DE3832103A1 - Verschlussdeckel fuer die fuelloeffnung eines kuehlmittelbehaelters in kfz-kuehlanlagen - Google Patents
Verschlussdeckel fuer die fuelloeffnung eines kuehlmittelbehaelters in kfz-kuehlanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Verschlußdeckel für die Füll
öffnung eines Kühlmittelbehälters in Kfz-Kühlanlagen um
fassend ein in die Füllöffnung eingreifendes Deckelgehäuse
mit einem den zu verschließenden Behälterraum mit der
Außenluft verbindenden Kanal und ein Ventil zum Absperren
desselben mit einer Ventilmembran, die mit einer Dichtflä
che unter der Kraft einer in Richtung der Kanalachse wir
kenden und sich an einer gehäusefesten Fläche abstützenden
Feder an einem den Kanal umgebenden Ventilsitz anliegt
und von diesem durch Überdruck in dem Behälterraum gegen
die Federkraft abhebbar ist.
Durch die Wahl der Federvorspannung wird der Druckwert ein
gestellt, bei dem das Ventil öffnet, um einen in der Kühl
anlage herrschenden Überdruck bis auf einen vorgegebenen
Wert abzubauen und damit ein Platzen des Kühlers infolge
Überdrucks zu verhindern. Beim Start des Fahrzeuges wird
auch eine das Kühlmittel in der Kühlanlage umwälzende
Kühlmittelpumpe in Betrieb gesetzt, durch die innerhalb
der Kühlanlage eine Druckdifferenz zwischen Saugseite und
Druckseite der Kühlmittelpumpe entsteht. Auf der Saugseite
der Kühlmittelpumpe vermindert sich der Innendruck des
Kühlers um einen bestimmten Betrag. Um genau diesen Be
trag wächst damit die Druckdifferenz, die zu überwinden
ist, bis das Sicherheitsventil im Verschlußdeckel infolge
des Überdrucks öffnet. Liegt beispielsweise der Druck
schwellwert, bei dem das Ventil öffnet, bei einem Über
druck von 1,2 Bar und vermindert sich der Druck auf der
Saugseite beim Anlaufen der Kühlmittelpumpe um 0,6 Bar,
so ist bei laufendem Motor eine Druckdifferenz von 1,8 Bar
zu überwinden, bis das Ventil im Verschlußdeckel öffnet.
Im Betrieb heizt sich nun das Kühlmittel auf, wodurch sich
der Druck im Kühlsystem erhöht. Aufgrund der vergrößerten
Druckdifferenz an der Saugseite der Kühlmittelpumpe, in
deren Nähe auch der Verschlußdeckel liegt, kann der Druck
auf einen Wert steigen, der über dem Öffnungsdruck oder
Druckschwellwert liegt, bei dem das Ventil im Verschluß
deckel bei stillstehender Kühlmittelpumpe öffnen würde.
Wird in diesem Zustand der Motor abgestellt und damit auch
die Kühlmittelpumpe stillgesetzt, entfällt augenblicklich
die Druckminderung an der Saugseite der Kühlmittelpumpe.
Der Druck in dem Kühlsystem liegt über dem Öffnungsdruck
des Ventils des Verschlußdeckels, so daß dieses schlagar
tig öffnet. Dadurch kann es nicht nur zu Kühlmittelver
lusten, sondern auch zu Verletzungen von Personen durch
schlagartig austretendes heißes Kühlmittel oder Kühlmittel
dampf kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschluß
deckel der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die
Druckdifferenz bis zum Erreichen des Öffnungsdruckes des
Ventiles des Verschlußdeckels unabhängig davon ist, ob die
Kühlmittelpumpe arbeitet oder nicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Ventilsitz an einer in dem Deckelgehäuse axial gegen die
Kraft der Feder verstellbaren Hülse ausgebildet ist, die
mit einer der Feder abgewandten, mindestens annähernd achs
normalen Fläche an einen Druckraum angrenzt, der in der
Schließstellung des Verschlußdeckels gegenüber der Außen
luft und dem Behälterraum abgeschlossenen und mit der Saug
seite einer das Kühlmittel in der Kühlanlage umwälzenden
Kühlmittelpumpe verbindbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird bei arbeitender Kühl
mittelpumpe in dem Druckraum gegenüber dem Zustand bei
stillstehender Kühlmittelpumpe ein Unterdruck erzeugt, wo
durch die Hülse in Richtung der auf die Ventilmembran
einwirkenden Ventilfeder verstellt wird. Da sich dabei die
Ventilfeder entspannt, öffnet sie nun bei einem - absolut
betrachtet - geringeren Überdruck. Durch den einstellbaren
Stellweg der Hülse, kann die Änderung des Öffnungsdruckes
oder Schwellwertes gerade so gewählt werden, daß sie der
durch das Einschalten der Kühlmittelpumpe an der Saugseite
derselben bewirkten Druckminderung entspricht. Wird die
Kühlmittelpumpe abgestellt, so herrscht in dem Druckraum
wieder der Ausgangsdruck. Die den Ventilsitz tragende Hülse
und damit auch die Ventilfeder werden wieder in ihre der
stillstehenden Kühlmittelpumpe entsprechende Ausgangsstel
lung verstellt. Die Öffnung des Ventiles erfolgt somit
sowohl bei stillstehender als auch bei laufender Antriebs
maschine unabhängig von der durch die Kühlmittelpumpe be
wirkten Druckänderung jeweils bei derselben Drucksteigerung
in dem Kühlmittelbehälter. Eine schlagartige Öffnung des
Ventils nach dem Abstellen der Kühlmittelpumpe kann nicht
mehr auftreten.
Die Führung der Hülse in dem Deckelgehäuse muß so ausge
bildet sein, daß zwischen der Hülse und dem sie umgebenden
Gehäuseabschnitt kein Druckausgleich zwischen dem Behälter
innenraum und der Außenluft stattfinden kann. Dies läßt
sich auf einfache und wirksame Weise dadurch erreichen,
daß zwischen der Hülse und dem sie umgebenden Gehäuseab
schnitt eine die Hülsenbewegung ermöglichende Dichtmembran
angeordnet ist.
Um die Einstellung definierter Schwellwerte zu ermöglichen,
ist es zweckmäßig, wenn der Stellweg der Hülse durch gehäu
sefeste Axialanschläge begrenzt ist.
Die Abdichtung des Druckraumes läßt sich auf konstruktiv
einfache Weise dadurch erreichen, daß der Druckraum als die
Hülse umgebender Ringraum ausgebildet ist, der mindestens
teilweise von einem entgegen der Federkraft dehnbaren Balg
eingeschlossen ist. Dadurch ist eine Abdichtung von gegen
einander verschiebbaren Teile nicht erforderlich.
Der Anschluß des Druckraumes an die Saugseite der Kühlmit
telpumpe kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, daß der
Druckraum eine zur Umfangsfläche des Deckelgehäuses hin of
fene Anschlußöffnung aufweist und daß axial beiderseits
desselben an der Umfangsfläche des Deckelgehäuses Dichtringe
angeordnet sind, die zur Anlage an eine die Füllöffnung be
grenzenden Wand bestimmt sind, wobei an dieser Wand ein mit
der Saugseite der Kühlmittelpumpe verbindbarer Anschlußkanal
mündet. Wird der Verschlußdeckel somit in die Füllöffnung
eingesetzt, wird automatisch die Verbindung zwischen der
Saugseite der Kühlmittelpumpe und dem Druckraum hergestellt.
Bei Ausbildung des Verschlußdeckels als Schraubdeckel ist es
zweckmäßig, wenn der Deckel aus einem mit einem Außengewin
destutzen versehenen ersten Gehäuseteil und einem mit die
sem frei drehbar verbundenen zweiten Gehäuseteil besteht,
welches das Ventil aufnimmt und die Dichtringe trägt. Wird
dieser Verschlußdeckel in die Füllöffnung eingesetzt, so
läßt sich das erste Gehäuseteil einschrauben, ohne daß dabei
das die Dichtringe tragende zweite Gehäuseteil gedreht wird.
Es wird lediglich beim Einschrauben des ersten Gehäuseteils
axial verschoben.
Die folgende Beschreibung erläutert in Verbindung mit der
beigefügten Zeichnung die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels. Es zeigt:
Fig. 1 einen die Deckelachse enthaltenden Schnitt
durch einen erfindungsgemäßen Verschlußdeckel,
der in die Füllöffnung eines schematisch an
gedeuteten Ausgleichsgefäßes eines Kraftfahr
zeugkühlers eingeschraubt ist, wobei die Dar
stellung dem Fahrbetrieb entspricht, und
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Teilschnitt,
welcher den Verschlußdeckel bei stillstehen
dem Fahrzeug zeigt.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Ausgleichsbehälter eines Kraft
fahrzeugkühlers bezeichnet, in dessen Einfüllstutzen 12
ein allgemein mit 14 bezeichneter Verschlußdeckel einge
schraubt ist. Dieser umfaßt ein erstes Deckelteil 16 mit
einem Griffteil 18 und einem Außengewindestutzen 20, der
in einem Innengewindeabschnitt 22 der Einfüllöffnung 12 ein
geschraubt ist.
Mit dem ersten Deckelteil 16 ist ein zweites Deckelteil 24
verbunden. Dieses weist ein im wesentlichen rohrförmiges
Gehäuse 26 auf, das an seinem dem ersten Deckelteil 16 zuge
wandten Ende mit einem ringförmigen Ansatz 28 versehen ist,
der in einen rohrförmigen Ansatz 30 des ersten Deckelteiles
16 eingreift und mit einer radial nach außen gerichteten
Ringklaue 32 eine radial nach innen gerichtete Ringklaue
34 des rohrförmigen Ansatzes 30 hintergreift, wobei der An
satz 28 aufgrund der an den Ringklauen 32 und 34 ausgebilde
ten Schrägflächen 36 bzw. 38 in den Rohransatz 30 eingeklipst
werden kann. Damit ist das zweite Deckelteil 24 frei drehbar
an dem ersten Deckelteil 16 gehalten. Wird der Verschlußdec
kel 14 in die Füllöffnung 12 eingesetzt, so legen sich Dicht
ringe 40, die in axial beabstandeten Nuten 42 an der Außen
umfangsfläche des Gehäuses 26 liegen, an die Innenumfangs
fläche 44 der Einfüllöffnung 12 an. Die freie Drehbarkeit
zwischen den beiden Deckelteilen 16 und 24 erlaubt es, das
erste Deckelteil 16 einzuschrauben, ohne daß sich das zwei
te Deckelteil 24 mitdreht, was zu einem höheren Verschleiß
der Dichtringe 40 führen würde.
In dem Gehäuse 26 ist eine Hülse 46 axial verschiebbar ge
halten. Diese umfaßt einen dem ersten Deckelteil 16 zuge
wandten durchmessergrößeren Abschnitt 48 und einen dem In
nenraum des Ausgleichsbehälters 10 zugewandten durchmesser
kleineren Abschnitt 50. Der Zwischenraum zwischen der Hülse
46 und dem Gehäuse 26 wird durch eine ringförmige Dichtmem
bran 52 abgedichtet, die mit ihrem inneren wulstförmigen
Rand 54 in eine Nut 56 der Hülse 46 eingreift und mit ihrem
äußeren wulstförmigen Rand 58 zwischen einer Schulter 60 an
dem Gehäuse 26 und einem in diesen eingreifenden Stützring 62
eingeklemmt ist. Der Stützring 62 trägt ferner einen sich ra
dial nach innen erstreckenden ringförmigen Balg 64, der zu
sammen mit dem Stützring 62 einen abgeschlossenen Ringraum
bildet, welcher nur über eine den Stützring 62 durchsetzen
de Bohrung 66 zugänglich ist. Der Stützring 62 und der Balg
64 werden durch ein Verschlußteil 68 gehalten, das in das dem
Innenraum des Druckausgleichsbehälters 10 zugekehrte freie
Ende des Gehäuses 26 eingesetzt und durch eine eine Ringklaue
70 an dem Verschlußteil 68 sowie eine Ringklaue 72 an dem Ge
häuse 26 umfassende Klipsverbindung gesichert ist. Mit seiner
dem Verschlußteil 68 abgewandten Ringfläche 74 liegt der Balg
64 an einer achsnormalen Ringfläche 76 der Hülse an.
Die Hülse 46 weist an dem freien Ende des durchmesserkleineren
Abschnittes 50 einen radial nach außen weisenden Flansch 78
auf, der in eine Ringnut 80 des Verschlußteiles 68 eingreift,
deren axiale Ausdehnung größer als die axiale Ausdehnung des
Flansches 78 ist. Dadurch kann sich die Hülse 46 bei einer
Ausdehnung des Balges 64 zwischen der in Fig. 1 dargestell
ten Stellung und der in Fig. 2 dargestellten Stellung axial
verschieben.
Der dem ersten Deckelteil 16 zugekehrte Rand des Hülsenab
schnittes 48 ist als Ventilsitz 82 für eine Ringdichtung 84
ausgebildet, die zwischen einer ersten Stahlmembran 86 und
einer zweiten Stahlmembran 88 eingespannt ist. Die erste
Stahlmembran 86 wird durch eine Schraubendruckfeder 90 gegen
den Ventilsitz 82 vorgespannt, wobei sich die Schraubendruck
feder 90 einerseits in einer topfförmigen Vertiefung 92 in
dem Deckel 94 des Gehäuses 26 und andererseits in einer topf
förmigen Vertiefung der ersten Membran 86 abstützt. Die zwei
te Membran 88 wird durch eine Schraubendruckfeder 98 gegen
die der Hülse 46 zugekehrte Fläche der Ringdichtung 84 gespannt,
wobei sich diese Schraubendruckfeder 98 einerseits an der
Membran 88 und andererseits an einer Innenschulter 100 der
Hülse 46 abstützt. Die Membranen 86 und 88 und der zwischen
ihnen eingeschlossene Dichtring 84 bilden in Verbindung mit
den Federn 90 und 98 ein Ventil, das sowohl bei Überdruck
als auch bei Unterdruck in dem Ausgleichsbehälter 10 öffnen
kann, wobei die Öffnungsschwellwerte durch die jeweilige Fe
derkraft und Federvorspannung vorgegeben sind. Bei einer Öff
nung des Ventils aufgrund eines Überdruckes hebt die Ring
dichtung 84 von dem Ventilsitz 82 ab, so daß ein Druckaus
gleich durch die Hülse 46 und Öffnungen 102 in der Gehäuse
deckfläche 94 hindurch in den Deckelraum 104 erfolgen kann,
der über einen oder mehrere Spalte 106 in dem ringförmigen
Ansatz 28 und eine Entlüftungsöffnung 108 in dem Ausgleichs
behälter 10 mit der Außenluft in Verbindung steht.
Bei Unterdruck hebt die Membran 88 von der Ringdichtung 84
ab, so daß ein Druckausgleich zwischen diesen beiden Teilen
und eine zentrale Öffnung 109 in der Membran 86 hindurch er
folgen kann.
Der zwischen den Dichtringen 40 liegende Wandabschnitt der
Füllöffnung 12 besitzt einen gegenüber dem Außenumfang des
Deckelgehäuses 26 größeren Durchmesser, so daß dadurch ein
Ringraum 110 gebildet ist, der über einen radialen Anschluß
kanal 112 mit einem Anschlußstutzen 114 in Verbindung steht.
Gleichzeitig ist dieser Ringraum 110 über eine Bohrung 115
in dem Deckelgehäuse 26 und die mit der Bohrung 114 fluch
tende Bohrung 66 mit dem Innenraum 116 des Balges 64 verbun
den. Der Anschlußstutzen 114 wird mit der Saugseite der das
Kühlmedium in der Kraftfahrzeug-Kühlanlage umwälzenden Kühl
mittelpumpe verbunden. Bei stillstehendem Motor des Kraft
fahrzeuges, wobei auch die Kühlmittelpumpe stillsteht, herrscht
in dem Ausgleichsbehälter 10 und in dem Ringraum 116 des Bal
ges 64 zumindest annähernd derselbe Druck. Die Hülse 46 be
findet sich in ihrer in Fig. 2 dargestellten Stellung. Bei
einem in dem Ausgleichsbehälter auftretenden Überdruck öff
net das Ventil somit bei Überschreiten des durch die Vorspan
nung der Feder 90 in dieser Stellung vorgegebenen Schwell
wertes. Wird der Antriebsmotor des Kraftfahrzeuges angelassen
und damit auch die Kühlmittelpumpe in Betrieb gesetzt, wird
an deren Saugseite der Kühlmitteldruck vermindert. Durch die
Verbindung des Innenraums 116 des Balges 64 mit der Saugseite
der Kühlmittelpumpe, zieht sich durch den verminderten Druck
der Balg zusammen, wodurch die Hülse 46 durch die Kraft der
Feder 90 nach unten in die Stellung der Fig. 1 verschoben wird.
Dadurch wird die Feder 90 entspannt und damit der Uberdruck
schwellwert herabgesetzt, so daß die Druckdifferenz, um die
der Druck im Kühlmittelbehälter bis zum Öffnen des Ventils
steigen muß, bei stillstehender und bei arbeitender Kühlmit
telpumpe gleich groß ist.
Claims (6)
1. Verschlußdeckel für die Füllöffnung (12) eines Kühlmit
telbehälters (10) in Kfz-Kühlanlagen umfassend ein in
die Füllöffnung (12) eingreifendes Deckelgehäuse (16, 24)
mit einem den zu verschließenden Behälterraum mit der
Außenluft verbindenden Kanal und ein Ventil (82, 84, 86,
88, 90, 98) zum Absperren desselben mit einer Ventilmem
bran (86), die mit einer Dichtfläche (84) unter der
Kraft einer in Richtung der Kanalachse wirkenden und
sich an einer gehäusefesten Fläche (92) abstützenden Fe
der (90) an einem den Kanal umgebenden Ventilsitz (82)
anliegt und von diesem durch Überdruck in dem Behälter
raum gegen die Federkraft abhebbar ist, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (82) an
einer in dem Deckelgehäuse (26) axial gegen die Kraft
der Feder (90) verstellbaren Hülse (46) ausgebildet ist,
die mit einer der Feder (90) abgewandten, mindestens an
nähernd achsnormalen Fläche (76) an einen Druckraum (116)
angrenzt, der in der Schließstellung des Verschlußdeckels
(14) gegenüber der Außenluft und dem Behälterraum abge
schlossen und mit der Säugseite einer das Kühlmittel in
der Kühlanlage umwälzenden Kühlmittelpumpe verbindbar ist.
2. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen der Hülse (46) und dem sie
umgebenden Gehäuseabschnitt (26) eine die Hülsenbewegung
ermöglichende Dichtmembran (52) angeordnet ist.
3. Verschlußdeckel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Stellweg der Hülse (46)
durch gehäusefeste Axialanschläge begrenzt ist.
4. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckraum (116) als
die Hülse (46) umgebener Ringraum ausgebildet ist, der
mindestens teilweise von einem entgegen der Federkraft
dehnbaren Balg (64) eingeschlossen ist.
5. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druckraum (116)
eine zur Umfangsfläche des Deckelgehäuses (26) hin offene
Anschlußöffnung (66, 114) aufweist, und daß axial beider
seits derselben an der Umfangsfläche des Deckelgehäuses
(26) Dichtringe (40) angeordnet sind, die zur Anlage an
einer die Füllöffnung (12) begrenzenden Wand (44) bestimmt
sind, wobei an dieser Wand (44) ein mit der Saugseite
der Kühlmittelpumpe verbindbarerAnschlußkanal (112)
mündet.
6. Verschlußdeckel nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß er als Schraubdeckel ausgebildet
ist und ein mit einem Außengewindestutzen (20) versehenes
erstes Gehäuseteil (16) und ein mit diesem frei drehbar
verbundenes zweites Gehäuseteil (24) umfaßt, welches das
Ventil (82, 84, 86, 88, 90, 98) aufnimmt und die Dicht
ringe (40) trägt.
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