DE2057360B2 - Mehrfunktionsventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfunktionsventil zum Ausgleich des Gasdruckes über der Oberfläche des in einem Brennstoffbehälter einer Brennkraftmaschine enthaltenen Brennstoffes, bestehend aus einer Gaskammer, die einen zylindrischen Abschnitt aufweist, welcher beiderseits mittels Membranen verschlossen ist und welcher mit einer Einlaßöffnung sowie einem Auslaßkanal und einer mit der Atmosphäre verbundenen Auslaßöffnung versehen ist, wobei der Auslaßkanal und die Auslaßöffnung Entlüftungsöffnungen aufweisen, die sich koaxial innerhalb des zylindrischen Abschnittes be- S° finden und ringförmige Sitze aufweisen, die den Membranen zugewandt sind, welche gegen ihre Sitze mittels vorgespannter Federn gedrückt sind, die sich in Gehäusen befinden, welche mit einer zur Atmosphäre führenden öffnung belüftet sind. SS

Das bekannte Mehrfunktionsventil, von dem die Erfindung ausgeht, ist in der US-Patentschrift 3518 977 beschrieben. Bei diesem Ventil befindet sich in der Gaskammer ein gelochtes, radial angeordnetes Blech, an dem sich auf beiden Seiten Druckfedern abstützen. Die Druckfedern wirken auf ebenfalls radial angeordnete Membranen, die in der Mitte eingespannt sind und eine Andrückfläche für die Federn bilden. Damit entstehen, weil der radiale Abschnitt beiderseits mit Abschlußflächen versehen ist, innerhalb der von den Abschlußflächen und dem zylindrischen Abschnitt gebildeten Kammer drei voneinander getrennte Gaskammern. Die mittlere Gaskammer ist nun über eine Leitung an die Unterdruckseite des Ansaugstutzens hinter der Drosselklappe des Mojors angeschlossen. Damit kann in der mittleren K.ammf:r[bei laufendem Motor ein Unterdruck erzeugt wurden, der den Andruck der Membranen an die Ventilsitze, die aus der mittleren Kammer herausfuhren, vermindert Steigt nun der Druck in den beiden äußeren Kammern infolge steigenden Gasdrukkes im. Brennstoffbehälter, dann heben sich die Membranen von den Ventilsitzen ab. so daß der Brennstoffbehälter entlüftet wird.

Diese Entlüftung ist somit an den Betrieb des Motors gebunden und damit an einen Unterdruck im Ansaugstutzen zuin Vergaser, Steht der Motor still und fehlt dieser Unterdruck, dann wird ein Hilfsglied, nämlich ein dehnbarer Behälter eingesetzt Ist der Druck in diesem Behälter auf eine ausreichende Höhe gestiegen, dann wird über eine Leitung die obere Kammer unter Druck gesetzt, bis schließlich die zugeordnete Membrane das Ventil öffnet und das überschüssige Gas in den Luftfilter abfließen kann.

Ein derartiges Mehrfunktionsventil muß getrennt in eine eigene Leitung eingebaut werden. Dies ist äußerst unwirtschaftlich und kann deshalb bei der scharf kalkulierenden Kraftfahrzeugindustrie keinen Eingang finden. Anders als im angegebenen Fall ist das Mehrfunktionsventil aber nicht einsatzfähig, da es zu seiner Funktion unbedingt eine Unterdrucksteuerung von dem Ansaugstutzen her sowie einen aufblasbaren Behälter benötigt, der dann wirksam wird, wenn der Motor außer Betrieb ist. Weiterhin ist nachteilig, daß trotz des recht kompliziert geschalteten Ventils ein Unterdruckausgleich im Brennstoffbehälter nicht möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Mehrfunktionsventil der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das jedoch auch bei stillstehender Brennkraftmaschine einwandfrei arbeitet und dessen Funktionsbereich dahingehend erweitert ist, das auch einen in der Gaskammer entstehenden Unterdruck ausgleicht, um zu verhindern, daß Schmutz aus der Motorenanlage in den Brennstoffbehälter gelangt Das Ventil soll einfach im Aufbau und daher wirtschaftlich herstellbar sein und vor allem soll der Aufwand beim Einbau desselben wesentlich vermindert werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der zylindrische Abschnitt der Gaskammer mit der Atmosphäre über eine Bohrung in einem hohlen, mit Filtermaterial gefüllten Befestigungsarm des Mehrfunktionsventils in Verbindung steht und daß diese Bohrung an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts durch ein mit einem elastischen, schirmförmig flachen Ventilkörper versehenen Rückschlagventil so abgedichtet ist, daß nur bei Unterdruck in der Gaskammer atmosphärische Luft in die Gaskammer eintreten kann.

Bei einem derartigen Einbau eines Unterdruckventils in ein Mehrfunktionsventil werden nur unwesentliche Veränderungen der übrigen Ventilkonstruktion nötig. So muß der Befestigungsarm des Ventils, der ohnehin vorhanden ist, mit Filtermaterial gefüllt werden, müssen Bohrungen durch den zylindrischen Abschnitt und durch den Befestigungsarm erstellt und schließlich das elastische Rückschlagventil eingesetzt werden. Dies sind einfache und unbedeutende Arbeitsgänge, welche den Gesamtaufbau nur unwesentlich verteuern. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ventil kommt der bei dem bekannten Ventil, von dem die Erfindung ausgeht, erforderliche dehnbare Behälter in Fortfall, da das Ventil auch bei stillstehendem Motor einwandfrei arbeitet.

In zweckmäßiger Ausgestaltung sieht die Erfindung vor. daß der Befestigungsann und der zylindrische Abschnitt aus einem Stück bestehea

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt S

Fi g. 1 zeigt die Anordnung des Mehrfunktionsven- js tils gemäß der Erfindung in einem Kraftfahrzeug;
F i g. 2 zeigt ein Mehrfunktionsventil nach der Erfindung in axialem Schnitt;

~! Fig.3 zeigt einen Querschnitt nach Linie 3-3 der

ij F ig. 2.

Λ Pas Mehrfunktioflsventil 10 ist über die Leitungen 13

und 14 mit einem Brennstoffbehälter 11 einerseits und

i,| einem Gassammeigerät 12 andererseits verbunden und

^ bildet damit einen Teil der Gasdruckausgleicheinrich-

tung in der Brennstoffzufuhreinrichtung einer Brennkraftmaschine 16. Das Gassammelgerä: 12 ist über die

Leitung 17 mit der Maschine f6 verbunden. Gas aus dem Brennstoffbehälter 11 kann der Zylinderkopfhaube der Maschine 16 zugeführt werden, wo es mit Kurbelgehäusegasen gemischt wird, bevor es weiterer Verarbeitung unterworfen wird, beispielsweise durch Einleitung in die Maschine 16 zur Verbrennung. Alternativ kann z. B. das aus dem Brennstoffbehälter 11 kommende Gas in einem Gassammeigerät 12 gesammelt und sodann in Zeiträumen mittleren bis hohen Brennstoffbedarfs in das Lufteinlaßsystem der Maschine 16 eingeführt werden.

In jedem Fall ist das Mehrfunktionsventil 10 mit einem Gassammeiraum im oberen Teil des Brennstoffbehälters 11, beispielsweise dem Füllstutzen 18, verbunden und leitet das Gas in ein Gassammeigerät 12, damit es weiterverarbeitet werden kann.

Das Gehäuse des Mehrfunktionsventils 10 ist mit einem Befestigungsarm 21 mit zwei Bohrungen 22 und 23 versehen und weist einen zylindrischen Abschnitt 24 auf. Dieser enthält eine innere zylindrische Wandung 26, die mit zwei Ringflanschen 27 und 28 endet. Einteilig mit dem zylindrischen Abschnitt 24 ist ein Einlaß-' stutzen 29 ausgebildet Er steht mit einer Gaskammer

31 in Verbindung, die durch die zylindrische Wandung 26 innerhalb des Ventilgehäuses begrenzt ist

Zwei Auslaßkanäle 32 und 33 sind ebenfalls einteilig mit dem zylindrischen Abschnitt 24 ausgebildet. Sie verlaufen im wesentlichen koaxial zur zylindrischen Wandung 26. Jede von ihnen endet mit einem ringförmigen Sitz 34 bzw. 36 etwa in der Höhe der Ringflansche 27 und 28. Der Auslaßkanal 33 steht mit einer Auslaßöffnung 37 in Verbindung, die aus dem zylindrischen Abschnitt 24 hinausführt. Der Auslaßkanal 32 steht mit , einem Auslaßstutzen 38 in Verbindung. In der Zeich-

nung führt die Auslaßöffnung 37 direkt in die Atmo-

V Sphäre. Falls gewünscht, kann die Konstruktion aber

; auch so angepaßt werden, daß die Ausgangsleitung mit

% anderen Einrichtungen der Auslaßsteuerung verbunden

Ί wird.

An der Verbindungsstelle des zylindrischen Abschnitts 24 mit dem Befestigungsarm 21 weist die Zylinderwandung 26 einen ebenen Wandabschnitt 39 auf, der von mehreren Bohröffnungen 41 durchsetzt ist, die sich in die Gaskammer 31 erstrecken. Der. Befestigungsarm 21 ist hohl, ist mit Filtermaterial 42 gefüllt und steht mit der Atmosphäre in Verbindung. Ein Rückschlagventil 43 mit einem elastischen Ventilkörper 44, der die Bohrungen 41 abdeckt, ist an dem ebenen Wandabschnitt 39 befestigt. Wenn in der Gaskammer 31 ein Unterdruck entsteht, kann atmosphärische Luft durch die Bohrungen 41 des Rückschlagventils 43 in dieselbe einströmen, um das Entstehen eines Unterdrucks zu vermeiden. Dagegen drückt jeder Überdruck in dir Gaskammer 31 den elastischen, schirmförmig fluchen Ventilkörper 44 des Rückschlagventils 43 abdichtend gegen den ebenen Wandabschnitt 39 und verhindert dadurch das Abströmen von Gas durch die Bohrungen 41.

Eine elastische, kreisförmige Membrane 46 greift mit ihrem wulstförmigen Umfangsrand in den Ringflansch 27 des zylindrischen Abschnitts 24 ein und verschließt dieses Ende der Gaskammer 31. Ein mittlerer Abschnitt 48 der Membrane 46 liegt mit seiner inneren Oberfläche 49 auf dem ringförmigen Sitz 34 des Auslaßkanals 32. Ein Gehäuse 51, das mit einem Umfangsflansch 52 am Ringflansch 27 befestigt ist deckt die Membrane 46 ab und verbindet sie fest mit dem Ventilgehäuse. Eine vorgespannte Feder 53 stützt sich mit einem Ende am Gehäuse 51 ab und greift mit dem anderen Ende in einen Federteller 56 ein, der an der Außenseite 54 der Membrane 46 anliegt Die Feder 53 drückt auf diese Weise die Membrane 46 abdichtend gegen den ringförmigen Sitz 34 und verhindert dadurch eine Verbindung zwischen der Gaskammer 31 und dem Auslaßkanal 32. Ein Überdruck in der Gaskammer 31 erzeugt eine Gegenkraft auf die Feder 53, die proportional zu dem Druck ist der auf die ringförmige Fläche zwischen dem Außendurchmesser des ringförmigen Sitzes 34 und dem Durchmesser der zylindrischen Wandung 26 wirkt. Übersteigt diese Kraft die Vorspannung der Feder 53, so hebt sich die Membrane von dem ringförmigen Sitz 34 ab und verbindet die Gaskammer 31 mit dem Auslaßkanal 32. Im Gehäuse 51 ist eine öffnung 57 vorgesehen, die die ein- und ausströmende Luft in das bzw. aus dem Gehäuse bei der Bewegung der Membrane 46 drosselt, so daß eine Bewegungsdämpfung erfolgt und ein Flattern der Membrane 46 \ ermieden wird.

Am gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Abschnitts 24 ist am Ringflansch 28 eine zweite Membrane 58 mittels einem zweiten Federgehäuse 59 befestigt, in dem eine zweite vorgespannte Feder 61, wie zuvor beschrieben, angeordnet ist. Diese Teile wirken mit dem ringförmigen Sitz 36 zusammen und bilden dadurch ein Sicherheits-Auslaßventil für den Gasdruck. Die Kraft der Feder 61 und die vom Druck in der Gaskammer 31 beaufschlagte Fläche der Membrane 58 sind so gewählt, daß sich die Membrane 58 bei einem vorbestimmten Druck öffnet und die Gaskammer 31 mit der zur Atmosphäre offenen Auslaßöffnung 37 verbindet.

Wenn die Umgebungstemperatur ansteigt, beginnt der Brennstoff im Brennstoffbehälter 11, sich auszudehnen und zu verdampfen. Dadurch wird ein Dampfdruck erzeugt, unter dessen Wirkung Gas «on einem oben am Brennstoffbehälter 11 befindlichen Gassammeiraum durch die Leitung 13 und den Einlaßkanal 19 des Einlaßstutzens 29 in die Gaskammer 31 des Mehrfunktionsventils 10 strömt. Das Gas in der Gaskammer 31 übt einen Druck aus auf die Ringfläche der Membran 46 zwischen der zylindrischen Wandung 26 und dem ringförmigen Sitz 34. Der Druck steigt mit der Temperatur auf einen ersten vorbestimmten Wert, beispielsweise auf 0,021 kg/cm² an. Jetzt beginnt die Membrane 46 sich langsam in ihre geöffnete Stellung zu bewegen, wobei sie die Feder 53 zusammendrückt und die im Gehäuse 51 eingeschlossene Luft durch die öffnung 57 herausdrückt. Damit ermöglicht sie, daß Gas durch eine Entlüftungsöffnung in den Auslaßkanal 32 eintritt Wenn die Membrane 46 sich in der geöffneten Stellung

befindet, wird der Druck, beispielsweise 0,021 kg/cm² auf die ganze Oberfläche der Membrane 46 ausgeübt einschließlich der dem ringförmigen Sitz 34 entsprechenden Fläche. Dadurch bleibt die Membrane 46 geöffnet, auch wenn der Druck in der Gaskammer 31 infolge des ausströmenden Gases durch den Auslaßkanal 32 wieder abfällt Wenn schließlich der Druck in der Gaskammer 31 auf einen zweiten, kleineren Wert, beispielsweise 0,020 kg/cm² abgesunken ist, fängt die Membrane 46 wieder an, sich in ihre geschlossene Stellung zu bewegen, in der sie die Entlüftungsöffnung am ringförmigen Sitz 34 des Auslaßkanals 32 abdichtet, wird jedoch bei dieser Bewegung in dem Maße verzögert, wie Luft durch die öffnung 57 in das Gehäuse 51 eingesogen wird. Wenn die Membrane wie zu Beginn wieder dicht am ringförmigen Sitz 34 anliegt, muß sich der Druck wieder bis zu dem höheren Wert aufbauen, bevor die Membrane 46 sich wieder in ihre geöffnete Stellung bewegt Dadurch wird in der Bewegung der Membrane 46 das Flattern vermieden.

Die normale Wirkungsweise des Mehrfunktionsventils 10 ist also so, daß Gas aus dem Brennstoffbehälter U durch den Auslaßkanal 32, den Auslaßstutzen 38 und die Leitung 14 dem Gassammeigerät 12 oder anderen Stellen, beispielsweise der Zylinderkopfhaube der Maschine 16 zugeführt wird. Unter ungewöhnlichen Umständen können aber Gasmengen aus anderen Quellen innerhalb der Einrichtung einen Druck in dem Auslaßstutzen 38 und in dem Auslaßkanal 32 ausüben, der höher ist als der gewählte Betriebsdruck. Die Anordnung des Auslaßkanals 32 und der Membrane 46 ist aber so getroffen, daß ein Staudruck in der Leitung 14 nicht in den Brennstoffbehälter 11 zurückwirken kann. Ein Staudruck über 0,105 kg/cm² kann durch die Größe der Fläche des Sitzes 34 des Auslaßkanals 32 und der wirksamen Fläche der Membrane 46 zusammen mit der Vorspannung der Feder 53 aufgefangen werden. Der

S Zweck des Auffanges des Staudruckes ist darin zu sehen, daß vermieden wird, daß Verunreinigungen von der Maschine 16 zum Brennstoffbehälter V. gelangen.

Wenn sich unter ungewöhnlichen Umständen hoher Druck im Brennstoffbehälter 11 bildet oder wenn Teile

ίο der Einrichtung so blockiert sind, daß sie keinen normalen Fluß erlauben, ist es wünschenswert ein Sicherheitsventil mit einer Entlüftungsöffnung vorzusehen wie das durch den zweiten Auslaßkanal 33 und die zweite Membrane 58 gebildete. Zum Beispiel kann das

IS Sicherheitsventil so konstruiert sein, daß es bei einem höheren Druck als 0,049 kg/cm² öffnet und offen bleibt, bis der Druck unter beispielsweise 0,048 kg/cm² abgefallen ist Dadurch schützt es den Brennstoffbehälter 11 vor Zerstörung.

ίο Wenn der Brennstoffspiegel im Brennstoffbehälter 11 durch Verbrauch oder dadurch, daß die Umgebungstemperatur fällt absinkt kann sich in der Gaskammer 31 ein Unterdruck bilden. Das schirmförmige Rückschlagventil 43 sorgt dann dafür, daß atmosphärische Luft in die Gaskammer 31 gelangt um den Unterdruck auszugleichen.

Auf diese Weise ist ein Mehrfunktionsventii 10 geschaffen, das zum Ausgleich für verbrauchten Brennstoff Luft in den Brennstoffbehälter 11 läßt das Gas vom Brennstoffbehälter 11 in die Gaskammer strömen läßt und das schließlich bei überhöhtem Druck einen Sicherheitsablaß schafft

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   . 1. Mehrfunktionsventil zum Ausgleich des Gasdruckes über der Oberfläche des in einem Brenn- s Stoffbehälter einer Brennkraftmaschine enthaltenen Brennstoffes, bestehend aus einer Gaskammer, die einen zylindrischen Abschnitt aufweist, welcher beiderseits mittels Membranen verschlossen ist und welcher mit einer Einlaßöffnung sowie einem Auslaßkanal und einer mit der Atmosphäre verbundenen Auslaßöffnung versehen ist, wobei der Auslaßt kanal und die Auslaßöffnung Entlüftungsöffnungen ^: aufweisen, die sich koaxial innerhalb des zylindrischen Abschnittes befinden und ringförmige Sitze aufweisen, die den Membranen zugewandt sind, welche gegen ihre Sitze mittels vorgespannter Federn gedrückt sind, die sich in Gehäusen befinden, welche mit einer zur Atmosphäre führenden öffnung belüftet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (24) der Gaskammer (31) mit der Atmosphäre über eine Bohrung (41) in einem hohlen, mit Filtermaterial (42) gefüllten Befestigungsarm (21) des Mehrfunktionsventils (10) in Verbindung steht und daß diese Bohrung (41) an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts (24) durch ein mit einem elastischen, schirmförmig flachen Ventilkörper (44) versehenen Rückschlagventil (43) so abgedichtet ist, daß nur bei Unterdruck in der Gaskammer (31) atmosphärische Luft in die Gaskammer (31) eintreten kann.
2. 2. Mehrfunktionsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsarm (21) und der zylindrische Abschnitt (24) aus einem Stück bestehen.