DE2207210A1

DE2207210A1 - Brennstoff-Einfüllkappe

Info

Publication number: DE2207210A1
Application number: DE19722207210
Authority: DE
Inventors: Ronald Rae Flushing Mich. Burgess (V.StA.)
Original assignee: F & E Manufacturing Co., Flint, Mich. (V.St.A.)
Priority date: 1971-05-05
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1972-11-16
Also published as: US3724707A

Description

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F & E Manufacturing Co.

Brennstoff-Einfüllkappe

Die Erfindung betrifft eine Brennstoff-Einfüllkappe mit Druck-Vakuum-Entlastung.

"Verdampfungsverlustüberwachung" oder "Verdampfungsausströmungsüberwachung" sind allgemein gebräuchliche Begriffe zur Definition einer Überwachung oder eines Verfahrens zur Überwachung der Kohlenwasserstoffausströmungen an die Atmosphäre, welche durch Verdampfung des Brennstoffes hervorgerufen sind. In diese Definition sind die auf Verdampfung beruhenden Verluste von Brennstoffvergasertank-Belüftungssystemen und von Brennstoffbehälter-Belüftungssystemen eingeschlossen.

Wenn eine heiße Maschine abgestellt wird, dann kann die Restwärme in der Maschine dazu führen, daß die Brennstofftanktemperaturen in einigen Fällen beispielsweise über 93° C ansteigen. Unter bestimmten klimatischen

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und geographischen Bedingungen ist es nicht unüblich, daß der Brennstofftank vollständig trockenkocht, wobei die zugehörigen verdampften Kohlenwasserstoffe an die Atmosphäre ausströmen,

Verdampfungsverluste am Brennstofftank können meist in der gleichen Art auftreten, obwohl die zugeordneten Temperaturen, die damit verbunden sind, etwas herabgesetzt sein können. Wenn ein Brennstofftank mit einem relativ kühlen Brennstoff aus einem unterirdischen Speichertank gefüllt und dann unter Bedingungen hoher Umgebungstemperatur stehengelassen wird, so kann sowohl ein Verlust von Brennstoff in flüssiger Form als auch ein durch Verdampfung bedingter Verlust auftreten» Diese Verluste entstehen entweder durch belüftete Brennstoffbehälter oder belüftete Brennstoff-Einfüllkappenj diese werden deswegen angewandt, um einen Bruch des Brennstoffbehälters und/oder Druckunterschiede zu verhindern, welche die Arbeitsweise der Brennstoffpumpe beeinflussen können.

Es wurde festgestellt, daß die vorbeschriebenen Verluste zehn bis fünfzehn Prozent der gesamten Kohlenwassers to ff-Abgabe an die Atmosphäre betragen können, die in Verbindung mit Brennkraftmaschinen auftritt. Von einigen gesetzgebenden Organen sind Gesetze erlassen worden, die eine Überwachung dieser Verluste vorschreiben,

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Im allgemeinen werden zwei Überwachungssysteme von der lndustr-ie angewandt. Das erste System wird allgemein als Dampf-Rückgewinnungssystem bezeichnet} hierin werden die Dämpfe zum Kurbelgehäuse gerichtet, und es wird eine Brennstoff-Einfüllkappe mit Druck-Vakuum-Entlastung als Vorrichtung zum Schütze des Brennstoffbehälters gegen bauliche Zerstörung aufgrund übermäßiger, während des harten bzw, schweren Betriebes oder durch Fehlleistung des Systems hervorgerufener Drucke benutzt. Das System wird als ausfallsicher angesehen, da der Brennstoff-Einfüllkappen-Aufbau die Möglichkeit einer gefährlichen Beschädigung des Systems ausschaltet«

Das zweite System wird allgemein als Absorptions-Ausscheidungssystem bezeichnet, und es entspricht dem ersten System mit der Ausnahme, daß ein Kohle- bzw, Holzkohlebehälter zum Einfangen der Dämpfe für eine spätere Verbrennung benutzt wird. Dieses System verwendet auch eine Brennstoff-Einfüllkappe mit Druck-Vakuum-Entlastung,

Aufgabe der Erfindung ist es vor allem, eine Brennstoff-EinfülJkappe mit kombinierter Druck- und Vakuum-Entlastung zu schaffen, welche in der Lage ist, sowohl einen Überdruck als auch ein Vakuum in einem System mit Verdampfungsverlusten oder einem Verdampfungsausströmungsüberwachungssystem zu entspannen} diese Brennstoff-Einfüllkappe soll einfach aufgebaut sein und leicht zusammengebaut werden können, und

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sie soll weiterhin wirkungsvoll innerhalb vorbestimmter Grenzen arbeiten.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennstoff-Einfüllkappe mit Druck-Vakuum-Entlastung gelöst, welche einen Deckel und einen an diesem fest angebrachten Verschluß- bzw, Verriegelungsbecher sowie eine fest auf- bzw, in letzterem eingebaute Ventilanordnung umfaßt. Diese Ventilanordnung umfaßt zusammen- bzw, ineinanderpassende Ventilkörper, und zwar einen oberen und einen unteren Ventilkörper, die aus Kunststoff hergestellt sind. Ein Druckentspannungsventil und ein zugeordneter Sitz sowie ein Vakuumentspannungsventil und ein zugeordneter Sitz sind innerhalb der Ventilanordnung vorgesehen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines In den Figuren 1 bis 4 der Zeichnung dargestellten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig, 1 eine vertikale Schnittansicht der Brennstoff-Einfüllkappe gemäß der Erfindung, wobei die rechte Hälfte dieses Schnitts die Lage der Kappe relativ zum Einfüllstutzen zeigt, wenn die

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Kappe auf letzterem aufgebracht ist;

Fig. 2 einen Teil einer Schnittansicht, welche die linke Hälfte der Brennstoff-Einfüllkappe während einer Vakuum-Entlastung zeigt;

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Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht der rechten Hälfte der Brennstoff-Einfüllkappe während einer Druckentlastung} und

Fig« 4 eine teilweise auseinandergezogene Schnittansicht eines Teils der Brennstoff-Einfüllkappe.

In den Figuren der Zeichnung, insbesondere in Figur 1 ist ein Handgriff dargestellt, der mit einem Deckel 11 durch Warzenpunktschweißung zusammengefügt ist. Der Handgriff 10 ist gegenüber den Vertiefungen 12 und irgendwelcher Beschriftung auf dem Deckel 11 so ausgerichtet, daß der Text nicht durch den Handgriff 10 verdeckt wird.

Ein Verschlußbecher 13, ein Dichtring 14, ein Dichtring 21 und ein Federmetall-Zwischenwandring 16 sind danach zusammengefügt, und der Deckel 11 sowie der Handgriff 10 sind an den Verschlußbecher 13 angeschweißt. Die Warzenpunktschweißung zur Befestigung des Deckels 11 am Verschlußbecher 13 ist in einer solchen Weise ausgerichtet, daß die Belüftungslöcher 17 im Verschlußbecher 13 stets gegenüber den Lücken oder Räumen 18 im Deckel 11 zu liegen kommen und niemals durch die Vertiefungen 12 versperrt werden, damit, wenn die Vertiefungen 12 nicht genau in bezug auf die Belüftungslöcher 17 ausgerichtet sind, eine begrenzte Luftströmung durch das Belüftungssystem auftreten kann.

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Der Dichtring 14 wird während des Schweißens etwas zwischen der flachen Oberfläche der Verschlußkappe 13 und der Zwischenwand 16 zusammengedrückt. Ein kreisförmiger Abdichtungsring 19 ist In der Zwischenwand 16 ausgebildet, damit an dieser Stelle eine Dichtung vorhanden Ist* Die Zwischenwand 16 hat außerdem bei 20 eine herausgedrückte, kreisförmige Lippe, um die Möglichkeit zu verhindern, daß Material vom Dichtring 14 in Belüftungslöcher 17 herausgedrückt wird, wodurch die Luftströmung durch die Belüftungslöcher 17 begrenzt würde.

Ein Dichtring 21 ist so ausgebildet bzw« angebracht, daß er sich in der vorgesehenen Lage frei drehen kann. Wenn die Kappe auf den Einfüllstutzen 22 aufgebracht wird, dann wird der Dichtring 21 an der Stelle zusammengedrückt, wodurch sich eine Dichtung an dieser Stelle um den gesamten Durchmesser des Einfüllstutzens 22 herum ergibt«

Der Ventllaufbau 25 besteht aus einem oberen Ventilkörper 26 und einem unteren Ventilkörper 27, einer Druckentlastungsfeder 28, einer Ventilkappe 29, einem Ventilsitz 30, einem Ventil 31 und einer Vakuumentlastungsfeder 32, Die Ventilkörper 26, 27 wie auch das Ventil 31 sind vorzugsweise aus organischem Kunststoff, wie beispielsweise aus Nylon hergestellt» Der obere und untere Ventilkörper 26 bzw, 27 sind so aufgebaut, daß es möglich ist, diese Teile gegen die inneren Federkräfte zusammenschnappenzu lassen, und zwar derart, daß die Teile während

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des Schweißens in ihrer Lage bleiben. Der Durchmesser 32a am Ventflkörper 26 und der Durchmesser 33 am Ventilkörper 27 bilden Passungen mit Übermaß bzw. Festsitze. Beide Teile haben hinterschnittene angeformte bzw. gegossene Durchmesser, die benachbart zu den Durchmessern 32a und 33 sind. Am Ende des Ventilkörpers ist eine Schrägkante 36 zusätzlich vorgesehen, um eine gewisse Einwärtsführung während des Zusammenbaues zu gewährleisten» Diese Konstruktion gestattet es, die Teile durch einfache manuelle oder mechanische Mittel zusammenschnappen zu lassen» Die interferierenden Durchmesser und die zugeordneten Hinterschnei dungsdurchmesser erlauben es den Ventilkörperhälften nicht, sich zu trennen, es sei denn, daß äußere physische Kraft angewandt wird. Wenn die vorerwähnten Teile in der dargestellten Lage gehalten werden, werden der obere Ventilkörper 26 und der untere Ventilkörper 27 mit Ultraschall verschweißt, um eine luftdichte Dichtung auszubilden. Die Ultraschallverschweißung erfordert eine genaue Aufnahme der Teile in einer Haltevorrichtung, jedoch müssen sie nicht in irgendeiner anderen Weise gehalten werden, welche die richtige Schwingung bzw. Vlbration der Teile nachteilig beeinflussen würde, was wesentlich für die Funktion bzw. das Ansprechen ist. Wenn die Teile einmal zusammengeschweißt sind, weisen sie eine luftdichte Verbindung an der Stelle 37 um den gesamten Durchmesser herum auf.

Der Ventilaufbau 25 und ein Dichtring 38 werden hierauf in den Ver-

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schlußbecher 13 eingefügt. Die vier langgestreckten Lappen bzw» Vorsprünge 39 am Verschlußbecher 13 werden dann in die vorgesehene Lage umgebogen, um den Ventilaufbau 25 im Verschlußbecher 13 zurückzuhalten· Durch diesen Vorgang wird der Dichtring 38 zwischen der inneren flachen Oberfläche des Verschlußbechers 13 und der Dichtungswulst 40 auf dem oberen Ventilkörper 26 zusammengedrückt, so daß eine luftdichte Dichtung ausgebildet wird. Der Brennstoff-Einfüllkappenzusammenbau Ist nunmehr abgeschlossen.

Wenn die Brennstoff-Einfüllkappe auf den Einfüllstutzen 22 aufgebracht wird, werden luftdichte Abdichtungen an den Stellen 19 und 23 hervorgerufen. Dadurch wird sichergestellt, daß es nur einen einzigen Luftströmungsweg vom Inneren des Brennstoffbehälters zur Atmosphäre oder umgekehrt gibt, welcher durch den Ventilaufbau 25 selbst und die zugeordneten Durchgänge im Deckelteil der Brennstoff-Einfüllkappe führt.

Das Ventil 31 wird gegen die Unterseite des Sitzes 30 am Durchmesser des Ventils an der Stelle 41 durch die Feder 32 gehalten« Die Feder 32 Ist schwächer als die Feder 28, und zwar um einen solchen Betrag, daß die Ventilkappe 29 und der Ventilsitz 30 in Kontakt mit dem Dichtungsdurchmesser des Körpers 27 an der Stelle 42 gehalten werden· Der

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Ventilsitz 30 weist eine Umbiegung gegenüber der Ventilkappe 29 um den inneren Durchmesser an der Stelle 42 auf. Diese Umbiegung hält den Ventilsitz 30 während des Betriebs des Ventilsaufbaus an der Ventilkappe 29 in richtiger Lage, Dieser Umbiegungsvorgang ist jedoch sehr leicht, so daß dadurch nicht die untere Fläche des Ventilsitzes 30 deformiert wird, wodurch sonst eine Undichtigkeit an der Stelle 41 oder hervorgerufen werden könnte.

Die Dichtungsflächen an den Stellen 41 und 42 sind sehr kritisch für den Aufbau, weil dort keine Undichtigkeit durch das Ventil auftreten darf, bevor nicht die berechneten Druckunterschiedswerte zwischen dem Brennstoffbehälter und der Atmosphäre erreicht sind. Diese Dichtflächen müssen flach, glatt und frei von irgendwelchen Oberflächenunregelmäßigkeiten sein. Wegen der vorerwähnten Forderung, den Gesamtaufbau luftdicht zusammenzuschweißen, und ein Zusammenschnappverfahren für das Zusammenbauen vorzusehen in Verbindung mit den gewünschten Oberflächenzuständen an den Stellen 41 und 42, werden Kunststoffe als Material für die Herstellung der Teile 26, 27 und 31 gewählt. Die Oberflächen des Ventilsitzes 30 (beide Seiten) sind auch wichtig für diese Auslegung bzw, diesen Aufbau, Sie müssen federnd sein sowie flach und frei von Unvollkommenheiten, Das dafür ausgewählte Material ist ein Gummi niedriger Härte, Normalerweise werden diese Arten von Teilen aus erhältlichen Platten- bzw. Tafel werkstoffen durch Stempel bzw. Matrizen ausge-

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schnitten. Es können jedoch auch geformte oder gegossene Ausbildungen verwendet werden«

Wie bereits vorstehend erläutert, werden luftdichte Abdichtungen an den Stellen 42, 41 40, 37, 23 und 39 hervorgerufen, wenn sich die Kappe an ihren Ort auf dem Einfüllstutzen 22 befindet, wobei diese Abdichtungen sicherstellen, daß keine Luft vom Brennstoffbehälter zur Atmosphäre oder umgekehrt durch die Kappe fließt, ausgenommen durch den Ventilaufbau 25, und zwar auch das nur bei denjenigen Druckunterschieden, welche die Grenzen überschreiten, für die die Kappe ausgelegt worden ist«

Wenn ein positiver Druckunterschied im Behälter aufgebaut wird, und dieser einen vorbestimmten Wert erreicht, dann bewegen sich das Ventil 31, der Ventilsitz 30 und die Kappe 29 gegen die Einwirkung der Feder nach oben. Das Ventil bleibt dann in dieser Lage, bis der Druckunterschied auf einen Wert abfällt, bei dem die Kraft der Feder 28 ausreicht, um das Ventil in den geschlossenen Zustand zurückzubringen. Die relative Lage der Teile und der Weg der Druckentlastung bzw. -entspannung durch die Kappe ist in Figur 3 dargestellt.

Wenn ein negativer Druckunterschied im Behälter aufgebaut wird, dann bewegt sich das Ventil 31 gegen die Wirkung der Feder 33 nach unten.

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Das Ventil 31 bleibt in dieser Stellung, bis der Druckunterschied auf den Wert herabgesetzt ist, bei welchem die Kraft der Feder 32 ausreicht, das Ventil in seine geschlossene Stellung zurückzubringen, in der die Stelle 41 am Sitz 30 anliegt. Die relative Lage der Teile und der Weg der Vakuumentspannung bzw, -entlastung durch die Kappe sind in Figur 2 dargestellt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Ι·) Brennstoff-Einfüllkappe mit Druck-Vakuum-Entlastung, gekennzeichnet durch ·

einen Deckel (11), an dem dazu mittig ein Verschluß- bzw. Verriegelungsbecher (13) fest angebracht ist, wobei zwischen beiden ein Dichtring (14) und ein Zwischenwandring (16) angebracht sind, um eine elastische Kraft auf eine Einfüllöffnung zu erzeugen; eine Ventilanordnung (25), die In dem Verschluß- bzw, Verriegelungsbecher fest einbaubar ist und einen oberen Ventilkörper (26), einen unteren Ventilkörper (27) und eine Vorrichtung zur reibungsmäßigen Verbindung des unteren Ventilkörpers auf dem bzw· am oberen Ventilkörper umfaßt, sowie ein Druckentlastungsventil (28, 30, 42) und einen bzw* mit einem zugeordneten Ventilsitz innerhalb der Ventilanordnung sowie ein Vakuumentlastungsventil (30, 31, 32, 41) und einen bzw, mit einem zugeordneten Ventilsitz Innerhalb der Ventilanordnung,

2, Brennstoff-Einfüllkappe gemäß der Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Vorrichtung zur Verbindung der Ventilkörper (26, 27) miteinander teleskopartig ineinander passende bzw. miteinander in Eingriff tretende Teile (32a, 33) umfaßt.

3. Brennstoff-Einfüllkappe gemäß der Kombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopartig ineinander passenden Teile (32a, 33) miteinander in Eingriff tretende Umfangswülste umfassen, die übereinander schnappen können bzw. eine Einschnappverbindung bilden.

4. Brennstoff-Einfüllkappe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Umfangswülste, vorzugsweise beide, einen hinterschnittenen Teil aufweisen,

5. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Schrägkante (36) an einer der Umfangswände der Ventilkörper zur Erleichterung des Zusammenbaues mit der anderen Umfangswand.

6. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

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daß der obere und untere Ventilkörper (26, 27) aus Kunststoff bestehen.

7. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der obere und untere Ventilkörper durch UI traschall schweißung verbunden sind.

8. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verschluß- bzw. Verriegelungsbecher (13) gebogene Teile (39) umfaßt bzw. aufweist, um die Ventil anordnungen (25) innerhalb des Verschluß- bzw. Verriegelungsbechers fest- bzw. zurückzuhalten.

9. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

daß das Druck-Entlastungsventil ein Druckventil (30, 42) mit einem ersten Ventilteil (30) umfaßt sowie eine Federanordnung (28), welche das Druckventil in einer Richtung mit einem nachgiebigen Druck beaufschlagt, wobei der untere Ventilkörper (27) einen Ventilsitz umfaßt bzw. aufweist.'

10_#l Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Vakuum-Entlastungsventil ein Vakuumventilteil (31) umfaßt, sowie eine Feder (32), welche das Vakuumventilteil nachgiebig gegen das erste Ventil teil (30) drückt,

11. Brennstoff-Einfüllkappe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Federanordnung (28) und/oder die Feder (32) eine Druckfeder ist bzw. aufweist, welche zwischen den Ventilkörper (26 bzw. 27) und das Ventilteil (30 bzw. 31) eingefügt ist.

12. Brennstoff-Einfüllkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Vorrichtung zur reibungsmäßigen Verbindung des unteren mit dem oberen Ventilkörper (27 bzw. 26) so ausgebildet ist, daß eine luftdichte Dichtung (37) entsteht.

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