AT4061U1 - Verschlussstopfen für einen füllstutzen eines kraftstoffbehälters - Google Patents

Abstract

Ein Verschlussstopfen (2) für einen Füllstutzen (1) eines Kraftstoffbehälters, hat einen Verschlusskörper (3), der mittels Gewinde oder Bajonett (4) auf dem Ende (5) des Füllstutzens abnehmbar angebracht ist, und einen Dichtkörper (6), dessen Dichtfläche (7) einer Gegendichtfläche (8) des Füllstutzens zugekehrt ist, wobei zwischen Dichtfläche und Gegendichtfläche eine ringförmige Formdichtung (9) vorgesehen ist. Um die Permeationsmenge zu minimieren,a) ist, vom Inneren des Füllstutzens aus gesehen, außerhalb der Formdichtung (9) ein Dichtring (10) vorgesehen, der aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand besteht, undb) bilden Dichtfläche (7) und Gegendichtfläche (8) auf der der Formdichtung (9) zugekehrten Seite des Dichtringes (10) einen engen, bis an den Dichtring (10) heranführenden Spalt (20).

Description

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  Die Erfindung handelt von einem Verschlussstopfen für einen Füllstutzen eines Kraftstoffbehälters, mit einem Verschlusskörper, der mittels Gewinde oder Bajonett auf dem Ende des Füllstutzens abnehmbar angebracht ist, und mit einem Dichtkörper, dessen Dichtfläche einer Gegendichtfläche des Füllstutzens zugekehrt ist, wobei zwischen Dichtfläche und Gegendichtfläche eine ringförmige Formdichtung vorgesehen ist. 



  Naturgemäss soll der Verschlussstopfen eines Kraftstoffbehälters, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, flüssigkeitsdicht sein. Dazu sind zwischen Füllstutzen und Verschlussstopfen bzw Dichtkörper Formdichtungen in verschiedenen Formen bekannt. Diese werden bei Verdrehen des Verschlusses mittels Bajonett oder Gewinde zusammengepresst und stellen so die Dichtung gegen Austreten flüssigen Kraftstoffes her. Aber auch wenn beide gut an der Formdichtung anliegen, entweichen immer noch Kraftstoffdämpfe. Sie strömen bei ausreichendem Druckgefälle an den der Dichtung vor und diffundieren auch durch die Dichtung durch. 



  Das Hindurchdiffundieren durch die Dichtung wird auch als Permeation bezeichnet. Sie besteht darin, dass Kraftstoffmoleküle, egal ob aus dem 

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 flüssigen oder dampfförmigen Aggregatszustand, an der Oberfläche der Dichtung in diese Eindringen, die Dichtung durchwandern und an der mit der Aussenwelt in Berührung stehenden Oberfläche austreten. Im flüssigen Aggregatszustand ist die Moleküldichte höher und die Zahl der eindiffundierenden Moleküle (bei gleicher Temperatur) grösser. 



  Die allgemeine   Entwicklung   geht im Kraftfahrwesen zu einer drastischen Verringerung der Emissionen. Daher werden in zunehmendem Masse auch Emissionen durch Permeation durch Verordnungen beschränkt. Neuerdings soll die Permeationsmenge auf 3 Milligramm Kohlenwasserstoffe pro Etmal (24 Stunden) beschränkt werden. Das ist mit einer noch so sorgfältig gestalteten Formdichtung nicht erreichbar. 



  Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Tankverschlussstopfen so zu gestalten, dass dieser Grenzwert eingehalten werden kann. 



  Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass, vom Inneren des Füllstutzens aus gesehen, ausserhalb der Formdichtung ein Dichtring vorgesehen ist, der aus einem Elastomer mit hohem Permeationswiderstand besteht, und dass Dichtfläche und Gegendichtfläche auf der der Formdichtung zugekehrten Seite des Dichtringes einen engen, bis an den Dichtring heranführenden Spalt bilden. 



  Das Hinzufügen eines zweiten Dichtringes ist nicht nur eine einfache Ver- doppelung. Der zusätzliche Dichtring wird durch den Formring vor Berührung mit flüssigem Kraftstoff geschützt, kann somit konsequent als
Dampfdichtung ausgeführt werden. Dazu kann ein Material hohen Per- meationswiderstandes gewählt werden, das möglicherweise als Flüssig- keitsdichtung minder geeignet ist. Dabei hat der an den Dichtring heran- 

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   führende   enge Spalt noch eine besondere Wirkung. Er reduziert die Berührungsfläche zwischen dem Dichtring und dem Kraftstoffdampf auf ein Minimum. Da die eindiffundierende Menge proportional der Berührungsfläche ist, wird dadurch die Permeationsmenge weiter auf einen Bruchteil reduziert. 



  In Weiterführung des Erfindungsgedankens bilden Dichtfläche und Gegendichtfläche zwischen dem Spalt und der Formdichtung einen erweiterten Dampfraum (Anspruch 2). Dieser bildet einen Beruhigungsraum, in dem an der Formdichtung vorbeiströmender Kraftstoffdampf zum Stillstand kommt. So bildet sich in dem engen Spalt unmittelbar vor dem Dichtring ein weitgehend strömungsfreies Totgebiet, in dem die Dampfkonzentration zum Dichring hin absinkt, so dass noch weniger in diesen eindiffundieren kann. 



  Eine besonders günstige und montagefreundliche Anordnung der Dichtringe wird erhalten, wenn Dichtfläche und Gegendichtfläche zumindest teilweise konisch einwärts verlaufen. Nebstbei wird dadurch die Zentrierung verbessert und die Formdichtung geschont, sie bleibt also länger flüssig- keitsdicht. 



   In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Dichtkörper mit dem Verschlusskörper drehbar, aber axial ausfallsicher verbunden (Anspruch 4). Dadurch wird vermieden, dass beim Zudrehen des Dichtkör- pers die Dichtungen unter Druck an der Gegenfläche reiben und so ver- schleissen. 

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  Zur Schonung und Erhaltung der Funktionstüchtigkeit der Dichtringe ist es weiters vorteilhaft, wenn am oberen Ende des Verschlusskörpers ein Griffstück angeordnet ist, das über einen drehmomentbegrenzenden Rat- schenmechanismus mit dem Verschlussstopfenkörper verbunden ist (Anspruch 5). 



  Ein weiterer Beitrag zur Schonung der Dichtung besteht darin, dass am unteren Ende des Verschlusskörpers eine ringförmige Lippendichtung vor- gesehen ist, die mit einem Kragen am Umfang des Füllstutzens dichtend zusammenwirkt (Anspruch 6). Dadurch wird fester Schmutz von aussen von den Dichtungen ferngehalten. Vorzugsweise besteht schliesslich der Dichtring aus einem Fluorelastomer (Anspruch 7). 



   Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:   Fig.l :   Einen erfindungsgemässen Verschluss im Vertikalschnitt,   @ Fig.2 : Denselben, in einem Schnitt nach 11-11 in Fig. l,    
Fig.3 : Detail III in Fig. 1,   starlvergrössert.   



   In Fig. 1 ist nur der oberste Teil des Füllstutzens dargestellt und mit 1 be- zeichnet, der diesen abschliessende Verschlussstopfen mit 2. Er wird im wesentlichen von einem topfförmigen Verschlusskörper 3 gebildet, der hier den Füllstutzen 1 aussen umgreift und über ein Gewinde 4 oder einen 
Bajonettverschluss auf diesem festgedreht ist. Am verdickten oberen Ende 
5 des Füllstutzens 1 greift das Gewinde 4 an. Im Inneren des Verschluss- körpers 3 ist ein Dichtkörper 6 verdrehbar aber gegen Herausfallen gesi- chert angeordnet. Die entsprechenden Verbindungsmittel, z. B. Klipse, 

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 Sprengring oder dergleichen sind nicht sichtbar. Am Dichtkörper 6 ist hier eine im allgemeinen Verlauf konische Dichtfläche 7 vorgesehen, die mit einer- konischen Gegendichtfläche 8 des oberen Endes 5 des Füllstutzens 1 zusammenwirkt.

   Zwischen der Dichtfläche 7 und der Gegendichtfläche 8 ist ein Formdichtring 9 vorgesehen, der aus einem kraftstoffbeständigen Elastomer mit guter Kälteelastizität besteht. 



  Zusätzlich ist zwischen der Dichtfläche 7 und der Gegendichtfläche 8, vom Inneren des Füllstutzens ausgesehen , ausserhalb der Formdichtung 9 ein weiterer Dichtring 10 angebracht. Der Dichtring 10 besteht aus einem Fluorelastomer oder aus einem anderen Material mit mehrfachen Dampfsperrschichten. Auf den Dichtring   10   wird noch zurückgekommen. 



  Am oberen Ende des   Verschlusskörpers   3 ist ein Griffstück 11angebracht, dessen Angriffsflächen 12 über einen Ratschenmechanismus 13 (Ratschenzähne 14 und Gegenzähne 15 im Verschlusskörper) mit dem Verschlusskörper so verbunden sind, dass bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes die Ratschenzähne 14 einwärts gedrückt werden und so die Antriebsverbindung zwischen Griffstück 11und Veschlusskörper 3 unterbrochen wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass Formdichtring 9 und Dichtring 10 nicht zerquetscht werden. In Fig. 2 ist weiters eine ringförmige Lippendichtung 16 am unteren Ende des Verschlusskörpers 3 zu sehen, die mit einem äusseren Kragen 17 am Füllstutzen 1 zusammenwirkt, um festen Schmutz von Gewinde 4, Formdichtung 9 und Dichtring 10 fern zu halten. 



   Fig. 3 zeigt im Detail die Formdichtung 9 und den Dichtring 10 und deren gemeinsame Wirkung. Am Dichtkörper 6 ist die Dichtfläche 7 ausgebildet. 

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  Sie ist im allgemeinen konisch und enthält unten eine ringförmige Einbuchtung 18, die die Formdichtung 9 aufnimmt. Am oberen Ende 5 des Füllstutzens 1 ist eine Gegendichtfläche 8 ausgebildet, die insgesamt auch im Wesentlichen konisch ist. Der Formdichtung 9 und der Dichtring 10 sind der Einfachheit halber im nicht zusammengepressten Zustand dargestellt. In Wirklichkeit werden sie von der Gegendichtfläche 8 zusammen gedrückt sodass sie an dieser anliegen. An die Formdichtung 9 schliesst ein ringförmiger Dampfraum 19 an, dessen relativ grosses Volumen in zu einem Beruhigungsraum macht. Weiter fortschreitend nähen sich die Dichtfläche 7 und die Gegendichtfläche 8, diese Flächenteile sind mit 21,22 bezeichnet. Sie sind streng konisch und bilden einen engen Spalt 20, der bis unmittelbar an den Dichtring 10 heranreicht, der in einer Ringnut 23 liegt.

   Die Spaltweite des Spaltes 20 beträgt nur etwa ein Zehntelmillimeter. 



  Da die Spaltbreite bei Dichtringen nach dem Stand der Technik etwa drei Millimeter beträgt, ist die Berührungsfläche 24, die der Dichtring 10 den Kraftstoffdämpfen bietet nur etwa ein Dreissigstel. 



  Die Wirkung der beschriebenen Dichtungsanordnung besteht dahin, dass flüssiger Treibstoff von der Formdichtung 9 zurückgehalten wird, Treib- stoffdämpfe, die sich an der Formdichtung 9 vorbeidrücken und Treib- stoffmoleküle, die durch die Formdichtung durchdiffundieren, sich im
Dampfraum 19 sammeln und dort zur Ruhe kommen. Der Dampfraum 19 selbst ist aber nicht unbedingt erforderlich. An den Dampfraum 19 oder direkt an die Formdichtung 9 schliesst der enge Spalt 20 an, der bis zum
Dichtring 10   hinführt.   Dieser Spalt ist so schmal, dass sich in diesem keine
Strömung ausbilden kann und dass die Berührungsfläche der Moleküle mit der Dichtung nur sehr klein ist.

   Die ganz geringen Mengen an Kraftstoff- dampf, die anfänglich durch den Dichtring 10 hindurchdiffundieren, füh- 

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 ren zu einer   Verarmung   in dem stationären Dampfgemisch im engen Spalt 20, sodass im günstigsten Fall die Penetration schliesslich ganz zum Still- stand führt.

Claims (7)

1. ANSPRÜCHE 1. Verschlussstopfen (2) für einen Füllstutzen (1) eines Kraftstoffbehäl- ters, mit einem Verschlusskörper (3), der mittels Gewinde oder Bajonett (4) auf dem Ende (5) des Füllstutzens abnehmbar angebracht ist, und mit einem Dichtkörper (6), dessen Dichtfläche (7) einer Gegendichtfläche (8) des Füllstutzens zugekehrt ist, wobei zwischen Dichtfläche und Gegen- dichtfläche eine ringförmige Formdichtung (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass, a) vom Inneren des Füllstutzens aus gesehen, ausserhalb der Formdichtung (9) ein Dichtring (10) vorgesehen ist, der aus einem Elastomer mit ho- hem Permeationswiderstand besteht, und b) dass Dichtfläche (7) und Gegendichtfläche (8) auf der der Formdichtung zugekehrten Seite des Dichtringes (10) einen engen, bis an den Dich- tring (10) heranführenden Spalt (20) bilden.

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2. 2. Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtfläche (7) und Gegendichtfläche (8) zwischen dem Spalt (20) und der Formdichtung (9) einen erweiterten Dampfraum (19) bilden.
3. 3. Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtfläche (7) und Gegendichtfläche (8) zumindest teilweise konisch einwärts verlaufen.
4. 4. Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörper (6) mit dem Verschlusskörper (3) drehbar, aber axial ausfallsicher verbunden ist.
5. 5. Verschlussstopfen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Verschlusskörpers (3) ein Griffstück (11) angeordnet ist, das über einen drehmomentbegrenzenden Ratschenmechanismus (13) mit dem Verschlusskörper (3) verbunden ist.
6. 6. Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende des Verschlusskörpers (3) eine ringförmige Lippendichtung (16) vorgesehen ist, die mit einem Kragen (17) am Umfang des Füll- stutzens (1) dichtend zusammenwirkt.
7. 7. Verschlussstopfen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (10) aus einem Fluorelastomer besteht.