EP1523613A1 - Verschlussdeckel - Google Patents

Verschlussdeckel

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EP1523613A1
EP1523613A1 EP03730044A EP03730044A EP1523613A1 EP 1523613 A1 EP1523613 A1 EP 1523613A1 EP 03730044 A EP03730044 A EP 03730044A EP 03730044 A EP03730044 A EP 03730044A EP 1523613 A1 EP1523613 A1 EP 1523613A1
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EP
European Patent Office
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valve body
annular groove
sealing seat
inner part
cap
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EP03730044A
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Heinrich Reutter
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Individual
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204Filling
    • F01P11/0209Closure caps
    • F01P11/0238Closure caps with overpressure valves or vent valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01P11/00Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204Filling
    • F01P11/0209Closure caps
    • F01P11/0214Mounting

Definitions

  • the present invention relates to a closure lid for openings on containers, in particular on motor vehicle radiators, according to the preamble of claim 1.
  • an O-ring is held on the valve body in a radially open asymmetrical groove, which lies against the ring edge surface of the lid inner part designed as a sealing seat and thus seals a flow connection between the interior of the vessel and the exterior of the vessel. If the spring force, which presses the valve body against the sealing seat, is overcome at a certain upper limit value of the internal container pressure, the flow connection is opened. Since the area of the O-ring which is exposed from the asymmetrical radial annular groove lies directly in the venting flow, there is a risk that through direct flow pressure and / or through
  • Inner cover part of a closure cover for a motor vehicle sensor with an overpressure / underpressure valve arrangement in a position after reaching a limit value of the interior container pressure according to a preferred embodiment of the present invention
  • Figure 2 shows a section along the line II-II of Figure 1, but in the closed starting position and at pending internal pressure.
  • the cover 11 shown in the drawing for example for a motor vehicle radiator, has, in a manner not shown, an outer cover part provided with an actuating handle, on which an inner cover part 14 is held with a vacuum / pressure valve arrangement 15.
  • the closure cover 11 In the position of use, the closure cover 11 is fixed or screwed onto a radiator neck, not shown.
  • the inner cover part 14 protrudes in the direction of the cooler interior in the cooler neck.
  • An outer dashed-dotted O-ring 16 seals the inner cover part 14 against the radiator nozzle wall.
  • the overpressure part of the valve arrangement 15 is designed in two stages and serves to prevent the cooler from boiling dry in a first overpressure stage and to ensure security against damage to the cooler system due to excessive overpressure in a second overpressure stage.
  • the overpressure part of the valve arrangement 15 has a first valve body 17 and a second valve body 18 and a third valve body 19 in the interior of the cover inner part 14.
  • the first valve body 17 is arranged above the second valve body 18 in the direction of the outside of the cover, while the third valve body 19 coaxially inside of the second valve body 18 is received.
  • the first valve body 17 is designed in the manner of a valve disk standing upside down, on the side facing the cooler interior of which an annular seal 21 is provided which has an axially inwardly facing sealing surface.
  • the first valve body 17 is acted upon from a side facing away from the interior of the cooler by a closing pressure spring 22, which is only indicated by dash-dotted lines and which is shown in another manner in FIG Way indirectly supported on the lid inner part 14.
  • the first valve body 17 is biased in the direction of the interior of the cooler by means of the closing pressure spring 22.
  • the first valve body 17 is seated on a first annular sealing seat 24 of the second valve body 18 via the seal 21 designed as a flat sealing ring.
  • the one-piece second valve body 18 has a hood part 26, which is provided on its free face with the first sealing seat 24, and a concentric and hollow-cylindrical receiving part 27 for the third valve body 19 pointing from the bottom 28 of the hood part 26 to the interior of the radiator.
  • the bottom 28 between the hood part 26 and receiving part 27 is provided on the outer circumferential side with a collar, the underside 29 of which forms a second sealing seat in relation to the inner cover part 14.
  • this second sealing seat 28 Associated with this second sealing seat 28 is an internal O-ring 31 which is received in an annular groove 30 which is arranged in a collar edge 32 of the inner cover part 14 in such a way that it is open axially upward (facing the bottom 28 of the second valve body 18) ,
  • the collar edge 32 is formed between a hollow-cylindrical upper region of the inner cover part 14 which receives the first valve body 17 and the hood part 26 of the second valve body 18 and a lower region of the inner cover part 14 which surrounds the receiving part 27 of the second valve body 18.
  • the inner lid part 14 is provided with an axial opening 33 for flow connection to the interior of the container.
  • the closing pressure spring 22 presses the first valve body 17 with its first ring seal 21 against the first sealing seat 24 of the second valve body 18, which in turn has its second sealing seat against the second ring seal (O-ring 31) on the inner cover part 14 is pressed.
  • the axially upwardly open annular groove 30 in the collar edge 32 of the inner cover part 14 is provided with ventilation pockets 35, which are formed by slots 36 extending from the larger inner edge of the annular groove 30.
  • the slots 36 run over the entire axial depth of the annular groove 30.
  • the slots 36 or ventilation pockets are arranged in a plurality (here 16) evenly distributed over the circumference of the annular groove 30 (FIG. 2).
  • FIG. 1 shows a flow connection 40 made from the inside of the container to the outside of the container between the inner edge of the collar edge 32 and the lower inner part of the cover and between the second sealing seat 28 and the O-ring 31 when the second valve body 18 is lifted off the O-ring 31 -Rings 31 in the annular groove 30 when the vent path 40 is closed, ie in a position in which the second valve body 18 rests with its second sealing seat 28 on the 0-ring 31 in the inner cover part 14 under the action of the closing pressure spring 22.
  • the O-ring 31 is compressed by the arrangement of the ventilation pockets 35 and in the region of these ventilation pockets in a radially undulating manner.
  • the first valve body 17 sits on the second valve body 18 (corresponding to FIG. 1) and the second valve body 18 differently than shown in FIG. 1 on the inner cover part 14 or on the O-ring. 31. If a first limit value of the container internal pressure is exceeded, the first valve body 17 is raised against its closing pressure spring 22, since there is a connection between the container interior and the underside of the first valve body 17 past the tightly closing third valve body 19 and through the second valve body 18. By opening a first flow connection, air can flow outward from the air cushion located above the liquid coolant and thereby compensate or reduce the excess pressure. The second valve body 18 remains pressed against the collar edge 32 of the inner cover part 14.
  • the first valve body 17 again comes into sealing contact with the second valve body 18.
  • the internal pressure of the container continues to increase even during or after the air cushion has escaped, this leads to liquid coolant the underside of the second and third valve bodies 18 and 19 arrives, in the manner explained in the above-mentioned prior art there is a dynamic pressure which leads to an axial movement of the third valve body 19 against its third compression spring 43; the first-mentioned flow connection is closed by this sealing movement of the third valve body 19.
  • a reduction in the pressure again leads to a return movement of the third valve body 19 and the opening of this connecting path after the first-mentioned flow connection is closed again.
  • FIG. 1 also shows a vacuum valve body 57 within the first pressure valve body 17.
  • the number of ventilation pockets shown in FIG. 2 can also be smaller or larger, and that the ventilation pockets can also be arranged in an irregular arrangement along the circumference of the annular groove.
  • the ventilation pockets are formed by tapered or stepped slots.

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Description

Titel : Verschlussdeckel
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verschlussdeckel für Öffnungen an Behältern, insbesondere an Kraftfahrzeugkühlern, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem derartigen aus der DE 100 12 184 AI bekannten Verschlussdeckel ist am Ventilkörper in einer radial offenen asymmetrischen Nut ein O-Ring gehalten, der sich an die als Dichtsitz ausgebildete Ringrandfläche des Deckelinnenteils anlegt und so eine Strömungsverbindung zwischen Behälterinnerem und Behälteräußerem abdichtet. Wird bei einem bestimmten oberen Grenzwert des Behälterinnendrucks die Federkraft, die den Ventilkörper an den Dichtsitz andrückt überwunden, wird die Strömungsverbindung geöffnet. Da der aus der asymmetrischen radialen Ringnut freiliegende Bereich des O-Ringes unmittelbar in der Entlüftungsströmung liegt, besteht eine Gefahr darin, dass durch unmittelbaren Strömungsdruck und/oder durch
Entlüftungsströmungsverwirbelungen der O-Ring aus seinem Sitz bzw. der Ringnut ausgetrieben wird. Dies bedeutet, dass die Entlüftungsöffnung zeitverzögert zur Wirkung kommt und/oder dass ein korrektes Schließen der Strömungsverbindung nach der Entlüftung nicht mehr gewährleistet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Verschlussdeckel der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen zwischen dem Deckelinnenteil und dem zugewandten Ventilkörper angeordneter Dichtsitz beim Öffnen des Entluftungsstromungsweges eine definierte Entspannung erfährt . Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verschlussdeckel der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass mit dem Abheben des Ventilkörpers und damit dem Öffnen der Entlüftungsströmungsverbindung der O-Ring in der Ringnut verbleibt, da durch die Hinterlüftung des O-Rings in der Ringnut eine definierte Entspannung des O-Ringes erreicht und ein Klebenbleiben des O-Ringes an der zugewandten Dichtfläche des Ventilkörpers vermieden ist.
In Weiterbildung der Erfindung sind gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 die Lüftungstaschen an der dem
Strömungsdurchtritt zwischen Ventilkörper und Deckelinnenteil abgewandten Seite des O-Ringes vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Lüftungstaschen ergeben sich aus den Merkmalen eines oder mehrerer der Ansprüche 3 bis 5.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
Figur 1 in längsgeschnittener Darstellung den
Deckelinnenteil eines Verschlussdeckels für einen Kraftfahrzeugfühler mit einer Überdruck/Unterdruck- Ventilanordnung in einer Stellung nach Erreichen eines Grenzwertes des Behälterinnendrucks gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und
Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Figur 1, jedoch in geschlossener Ausgangsstellung und bei anstehendem Behälterinnendruck.
Der in der Zeichnung dargestellte Verschlussdeckel 11 für bspw. einen Kraftfahrzeugkühler besitzt in nicht dargestellter Weise einen mit einer Betätigungshandhabe versehenen Deckelaußenteil, an welchem ein Deckelinnenteil 14 mit einer Ünterdruck/Überdruck-Ventilanordnung 15 gehalten ist. In Gebrauchslage ist der Verschlussdeckel 11 an einem nicht dargestellten Kühlerstutzen fixiert bzw. aufgeschraubt. Dabei ragt der Deckelinnenteil 14 in Richtung auf das Kühlerinnere in dem Kühlerstutzen vor. Ein außenliegender strichpunktiert angedeuteter O-Ring 16 dichtet den Deckelinnenteil 14 gegen die Kühlerstutzenwandung ab. Der Überdruckteil der Ventilanordnung 15 ist zweistufig ausgebildet und dient dazu, dass in einer ersten Überdruckstufe ein Leerkochen des Kühlers verhindert und in einer zweiten Überdruckstufe Sicherheit gegen Schäden am Kühlersystem wegen zu hohen Überdrucks gewährleistet ist.
Der Überdruckteil der Ventilanordnung 15 besitzt im Inneren des Deckelinnenteils 14 einen ersten Ventilkörper 17 und einen zweiten Ventilkörper 18 sowie einen dritten Ventilkörper 19. Dabei ist der erste Ventilkörper 17 in Richtung zur Deckelaußenseite oberhalb des zweiten Ventilkörpers 18 angeordnet, während der dritte Ventilkörper 19 koaxial innerhalb des zweiten Ventilkörpers 18 aufgenommen ist.
Der erste Ventilkörper 17 ist nach Art eines auf dem Kopf stehenden Ventiltellers ausgebildet, auf dessen zum Kühlerinneren zugewandten Seite eine mit einer axial nach innen gewandten Dichtfläche versehene ringförmige Dichtung 21 angebracht ist. Der erste Ventilkörper 17 wird von einer dem Kühlerinneren abgewandten Seite her von einer nur strichpunktiert angedeuteten Schließdruckfeder 22 beaufschlagt, die sich andernends in nicht dargestellter Weise am Deckelinnenteil 14 mittelbar abstützt. Mittels der Schließdruckfeder 22 ist der erste Ventilkörper 17 in Richtung auf das Kühlerinnere vorgespannt. Über die als flacher Dichtring ausgebildete Dichtung 21 sitzt der erste Ventilkörper 17 auf einem ersten ringförmigen Dichtsitz 24 des zweiten Ventilkörpers 18 auf. Der einstückige zweite Ventilkörper 18 besitzt ein Haubenteil 26, das an seiner freien Stirn mit dem ersten Dichtsitz 24 versehen ist, und ein vom Boden 28 des Haubenteils 26 zum Kühlerinneren weisenden konzentrischen und hohlzylindrischen Aufnahmeteil 27 für den dritten Ventilkörper 19. Der Boden 28 zwischen Haubenteil 26 und Aufnahmeteil 27 ist außenumfangsseitig mit einem Bund versehen, dessen Unterseite 29 einen zweiten Dichtsitz gegenüber dem Deckelinnenteil 14 bildet. Diesem zweiten Dichtsitz 28 zugeordnet ist ein innenliegender O-Ring 31, der in einer Ringnut 30 aufgenommen ist, die in einem Kragenrand 32 des Deckelinnenteils 14 derart angeordnet ist, dass sie nach axial oben (dem Boden 28 des zweiten Ventilkörpers 18 zugewandt) offen ist. Der Kragenrand 32 ist zwischen einem den ersten Ventilkörper 17 sowie das Haubenteil 26 des zweiten Ventilkörpers 18 aufnehmenden innendurchmessergrößeren hohlzylindrischen oberen Bereich des Deckelinnenteils 14 und einem das Aufnahmeteil 27 des zweiten Ventilkörpers 18 umgebenden innendurchmesserkleineren unteren Bereich des Deckelinnenteils 14 ausgebildet. An diesem unteren Bereich ist der Deckelinnenteil 14 mit einer axialen Öffnung 33 zur Strömungsverbindung mit dem Behälterinneren versehen. Durch die Schließdruckfeder 22 ist im in Figur 1 nicht dargestellten Ausgangszustand der erste Ventilkörper 17 mit seiner ersten Ringdichtung 21 gegen den ersten Dichtsitz 24 des zweiten Ventilkörpers 18 gedrückt, welcher seinerseits mit seinem zweiten Dichtsitz gegen die zweite Ringdichtung (O-Ring 31) am Deckelinnenteil 14 gedrückt ist.
Die nach axial nach oben offene Ringnut 30 im Kragenrand 32 des Deckelinnenteils 14 ist mit Lüftungstaschen 35 versehen, die durch vom durchmessergrößeren Innenαmfangsrand der Ringnut 30 ausgehende Schlitze 36 gebildet sind. Die Schlitze 36 verlaufen über die gesamte axiale Tiefe der Ringnut 30. Die Schlitze 36 bzw. Lüftungstaschen sind in einer Vielzahl (hier 16) gleichmäßig verteilt über den Umfang der Ringnut 30 angeordnet (Figur 2) . Figur 1 zeigt eine bei vom O-Ring 31 abgehobenem zweiten Ventilkörper 18 erfolgte StrömungsVerbindung 40 vom Behälterinneren zur Behälteraußenseite zwischen der Innenkante des Kragenrandes 32 und dem unteren Deckelinnenteilbereich sowie zwischen zweitem Dichtsitz 28 und O-Ring 31. Figur 2 zeigt außerdem die Lage des O-Ringes 31 in der Ringnut 30 bei verschlossenem Entlüftungsweg 40, d.h. in einer Position, in der der zweite Ventilkörper 18 mit seinem zweiten Dichtsitz 28 auf den 0- Ring 31 im Deckelinnenteil 14 unter der Wirkung der Schließdruckfeder 22 aufliegt. In dieser die Strömungsverbindung bzw. den Entlüftungsweg 40 druckdicht abdichtenden Schließstellung ist der O-Ring 31 durch die Anordnung der Lüftungstaschen 35 und im Bereich dieser Lüftungstaschen sich radial wellenförmig ausbauchend zusammengedrückt. Dies heißt, dass bei Öffnen des Entlüftungsweges 40 unter dem Einfluss eines über den betreffenden Grenzwert befindenden Behälterinnendrucks eine definierte Entspannung des O-Ringes 31 erfolgen kann, mit dem Ergebnis, dass der O-Ring 31 nicht axial abheben kann, sondern in jedem Falle in der Ringnut 30 verbleibt.
Zu den Betriebsverhältnissen im Verschlussdeckel 11 ist folgendes anzumerken. In der nicht dargestellten Ausgangsbetriebsstellung sitzt der erste Ventilkörper 17 auf dem zweiten Ventilkörper 18 (entsprechend Figur 1) und der zweite Ventilkörper 18 anders als in Figur 1 dargestellt auf dem Deckelinnenteil 14 bzw. auf den O-Ring. 31. Wird ein erster Grenzwert des Behälterinnendrucks überschritten, wird der erste Ventilkörper 17 entgegen seiner Schließdruckfeder 22 angehoben, da eine Verbindung zwischen dem Behälterinneren und der Unterseite des ersten Ventilkörpers 17 am dicht schließenden dritten Ventilkörper 19 vorbei und durch den zweiten Ventilkörper 18 hindurch besteht. Durch Öffnen einer ersten Strömungsverbindung kann Luft aus dem über dem flüssigen Kühlermedium befindlichen Luftpolster nach außen strömen und dadurch den Überdruck kompensieren oder abbauen. Der zweite Ventilkörper 18 bleibt abdichtend gegen den Kragenrand 32 des Deckelinnenteils 14 gedrückt. Wird der sogenannte Überdruck nach unterhalb des ersten Grenzwertes wieder abgebaut, gelangt der erste Ventilkörper 17 wieder in dichtende Anlage mit dem zweiten Ventilkörper 18. Erhöht sich dagegen der Behälterinnendruck auch während oder nach dem Entweichen des Luftpolsters weiter, führt dies dazu, dass flüssiges Kühlermedium an die Unterseite von zweitem und drittem Ventilkörper 18 und 19 gelangt, sich in beim eingangs genannten Stand der Technik erläuterter Weise ein Staudruck ergibt, der zu einer axialen Bewegung des dritten Ventilkörpers 19 entgegen seiner dritten Druckfeder 43 führt; durch diese- Abdichtbewegung des dritten Ventilkörpers 19 wird die erstgenannte Strömungsverbindung verschlossen. Ein Abbau des Druckes führt wieder zu einer Rückbewegung des dritten Ventilkörpers 19 und Öffnen dieses Verbindungsweges, nachdem die erstgenannte Strömungsverbindung wieder verschlossen ist. Erhöht sich dagegen der Behälterinnendruck weiter, wird bei Überschreiten eines oberen Sicherheitsdruckgrenzwertes der zweite Ventilkörper 18 entgegen der auf dem ersten Ventilkörper 17 lastenden ersten Schließdruckfeder 22 vom 0- Ring 31 des Deckelinnenteils 14 abgehoben, so dass die sogenannte zweite Strömungsverbindung 40 geöffnet wird und der genannte sehr hohe Überdruck abgebaut werden kann (vgl. Figur 1) .
Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, dass Figur 1 ferner ein Unterdruckventilkörper 57 innerhalb des ersten Überdruckventilkörpers 17 zeigt. Es versteht sich, dass die in Figur 2 dargestellte Anzahl der Lüftungstaschen auch kleiner oder größer sein kann, und dass die Lüftungstaschen auch in unregelmäßiger Anordnung längs des Umfanges der Ringnut angeordnet sein können. Des Weiteren ist es möglich, die Lüftungstaschen statt am durchmessergrößeren Innenumfang der Ringnut an dem durchmesserkleineren Umfang der Ringnut nach radial innen vorzusehen. Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lüftungstaschen durch konisch verlaufende oder gestuft geformte Schlitze gebildet.

Claims

Schutzansprüche
Verschlussdeckel (11) für Öffnungen an Behältern, insbesondere Kraftfahrzeugkühlern, mit an einem Deckelaußenteil gehaltenen Deckelinnenteil (14), in dem eine Ventilanordnung (15) zum Freigeben und Sperren einer Strömungsverbindung (40) zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren gehalten ist, wobei die Ventilanordnung (15) einen hin- und her bewegbaren Ventilkörper (18) aufweist, der gegen einen Dichtsitz am Deckelinnenteil (14) federnd vorgespannt gedrückt ist und der bei Überschreiten eines bestimmten Grenzwertes des Behälterinnendrucks vom Dichtsitz abhebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtsitz am Deckelinnenteil (14) durch einen in einer axial offenen Ringnut (30) gehaltenen O-Ring (31) gebildet ist und dass die Ringnut (30) durch an einem Umfangsrand vorgesehene Lüftungstaschen (35) radial erweitert ist.
2. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) an den Außenumfangsrand der Ringnut (30) radial anschließen.
Verschlussdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) über die gesamte Tiefe der Ringnut (30) verlaufen.
Verschlussdeckel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) über den Umfang der Ringnut (30) gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) durch schmale radiale Schlitze (36) gebildet sind.
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