurzen Zeit erreicht.
Bei den Kühlerdeckeln, die in Zusammenhang mit dem soeben beschriebenen Kühlsystem und in Zusammenhang mit ähnlichen abgedichteten Kühlsystemen verwendet werden, sind Niete vorgesehen,
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die sich, in der Mitte des Deckels befinden, um die verschiedenen Ventilanordnungen zu halten und zu tragen. Es hat sich gezeigt, daß dieser Zentralniet die Ursache für Undichtigkeiten ist, durch welche Luft in das sonst abgeschlossene System eindringen kann. Wenn das Belüftungsventil durch das Teilvakuum, das entsteht durch die thermische Kontraktion des Kühlmittels, geöffnet wird, wird gelegentlich Luft von der Umgebungsatmosphäre durch den Spalt zwischen dem Niet und dem Deckelmaterial eingesogen. " ·
Bei den herkömmlichen Kühlsystemen führte ein leichtes Eindringen von Luft im Bereich des Zentralnietes zu keinen Schwierigkeiten, da bei diesen herkömmlichen Systemen- lediglich das Kühlmittel in dem System gehalten werden sollte, anstatt Luft aus dem System herauszuhalten. Bei den Kühlsystemen jedoch, die bestimmt sind,vin einem luftfreien Iflüssigkeitsstatus zu arbeiten, ist jegliches Eindringen im Bereich des Zentralnietes untragbar. Anstrengungen, die gemacht wurden, um Luftundichtigkeiten zu vermeiden, indem ein dichterer mechanischer Abschluß zwischen dem Zentralniet und der entsprechenden Bohrung durch den Deckel vorgesehen wurde, waren vergeblich aufgrund des un- , terschiedlicheh thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Dekkel- und des Nietmaterials. Die einzige sich bietende Alternative war, den Bereich um den Zentralniet mit einem Dichtungsmaterial abzudichten.
Dementsprechend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde,, einen Kühlerverschluß mit einem monolithischen Aufbau zu schaffen, der für einen hermetischen Abschluß der herkömmlichen einfüllstutzen sorgt·
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Die herkömmlichen Kühlerdeckel haben nicht nur bei der Abdichtung des Kühlereinfüllstutzens gegenüber der Atmosphäre versagt, sondern sie waren auch außergewöhnlich schwierig und kostenaufwendig herzustellen. Bislang wurden die Kühlerdeckel aus einer großen Anzahl teurer Metallteile zusammengebaut. Jeder Bestandteil erforderte für seine Herstellung verhält- ; nismäßig teure Werkzeuge und Haschinen, während auch für den Zusammenbau des Deckels selbst eine teure Ausrüstung erforderlich war. Wenn darüber hinaus ein Teil des Kühlerdeckels versagte, mußte der gesamte Deckel ersetzt werden, anstatt einfach ein geeignetes Austauschteil einzusetzen.
Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist darin zu sehen, daß ein Kühlerdeckel geschaff¥firs8?l, der schnell und einfach aus einer möglichst geringen Anzahl von Einzelteilen zusammengesetzt werden kann, wobei jedes der Teile ohne großen Kostenaufwand in einer großen Anzahl produziert werden kann.
Weiter soll ein Kühlerdeckel geschaffen werden, dessen Hauptteile aus einem Kunststoffmaterial bestehen.
Kurz zusammengefaßt handelt es sich bei einer Ausführungsform der Erfindung um eine Verschluß- und Ventilanordnung, die aus folgenden Teilen besteht: einem monolithischen Kunststoffdeckel mit einem Federrückhaltering, der von der unteren Oberfläche hervorsteht, einer ringförmigen Dichtung, die zwischen der unteren Fläche des Deckels und der oberen fläche des Kühlereinfüllstutzens, auf welchem der Deckel befestigt ist, angeordnet ist, einer kreisförmigen Kunststoffdruckplatte mit einem Federrückhalt er ing, der von ihrer oberen Oberfläche hervorsteht,
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und einer unteren Ventilfläche, die mit dem Hauptventilsitz in dem Kühlereinfüllstutzen zusammenarbeitet, um den Flüssigkeitsstrom aus dem Kühler heraus zu kontrollieren; einer Hauptdruckfeder, die in Klemmverbindung mit einem Ende des Rückhalteringe's auf der Unterseite des Deckels verbunden ist und auf der gegenüberliegenden Seite in Klemmverbindung mit dem Rückhalt erring auf der oberen Oberfläche der Druckplatte·, einer weichen kreisförmigen Dichtung, die in Klemmverbindung mit einer geformten Schulter steht, die mit der Druckplatte aus einem Stück be-.steht und konzentrisch zu einem Hilfsdurchlaß durch dessen Mitte angeordnet ist und von deren Ventilflache hervorsteht, sowie einem unter dem Druck einer Feder stehenden Belüftungsventil zur Regulierung des Flüssigkeitsstromes in den Kühler durch den Hilfsdurchlaß.
Die Erfindung soll im folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten-.Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigt im einzelnen:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Kühlerdeckels, der in einem üblichen Kühlereinfüllstutzen angeordnet, ist und eine Ausführungsform der Erfindung darstellt,
Fig. 2 eine Teilansicht eines Kühlerdeckels, der innerhalb eines üblichen Kühlereinfüllstutzens angeordnet ist und eine zweite bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform darstellt, '
Fig. 3 eine Teilansicht einer wahlweisen Ausbildung des Belüftungsventils, was in die Ausführungsformen gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 eingebaut sein kann,
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Fig. 4 eine schematisierte, auseinandergezogene Ansicht des Beckeis und des Kühlerstutzens, die den Eingriff der beiden Teile ineinander darstellt,
Fig. 5 einen Teilschnitt einer wahlweisen Anordnung zur Abdichtung des oberen Endes des Kühlerstutzens gegenüber der umgebenden Atmosphäre,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 6-6 der Fig. 4, die die relative Anordnung des erfindungsgemäßen Sicherheit sverschlußses und des Kühlerdeckele zeigt, wenn dieser in einem üblichen Kühlereinfüllstutzen angeordnet . ist,
Fig. 7 eine Teilansicht, gesehen in Richtung der Pfeile 7-7 in Fig. 6, die das erfindungsgemäße Sicherheitsverschluß-Merkmal im einzelnen erläutert, und
Fig. 8 einen Teilquerschnitt, der eine weitere wahlweise Anordnung zur Abdichtung des oberen Endes des Kühlereinfüllstutzens gegenüber der umgebenden Atmosphäre zeigt.
Um die Erfindung näher zu erläutern, sollen zwei Grundausführungsformen der Erfindung und gewisse Abänderungsmöglichkeiten nachfolgend im einzelnen beschrieben werden:
Vie aus Fig. 1, die den Kühlerdeckel und den Kühlereinf Ulistutzen darstellt, hervorgeht, erstreckt sich der Einfüllstutzen 1 nach oben und ist konzentrisch mit einer unteren Öffnung 2 oben auf dem Kühler 3 angeordnet. Der Einfüllstutzen 1 ist im allgemeinen auf die obere Fläche des Kühlere 3 aufgeschweißt. Der innere Durchmesser des Einfüllstutzens ist vermindert und bildet einen Hauptventilsitz 4- oberhalb der unteren öffnung 2.
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Das obere Ende des EinfüllStutzens 1 ist so ausgebildet, daß es eine ringförmige Dichtfläche 5 und ein. Paar Halteränder 6 bildet. Die Halteränder 6 sind· deutlicher in lig* 4- zu sehen und bestehen aus zum Eingriff bringbaren Gliedern," wie sie an den meisten in den Vereinigten Staaten hergestellten Kühlern zu finden sind.
Ein tJb er strömdur chi aß 7 erstreckt sich über einen radialen Bohr vorsprung 8 oberhalb des Ventilsitzes 4 und unterhalb der Dicht fläche 5 nach außen. Bei den herkömmliehen Kühlsystemen stellt der Überströmdurchlaß 7 eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der UmgebungsatmoSphäre und dem inneren feil des Kühlerstutzens 1 dar. Der Kühler selbst ist über einen unteren Kühlerschlauch mit der Wasserpumpe verbunden, die das Kühlmittel durch die Kammern innerhalb des Motorblockes und zurück in den Kühler über einen, oberen Kuhlerschlauch zurückführt· In der Zeichnung ist nur die obere Oberfläche 3 des Kühlers dargestellt. Das gesamte Kühlsystem einschließlich irgend/welcher zusätzlichen Heiz- oder Kühlkreisläufe ist während des nqrmailen Betriebes vollständig abgedichtet*
Die Verschluß- und Ventilanordnung» die in Pig* I dargestellt ist, besteht aus sechs {rrundelementen; einem Monolithischen Deckel 9, einer Verschlußdichturig 10, einer Hauptdruckfeder 11, 'einer Druckplatte 12,"einer Ventildiclitung 13 und einem Belüftungsventil 14, ■ >■
Deckel 9 besitzt einen monolithischen Aufbau» d.h. er besteht aus einem einzigen, im allgemeinen hoaiogenenHateriial· Der Deckel 9 kann aus einem entsprechenden,Kunststoff, eineia,.,glas-
faserverstärkten Kunststoff oder aus einem sonstigen entsprechenden metallischen Material geformt sein. IJm eine hermetische Abdichtung der Öffnung 15 am oberen Ende des Einfüllstutzens 11 zu erreichen, ist es wichtig, daß der Teil des Deckels 9» der sich von der oberen Verschlußdichtung 10. radial nach innen erstreckt, luftundurchlässig ist. Es wurde gefunden, daß Polypropylen, mit 10% Glas aufgefülltes Polypropylen sowie PoIyterephthalat 6PE0, entsprechend sorgfältig geformt, geeignete Materialien für die Herstellung des Deckels 9 wie auch für die anderen Hauptteile des Verschlusses und der Ventilanordnung, wie sie hier beschrieben und beansprucht wird, darstellen· Diese Kunststoffe werden von der Firma Eastman Chemical Products, Inc. unter dem Warenzeichen XEHITE hergestellt«
Ein Paar Verbindungsglieder 16 (die in Pig. 4 deutlicher dargestellt sind) hat üblicherweise die Form zweier diametral einander gegenüberliegender Segmente einer nach innen gerichteten, umlaufenden Schulter und wirkt mit den Halterändern 6 zusammen, um den Deckel 9 auf der Öffnung 15 am oberen Ende des Einfüllstutzens 1 zu halten.
Eine Verschlußdichtung 10 ist zwischen der unteren Fläche des Deckels 9 und der Dichtfläche 5 des Einfüllstutzens 1 vorgesehen« Die Verschlußdichtung 10 besteht aus einem weichen, leicht verformbaren Material wie Gummi und kann in «ine flache, umlaufende Nut 17 eingelassen sein. Die Verschlußdichtung 10 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Ventildichtung und ist vorzugsweise so ausgebildet\ daß der innere Durchmesser im wesentlichen gleich oder ein klein wenig großer als der äußere Durchmesser der Ventildichtung 13 ist· Bei «liner solchen
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Ausbildung der inneren und äußeren Durchmesser ist-es möglich, die beiden Dichtungen aus dem gleichen Materialstück auszuschneiden, wobei ein minimaler Abfall entsteht. Bislang .machte es der Aufbau der Kühlerdeckel erforderlich, daß die oberen Verschlußdichtungen einen kleineren Innendurchmesser haben mußten als der Außendurchmesser der entsprechenden Ventildichtungen· Daraus ergab sich ein ringförmiges Abfallstuck, das entfernt werden mußte, wenn die oberen ringförmigen ,Dichtungen hergestellt wurden.
Ein ßückhalteglied 18 in der Form eines zylindrischen Ringes ist aus einem Teil mit dem Deckel 9 gefertigt und ragt von dessen unterer Fläche hervor. Ein umlaufender Vorsprung 19 ist an der Innenfläche des .,Halteringes 18 vorgesehen und dient dazu, mindestens eine Windung am oberen Ende der Hauptdruckfeder 18 einzuklemmen. Für den Fachmann besteht kein Zweifel, daß der umlaufende Vorsprung auch auf der Außenseite des Halteringes 18 umlaufen kann und daß in einem solchen Fall eine Feder 11 mit größerem Durchmesser auf die äußere Oberfläche des Halteringes18 geklemmt werden kann.
Eine Druckplatte 12, die ebenfalls aus einem entsprechenden Hochtemperatur-Wun st stoff hergestellt sein kann, ist durch die
folgenden vier Grundmerkmale gekennzeichnet: einen zweiten Haltering 20, eine Ventilfläche 21, einen dritten Haltering 22 und einen Hilf sdurchlaß 23 in der Mitte der Druckplatte 12. Der Außendurchmesser der Druckplatte 12 ist geringer als der Innendurchmesser des Einfüllstutzens 1 und größer als die untere Öffnung 2. Eine derartige Ausbördung macht es möglich, daß die Druckplatte 12 in einer axialen Richtung bewegt werden kann, wo-'
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bei eine positive Ventilwirkung mit dem Ventilsitz 4- gewährleistet ist.
Die zweite Halteanordnung 20 besteht aus einem zylindrisehen Bing, der aus einem Teil mit der Druckplatte 12 besteht und aus seiner oberen Oberfläche herausragt. Ein umlaufender Vorsprung 24, ähnlich dem Vorsprung 19, ist. auf der Innenfläche des zweiten Halteringes 20 vorgesehen und dient dazu, mindestens eine Windung am unteren Ende der Hauptdruckfeder 11 klemmend zu halten.
Der dritte Haltering 22 besteht aus einem rohrförmigen Vorsprung, der koaxial in Bezug auf den Hilfsdurchlaß 23 angeordnet ist und der einen sich nach außen erstreckenden, umlaufenden Rand 25 aufweist, über welchen eine Zentralöffnung einer kreisförmigen Ventildichtung 13 greift. Dadurch wird die Ventildichtung 13 in ihrer Lage gegen den Ventilsitz 4 gehalten.
Das zusätzliche Belüftungsventil 14- besitzt einen Stößel 26, eine scheibenförmige Ventilplatte 27 sowie ein leichtes, aufgestreiftes Halteglied 28. Die Ventilplatte 27wtowie der Stößel können aus einem Kunststoffteil gefertigt sein, Wie beispielsweise anhand des Belüftungsventils in Fig. 2 dargestellt ist. Andererseits können auch die Ventilplatte 27 und der Stößel aus getrennten metallischen Teilen gefertigt sein, die durch einen Vorsprung 29 am unteren Ende des Ventilstößels 26 zusammengehalten werden, nachdem die Ventilplatte 27 in ihre Lage gebracht worden ist. In jedem Fall ist jedoch ein entsprechender Venti!vorsprung 30 vorgesehen, um die effektive Oberfläche der Ventilplatte 27, die mit der Ventildichtung 13 in Berührung
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kommt, wesentlich zu verringern, wenn das zusätzliche Belüftungsventil 14 sich in seiner geschlossenen Lage befindet. Der Ventilvorsprung 30 verhindert auch, daß die Ventilplatte 27 mit dem Ende des dritten Halteringes 22 in Berührung kommt.
Das Halteglied 28, das aus einem entsprechenden flexiblen Kunststoff oder einem metallischen Material bestehen kann, wird über das obere Ende des Ventilstößels 26 gestreift und kommt mit der umlaufenden Hut 31 zum Eingriff. Das beschwerte Halteglied 28 sorgt auch dafür, daß das zusätzliche Belüftungsventil 14 normalerweise durch die Schwerkraft in einem offenen Zustand gehalten wird.
Die Hauptdruckfeder 11 kann entweder eine konische Form aufweisen, wie dargestellt ist, oder auch einen gleichförmigen Durchmesser besitzen. In letzterem Fall wird die Hauptdruckfeder 11 durch einen umlaufenden Rand auf der äußeren Oberfläche des zweiten Halteringes 20 gehalten werden, anstatt von dem inneren Vorsprung 24,
Da der Abstand zwischen der oberen Dichtfläche 5 und dem Hauptventilsitz 4 bei praktisch allen Kühlern, die für in den Vereinigten Staaten hergestellte Automobile verwendet werden, genormt ist, kann die Anzahl der Umdrehungen und die axiale Länge der Hauptdruckfeder 11 so gewählt werden, daß die gewünschte Kraft von der unteren Oberfläche des Deckels 9 auf die obere Oberfläche der Druckplatte 12 übertragen wird, um den erstrebten, vorbestimmten Druck, der zur Betätigung des Hauptventils erforderlich ist, zu erreichen· Eine*derartige Anordnung macht eine konstruktive oder mechanische Verbindung (außer dem Haupt-
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druckfeder selbst) zwischen dem Deckel 9 und der Druckplatte 12 überflüssig.
In den Fällen, wo eine mechanische Verbindung zwischen dem Dekkel 9 und dem Hauptventilteil gewünscht wird, kann die Ausführungsform gemäß Fig. 2 eingesetzt werden» In Fig. 2 besteht das erste Rückhalteglied 32 aus einem verlängerten zylindrischen Vorsprung, der an der unteren Oberfläche des Deckels 9 ausgebildet ist und in eine nach außen gerichtete, umlaufende Schulter ausläuft. Die äußere Fläche des Rückhaltegliedes 32 verjüngt sich entlang der Schrägfläche 34 von der Außenkante der Schulter 33 in Richtung auf die Achse 35- Das Rückhalteglied 32 besitzt; außerdem Axialschlitze ähnlich der öffnung 36, die im Abstand von jeweils 90° auf dem Umfang vorgesehen sind. Zweck, (leser Schlitze ist es, dem Rückhalteglied 32 eine begrenzte radiale Flexibilität zu vermitteln und eine Flüssigkeitsverbindung zwischen der HilfsÖffnung 23 und dem Überptrö»durchlaß 7 zu schaffen.
Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig· 2 besitzt die Druckplatte zwei Elemente, nämlich das Hückhaiteglied 37 und den Druckdeckel 38. Das Rückhalteglied 37 besteht aus einem rohrförmigen Vorsprung 39» der sich von einer ringförmigen Grundplatte 40 nach oben erstreckt und mit dieser zusammen aus einem Stückgefertigt ist. Das obere Ende des rohrförmigen Vorsprunges 9 läuft in einem abgerundeten Band 41 und einer inneren, umlaufenden Schulter 42 aus·
Der rohrförmige Vorsprung 39 des Rückhaltegliedee 37 wird in das untere Ende der Hauptdruckfeder 11 hingesteckt und über die
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Schräglläche 34 des Endes des Rückhaltegliedes 32 aufgeschoben. Wenn sich der abgerundete Rand 41 über die Schrägfläche 34 schiebt, werden die Seiten des" Rückhaltegliedes 32 radial nach innen gebogen, so daß das Rückhalteglied 37 "über die Schulter greift. Um eine freie axiale Bewegung zwischen dem Rückhalteglied 32 und dem Rückhalteglied 34 zu schaffen, sind jeweils der Außendurchmesser des Rückhaltegliedes 32 und der Innendurchmesser des rohrförmigen Vorsprunges 39 kleiner als der Innendurchmesser der umlaufenden Schulter 42 und der Außendurchmesser der umlaufenden Schulter 3.3· "Auf diese Weise überträgt, wenn sich der Druck infolge der sich ausdehnenden Flüssigkeit innerhalb des Eühlsystems erhöht, der zylindrische Druckdeckel 38 diesen Druck auf die ringförmige Grundplatte 40, die eine entsprechende Kraft auf die Hauptdruckfeder 11 ausübt. Die Hauptdruckfeder 11 wird zusammengedrückt und ermöglicht dem rohrförmigen Vorsprung 39 eine Aufwärtsbewegung über das Rüekhalteglied 32, wodurch das Hauptdruckventil geöffnet wird. Das Zusammenwirken der Schultern 33 und 42 bestimmt im Zusammenhang mit der Kraft, die normalerweise von der Hauptdruckfeder 11 ausgeübt wird, die maximale axiale Verschiebung zwischen dem Halteglied 32 und^dem Halteglied 37.
Der Rand 43 des zylindrischen Druckdeckels 38 läuft in einer abgerundeten Kante einer schmalen, nach innen gerichteten Schulter 44 aus. Der Innenabstand zwischen der Bodenfläche des Druckdeckels 38 und der Schulter 44 ist im wesentlichen gleich der Dicke der Grundplatte 40. Der Außendurchmesser der kreisförmigen Grundplatte 40 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des zylindrischen Deckels 38 bei der Schulter 44. Der Druckdeckel 38 ist vorzugsweise aus einem halbsteifen Kunst-
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Stoffmaterial gefertigt, so daß der Rand 43 eine begrenzte radiale Flexibilität besitzt. Die abgerundete Kante des zylindrischen Druckdeckels 38 greift über den Außendurchmesser der ringförmigen Grundplatte 40, die dadurch innerhalb des Druckdeckels 38 gehalten wird.
Das Belüftungsventil 45 entspricht im wesentlichen dem Belüftungsventil 27 in Fig. 1 mit der Ausnahme, daß es normalerweise mit Hilfe der Hilfsfeder 46 unter Druck in einer geschlossenen Position gehalten wird. Die Federrückhalteklammer 47 wird am oberen Ende des Ventilstößels 48 aufgeschoben und dient dazu, die Feder 46 zusammenzuhalten.
Die obere Verschlußdichtung 10 und die Ventildichtung 13 sind im wesentlichen die gleichen wie die entsprechenden Elemente, die in Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden sind· Die obere Fläche des Halterandes 6 besitzt jedoch eine konvexe umlaufende Schulter 6 (a), wie man häufig bei Kühlereinfüllstutzen antrifft. Der Zweck dieser konvexen Schulter 6 (a) liegt darin, eine genau begrenzte Dichtfläche mit einem eingeschränkten Querschnittsbereich am Scheitel der konvexen Schulter zu bilden.
Eine umlaufende Nut 17 (a) in dem Deckel 9 ist oberhalb der konvexen Schulter 6 (a) vorgesehen, um ein Nachgeben zu ermöglichen, wenn der Deckel auf der öffnung 15 fest angezogen wird· Die umlaufende Nut 17 (a) ist schmäler als die Verschlußdichtung 10, jedoch weiter als der effektive Durchmesser der konvexen Schulter 6 (a). Wenn der Deckel 9 auf die öffnung 15 aufgesetzt wird, bewirkt das EingueLfen der Halteglieder 6 (die im einzelnen im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben werden) ein Herabziehen des Deckels bis zum dichten Eingriff mit der Dichtfläche £· Infolge-
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dessen ruft die konvexe Schulter 6 (a) eine leichte Verformung der Verschlußdichtung 10 hervor. In ihrem deformierten Stadium wirkt"die Verschlußdichtung 10.als wirkungsvoller "O-Dichtungs- r ring" gegen die ausgesparte Oberfläche der umlaufenden Nut 17 (a). Eine derartige Anordnung läßt auch zu, daß die obere Dichtfläche 5 stärkere Veränderungen und Unregelmäßigkeiten aufweisen kann.
Wie aus der in Fig. 2 gezeigten Darstellung deutlich wird, läßt sich der erfindungsgemäße Kühlerdeckel leicht von Hand zusammensetzen und auch leicht auseinandernehmen, wenn reparaturbedürftige Bestandteile ersetzt werden sollen. Die Montage des Deckels setzt sich aus den folgenden Schritten zusammen: Zunächst wird die Verschlußdichtung 10 in ihre Lage an der unteren Oberfläche des Deckels 9 gebracht. Als zweites wird die Hauptdruckfeder 11 auf die umlaufende Schulter 43 des Rückhaltegliedes 32 aufgestreift. Drittens wird die Ventildichtung 13 mit der Ventilfläche des Druckdeckels 38 zum Eingriff gebracht, indem sie über die umlaufende Schulter am Ende des Haltegliedes 22 aufgestreift wird. Als Viertes wird die ringförmige Grundplatte 30 des Haltegliedes 37 auf den Druckdeckel 38 aufgeklemmt. Als fünfter Schritt wird der Ventilstößel 48 in den Hilfsdurchlaß 23 eingeschoben, die Hilfsfeder 46 über den Ventilstößel 48 gestreift und die Rückhalteklammer 47 in ihre Lage gebracht. Schließlich wird das Rückhalteglied 37 in die Hauptdruckfeder 11 hineingeschoben und mit dem Rückhalteglied ,32 gleitend zum Eingriff gebracht.
Nach der bevorzugten Ausführungsform werden der Verschluß und die Ventilanordnungen sowohl der Figur 1 als auch der Figur 2
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auf einen genormten Kühlereinfüllstutzen aufgesetzt· Der Überströmdurchlaß 7 führt von dem Einfüllstutzen über eine Flüssigkeitsleitung direkt zu dem tiefsten Punkt eines belüfteten Vorratsbehälters, der teilweise mit einem flüssigen, Kühlmittel gefüllt ist. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt, wo der Schlauch 49 über den Überströmauslaß 50 gestreift ist und, wie schematisch angezeigt, in Verbindung mit einer öffnung im Boden des Vorratsbehälters steht· Der Vorratsbehälter 5^ ist teilweise mit einem flüssigen Kühlmittel 52 angefüllt und steht über einen Durchlaß 53 im abnehmbaren Einfülldeckel mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung.
Die Figur 3 zeigt eine andere Ausfüb^ungsform des Belüftungsventil 14 gemäß Fig. 1 oder des Belüftungsventils 45 in Fig. In Fig. 3 ist die Druckplatte 12 schematisch dargestellt, während die Ventildichtung 13 statt von einer geformten Schulter, wie die Schulter 22 in den Figuren 1 und 2', von einem metallischen Niet 62 in ihrer Lage gehalten wird. Der Ventilstößel 26 und die Ventilplatte 27 werden in Bezug auf den Hilfsdurchlaß mittels einer leichten Schwimmerkammer 63 in ihrer Lage gehalt«?;-.-, die auf das obere Ende des Ventilstößeis 26 aufgesteckt wird. Vier unregelmäßige Füße 64, die an der Bodenfläche der Schwimmerkammer 63 geformt sind, gewährleisten, daß der Hilfsdurchlaß 23 nicht geschlossen wird, wenn sich das Hilfsbeluftungsventil in seiner maximal geöffneten Lage befindet· Im Betrieb ist dieses Hilfsbeluftungsventil immer dann geschlossen, wenn ein entsprechendes Flüssigkeitsvolumen sich innerhalb, des EinfülLstutzens 1 oberhalb der Druckplatte 12 befindet.
In Fig. 4 wird das Zusammenwirken zwischen den Verbindungsgliedern 16 des Deckels 9 und den Halterändern 6 des Einfülistut-
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zens 1 erläutert. Wenn der Deckel 9 auf die Öffnung 15 Einfüllstutzen^ aufgesetzt wird, werden die Verbindungsglieder 16 auf die Aussparungen 54- (von denen nur eine dargestellt ist) ausgerichtet. Der Deckel wird darauf in axialer Richtung nach unten geschoben und gedreht, so daß die Verbindungsglieder 16 über den kurzen, abgeschrägten Vorsprung 55 greifen und in eine mittlere Verschlußlage ^6 gebracht werden. Darauf wird der Deckel 9 weiter gedreht, wobei die Verbindungsglieder 16 an dem ein wenig abgeschrägten Vorsprung 57 entlanggleiten, bis die Drehung durch den Arretierungsvorsprung 58 eingehalten wird. Während die Verbindungsglieder 16 an dem leicht abgeschrägten Vorsprung 57 entlanggleiten, wird der Deckel nach unten gezogen und fest' mit der oberen Dichtfläche des Einfüllsüützens 1 zum Eingriff gebracht. Wie die Figur 1 ; zeigt,, bewirkt der feste mechanische Eingriff, der aus diesem Gleitvorgang resultiert, eine Deformation der Verschlußdichtung 10, wodurch ein positiver hermetischer Abschluß zwischen dem Deckel 9 und dem Einfüllstutzen 1'erreicht wird.
Die Figur 5 zeigt einen Teilschnitt durch einen anderen Aufbau der Abdichtung. Bei dieser Anordnung ist die innere Oberfläche des Deckels 9 so geformt, daß sie nahezu der oberen Dichtfläche; des Einfüllstutzens einschließlich der konvexen Schulter6(a) und den inneren Abmessungen der Öffnung 15 entspricht. Innerhalb des Deckels 9 ist eine umlaufende Schulter oder ein Vrsprung 9 (a) vorgesehen, der gegen die Innenfläche des Einfüllntutzens 1 in der Nähe der Innenfläche der konvexen Schulter 6 (a) drückt.
Der Vorsprung 9 (a) besitzt eine verminderte Querschnittsfläche und erstreckt isich radial nach außen. Der Außendurchmesser des
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Vorsprunges 9 (a) ist etwas größer als der Innendurchmesser der öffnung 15 im Einfüllstutzen 1. Während der Deckel 9 aufgeschraubt wird, wird der Vorsprung 9 (&) radial nach innen gebogen, wodurch ein positiver hermetischer Abschluß der öffnung 15 gewährleistet ist.
Die Figur 8 zeigt einen Teilschnitt, der demjenigen der Figur ähnlich ist und eine weitere Ausführungsform der Abdichtung des oberen Endes des Einfüllstutzens gegenüber der umgebenden Atmosphäre darstellt. Bei dieser Anordnung ist ein O-Ring in die umlaufende Nut 7I eingelegt. Der O-Ring 70 ist dort zwischen der inneren Oberfläche des Deckels 9 und der Dichtfläche > angeordnet, wo letztere in den Einfüllstutzen 1 übergeht. Dem Sachverständigen ist klar, daß verschiedene Anordnungen vorgesehen sein können, tun eine absolute Abdichtung der öffnung zu erreichen, und zwar sowohl mit als auch ohne Richtungen.
Die Figuren 6 und 7 zeigen die Anordnung und Wirkungsweise eines Sicherheitsarretierungsstiftes 59, der an einem Punkt außerhalb des Außendurchmessers der Verschlußdichtung 10 angeoxl·· net ist. Die Figur 6 zeigt die Verbindungsglieder 16 am Arretierungsvorsprung 58 anliegend, nachdem sie an dem abgeschrägten Vorsprung 57 vorbeibewegt worden sind. Das untere Ende 61 „ des Sicherheitsarretierungsstiftes 59 gleitet über die obere Dichtfläche 5 des Einfüllstutzens 1, bis es den Bereich der Aussparungen 5^ erreicht hat, worauf es infolge der eigenen Flexibilität des Stiftes den Haltegliedern 16 gegenüber mit der Seite des ArretierungsvorSprunges 58 zum Eingriff kommt.
Der Sicherheitsarretierungsstift 59 ist normalerweise nur in solchen Fällen in dem Deckelaufbau vorgesehen, bei Welchen dei*
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erf Ittdungs gemäße Kühlerdeckel in der im Zusammenhang mit Fig.. beschriebenen bevorzugten Ausführungsform eingesetzt wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Abwesenheit von Luft innerhalb des Kühlsystems normalerweise durch den Augenschein festgestellt», und zwar beispielsweise durch ein transparentes Sichtrohr, das in den oberen Kühl schlauch,, der von dem Motor kommt, eingesetzt ist. In solchen Fällen verhindert der S'icherheitsarretierungsstift 59 ein unbeabsichtigtes Entfernen des Kühlerdeckels von dem Einfüllstutzen, wodurch die Möglichkeit eingeschränkt wird,, daß Kühlmittel verloren geht und daß man sich verbrüht oder verbrennt, was auftreten kann, wenn man dem heißen Kühlmittel ausgesetzt wird,
Bern Sachverständigen wird einleuchten, daß die hier beschriebenen, erfindungsgemäßen Ausfühnungsformen Raum für eine große Anzahl von Variationsmöglichkeiten bieten. Beispielsweise können die einzelnen Bestandteile aus anderen Materialien als Kunststoff geformt sein. Der Deckel 9 kann aus Kunststoff bestehen, während die Druckplatte 12 und die damit in Verbindung stehenden Teile aus einem entsprechenden metallischen Material gestanzt sein können. Es gibt verschiedene Möglichkeiten % um die Enden der Feder 11 mit dem Deckel 9 ttder der Druckplatte in Eingriff au halten. Auch kann nach verschiedenen Anordnungen die Ventildichtung 13 in Ausrichtung auf den Flüssigkeitsdurchlaß gehalten werden. Auf den Deckel 9 können monolithische Gharakteristika übertragen werden» indem ein normalerweise nichtmonolithischer Deckelaufbau versiegelt, verstärkt oder eingekapselt wird. Die Hauptdichtung zwischen dem Deckel 9 w&ä. der öffnung 15 kann vielfältig ausgebildet sein. Auch kann die gleitende und klemmende Verbindung zwischen dem Rückhalteglied37 und dem Rückhalteglied 32 durch einen equivalenten Aufbau erreicht
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werden. All diese Variationsmöglichkeiten liegen ill Kahmen der Erfindung.
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Claims (20)

  1. ^252750
    Patentansprüche
    Kühlerdeckel zur Verwendung in einem unter Druck stehenden ITüssigkeitskreislauf, wobei der Kreislauf im wesentlichen abgedichtet ist und bei welchem ein im allgemeinen zylindrischer Einfüllstutzen eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem inneren Teil des Kreislaufs und der umgebenden Atmosphäre schafft und der Einfüllstutzen eine Öffnung zur umgebenden Atmosphäre und eine andere Öffnung zum inneren Teil des Kreislaufes hat, während am äußeren Ende eine Dichtfläche und zwischen dem äußeren und dem inneren Ende ein Ventilsitz vorgesehen ist, wobei zwischen der Dichtfläche und dem Hauptventilsitz ein Überströmauslaß vorgesehen ist, während außerdem ein Halteband angeordnet ist, gekennzeichnet durch
    a) einen monolithischen Deckel (9) und;mit diesem aus einem Stück bestehende Halteglieder (16), die zur Befestigung des Deckels (9) auf der Öffnung (15) des Einfüllstutzens (1) mit dem Halterand (6) zum Eingriff bringbar sind, sowie einen Haltering (18),
    b) eine zur Abdichtung des Kühlerstutzens (1) zwischen dem Deckel (9) und der Dichtfläche (5) vorgesehene Verschlußdichtung (10),
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    c) eine Hauptdruckfeder (11), deren eines Ende von dem Haltering (18) gehalten wird,
    d) eine Druckplatte (12) mit einem Haltering (20), mittels welchem die Druckplatte (12) an dem anderen Ende der Hauptfeder (11) gehalten wird, einerVentilfläche (21) sowie einem Hilfsdurchlaß (2J) innerhalb der Ventilfläche (21),
    e) eine zweite Ventildichtung (13) zwischen der Ventilfläche (21), der Druckplatte (12) und dem Hauptventilsitz (4) zur Verhinderung des Übertritts der Kühlflüs- ' sigkeit aus dem Flüssigkeitskreislauf in den Bereich des Überströmdurchlasses (7), bis der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Kühlflüssigkeitskreislaufs den Atmosphärendruck um einen vorbestimmten Wert überschreitet,
    f) ein Belüftungsventil (14, 45) zwischen dem Hilfsdurchlaß (23) in der Druckplatte (12) und der Ventildichtung (13) zur Verhinderung des Überganges der Kühlflüssigkeit von dem Überströmdurchlaß (7) in den Bereich des KühlflüRsigkeitskreislaufes, bis der Druck des Kühlflüssigkeitskreislaufes den Atmosphärendruck um einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteringe (18, 20) mit Vorsprüngen (19» 24) versehen sind, die mit den Enden der Hauptdruckfeder (11) im Eingriff stehen, wobei der Deckel (9) und die Druckplatte (12) entlang einer gemeinsamen Achse (35) relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.
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  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Deckel (9) als auch die Druckplatte'(12) einen ringförmigen Vorsprung (30, 39) niit; einer gemeinsamen Achse (35) aufweisen, wobei einer der ringförmigen Vorsprünge (39) einen größeren Innendurchmesser besitzt als der Außendurchmesser des anderen Vorsprunges (30), während der erste Vorsprung (39) eine innen umlaufende Schulter (33), der zweite Vorsprung (30) eine außen umlaufende Schulter (42) und mindestens einer der Vorsprünge (30, 39) eine Flexibilität in axialer Bichtung besitzt und eine Feder (11) durch den Eingriff der beiden umlaufenden Schultern (33, 42) zwischen dem Deckel (9) und der Druckplatte (12) in einem zusammengedrückten Zustand haltbar ist. ·
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite ringförmige Vorsprung (39) auf einer ringförmigen Platte (40) angeordnet ist und die Ventilfläche (21) von der Grundfläche eines flachen Druckdeckels (38) mit einem sich axial erstreckenden Band (43), der in einer sich nach innen erstreckenden Schulter (44) ausläuft, gebildet wird, wobei der äußere Durchmesser der ringförmigen Platte (40) geringer ist als der Innendurchmesser des sich axial erstreckenden Bandes (43) des Druckdeckels (38) und größer als der Innendurchmesser der umlaufenden Schulter (44), während der sich axial erstreckende Band (43) eine begrenzte Flexibilität in axialer Sichtung aufweist.
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  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet» daß außerdem ein Haltering (22) zur Halterung der Ventildichtung (13) und deren Ausrichtung auf den Ventilsitz (4-) vorgesehen ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (22) aus einem sich koaxial zum Hilfsdurchlaß (23) durch die Ventildichtung (15) erstreckenden, ringförmigen Vorsprung besteht, der in einem sich nach außen erstreckenden^umlaufenden Band ausläuft.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdichtung (10) aus einer ringförmigen, aus einem leicht verformbaren Material hergestellten Scheibe besteht, während die Ventildichtung (13) aus einer, aus einem leicht verformbaren Material hergestellten,kreisförmigen Scheibe mit einem mittleren Durchlaß besteht, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des axialen Teiles des Halteringes (22) des Druckdeckels (38), jedoch kleiner als der Außendurchmesser des umlaufenden Bandes des Halteringes (22)
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Verschlußdichtung (10) gleich dem Aüßendurchmesser der Ventildichtung (13) oder größer als dieser ist.
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    -■2? -
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert des Druckes zur öffnung des Belüftungsventiles (14, 45) in etwa Null ist, wobei das Belüftungsventil (14-, 45) in der Normal st el lung geöffnet ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Wert zur öffnung des Belüftungsventils (14, 45) größer als Null-ist und daß das Belüftungsventil (14, 45) in seiner Normalstellung geschlossen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil (14, 45) mit einer Schwimmerkammer (63) versehen ist, wobei sich das Belüftungsventil (14, 45) in einer geschlossenen Stellung befindet, wenn das Niveau der Kühlflüssigkeit innerhalb des Einfüllstutzens (1) eine vorbestimmte Höhe überschreitet.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Überströmdurchlaß mit einem belüfteten Vorratsbehälter (5Ό unterhalb des Niveaus des darin befindlichen Kühlmittels (52) in Verbindung steht.
  13. 13· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) aus einem synthetischen Kunststoffmaterial besteht.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Kunststoffmaterial verstärkt ist.
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  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial Glas ist.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Deckel als auch die Druckplatte (12) aus einem synthetischen Kunststoffmaterial bestehen.
  17. 17· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) aus Metall besteht.
  18. 18. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Druckplatte (12) als auch der äußere, sich in axialer Richtung erstreckende Rand aus einem synthetischen Kunststoffmaterial bestehen.
  19. 19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdichtung (10) aus einem halbelastischen Kunststoffmaterial besteht, das mit dem Deckel (9) aus einem Stück gefertigt ist.
  20. 20. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdichtung aus einem aus einem leicht verformbaren Material hergestellten O-Ring besteht.
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    IB
    L e e r s e i t e
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