WO2009034149A1 - Verschlussdeckel für unter innendruck stehende behälter mit sicherheitsfunktion und verschlussdeckel für einen treibstofftank - Google Patents

Verschlussdeckel für unter innendruck stehende behälter mit sicherheitsfunktion und verschlussdeckel für einen treibstofftank Download PDF

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lid
pressure
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driving ring
cover
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Eduard Eggenreich
Stefan Feichtinger
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Magna Steyr Fuel Systems Gesmbh
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    • B60K2015/0451—Sealing means in the closure cap

Definitions

  • the invention relates to a closure lid for a container under internal pressure, with a fixable by turning in a nozzle of the container lid body, and with a handle provided with a lid, which is operatively connected to the lid body. It also relates and especially to a closure cap for the fuel tank of a motor vehicle which is under slight overpressure.
  • the tank In order to prevent the escape of fuel vapors, the tank must not be opened as long as it is provided for the slight overpressure intended for normal operation, ie the pressure is above a first threshold value. In normal operation, attention must be paid to good sealing. This also applies to the pressure relief valve which opens at a second, higher, threshold value, which is to be correspondingly arranged and designed.
  • the coupling device arranged between the cover body and the cover releases the rotary connection between the cover body and the cover during overpressure prevailing in normal operation in the fuel tank, so that the fuel tank can not be opened. Only when the pressure has dropped below the first threshold, the opening is possible.
  • the driving ring forms the axially movable part of the clutch, which is actuated by a responsive to the pressure difference between the container interior and the atmosphere actuator.
  • the driving ring communicates with the lid body and the lid, with one of the two permanently and with the other only when the fuel tank is depressurized.
  • the lid body As an actuator is preferably used with the lid body firmly connected membrane, which has the advantage over a piston to be tight. Due to its annular shape and supporting it annular disc can also interact with the pressure relief valve, which is a special simple and easy to assemble construction results. The membrane thus performs a dual function. In addition, the pressure relief valve can be made sensitive and reliable.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device according to the invention in longitudinal section
  • FIG. 2 Exploded view of Fig. 1
  • Fig. 3 Detail C in Fig. 1, enlarged.
  • Fig. 1 the closure cap according to the invention for a fuel tank, not shown, summarily denoted by 5. It is in operation under a not very high internal pressure (approximately between 40 and 200 mbar) and has an upwardly projecting filler neck 1, on which the lid body 5 fits. On its longitudinal axis 4 refer in the following the terms "top”, “bottom” and “height” etc.
  • the nozzle 1 forms at its upper end a seat 2 for a seal 12 and ends in a downwardly beaded collar 3, the fixing the closure cap in the neck a thread or - as here - forms the female part of a bayonet.
  • the closure lid 5 consists essentially of a lid body 6, a lid 14 and dome parts according to the invention in between.
  • the lid body 6 has the shape of a plate 7 with an outer plate edge 7.1, to which a downwardly projecting hollow cylinder 8 with äuseren threaded parts or male bayonet parts followed, here in a sacking 10 with Lö- ehern 11 ends.
  • the holes ensure that inside the hollow cylinder 8, the internal pressure of the container prevails.
  • the lid 14 with a handle 15 for rotating the closure lid 5 is mounted above the plate 7 and has a number distributed over its circumference snap hook 16, by which he cleats with the plate 7, but with respect to this is rotatable.
  • a lid body 6 tightly secured membrane 20 and a driving ring 22 is provided as a coupling device. If the internal pressure is greater than the atmospheric pressure, he presses the membrane 20 and this in turn the driving ring 22 in the air. Thus, the membrane 20 holds the driving ring 22 against the force of a pressure spring 23 arranged above it in the raised position, separated from a sliding ring 21.
  • the compression spring 23 is designed for a first threshold value of the internal pressure over which the lid body 5 may not be opened.
  • the selective rotary joint is shown with reference to FIG. 2.
  • the lid body 6 from above and the lid 14 can be seen from below, between the driving ring 22.
  • This (22) has at its top along a circle arranged first ribs 25 with breaks 25.1.
  • the lid 14 has on its inside a corresponding number of second ribs 26, here they are nose-shaped, which engage regardless of the height position of the driving ring 22 (and thus independent of the internal pressure) in the interruptions 25.1.
  • the driving ring 22 At its downwardly beaded edge 22.1 (ie at its underside), the driving ring 22 has a number of recesses 27, engage in the in the lowered position inwardly directed projections 28 on the outer edge of the plate 7 of the lid body 6.
  • the recesses 27 are of such low height that the protrusions 28 disengage as soon as the internal pressure exceeds the first threshold (for example, 40 mbar) and thus raises the diaphragm 20 - then the rotary connection is interrupted.
  • the membrane 20 has at its circular outer edge an all-round bead 20.1, which is held by a clamping ring 30 close to the plate-shaped part of the lid body 6.
  • the clamping ring 30 is again clipped by means of a number snap hook 30.1 with the lid body 6.
  • To the bead 20.1 connects inwardly a bellows-like torus 20.2, within which the active surface 20.3, the actual membrane, is stretched. It is a circular ring with a washer 31 resting on its underside, for forming an additional pressure relief valve, as described below.
  • the pressure relief valve is largely housed in the space 43 in the interior of the cover housing. It is formed by a valve body 40. This is a top of a partition 40.4 large area closed downwardly extending cylinder 40.2, at its upper edge a flange 40.1 protrudes outwards, which engages over the active surface 20.3 of the annular membrane 20 from the inside / below partially. Below the cylinder ends 40.2 in an extension to which a spring plate 42 is supported. Between the spring plate 42 and the disc 31 at the bottom of the membrane 20 is seated a further compression spring 41, which presses the flange 40.1 of the valve body 40 to the membrane 20.
  • the valve body 40 may follow the deformation of the diaphragm 20 without the pressure relief valve leaking or even opening.
  • the releasable rotary connection can also be provided between the driving ring 22 and the cover 14 (ie vice versa), for which purpose the coupling elements 25 to 28 are to be reshaped accordingly.
  • the coupling elements can be designed arbitrarily, as long as they produce only on one side of the driving ring 22 a permanent and on its other side a depending on the height position temporary rotational connection.

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Abstract

Deckelkörper für unter Innendruck stehenden Behälter, mit einem mittels Drehen in einem Stutzen des Behälters festlegbaren Deckelkörper (6), und mit einem mit einer Handhabe (15) versehenem Deckel (14), welcher mit dem Deckelkörper (6) wirkverbunden ist, und mit einem Überdruckventil (40). Zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) ist eine Kupplungsvorrichtung (22-28) angeordnet, die bei im Treibstoffbehälter im Normalbetrieb herrschendem Überdruck die Drehverbindung zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) löst, sodass der Treibstoffbehälter nicht geöffnet werden kann und dass ein Überdruckventil (40) vorgesehen ist, das bei Überschreiten des bei Normalbetrieb herrschendem Überdruckes öffnet.

Description

VERSCHLUSSDECKEL FÜR UNTER INNENDRUCK STEHENDE
BEHÄLTER MIT SICHERHEITSFUNKTION UND VERSCHLUSSDECKEL FÜR EINEN TREIBSTOFFTANK
G e g e n s t an d
Die Erfindung betrifft Verschlussdeckel für einen unter Innendruck stehenden Behälter, mit einem mittels Drehen in einem Stutzen des Behälters festlegbaren Deckelkörper, und mit einem mit einer Handhabe versehenem Deckel, welcher mit dem Deckelkörper wirkverbunden ist. Sie betrifft auch und besonders einen Verschlussdeckel für den unter geringem Überdruck stehenden Treibstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges.
S t an d d e r T e c hn ik
Die US 2001/0047995 beschreibt einen Tankdeckel, der den Füllstutzen eines Treibstoffbehälters eines Kraftfahrzeuges dampfdicht abschließt; letzteres zur Minimierung der Emission von Treibstoffdämpfen. Trotzdem werden in neuen Tankdeckeln Überdruckventile vorgesehen, die zuverlässig und dicht schließen müssen, und nur extrem selten öffnen. P r o b l e m u n d L ö s u n g
Neuerdings wird aus motorseitigen Gründen in Betracht gezogen, im Inneren des Tanks einen leichten Überdruck aufrecht zu erhalten. Um das Entweichen von Treibstoffdämpfen zu verhindern, darf der Tank nicht geöffnet werden, solange in ihm der für den Normalbetrieb vorgesehene leichte Überdruck herrscht, der Druck also über einem ersten Schwellenwert liegt. Im Normalbetrieb ist auf gute Abdichtung zu achten. Das gilt auch für das bei einem zweiten, höheren, Schwellenwert öffnende Überdruckventil, das entsprechend anzuordnen und zu gestalten ist.
Erfindungsgemäß wird das mit den Merkmalen des 1. und des 6. Anspruches erreicht. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die zwischen dem Deckelkörper und dem Deckel angeordnete Kupplungsvorrichtung löst bei im Normalbetrieb herrschendem Überdruck im Treibstoffbehälter die Drehverbindung zwischen dem Deckelkörper und dem Deckel, sodass der Treibstoffbehälter nicht geöffnet werden kann. Erst wenn der Druck unter den ersten Schwellenwert abgesunken ist, ist das Öffnen möglich.
Der Mitnahmering bildet den axial beweglichen Teil der Kupplung, der von einem auf den Druckunterschied zwischen dem Behälterinneren und der Atmosphäre ansprechenden Aktor betätigt wird. Der Mitnahmering steht mit dem Deckelkörper und dem Deckel in Verbindung, mit einem der beiden permanent und mit dem anderen nur, wenn der Treibstoffbehälter drucklos ist.
Als Aktor dient vorzugsweise eine mit dem Deckelkörper fest verbundene Membran, die gegenüber einem Kolben den Vorteil hat, dicht zu sein. Durch ihre kreisringförmige Gestalt und die sie stützende kreisringförmige Scheibe kann sie auch mit dem Überdruckventil zusammenwirken, was eine besonders einfache und leicht montierbare Konstruktion ergibt. Die Membran übt somit eine Doppelfunktion aus. Nebstbei kann dadurch auch das Überdruckventil feinfühlig und zuverlässig gestaltet werden.
F i g u r e n
Fig. 1 : Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2: Explodierte Darstellung zu Fig. 1, Fig. 3: Detail C in Fig. 1, vergrößert.
B e s c h r e i b u n g
In Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Verschlussdeckel für einen nicht dargestellten Treibstoffbehälter summarisch mit 5 bezeichnet. Er steht im Betrieb unter einem nicht sehr hohen Innendruck (etwa zwischen 40 und 200 mBar) und hat einen nach oben ragenden Füllstutzen 1, auf den der Deckelkörper 5 passt. Auf dessen Längsachse 4 beziehen sich im folgenden die Begriffe „oben", „unten" und „Höhe" etc. Der Stutzen 1 bildet an seinem oberen Ende eine Sitzfläche 2 für eine Dichtung 12 und endet in einem abwärts gebördelten Kragen 3, der zur Festsetzung des Verschlussdeckels im Stutzen ein Gewinde oder - wie hier - den weiblichen Teil eines Bajonettes bildet.
Der Verschlussdeckel 5 besteht im Wesentlichen aus einem Deckelkörper 6, einem Deckel 14 und erfindungsgemäßen Kuppelteilen dazwischen. Der Deckelkörper 6 hat die Gestalt eines Tellers 7 mit einem äusseren Tellerrand 7.1, an den ein nach unten ragender Hohlzylinder 8 mit äuseren Gewindeteilen oder männlichen Bajonettteilen anschließt, der hier in einem Sackfortsatz 10 mit Lö- ehern 11 endet. Die Löcher stellen sicher, dass im Inneren des Hohlzylinders 8 der Innendruck des Behälters herrscht.
Der Deckel 14 mit einer Handhabe 15 zum Verdrehen des Verschlussdeckels 5 ist über dem Teller 7 angebracht und hat eine Anzahl über seinen Umfang verteilter Schnapphaken 16, durch die er mit dem Teller 7 verklipst, jedoch gegenüber diesem verdrehbar ist. Zur vom Druck im Behälter abhängigen Drehverbindung ist eine am Deckelkörper 6 dicht befestigte Membran 20 und ein Mitnahmering 22 als Kuppelvorrichtung vorgesehen. Wenn der Innendruck größer als der Atmosphärendruck ist, drückt er die Membran 20 und diese ihrerseits den Mitnahmering 22 in die Höhe. So hält die Membran 20 den Mitnahmering 22 gegen die Kraft einer über ihm angeordneten Druckfeder 23 in angehobener Stellung, getrennt von einem Gleitring 21. Die Druckfeder 23 ist auf einen ersten Schwellenwert des Innendruckes ausgelegt, über dem der Deckelkörper 5 nicht geöffnet werden darf. Die selektive Drehverbindung wird anhand der Fig. 2 dargetan.
In Fig. 2 ist der Deckelkörper 6 von oben und der Deckel 14 von unten zu sehen, dazwischen der Mitnahmering 22. Dieser (22) hat an seiner Oberseite entlang einem Kreis angeordnete erste Rippen 25 mit Unterbrechungen 25.1. Der Deckel 14 hat an seiner Innenseite eine entsprechende Anzahl zweiter Rippen 26, hier sind sie nasenförmig, die unabhängig von der Höhenlage des Mitnahmeringes 22 (und somit unabhängig vom Innendruck) in die Unterbrechungen 25.1 eingreifen. An seinem abwärts gebördelten Rand 22.1 (also an seiner Unterseite) hat der Mitnahmering 22 eine Anzahl Ausnehmungen 27, in die in dessen abgesenkter Lage einwärts gerichtete Vorsprünge 28 am äusseren Rand des Tellers 7 des Deckelkörpers 6 eingreifen. Die Ausnehmungen 27 sind von so geringer Höhe, dass die Vorsprünge 28 ausser Eingriff kommen, sobald der Innendruck den ersten Schwellenwert (beispielsweise 40 mBar) überschreitet und so die Membran 20 anhebt - dann ist die Drehverbindung unterbrochen.
In Fig. 3 sind die die selektive Drehverbindung herstellenden Teile 25-28 besser erkennbar. Die Membran 20 hat an ihrem kreisförmigen äusseren Rand einen rundum laufenden Wulst 20.1, der von einem Klemmring 30 dicht auf dem tellerförmigen Teil des Deckelkörpers 6 gehalten ist. Der Klemmring 30 ist wieder mittels einer Anzahl Schnapphaken 30.1 mit dem Deckelkörper 6 verklipst. An den Wulst 20.1 schließt nach innen ein balgartiger Torus 20.2 an, innerhalb dessen die Wirkfläche 20.3, die eigentliche Membran, aufgespannt ist. Sie ist ein Kreisring mit einer an ihrer Unterseite anliegenden Scheibe 31 , zur Bildung eines zusätzlichen Überdruckventils, wie im folgenden beschrieben.
Wieder in Fig. 1 : Das Überdruckventil ist großteils in dem Raum 43 im Inneren des Deckelgehäuses untergebracht. Es wird von einem Ventilkörper 40 gebildet. Dieser ist ein oben von einer Trennwand 40.4 großer Fläche geschlossener sich abwärts erstreckenden Zylinder 40.2, an dessen oberem Rand ein Flansch 40.1 nach aussen ragt, der die Wirkfläche 20.3 der kreisringförmigen Membran 20 von innen/unten teilweise übergreift. Unten endet der Zylinder 40.2 in einer Erweiterung, an der sich ein Federteller 42 abstützt. Zwischen dem Federteller 42 und der Scheibe 31 an der Unterseite der Membran 20 sitzt eine weitere Druckfeder 41, die den Flansch 40.1 des Ventilkörpers 40 auf die Membran 20 drückt. Somit kann der Ventilkörper 40 der Verformung der Membran 20 folgen, ohne dass das Überdruckventil undicht wird oder gar öffnet.
Erst wenn der Druck im Inneren des Behälters einen zweiten, höheren Schwellenwert (zum Beispiel 400 mBar) überschreitet, überwindet die auf die großflächige Trennwand 40.4 wirkende Druckkraft die Kraft der weiteren Druckfeder 41, der Flansch 40.1 hebt von der Membran 20 ab, das Überdruckventil öffnet, und der abströmende Treibstoffdampf kann durch das Loch 22.1 im Mitnahmering 22 entweichen. Entsprechend dem höheren Schwellenwert ist die weitere Druckfeder 41 stärker als die Druckfeder 23.
Im Rahmen der Erfindung liegen verschiedene von der beschriebenen Ausführungsform abweichende Ausführungsformen. So kann die lösbare Drehverbindung auch zwischen dem Mitnahmering 22 und dem Deckel 14 vorgesehen sein (also umgekehrt), wozu die Kuppelelemente 25 bis 28 entsprechend umzugestalten sind. Überhaupt können die Kuppelelemente beliebig ausgeführt sein, solange sie nur auf der einen Seite des Mitnahmeringes 22 eine permanente und auf seiner anderen Seite eine in Abhängigkeit von dessen Höhenstellung temporäre Drehverbindung herstellen.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Verschlussdeckel für unter Innendruck stehenden Behälter, mit einem mittels Drehen in einem Stutzen des Behälters festlegbaren Deckelkörper (6), und mit einem mit einer Handhabe (15) versehenem Deckel (14), welcher mit dem Deckelkörper (6) wirkverbunden ist und mit einem Überdruckventil, wobei a) zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) ein von einer Druckfeder (23) belasteter Mitnahmering (22) angeordnet ist, dessen eine Seite mit dem Deckel (14) drehfest verbunden ist und dessen andere Seite mit dem Deckelkörper (6) in Abhängigkeit vom im Inneren des Behälters herrschenden Druck drehfest verbindbar ist, b) wobei der im Inneren des Behälters herrschende Druck über eine Membran (20) auf den Mitnahmering (22) wirkt und diesen gegen die Kraft der Druckfeder (23) verlagert, wenn der Druck einen bestimmten ersten Schwellenwert überschreitet, und so die drehfeste Verbindung löst, und c) wobei ein mit dem Deckelkörper (6) konzentrisches Überdruckventil (40) mit einer weiteren Druckfeder (41) angebracht ist, welches öffnet, wenn der Druck im Inneren des Behälters eine zweiten, höheren, Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass d) die mit ihrem äusseren Rand (20.1) am Deckelkörper (6) befestigte Membran (20) die Form eines Kreisringes hat, der an seiner dem Mitnahmering (22) abgewandten Seite von einer kreisringförmigen Scheibe (31) unterstützt ist und mit ihrem äusseren Rand (20.1) am Deckelkörper (6) dichtend befestigt ist, e) radial innerhalb der kreisringförmigen Membran (20) ein Ventilkörper (40) eines Überdruckventils angeordnet ist, dessen einen Flansch (40.1) bildender oberer Rand die Membran (20) von innen umgreift, sodass ihre Wirkfläche (20.3) bei geschlossenem Ventil zumindest teilweise zwischen dem Flansch (40.1) und der kreisringförmigen Scheibe (31) eingeklemmt ist, f) wozu eine weitere Druckfeder (41) zwischen der kreisringförmigen Scheibe (31) und einem am unteren Ende des Ventilkörpers (40) angeordneten Federteller (42) vorgesehen ist.
2. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (40) von dem Flansch (40.1) abwärts einen oben geschlossenen Zylinder (40.2) bildet, welcher von einem im Inneren des Deckelkörpers (6) gebildeten zylindrischen Raum (43) aufgenommen ist.
3. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur abdichtenden Befestigung der Membran (20) am Deckelkörpers (6) ein an ihm (6) festgeklipster Klemmring (30) vorgesehen ist.
4. Verschlussdeckel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Membran (20) und der Unterseite des Mitnahmeringes (22) ein Gleitring (21) angeordnet ist.
5. Verschlussdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmering (22) an seiner Oberseite erste Rippen (25) aufweist, die unabhän- gig von der Höhenlage des Mitnahmeringes in zweite Rippen (26) im Deckel (14) kuppelnd eingreifen und dasss der Mitnahmering (22) an seiner Unterseite Ausnehmungen (27) aufweist, in die Vorsprünge (28) des Deckelkörpers (6) nur dann eingreifen, wenn sich der Mitnahmering (22) in seiner tiefsten Stellung befindet.
6. Verschlussdeckel für den unter geringem Überdruck stehenden Treibstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges, welcher durch Verdrehen im Stutzen (1) festsetzbar ist, mit einem Deckelkörper (6) und einem darauf sitzenden Deckel (14) , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) eine Kupplungsvorrichtung (22-28) angeordnet ist, die bei im Treibstoffbehälter im Normalbetrieb herrschendem Überdruck die Drehverbindung zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) löst, sodass der Treibstoffbehälter nicht geöffnet werden kann und dass ein Überdruckventil (40) vorgesehen ist, das bei Überschreiten des bei Normalbetrieb herrschendem Ü- berdruckes öffnet.
7. Verschlussdeckel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass a) zwischen dem Deckelkörper (6) und dem Deckel (14) ein von einer Druckfeder (23) belasteter Mitnahmering (22) angeordnet ist, dessen eine Seite mit dem Deckel (14) oder dem Deckelkörper (6) drehfest verbunden ist und dessen andere Seite mit dem Deckelkörper (6) oder dem Deckel (14) in Abhängigkeit vom im Inneren des Behälters herrschenden Druck drehfest verbunden oder nicht drehfest verbunden ist, b) wobei der im Inneren des Behälters herrschende Druck über einen Aktor (20) auf den Mitnahmering (22) wirkt und diesen gegen die Kraft der Druckfeder (23) verlagert, wenn der Druck einen bestimmten ersten Schwellenwert ü- berschreitet, und so die drehfeste Verbindung löst.
8. Verschlussdeckel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Überdruckventil (40) konzentrisch im Deckelkörper (6) so angeordnet ist, dass die Druckverbindung zwischen dem Treibstoffbehälter und dem Aktor (20) aus- serhalb des Überdruckventils (40) und innerhalb der Innenwand des Deckelkörpers (6) hergestellt ist.
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