EP1523613B1 - Verschlussdeckel - Google Patents

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EP1523613B1
EP1523613B1 EP03730044A EP03730044A EP1523613B1 EP 1523613 B1 EP1523613 B1 EP 1523613B1 EP 03730044 A EP03730044 A EP 03730044A EP 03730044 A EP03730044 A EP 03730044A EP 1523613 B1 EP1523613 B1 EP 1523613B1
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EP
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valve body
inner part
annular groove
sealing seat
cap
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EP03730044A
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Heinrich Reutter
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204—Filling
    • F01P11/0209—Closure caps
    • F01P11/0238—Closure caps with overpressure valves or vent valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/02—Liquid-coolant filling, overflow, venting, or draining devices
    • F01P11/0204—Filling
    • F01P11/0209—Closure caps
    • F01P11/0214—Mounting

Definitions

  • the present invention relates to a closure cover for openings on containers, in particular on motor vehicle radiators, according to the preamble of claim 1.
  • Object of the present invention is therefore to provide a closure lid of the type mentioned above, the arranged between the inner lid and the facing valve body sealing seat undergoes a defined relaxation when opening the vent flow path.
  • the ventilation pockets are provided on the side facing away from the flow passage between the valve body and the inner lid part of the O-ring.
  • a motor vehicle radiator has in a manner not shown an outer cover part provided with an actuating handle, on which a cover inner part 14 is held with a negative pressure / pressure valve assembly 15.
  • the cover inner part 14 protrudes in the direction of the radiator interior in the radiator neck.
  • An external dot-dash line indicated O-ring 16 seals the inner cover part 14 against thedeerstutzenwandung.
  • the overpressure portion of the valve assembly 15 is formed in two stages and serves to prevent emptying of the radiator in a first overpressure stage and to ensure safety against damage to the radiator system due to excessive overpressure in a second overpressure stage.
  • the overpressure part of the valve assembly 15 has inside the inner lid part 14 a first valve body 17 and a second valve body 18 and a third valve body 19.
  • the first valve body 17 is arranged in the direction of the lid outside above the second valve body 18, 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 an upside-down valve disk, on the side facing the interior of the cooler, an annular seal 21 provided with an axially inwardly directed sealing surface is attached.
  • the first valve body 17 is acted upon by a closing pressure spring 22 indicated only by dash-dotted lines by a side facing away from the radiator interior, which at the other end is not shown in FIG Way indirectly supported on the inner lid part 14.
  • the closing pressure spring 22 By means of the closing pressure spring 22, the first valve body 17 is biased in the direction of the interior of the cooler.
  • About formed as a flat sealing ring seal 21 of the first valve body 17 sits on a first annular sealing seat 24 of the second valve body 18.
  • the one-piece second valve body 18 has a hood part 26 which is provided at its free end 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 radiator interior.
  • the floor 28 between hood part 26 and receiving part 27 is provided on the outer peripheral side with a collar whose bottom 29 forms a second sealing seat relative to the inner lid part 14.
  • this second sealing seat 28 Associated with this second sealing seat 28 is an inner 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 so as to be open axially upwards (facing the bottom 28 of the second valve body 18) ,
  • the collar edge 32 is formed between an inner diameter larger hollow cylindrical upper portion of the inner lid portion 14 receiving the first valve body 17 and the hood portion 26 of the second valve body 18 and a lower inner portion of the inner lid portion 14 surrounding the receiving portion 27 of the second valve body 18.
  • At this lower portion of the lid inner part 14 is provided with an axial opening 33 for fluid communication with the container interior.
  • FIG. 1 shows a case of lifted off from the O-ring 31 second valve body 18 flow connection 40 from the container interior to the container outer side between the inner edge of the collar edge 32 and the lower inner lid portion and between the second sealing seat 28 and O-ring 31st FIG.
  • FIG. 2 also shows the position of the O-ring 31 in the annular groove 30 with closed vent path 40, ie in a position in which the second valve body 18 rests with its second sealing seat 28 on the O-ring 31 in the inner lid part 14 under the action of the closing compression spring 22 ,
  • the flow connection and the vent path 40 pressure-tight sealing closed position of the O-ring 31 is compressed by the arrangement of the ventilation pockets 35 and in the region of these ventilation pockets bulging radially undulating.
  • the first valve body 17 sits on the second valve body 18 (corresponding to FIG. 1 ) and the second valve body 18 other than in FIG. 1 represented on the inner cover part 14 and 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 a connection between the container interior and the underside of the first valve body 17 past the tightly closing third valve body 19 and passes through the second valve body 18 therethrough. By opening a first flow connection, air can flow outward from the air cushion located above the liquid cooling medium, thereby compensating or reducing the overpressure.
  • the second valve body 18 remains sealingly pressed against the collar edge 32 of the inner lid part 14. If the so-called overpressure degrades again below the first limit value, the first valve body 17 again comes into sealing contact with the second valve body 18. If, however, the container internal pressure continues to increase during or after the escape of the air cushion, this leads to the liquid cooling medium the underside of the second and third valve body 18 and 19 passes, in the manner described in the above-mentioned prior art results in a back pressure, which leads to an axial movement of the third valve body 19 against its third compression spring 43; By this sealing movement of the third valve body 19, the first-mentioned flow connection is closed.
  • a reduction of the pressure leads to a return movement of the third valve body 19 and opening this connection path after the first-mentioned flow connection is closed again. If, on the other hand, the internal pressure of the container continues to increase, the second valve body 18 is lifted off the O-ring 31 of the inner lid part 14 against the first closing pressure spring 22 loaded on the first valve body 17, so that the so-called second flow connection 40 is opened and the said one very high pressure can be reduced (cf. FIG. 1 ).
  • FIG. 1 Further, a negative pressure valve body 57 within the first pressure relief valve body 17 shows.
  • vent pockets 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. Furthermore, it is possible to provide the ventilation pockets instead of the larger diameter inner circumference of the annular groove on the smaller diameter circumference of the annular groove radially inward.
  • the vent pockets are formed by tapered or stepped shaped slots.

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Description

  • 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 A1 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 Entlüftungsströmungsweges 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 Unterdruck/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 Innennmfangsrand 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 O-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 O-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 (5)

  1. 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.
  3. Verschlussdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) über die gesamte Tiefe der Ringnut (30) verlaufen.
  4. 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.
  5. Verschlussdeckel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüftungstaschen (35) durch schmale radiale Schlitze (36) gebildet sind.
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