DE60222853T2

DE60222853T2 - Entlüftungsventil für Kraftstoffdämpfe mit einem die Wiederöffnung sichernden Wegziehmechanismus

Info

Publication number: DE60222853T2
Application number: DE60222853T
Authority: DE
Inventors: Maxim V. Ann Arbor Zorine
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2001-12-14
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-05
Also published as: EP1323568B1; DE60222853D1; TW567279B; TW200300816A; JP4314398B2; CA2414041A1; EP1323568A2; MXPA02012387A; AU2002306206B2; KR100907167B1; EP1323568A3; AR038009A1; BR0205567A; US20030111111A1; JP2003193925A; KR20030051294A; US6691725B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dampfentlüftungsventile der Bauart, wie sie in Kraftstofftanks verwendet wird, die mit flüchtigem Kraftstoff zum Betreiben eines Verbrennungsmotors gefüllt sind, und für die es erwünscht ist die Emission von Kraftstoffdämpfen während Zeiträumen, in denen der Motor nicht arbeitet, zu steuern.
Bis her haben Kraftstofftankdampfentlüftungsventile Probleme in Zusammenhang mit Ventilausfällen in Anordnungen gehabt, in denen der steigende Pegel des flüssigen Kraftstoffs in dem Tank den Ventilauslass verschließt, der mit dem Entlüftungsanschluss durch die Wand des Tanks verbunden ist. Insbesondere sind in derartigen Anordnungen bei Entnahme von Kraftstoff Probleme dahingehend aufgetreten, dass das Ventil hängen blieb und nicht wieder öffnete. Es ist eine verhältnismäßig große Ventilfläche erforderlich, um die gewünschte Dampfströmung bei niedrigen Dampfdrücken sicherzustellen. Wenn von dem Schwimmer eine verhältnismäßig geringe Ventilschließkraft verfügbar ist, ist es erforderlich, ein relativ elastisches Ventilelement zu verwenden, das mit der verfügbaren, relativ geringen Schließkraft wirksam auf die Ventilfläche aufgesetzt werden kann.
Ein bekanntes Schwimmer betätigtes Ventil hat ein verhältnismäßig dünnes elastisches Ventilmembranelement verwendet, um eine Schließung mit einer auf diese einwirkenden, verhältnismäßig geringen Schließkraft zu bewerkstelligen. Jedoch sind mit derartigen Ventilen insofern Probleme festgestellt worden, als bei einem mit flüssigem Kraftstoff vollständig gefüllten Tank das Ventil im Schließzustand hängenblieb oder „verkorkte".
Wenn anschließend der Kraftstoff entnommen bzw. abgeführt wird und der Schwimmer zu einem Pegel, der zum Wiederöffnen des Ventils bestimmt ist, hinabsteigt, wirkt der erhöhte Dampfdruck in der Weise, dass er das Ventilmembranelement in dem an dem Ventilsitz geschlossenen Zustand weiter hält.
Die Druckschrift US-A 4,753,262 beschreibt ein Entlüftungsventil für ein Kraftstoffsystem mit verbesserter Wirkung bei Wiederöffnen zur Entlüftung, wobei das Entlüftungsventil eine Schwimmeranordnung aufweist, die einem Ventilgehäuse zugeordnet und in Bezug auf das Gehäuse bewegbar geführt ist. Die Schwimmeranordnung enthält ein Dichtungselement in Form einer Scheibe, die aus einem Werkstoff mit einer geringfügig nachgiebigen Beschaffenheit hergestellt ist. Ein Schwimmerkörper trägt einen Satz von vier Fingern, die mit dem Schwimmerkörper zusammenwirken, um die Scheibe käfigartig zu umfassen. Die Finger werden dazu verwendet, die Scheibe vom Sitz abzuheben, wenn der Kraftstoffpegel unter ein bestimmtes Niveau abnimmt und die Schwimmeranordnung sinkt. Eine weitere Gestaltung eines Kraftstoffabsperrventils ist in der Druckschrift US-A 4,982,757 beschrieben. Dieses Kraftstoffabsperrventil ist mit einem Schwimmerelement versehen, das in einem Gehäuseelement angeordnet ist, das eine zu einem Behälter führende Auslassöffnung aufweist. Das Schwimmerelement enthält ein Ventil, das ein erstes ringförmiges Dichtungselement in Form einer ringförmigen Rippe, die den Umfang der Auslassöffnung abdichtet, und ein zweites ringförmiges Dichtungselement mit einem kleineren Durchmesser als der der Auslassöffnung aufweist. In jedem Dichtungselement des Ventils ist ein Durchgangsloch ausgebildet. Wenn der flüssige Kraftstoff in das Gehäuseelement einströmt, dichtet die ringförmige Rippe um den Umfang der Auslassöffnung ab.
Es ist seit langem erwünscht, einen Weg oder eine Einrichtung zur Sicherstellung einer zwangsläufigen Wiederöffnung eines strömungsbetätigten Kraftstoffentlüftungsventils mit einem verhältnismäßig dünnen elastischen Ventilelement zu schaffen, das bei den verfügbaren niedrigen Schließkräften von dem Schwimmer ohne Weiteres einen dichten Verschluss an dem Entlüftungsanschlusssitz schafft und das bei Kraftstoffentnahme, wenn der Schwimmer auf ein Niveau sinkt, bei dem eine Dampfentlüftung erforderlich ist, sicher wiederöffnet ohne hängenzubleiben.
Diese Aufgabe wird durch eine Dampfentlüftungsventilanordnung und durch ein Verfahren zur Steuerung einer Dampfentlüftung gemäß der Erfindung erreicht, wie sie in den Anschlüssen 1 bzw. 8 definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst das oben beschriebene Problem durch Schaffung eines Schwimmer betätigten Kraftstoffdampfentlüftungsventils, das eine Ventilelement nach Art einer flexiblen elastomeren Membran aufweist, das an der Schwimmeranordnung mit einem begrenzten Spiel bewegbar käfigartig eingesperrt ist, wobei der obere Teil bzw. Abschnitt des Käfigs einen sich nach unten erstreckenden Vorsprung zur Bewerkstelligung einer örtlich begrenzten Abschälung des Ventilelementes von dem Ventilsitz beim Absinken der Schwimmeranordnung aufgrund einer Entnahme des flüssigen Kraftstoffs aus dem Tank aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform der Schwimmeranordnung weist einen Käfig auf, der mit einem geneigten bzw. schrägen oberen Abschnitt ausgebildet ist, um das Abschälen bzw. Ablösen einer Seite der Membran von dem Ventilsitz zu bewirken, wodurch die Kraft auf ein Minimum reduziert wird, die zum weiteren Wiederöffnen des Ventils beim weiteren Absenken der Schwimmeran ordnung erforderlich ist, um ein vollständiges Wiederöffnen sicherzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird; und
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der in dem Ventil nach 1 verwendeten Schwimmeranordnung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf 1 ist die Ventilanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 gekennzeichnet und enthält einen allgemein bei 12 angezeigten Körper oder ein Gehäuse, der bzw. das einen oberen Teil 14 enthält, der dazu bestimmt ist, außerhalb des Tanks angeordnet zu werden, und der einen Schlauchanschluss 16 enthält, in dem ein Dampfauslasskanal 18 ausgebildet ist. Der obere Teil 14 des Gehäuses enthält einen sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flanschabschnitt 20. Der Ventilkörper 12 enthält ferner einen sich nach unten erstreckenden Teil bzw. Abschnitt 22, der dazu bestimmt ist, sich in den Innenraum des Kraftstofftanks hinein durch eine (nicht veranschaulichte) Zugangsöffnung hindurch zu erstrecken, die in dem Tank vorgesehen ist; und in dem Teil 22 ist ein Schwimmerhohlraum 24 ausgebildet, in dem eine allgemein bei 26 angezeigte Schwimmeranordnung verschiebbar aufgenommen ist.
Der nach außen ragende Flansch 20, der an dem oberen Teil 14 ausgebildet ist, weist einen ringförmigen Befestigungsflansch 28 auf, der vorzugsweise durch Kunststoff überspritzen darüber angeordnet ist und der einen Trag- oder Haltering 30 enthält, der mit dem Flansch 28 und dem Teil 22 in Eingriff steht. Über dessen Außenumfang ist ein elastomeres Dichtungsmaterial 32 angeformt, das eine im Wesentlichen dampfundurchlässige Dichtung zwischen dem Flansch 20 und der Umspritzung 28 bildet. Es versteht sich, dass die Umspritzung 28 zum Anschweißen an einen Kunststofftank aus einem ähnlichen Werkstoff passend eingerichtet ist.
In dem Körper 12 ist ein Ventilsitzelement 34 angeordnet, das einen kreisringförmigen Ventilsitz 36 enthält, der an dem unteren Ende eines Ventildurchgangs 38 ausgebildet ist, der sich in vertikaler Richtung durch das Element 34 hindurch erstreckt. An dem oberen Ende des Durchgangs 38 ist ein vorzugsweise kugelförmiges durch Schwerkraft wirkendes Sperr- bzw. Rückschlagventil 40 aufgesetzt, das daran durch eine ringförmige Haltewand 42 positioniert ist, die vorzugsweise als ein Teil des Ventilsitzelementes 34 ausgebildet ist.
Über dem unteren Teil des Körpers 22, ist ein Schutz oder eine Abdeckung 44 aufgenommen, der bzw. die in der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung vorzugsweise eine becherförmige Gestalt oder alternativ eine U-förmige Gestaltung aufweist und über dem unteren Teil des Körpers 22 mit einem beliebigen geeigneten Mittel, bspw. durch eine Schnappverriegelungsverbindung oder durch Anschweißen gesichert sein kann.
Das obere Ende des Dampfdurchgangs 38 weist wenigstens eine und vorzugsweise mehrere Kreuznuten 46 auf, die daran ausgebildet sind, um eine minimale Entlüftungsströmung von Kraftstoffdampf zuzulassen, wenn das Rückschlagventil 40 an dem Ende des Durchgangs 38 aufliegt. Im Falle eines übermäßigen Dampfdrucks in dem Tank wird die Abwärtskraft des Gewichts des Rückschlagventils 40 durch den Druck überwunden, der über der Fläche des aufsitzenden Ventils wirkt; und dieser Druck veranlasst das Ventil 40, sich aufwärts zu bewegen, wodurch der Strömungsbereich vergrößert wird, um den Druck abzubauen.
Bezugnehmend auf 2 ist die Schwimmeranordnung 26 in größeren Einzelheiten veranschaulicht und enthält einen Körper mit einer im Wesentlichen kreisringförmigen oder rohrförmigen Ausgestaltung, der mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet und mit einem Kern 50 versehen ist, der darin angeordnet ist und der vorzugsweise eine an seinem oberen Ende ausgebildete gekrümmte Oberfläche 52 aufweist. Der Kern 50 kann in dem Körper 48 durch ein beliebiges geeignetes Mittel, wie bspw. durch Schnappverriegelung oder durch Schweißen, gesichert sein.
Der Körper 48 weist einen an seinem oberen Ende ausgebildeten Käfig 54 auf, in dem ein nachgiebiges elastisches Ventilelement aufgenommen ist, das mit dem Bezugszeichen 56 bezeichnet ist, vorzugsweise eine Gestaltung einer verhältnismäßig dünnen Membran aufweist und vorzugsweise mit einem ringförmigen Wulstrand 58 versehen ist, der rund um den Außenumfang von diesem angeordnet und vorzugsweise einstückig, integral mit diesem ausgebildet ist. Unter dem Ventilelement 58 ist eine steife Platte oder Scheibe 60 angeordnet, die auf der gekrümmten Fläche 52 verschwenkbar aufsitzt und sich nach außen erstreckt, um mit dem Wulst 58 in Kontakt zu treten, um eine Andruck- oder Aufsitzfläche für diesen bereitzustellen.
Das obere Ende 62 des Käfigs 54 ist unter einem Winkel in Bezug auf die Achse des Schwimmerkörpers 48 geneigt; und das obere Ende 62 des Käfigs enthält einen sich abwärts erstreckenden Vorsprung 64, der vorzugsweise neben dem Innenumfang des Wulstes 58 angeordnet ist. Der Vorsprung 64 ist im Betrieb wirksam, um einen örtlich begrenzten Kontakt und eine Auslenkung bzw. Verbiegung der Membran 56 bei einer Abwärtsbewegung der Schwimmeranordnung 26 zu erzielen, wie dies hier nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben ist. Es versteht sich, dass der Käfig 54 eine ausreichende Höhe in Bezug auf den Kern 52 aufweist, um eine begrenzte Relativbewegung oder einen Totgang bzw. ein Spiel des Ventilelementes 56 und der Scheibe 60 darin zuzulassen.
Bezugnehmend auf 1 ist die Schwimmeranordnung durch eine Feder 66 nach oben vorgespannt, deren unteres Ende gegen die Innenseite des Bechers 44 abgestützt ist, während das obere Ende der Feder 66 sich in einer Ringnut 68 abstützt, die in dem unteren Ende des Kerns 50 ausgebildet ist.
Wenn im Betrieb der Kraftstoffpegel in dem Tank steigt, wird der Schwimmer zu der Position, die in 1 mit gestricheltem Umriss veranschaulicht ist, nach oben bewegt, woraufhin das Ventilelement oder die Membran 56 mit dem Ventilsitz 36 in Kontakt tritt und gegen diesen dichtend geschlossen wird, indem die Scheibe 60 gegen den Umfangswulst 58 der Membran drückt, wenn die gekrümmte Fläche 52 des Schwimmerkerns mit der Unterseite der Scheibe 50 in Kontakt steht.
Bei Entnahme bzw. Abführung von Kraftstoff aus dem Tank und beim Absenken des Kraftstoffpegels sinkt die Schwimmeranordnung und bewirkt, dass der Vorsprung 64 lokal mit einem Abschnitt des Ventilelementes und der Membran 56 in Kontakt tritt, um eine örtlich begrenzte Abschälung oder Ablösung dieses Abschnitts des Ventilelementes 56 von dem Ventilsitz 36 zu bewirken, wodurch das Ventilelement oder die Membran 56 daran gehindert wird, an dem Ventilsitz 36 hängen zu bleiben. Eine weitere Abwärtsbewegung der Schwimmeranordnung 26 veranlasst die Unterseite des oberen Abschnitts 62 des Käfigs, mit dem Wulstrand 58 des Ventilelementes in Kontakt zu treten und eine weitere Ablösung einer Seite von diesem zu bewirken. Bei einer weiteren Absenkung der Schwimmeranordnung 26 kommt er obere oder höhere Abschnitt des Käfigs 62 mit der anderen, in Bezug auf den Vorsprung 64 gegenüberliegenden Seite des Randes 58 des Ventilmembranelementes in Berührung und bewirkt eine vollständige Öffnung des Ventilelementes von dem Sitz 36.
Die vorliegende Erfindung schafft somit einen einzigartigen und neuen Aufbau für ein Schwimmer betätigtes Kraftstoffdampfentlüftungsventil, das ein verhältnismäßig dünnes nachgiebiges Ventilelement aufweist, das in einem Käfig an dem Schwimmer derart montiert ist, dass es ein begrenztes Spiel an dem Schwimmer aufweist, um gegen einen stationären Dampfentlüftungsventilsitz abzudichten, wenn der Schwimmer steigt. Bei Entnahme von Kraftstoff und Sinken des Schwimmers kommt ein nach unten ragender Vorsprung an dem Schwimmerkäfig mit einem örtlich begrenzten Bereich der Ventilmembran in Kontakt und veranlasst den örtlich begrenzten Bereich, sich von dem Ventilsitz abzulösen, wodurch das Ventil daran gehindert wird, in einem vollständig geschlossenen Zustand zu verbleiben. Bei einer weiteren Absenkung des Schwimmers löst der Käfig dieses Element 56 vollständig von dem Ventilsitz ab.
Obwohl die Erfindung hier vorstehend mit Bezug auf die veranschaulichten Ausführungsformen beschrieben ist, versteht es sich, dass die Erfindung modifiziert und verändert werden kann und lediglich durch die folgenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Dampfentlüftungsventilanordnung für einen Kraftstofftank, die aufweist: (a) ein Gehäuse (12), das einen Entlüftungskanal (18) und einen Ventilsitz (36) an einem Ende des Kanals bildet; (b) eine Schwimmeranordnung (26), die dem Gehäuse (12) zugeordnet und in Bezug auf das Gehäuse bewegbar geführt ist, wobei die Schwimmeranordnung einen Käfig (54) mit einem nachgiebigen Dichtungselement (56) enthält, das in dem Käfig mit begrenztem Spiel in Bezug auf den Käfig bewegbar aufgenommen ist, wobei die Dichtung (56) positioniert ist, um mit dem Ventilsitz (36) in Kontakt zu treten, wenn die Schwimmeranordnung in Abhängigkeit von dem Anstieg des Kraftstoffpegels auf ein gewisses Niveau steigt, wobei die Dichtung einen Wulst (58) aufweist; wobei (c) der Käfig (54) ferner einen sich nach unten erstreckenden Vorsprung (64), der wirksam ist, um mit der Dichtung (56) in Kontakt zu treten und eine örtlich begrenzte Auslenkung der Dichtung (56) von dem Kontakt mit dem Ventilsitz (36) weg zu bewirken, wenn der Kraftstoffpegel unter das bestimmte Niveau fällt und die Schwimmeranordnung (26) absinkt, und (d) eine Unterseite des oberen Abschnitts (62) des Käfigs (54) enthält, die mit dem Wulst (58) in Kontakt tritt, um eine weitere Auslenkung der Dichtung von dem Kontakt mit dem Ventilsitz weg zu bewirken, wenn der Kraftstoffpegel weiter abnimmt.
Dampfentlüftungsventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die nachgiebige Dichtung (56) eine verhältnismäßig dünne kreisförmige Gestaltung aufweist.
Dampfentlüftungsventilanordnung nach Anspruch 1, wobei die nachgiebige Dichtung (56) eine verhältnismäßig dünne Gestaltung mit dem Wulst (58) aufweist, der einen um diese herum ausgebildeten vergrößerten Umfangswulst bildet.
Dampfentlüftungsventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der Umfangswulst (58) ein Ringwulst ist, der rund um den Außenumfang der nachgiebigen Dichtung (56) integral ausgebildet ist.
Dampfentlüftungsventilanordnung (26) nach Anspruch 1, wobei der Käfig (54) einen oberen Abschnitt aufweist, der gegen die Richtung des Fluidpegels geneigt ist.
Dampfentlüftungsventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der sich nach unten erstreckende Vorsprung (64) integral mit dem Käfig (54) ausgebildet ist.
Dampfentlüftungsventilanordnung nach Anspruch 1, die ferner eine steife Scheibe (60) aufweist, die unter der nachgiebigen Dichtung (56) angeordnet ist, um eine Sitzfläche für den Wulst zu bilden.
Verfahren zur Steuerung einer Dampfentlüftung in einem Kraftstofftank, das aufweist: (a) Schaffen eines Entlüftungsanschlusses (18) durch die Wand des Tanks und Schaffen eines ringförmigen Ventilsitzes (36) an dem Entlüftungsanschluss; (b) Bilden eines Käfigs (54) und einer elastischen Dichtung (56), die in dem Käfig derart aufgenommen ist, dass sie auf einem Schwimmer (50) mit begrenztem Spiel bewegbar ist, und Anordnen des Schwimmers in einer Weise, um bei einer Aufwärtsbewegung des Schwimmers die Dichtung (56) derart zu bewegen, dass sie mit dem Ventilsitz in Kontakt tritt, wobei die elastische Dichtung an ihrem Umfang einen Wulst (58) aufweist; (c) Anordnen eines nach unten ragenden Vorsprungs (64) an dem Käfig (54) und Bringen der Dichtung lokal mit dem Vorsprung in Kontakt sowie Bewirkung einer örtlich begrenzten Ablösebewegung der Dichtung von dem Ventilsitz, wenn sich der Schwimmer nach unten bewegt; und (d) Bilden einer Unterseite des oberen Abschnitts (62) des Käfigs (54) in einer Weise, damit sie mit dem Wulst (58) in Kontakt tritt, um eine weitere örtlich begrenzte Ablösebewegung der Dichtung von dem Kontakt mit dem Ventilsitz weg zu bewirken, wenn sich der Schwimmer weiter abwärts bewegt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Bildung eines Käfigs (54) die Ausbildung des nach unten ragenden Vorsprungs (64) enthält.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Bildung der elastischen Dichtung (56) eine Anordnung einer verhältnismäßig dünnen Scheibe in dem Käfig enthält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Wulst ein kreisringförmiger Wulst (58) ist, der rund um den Außenumfang der Scheibe integral ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner eine Anordnung einer steifen Scheibe (60) unter der elastischen Dichtung (58) aufweist, um eine Dichtungsfläche für den Wulst zu schaffen.