DE69807273T2

DE69807273T2 - Überdruckventil

Info

Publication number: DE69807273T2
Application number: DE69807273T
Authority: DE
Inventors: Tho Huynh
Original assignee: Stant USA Corp
Current assignee: Stant USA Corp
Priority date: 1997-03-15
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: GB9705409D0; DE69807273D1; US6026848A; BR9800896A; EP0864793A3; ES2182225T3; EP0864793A2; EP0864793B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Überdruckventilanordnung, enthaltend einen röhrenförmigen Körper mit einem intern vorstehenden ersten Ventilsitz, einem ringförmigen Dichtungsträgerelement, das eine elastische Dichtung haltert, einer ersten Feder, die zwischen dem Körper und dem Dichtungsträgerelement einen Eingriff herstellt und so die Dichtung in einen Eingriff mit dem ersten Ventilsitz drückt, einem einen zweiten Ventilsitz aufweisenden, beweglichen Ventilelement, einer zweiten Feder, die einen Eingriff zwischen dem Körper und dem Ventilelement herstellt und hierdurch den zweiten Ventilsitz in einen Eingriff mit der elastischen Dichtung drückt, wobei am Körper ein Anschlag für das bewegliche Ventilelement vorgesehen ist, durch den die Bewegungsreichweite des beweglichen Ventilelements zur elastischen Dichtung hin begrenzt wird, wobei die elastische Dichtung einen gegen das Dichtungsträgerelement anliegenden Hauptbereich, einen ersten Lippenbereich, der relativ zum Hauptbereich eine Biegebewegung ausführen kann und für einen Eingriff mit dem ersten Ventilsitz ausgelegt ist, sowie einen zweiten Lippenbereich umfasst, der relativ zum Hauptbereich eine Biegebewegung ausführen kann und für einen Eingriff mit dem zweiten Ventilsitz ausgelegt ist. Eine Überdruckventilanordnung diesen Typs ist in der DE 86 05 367 U offenbart.
GB-A-1 019 098 beschreibt eine Ventilanordnung diesen Typs, bei dem die Dichtung eine flache Ringscheibe umfasst. Derartige Scheiben sind nur beschränkt komprimierbar. Zusätzlich besteht das Risiko, dass sich Abfall auf den zueinander gehörenden flachen Oberflächen ablagert, was zu wenig verlässlichen Abdichtungen führt. Auch wenn die Dichtung so angeordnet ist, dass sie mit Ventilsitzen aus im Spritzgussverfahren geformtem Kunststoff zusammenwirken, so ist es nur schwer möglich, sicherzustellen, dass die Oberflächen der Kunststoffformen wirklich flach sind. Die vorliegende Erfindung dient dem Zweck, eine Ventilanordnung zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung dient insbesondere der Anwendung bei einer Überdruckventilanordnung Ihr den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs. Eine derartige Ventilanordnung muss flüssigkeitsdicht sein, um zu verhindern, dass Kraftstoff während der Fahrt aus dem Tank entweicht. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Tank voll befüllt ist. Eine derartige Ventilanordnung muss zweierlei Funktionen erfüllen: Eine Funktion liegt darin, den übermäßigen Dampfdruck entweichen zu lassen, der sich aufbauen kann, wenn sich der Kraftstoff im Tank erwärmt, etwa aufgrund eines Ansteigens der Umgebungswärme. Die andere Funktion liegt darin, den reduzierten Druck auszugleichen, der sich dann einstellt, wenn sich der Kraftstoff abkühlt oder aber Kraftstoff abgezogen wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend, und zwar lediglich beispielhaft, anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Perspektivansicht der Ventilanordnung gemäß einem ersten. Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsansicht der in Fig. 1 dargestellten Ventilanordnung;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Ventilanordnung gemäß Fig. 1, wobei die elastische Dichtung in Eingriff mit beiden Ventilsitzen gezeigt ist;
Fig. 4 einen Fig. 3 entsprechenden Querschnitt, jedoch zur Darstellung des geöffneten Ventils zur Minderung des Überdrucks im Tank;
Fig. 5 einen Fig. 3 und 4 entsprechenden Querschnitt, jedoch zur Darstellung des geöffneten Ventils zum Ausgleich des Unterdrucks innerhalb des Tanks;
Fig. 6 einen Fig. 3 entsprechenden Querschnitt durch eine Ventilanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Aus Fig. 1 bis 3 ist ersichtlich, dass die Kappe eines Zapfkanals einen zylindrischen Körper 10 aufweist, der zur Aufnahme im Zapfkanal eines (nicht dargestellten) Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges bestimmt ist. Der obere Teil des Körpers 10 nimmt einen (nicht dargestellten) Verriegelungsmechanismus auf, um die Tankkappe im Hals des Zapfkanals zu sichern. Der untere Teil des Körpers 10 nimmt eine erfindungsgemäße Ventilanordnung auf.
Die Ventilanordnung umfasst eine Ventilhalterung 12, die sich auf einer Schulter 14 innerhalb des Körpers 10 abstützt und zwei elastische Haltevorrichtungen 16 aufweist, die jeweils in diametral gegenüberliegende Schlitze 18 (von denen in den Fig. 1 und 2 jeweils nur einer dargestellt ist) in der inneren Seitenwand des Körpers 10 eingreifen. Die Ventilhalterung 12 weist mehrere Öffnungen auf, um ein freies Durchströmen von luft und Dampf zu ermöglichen.
Eine obere Kompressionsfeder 20 greift zwischen die Unterseite der Ventilhalterung 12 und einem Dichtungsträgerelement 22 ein, das eine elastische Dichtung 24 auf seiner unteren Seite trägt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Dichtung 24 einen Hauptbereich 26 mit sechs nach oben vorstehenden Vorsprüngen, wie etwa den Vorsprung 28, auf, die in komplementäre Schlitze 30 im Dichtungsträgerelement 22 eingreifen, um so die Dichtung 24 in Eingriff damit zu haltern. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist die Dichtung 24 einen ersten Lippenbereich 32 auf, der vom Hauptbereich 26 radial nach außen vorsteht und von der oberen Feder 20 in Eingriff mit einer Kante 34 auf einer zweiten Schulter 36 auf der Innenwand des Körpers 10 gedrückt wird.
Ein Federsitz 38 ist einstückig mit dem Körper 10 ausgebildet und mit dem bodenseitigen Ende des Körpers durch drei Beine 40 verbunden, wobei lediglich zwei davon in der Zeichnung veranschaulicht sind. Der Federsitz 38 trägt eine untere Druckfeder 42, die mit einem beweglichen Ventilelement 44 zusammenwirkt, um eine radial äußere, obere Kante 46 des Ventilelements 44 in Eingriff mit einem zweiten, sich radial nach innen erstreckenden Lippenbereich 48 der Dichtung 24 zu drücken. Das bewegliche Ventilelement 44 weist drei seitliche Beine 50 mit nach außen vorstehenden Füssen 52 an ihren bodenseitigen Enden auf. Die Füße 52 können mit einer nach unten weisenden Schulter 54 an der inneren Seitenwand des Körpers 10 in Eingriff kommen.
Die unteren Oberflächen der beiden Lippenbereiche 32 und 48 bilden zusammen eine konvexe Oberfläche toroidaler Form, die mit den Kanten 34 und 46 eine Kontaktfläche bildet.
Fig. 3 zeigt das Ventil im geschlossenen Zustand, wobei die Durchgänge durch den Körper 10 von der Schulter 36, der Dichtung 24 und dem beweglichen Ventilelement 44 blockiert werden. Sofern sich unterhalb des Ventils (wie in der Zeichnung dargestellt) ein Druck aufbaut, wirkt dieser Druck auf das bewegliche Ventilelement 44, hebt dieses und das Dichtungsträgerelement 22 an, und zwar nach oben und mit Unterstützung durch die untere Feder 42 gegen die Wirkung der oberen Feder 20, um so Luft und Dampf zwischen dem Ventil 24 und der Kante 34 entweichen zu lassen, wie dies durch die Pfeile A in Fig. 4 angedeutet wird.
Der Umfang der nach oben gerichteten Bewegung des beweglichen Ventilelements 44 wird durch den Eingriff seiner Füße 52 mit der Schulter 54 begrenzt. Sofern der von den Pfeilen A angedeutete Strömungsweg nicht ausreicht, um den Überdruck entweichen zu lassen, so bewegt sich das Dichtungsträgerelement 22 weiter nach oben gegen die Feder 20, so dass sich der Sitz 24 von der Kante 46 des beweglichen Ventilelements 44 löst, so dass sich ein weiterer, von den Pfeilen B angedeuteter Strömungsweg öffnet.
Sobald der Überdruck entwichen ist, kehrt die Dichtung 24 wieder in die in Fig. 3 dargestellte Position zurück, wodurch die Dichtung geschlossen wird.
Sofern der Druck unter dem Ventil unter den Atmosphärendruck fällt, führen die Druckdifferenzen über das bewegliche Ventilelement 44 zu einer Bewegung dieses Ventilelements nach unten gegen die Wirkung der unteren Feder 42. Eine entsprechende, nach unten gerichtete Bewegung der Dichtung 24 wird durch ihren Eingriff mit der Kante 34 verhindert, wodurch sich ein von den Pfeilen C in Fig. 5 dargestellter Strömungsweg zwischen der Dichtung 24 und der Kante 46 des beweglichen Ventilelements 44 öffnet. Wenn der Druck im Tank wieder auf den Atmosphärendruck zurückgeführt ist, führt die Feder 42 das beweglichen Ventilelement 44 wieder in die in Fig. 3 dargestellte Position zurück, wodurch das Ventil geschlossen wird.
Fig. 6 zeigt den unteren Teil eines Ventilkörpers 60 eines Ventils nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der obere Teil des Ventilkörpers 60 entspricht dem oberen Teil des Ventilkörpers 10 gemäß Fig. 1 bis 5. Der Ventilkörper 60 hat eine zentrale Öffnung 62, durch die Luft und Dampf frei strömen können. Das untere Ende des Körpers 60 ist von einer bodenseitigen Abdeckung 64 verschlossen, die Löcher 66 aufweist, durch die Luft und Dampf frei strömen können.
Eine Hauptkompressionsfeder 68 greift zwischen einer ringförmigen Tasche 70, die die zentrale Öffnung 62 im Körper 60 umgibt, und einem Dichtungsträgerelement 72 an, der eine elastische Dichtung 74 auf seiner unteren Seite aufweist. Die Dichtung 74 weist (nicht dargestellte) nach oben sich erstreckende Vorsprünge auf, die den Vorsprüngen 26 der Dichtung 24 (Fig. 2) entsprechen, die in (nicht dargestellte) komplementäre Schlitze im Dichtungsträgerelement 72 eingreifen. Die Dichtung 74 weist einen ersten Lippenbereich 78 auf, der radial nach außen vom Körperbereich 76 vorsteht und der von der Feder 68 in Eingriff mit einer Schulter 80 auf der Innenwand des Körpers 60 gedrückt wird.
Das Dichtungsträgerelement 72 weist eine zentrale Öffnung 82 auf, die das Durchströmen von Luft und Dampf ermöglicht. Drei radial sich erstreckende Beine (84), von denen lediglich zwei in Fig. 6 dargestellt sind, bieten seitliche Führungen für einen axial gleitfähigen Ventilsitz 88, der einen Flansch 90 an seinem oberen Ende aufweist. Eine zweite Kompressionsfeder 92 wirkt mit dem Flansch 90 und der oberen Oberfläche des Dichtungsträgerelements 72 zusammen, um so den Flansch 90 in Anschlag mit den radial vorstehenden Rippen 94 in der Öffnung 62 zu bringen. Das untere Ende des Ventilsitzes 88 trägt einen zweiten Flansch 96, wobei sich dessen obere Oberfläche mit einem zweiten, nach unten erstreckenden Lippenbereich 98 der Dichtung 74 erstreckt.
Sofern sich ein Überdruck im Raumbereich unterhalb der Dichtung über die Löcher 66 dem Dichtungsträgerelement 72 mitteilt, wird die Hauptfeder 68 komprimiert, so dass sich der Lippenbereich 78 der Dichtung 74 klar von der Schulter 80 abhebt, so dass Luft- oder Dampfüberdruck durch die Öffnungen 62 und 66 entweicht. Im Falle von Unterdruck (Vakuumeffekt) wird demgegenüber die zweite Feder 92 zusammengedrückt, so dass sich der unterer Flansch 96 vom Lippenbereich 98 löst, wodurch Luft über die Öffnungen 62 und 66 einströmen kann.

Claims

1. Überdruckventilanordnung, enthaltend einen röhrenförmigen Körper (10) mit einem intern vorstehenden ersten Ventilsitz (34, 80), einem ringförmigen Dichtungsträgerelement (22, 72), das eine elastische Dichtung (24, 74) haltert, einer ersten Feder, die zwischen dem Körper (10, 60) und dem Dichtungsträgerelement (22, 72) einen Eingriff herstellt und so die Dichtung (24, 74) in einen Eingriff mit dem ersten Ventilsitz (34, 80) drückt, einem einen zweiten Ventilsitz (46, 96) aufweisenden, beweglichen Ventilelement (44, 88), und einer zweiten Feder (42, 92), die einen Eingriff zwischen dem Körper (10, 60) und dem Ventilelement herstellt und hierdurch den zweiten Ventilsitz (46, 96) in einen Eingriff mit der elastischen Dichtung (24, 74) drückt, wobei am Körper (10, 60) ein Anschlag (54, 94) für das bewegliche Ventilelement (44, 88) vorgesehen ist, durch den die Bewegungsreichweite des beweglichen Ventilelements (44, 88) zur elastischen Dichtung (24, 74) hin begrenzt wird, und wobei die elastische Dichtung (24, 74) einen gegen das Dichtungsträgerelement (22, 72) anliegenden Hauptbereich (26, 76), einen ersten Lippenbereich (32, 78), der relativ zum Hauptbereich (26) eine Biegebewegung ausführen kann und für einen Eingriff mit dem ersten Ventilsitz (34, 80) ausgelegt ist, sowie einen zweiten Lippenbereich (48, 98) umfasst, der relativ zum Hauptbereich (26, 76) eine Biegebewegung ausführen kann und für einen Eingriff mit dem zweiten Ventilsitz (46, 96) ausgelegt ist, wobei das Überdruckventil dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Lippenbereich (32, 78) vom Hauptbereich (26, 76) weg radial nach außen vorsteht.

2. Überdruckventilanordnung nach Anspruch 1, wobei der zweite Lippenbereich (48) vom Hauptbereich (26, 76) weg radial nach innen vorsteht.

3. Überdruckventil nach Anspruch 2, wobei jeder Ventilsitz einen konvexe Ausgestaltung aufweist und die biegsame Dichtung (24) eine konvexe Oberfläche besitzt, die mit beiden Ventilsitzen in einen Berührungsflächenkontakt kommen kann.

4. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei der zweite Lippenbereich (98) axial vom Hauptbereich (76) weg vorsteht.

5. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei der Hauptbereich (26), der erste Lippenbereich (32) und der zweite Lippenbereich (48) zusammen eine konvexe Oberfläche bilden.

6. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei die Dichtung (24, 74) Vorsprünge (28) aufweist, die in komplementäre Schlitze (30) im Dichtungsträgerelement (22, 72) eingreifen.

7. Überdruckventil nach Anspruch 6, wobei die Vorsprünge radial zwischen dem ersten Lippenbereich (32, 78) und dem zweiten Lippenbereich (48, 98) angeordnet sind.

8. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei sich der zweite Lippenbereich (98) vom Hauptbereich (76) weg axial nach außen erstreckt.

9. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei die Dichtung (24, 74) einen axial äußersten Bereich umfasst, der radial zwischen dem ersten Lippenbereich (32, 78) und dem zweiten Lippenbereich (48, 98) angeordnet ist.

10. Überdruckventil nach Anspruch 9, wobei die Dichtung (24, 74) einen axial innersten Bereich umfasst, der radial zwischen dem ersten Lippenbereich (32, 78) und dem zweiten Lippenbereich (48, 98) angeordnet ist.

11. Überdruckventil nach Anspruch 1, wobei entweder der erste Lippenbereich (32, 78) oder der zweite Lippenbereich (98) zusammen mit dem Dichtungsträgerelement (22, 72) einen ersten Spalt zwischen diesem einen Lippenbereich (32, 78, 98) und dem Dichtungsträgerelement (22, 72) begrenzt.

12. Überdruckventil nach Anspruch 11, wobei der erste Lippenbereich (32) zusammen mit dem Dichtungsträgerelement (22) den ersten Spalt und der zweite Lippenbereich 848) zusammen mit dem Dichtungsträgerelement (22) einen zwischen diesen beiden Elementen liegenden zweiten Spalt begrenzt.