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Die
Erfindung betrifft ein Überdruckventil
für einen
Behälter,
insbesondere für
einen Ausgleichsbehälter
eines Kühlsystemes
eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor, mit einem Ventilgehäuse, das
einen Überdruckanschluß und einen
mit dem Behälter
verbundenen Systemdruckanschluß hat,
wobei am Systemdruckanschluß eine
Dichtfläche
vorgesehen ist, mit einem elastischen Element, das ein Dichtungselement
gegen die Dichtfläche
des Systemdruckanschlusses derart vorspannt, daß bei einem am Dichtungselement
wirkenden Druck, der kleiner oder gleich einem Maximaldruck ist,
der Systemdruckanschluß verschlossen
ist, und daß bei
einem Druck, der größer als
der Maximaldruck ist, die Verbindung zwischen Systemdruckanschluß und Überdruckanschluß freigegeben
ist.
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Das
herkömmliche
Kühlsystem
eines Kraftfahrzeuges oder eines Lastkraftwagens mit Verbrennungsmotor
ist konstruktiv so ausgelegt, daß der normalerweise während des
Betriebes des Kraftfahrzeuges im Kühlsystem auftretende Systemdruck
zu keinerlei Schädigungen
des Kühlsystemes
führt.
Aus Sicherheitsgründen
und um unnötige
Belastungen der Elemente des Kühlsystemes
bei einem zu hohen Systemdruck zu verhindern, wird ein Überdruckventil der
vorstehend genannten Art eingesetzt. Das bekannte Überdruckventil
hat einen Überdruckanschluß, der eventuell
auftretenden Überdruck
an die Umgebung abgibt, und ein am Ventilgehäuse des Überdruckventils vorgesehenen
Systemdruckanschluß,
der mit dem Ausgleichsbehälter
des Kühlsystems
in Verbindung steht. Ein innerhalb des Ventilgehäuses angeordnetes elastisches
Element spannt ein Dichtungselement gegen die am Systemdruckanschluß vorgesehene
Dichtfläche
derart vor, daß bei einem
am Dichtungselement wirkenden Druck, der kleiner oder gleich einem
maximal zulässigen
Systemdruck ist, nachfolgend als Maximaldruck bezeichnet, der Systemdruckanschluß verschlossen
ist. Bei einem Druck, der größer als
der Maximaldruck ist, gibt das Dichtungselement dagegen die Verbindung zwischen
Systemdruckanschluß und Überdruckanschluß frei.
Auf diese Weise verhindert das bekannte Überdruckventil, daß der im
Kühlsystem
anliegende Systemdruck über
einen Maximalwert steigt, und schützt so das Kühlsystem
vor einer zu hohen Belastung.
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Bei
laufendem Verbrennungsmotor wird das Kühlmittel durch die Kühlmittelpumpe
innerhalb des Kühlsystems
gefördert,
wobei die vom Verbrennungsmotor an das Kühlmittel abgegebene Wärme über den
Kühler
an die Umgebung abgegeben wird. Aus diesem Grund tritt während des
Betriebes des Verbrennungsmotors ein Systemdruck im Kühlsystem
auf, der deutlich unter dem zulässigen
Maximaldruck liegt. Nachdem der Verbrennungsmotor abgeschaltet worden
ist, wird durch die noch vom Motor abgegebene Wärme das Kühlmittel erhitzt, wobei sich
der Systemdruck erhöht,
aber normalerweise den Maximaldruck nicht übersteigt. Wird der Verbrennungsmotor
aber abgeschaltet, nachdem er sehr stark belastet worden ist, beispielsweise
nach einer längeren
Fahrt mit sehr hohen Geschwindigkeiten oder nach einer Bergfahrt,
staut sich Wärme
im Motor, die an das Kühlmittel
im Kühlsystem
abgegeben wird. Dadurch kommt es nachträglich zu einer sehr starken
Erwärmung
des Kühlmittels
und der im Kühl system
wirkende Systemdruck steigt über
den zulässigen
Maximalwert, so daß das Überdruckventil
sich öffnet.
Demzufolge muß das
gesamte Kühlsystem
für einen
deutlich höheren
Systemdruck ausgelegt werden, als es eigentlich bei normalem Betrieb
des Verbrennungsmotors notwendig wäre.
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Im
Stand der Technik sind Abblasvorrichtungen für aufgeladene Brennkraftmaschinen
bekannt, die ein Abblasventil aufweisen, über das ein Überdruck
in der Ladeluftleitung durch Öffnungen
hin zu einer Abblaskammer beseitigt werden kann (vgl.
DE 32 36 564 A1 ). Um bei
einem kritischen Ladedruck eine rasche Druckabsenkung auf ein Niveau
des Saugbetriebes der Brennkraftmaschine zu erzielen, ist eine Hilfseinrichtung
beispielsweise in Form eines Unterdruckspeichers vorgesehen, über die
das Abblasventil rasch in eine größstmögliche Offenstellung gebracht
werden kann und ein Rückstau
vermieden wird.
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In
der
DE 44 04 350 A1 ist
ein Sicherheitsventil zum Abblasen von Druckluft offenbart, dessen Schließkörper von
einer Federhaube gegen den Ventilsitz einstellbar vorgespannt ist.
Mit einem auf die Federhaube aufgesetzten Anlüftgriff kann der Schließkörper von
dem Ventilsitz abgehoben werden, um die Funktion des Sicherheitsventils
zu überprüfen.
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In
der
DE 43 35 136 A1 ist
ein Membran-Sicherheitsventil beschrieben, das als Membranventil ausgebildet
ist, wobei das Ventilschließglied
mit einer Belastungsfederung vorgespannt ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Überdruckventil
bereitzustellen, das sich abhängig
vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors bei unterschiedlichen
Systemdrücken
im Kühlsystem öffnet.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe bei einem Überdruckventil
eingangs genannter Art dadurch, daß das Ventilgehäuse einen
Unterdruckanschluß hat,
daß im
Ventilgehäuse
ein Ventileinsatz angeordnet ist, der zusammen mit dem Systemdruckanschluß einen
Arbeitsraum definiert, daß das
Dichtungselement eine im Ventileinsatz angeordnete Dichtungsmembran
ist, die den Arbeits raum in eine Unterdruckkammer und eine Überdruckkammer
unterteilt, wobei der Unterdruckanschluß mit der Unterdruckkammer
ohne Zwischenschaltung eines Ventils verbunden ist und der Systemdruckanschluß über die Überdruckkammer
mit dem Überdruckanschluß verbindbar
ist, und daß das
elastische Element einen im Ventileinsatz axial in Richtung zu einer
Längsachse
des Systemdruckanschlusses verschieblich aufgenommenen, an der Dichtungsmembran
anliegenden Membranhalter vorspannt, wobei die Dichtungsmembran
zwischen der Dichtfläche
und dem Membranhalter angeordnet ist.
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Durch
die Unterteilung des Arbeitsraumes in eine Unterdruckkammer und
eine Überdruckkammer entstehen
zwei getrennte Drucksysteme. Abhängig vom
Betriebszustand des Verbrennungsmotors herrscht in der Unterdruckkammer
bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor Umgebungsdruck, während bei
laufendem Verbrennungsmotor in der Unterdruckkammer ein Unterdruck
anliegt. Ist der Verbrennungsmotor außer Betrieb, d.h. in der Unterdruckkammer
herrscht Umgebungsdruck, wirkt auf die Dichtungsmembran nur der
am Systemdruckanschluß wirkende
Systemdruck. Damit sich das Überdruckventil öffnet, muß der am
Sy stemdruckanschluß wirkende
Systemdruck so groß sein,
daß er
die durch die Kraft des elastischen Elementes gegen den Systemdruckanschluß vorgespannte
Dichtungsmembran abheben kann. Ist der Verbrennungsmotor dagegen
in Betrieb, wirkt in der Unterdruckkammer ein Unterdruck, der die
Dichtungsmembran gegen die Kraft des elastischen Elementes ansaugt,
dabei den Systemdruckanschluß allerdings
nicht öffnet. Übersteigt
der am Systemdruckanschluß wirkende
Systemdruck jedoch einen maximal zulässigen Druck, der geringer
ist als der Maximaldruck bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor,
wird die Dichtungsmembran durch den Systemdruck gegen die Kraft
des elastischen Elementes angehoben und das unter Druck stehende
Fluid strömt über die Überdruckkammer und
den Überdruckanschluß ab. Je
nach Bauart und Typ liegen die maximal zulässigen Durckwerte bei Kraftfahrzeugen
ca. in einem Bereich von 1,0 bis 2,5 bar und bei Lastkraftwagen
in etwa in einem Bereich von 0,4 bis 1,1 bar. Der Unterdruck kann,
abhängig von
den an das Kühlsystem
zu stellenden Anforderungen, in einem Bereich von 0,1 bis 0,7 bar
liegen. Selbstverständlich
sind auch andere, höhere
Maximalwerte für
den Systemdruck und den Unterdruck denkbar.
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Vorzugsweise
steht der Unterdruckanschluß mit
einem Unterdruckaggregat in Verbindung, das während des Betriebes des Verbrennungsmotors
einen konstanten Unterdruck von beispielsweise 0,5 bar erzeugt.
Als Unterdruckaggregat eignet sich beispielsweise der Bremskraftverstärker des
Kraftfahrzeuges, allerdings kann auch der Ansaugtrakt des Motors
verwendet werden. Es ist auch denkbar, beispielsweise durch Verwendung
einer Drossel, den in der Unterdruckkammer wirkenden Druck gezielt
zu variieren, um den Maximaldruck am Überdruckventil zu beeinflussen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
gibt die Dichtungsmembran die Verbindung zwischen dem Systemdruckanschluß und dem Überdruckanschluß bei einem
an der Dichtungsmembran wirksamen Druck, der größer als ein Maximalwert, vorzugsweise
größer als
1,9 bar, ist, frei. Bei einem am Unterdruckanschluß anliegenden
Unterdruck von beispielsweise 0,5 bar ergeben sich bei einem Ausführungsbeispiel
mit einem maximal wirksamen Druck von 1,9 bar zwei Maximaldrücke, bei
denen das Überdruckventil öffnet. Bei
einem laufenden Verbrennungsmotor ergibt sich ein Maximaldruck von
1,4 bar und bei stillstehendem Verbrennungsmotor ein Maximaldruck
von 1,9 bar.
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Die
Dichtungsmembran soll vorzugsweise so ausgebildet sein, daß sie glatt
an der Dichtfläche
anliegt, gleichzeitig aber so elastisch sein, daß sie sich durch den in der
Unterdruckkammer wirkenden Unterdruck verformen kann. In einer bevorzugten
Ausführungsform
hat die Dichtungsmembran einen zwischen der Dichtfläche und
dem Membranhalter angeordneten Dichtungsabschnitt, der glatt an
der Dichtfläche
und am Membranhalter anliegt. An den Dichtungsabschnitt schließt sich
annähernd
rechtwinklig ein umlaufender, im Querschnitt U-förmiger Abschnitt an, dessen
Innenschenkel in den Dichtungsabschnitt übergeht und der am Ende seines
Außenschenkels einen
radial nach außen
abstehenden, ringförmigen Wulst
hat. Durch den im Querschnitt U-förmigen Abschnitt ist eine Bewegung
der Dichtungsmembran axial in Richtung der Längsachse des Systemdruckanschlusses
möglich,
ohne daß die
Dichtungsmembran elastisch verformt wird. Über den außen abstehenden, ringförmigen Wulst
ist eine Befestigung der Dichtungsmembran innerhalb des Ventileinsatzes möglich. Anstelle
eines im Querschnitt U-förmigen Abschnittes
sind auch Abschnitte mit anderen Querschnittsformen, wie einem mäanderförmigen Querschnittsverlauf,
denkbar. Des weiteren kann der sich an den Dichtungsabschnitt anschließende, aufgrund seines
Querschnitts dehnbare U-förmige
Abschnitt durch einen Abschnitt ersetzt werden, der eine höhere Elastizität besitzt
als der Dichtungsabschnitt. Dadurch ist eine Bewegung der Dichtungsmembran gleichfalls
möglich.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
ist der Ventileinsatz zweistückig
aus einem topfförmigen Oberteil
und einem damit verbundenen ringförmigen Unterteil ausgebildet.
Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Oberteils bzw. Unterteils
ist die Dichtungsmembran eingespannt. Vorzugsweise ist zum Einspannen
der Dichtungsmembran an der dem Unterteil zugewandten Stirnfläche des
Oberteils eine umlaufende Nut ausgebildet, die den Wulst der Dichtungsmembran
aufnimmt. Ferner kann, soweit es erforderlich ist, auf der dem Oberteil
zugewandten Stirnfläche
des Unterteils eine Nut zur Aufnahme des Wulstes vorgesehen sein.
In zusammengesetztem Zustand des Oberteils und des Unterteils sind
die beiden Nuten derart zueinander ausgerichtet, daß der Wulst
der Dichtungsmembran in den Nuten aufgenommen ist und die Dichtungsmembran
gehalten wird.
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Vorzugsweise
ist das Oberteil und das Unterteil dabei über eine Rastverbindung fest
miteinander verbunden. Zu diesem Zweck ist an der Stirnfläche des
Unterteils ein sich axial in Richtung der Längsachse des Symmetrieanschlusses
erhebender Ringabschnitt mit einer radial nach innen abstehenden, umlaufenden
Rasterhebung vorgesehen. Das Oberteil hat einen entsprechend ausgebildeten,
axial in Richtung der Längsachse
des Symmetrieanschlusses sich erhebenden Ringabschnitt, an dem radial nach
außen
abstehende, umlaufende Rasterhebungen vorgesehen sind, die in die
Rasterhebungen des Unterteils eingreifen, wodurch das Oberteil fest
mit dem Unterteil verbunden ist. Es ist auch denkbar, das Oberteil
und das Unterteil durch andere Befestigungsmittel, wie Schrauben
oder ähnlichem,
miteinander zu verbinden. Des weiteren wäre es möglich, das Oberteil bzw. das
Unterteil mit einem Außengewinde
und das entsprechende Gegenstück
mit einem Innengewinde zu versehen.
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Zum
Vorspannen der Dichtungsmembran wird das elastische Element verwendet,
das in einer bevorzugten Ausführungsform
als Druckfeder ausgebildet ist. Denkbar wären auch andere elastische
Elemente, wie beispielsweise Formstücke aus elastischem Material,
Tellerfedern oder ähnliches,
die besondere elasti sche Eigenschaften besitzen. Durch gezielte
Auswahl eines solchen elastischen Elements könnte das Schließverhalten
des Überdruckventils
beeinflußt
werden. Zum Führen
der Feder kann am Membranhalter und am Oberteil des Ventileinsatzes
ein in den Arbeitsraum ragender Absatz und ein Führungselement vorgesehen sein.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
ist an der Dichtungsmembran ein abstehender Nippel vorgesehen, der
in eine im Membranhalter ausgebildete Öffnung aufnehmbar ist. Durch
diesen Nippel wird ein Verrutschen der Dichtungsmembran vom Membranhalter
verhindert, derart, daß ein
glattes Anliegen der Dichtungsmembran am Dichtungssitz sichergestellt
ist. Bei Verwendung eines Nippels besteht ferner der Vorteil, daß eine verschlissene
Dichtungsmembran ohne großen
Aufwand aus dem Überdruckventil
ausgebaut und durch eine neue Dichtungsmembran ersetzt werden kann.
Die Dichtungsmembran kann andererseits auch durch andere Befestigungsmittel,
wie Kleben, Aufvulkanisieren oder ähnliches, fest mit dem Membranhalter
verbunden werden.
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Schließlich ist
es denkbar, das Ventilgehäuse
des Überdruckventils
einstückig
mit dem Behälter auszubilden.
In einer anderen Ausführungsform
wird das Ventilgehäuse über ein
Anschlußelement,
beispielsweise ein Fitting, mit dem Behälter gasdicht verbunden.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
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1 eine
geschnittene Ansicht eines Überdruckventils
in geschlossenem Zustand;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
des Überdruckventils
nach 1;
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3 eine
geschnittene Ansicht des Überdruckventils
nach 1 in geöffnetem
Zustand; und
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4 ein
Diagramm, das den Druckverlauf mit sich ändernder Durchflußmenge zeigt.
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1 zeigt
eine geschnittene Ansicht eines für ein Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs
verwendeten Überdruckventils 10 mit
einem Ventilgehäuse 12 in
geschlossenem Betriebszustand. Das Ventilgehäuse 12 ist im wesentlichen
zylindrisch und hat eine obere Stirnfläche 14, in der eine
kegelförmige Öffnung 16 vorgesehen
ist, die innerhalb des Ventilgehäuses 12 in
eine zylindrische Aussparung übergeht, die
einen zylindrischen Raum definiert. Eine untere Stirnfläche 20 des
Ventilgehäuses 12 geht
in einen Ausgleichsbehälter 22 des
Kühlsystems
(nicht dargestellt) über,
so daß das
Ventilgehäuse 12 einstückig mit
dem Ausgleichsbehälter 22 ausgebildet
ist. Der zylindrische Raum 18 ist von einem Gehäusemantel 24 umgeben,
von dem lotrecht ein Unterdruckanschluß 26 absteht (in 1 links
zu sehen), der mit dem zylindrischen Raum 18 in Verbindung
steht. Auf der gegenüberliegenden
(rechten) Seite des Gehäusemantels 24 ist
ein Überdruckanschluß 28 vorgesehen,
der gleichfalls lotrecht vom Gehäusemantel 24 absteht
und mit dem zylindrischen Raum 18 verbunden ist.
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Die
untere Stirnfläche 20 bildet
einen Teil eines Systemdruckanschlusses 30, dessen Längsachse 32 koaxial
zur Symmetrieachse des zylindrischen Ventilgehäuses 12 verläuft. Der
Systemdruckanschluß 30 endet
in einer Erhebung 34, die sich in den zylindrischen Raum 18 erstreckt
und auf deren Oberseite eine normal zur Längsachse 32 verlaufende Dichtfläche 36 vorgesehen
ist.
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Innerhalb
des zylindrischen Raums 18 ist ein Ventileinsatz 38 aufgenommen,
der ein topfförmiges Oberteil 40 und
ein ringförmiges
Unterteil 42 hat, die, wie nachfolgend noch erläutert wird,
fest miteinander verbunden sind. Auf seiner Man telfläche trägt der Ventileinsatz 38 drei
Umlaufnuten 44, in die O-Ring-Dichtungen 46 eingelegt
sind, deren Funktion weiter unten noch beschrieben wird.
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Der
Ventileinsatz 38 bildet mit dem Systemdruckanschluß 30 einen
Arbeitsraum 48. Eine zwischen dem Oberteil 40 und
dem Unterteil 42 eingespannte Dichtungsmembran 50 unterteilt
diesen Arbeitsraum 48 in eine Unterdruckkammer 52 und
eine Überdruckkammer 54.
Die Unterdruckkammer 52 ist über einen in der Mantelfläche des
Oberteils 40 radial zur Längsachse 32 verlaufenden
Unterdruckkanal 56 mit dem Unterdruckanschluß 26 verbunden.
Ein in der Mantelfläche
des Unterteils 42 ausgebildeter umlaufender Überdruckkanal 58 steht
mit der Überdruckkammer 54 und
dem Überdruckanschluß 28 in Verbindung.
Die O-Ring-Dichtungen 46 sind dabei oberhalb und unterhalb
des Unterdruckanschlusses 26 bzw. des Überdruckanschlusses 28 derart
angeordnet, daß der Übergang
zwischen Unterdruckanschluß 26 und
Unterdruckkanal 56 und der Übergang zwischen Überdruckanschluß 28 und Überdruckkanal 58 gegenüber dem
zylindrischen Raum 18 abgedichtet ist.
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Innerhalb
des Oberteils 40 ist ein axial in Richtung zur Längsachse 32 des
Systemdruckanschlusses 30 verschieblicher Membranhalter 60 aufgenommen,
der mit seiner dem Systemdruckanschluß 30 zugewandten Seite
an der Dichtungsmembran 50 anliegt und mit dieser, wie
später
noch erläutert
wird, fest verbunden ist. Zwischen dem Membranhalter 60 und
dem Oberteil 40 ist eine Druckfeder 62 angeordnet,
die den Membranhalter 60 axial in Richtung zur Längsachse 32 derart
vorspannt, daß die
Dichtungsmembran 50 gegen die Dichtfläche 36 des Systemdruckanschlusses 30 gedrückt wird,
wodurch das Überdruckventil 10 verschlossen
ist. Die Druckfeder 62 ist über einen auf der Innenseite
des Oberteils 40 ausgebildeten Führungsabsatz 64 gehalten.
Ferner ist auf der dem Führungsabsatz 64 zugewandten
Seite des Membranhalters 60 ein Führungselement 66 ausgebildet,
das die Druckfeder 62 führt.
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2 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Überdruckventils 10 in
geschlossenem Zustand. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Dichtungsmembran 50 einen
kreisförmigen
Dichtungsabschnitt 68, dessen Oberseite an dem Membranhalter 60 anliegt,
während
die Unterseite durch die Wirkung der Druckfeder 62 auf
die Dichtfläche 36 des
Systemdruckanschlusses 30 gepreßt ist. Auf der Oberseite des
Dichtungsabschnittes 68 ist ferner ein Nippel 70 ausgebildet,
der in eine am Membranhalter 60 vorgesehen Öffnung 72 eingerastet
ist, wodurch ein seitliches Verrutschen der Dichtungsmembran 50 verhindert
wird. An den Dichtungsabschnitt 68 schließt sich annähernd rechtwinklig
ein umlaufender, im Querschnitt U-förmiger Abschnitt 74 an,
dessen Innenschenkel in den Dichtungsabschnitt 68 übergeht
und an dessen Außenschenkel
in einen radial nach außen
abstehenden ringförmigen
Wulst 76 mündet.
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Auf
einer dem Unterteil 42 zugewandten Stirnseite 78 des
Oberteils 40 ist eine ringförmige Nut 80 ausgebildet,
deren Symmetrieachse koaxial zur Längsachse 32 verläuft. An
der Stirnseite 78 des Oberteils 40 liegt eine
Stirnseite 82 des Unterteils 42 an, in der gleichfalls
eine koaxial zur Längsachse 32 angeordnete
ringförmige
untere Nut 84 ausgebildet ist, die mit der oberen Nut 80 einen
im Querschnitt rechteckigen Raum bildet, in dem der ringförmige Wulst 76 der
Dichtungsmembran 50 aufgenommen ist. Ferner ist auf der
Stirnseite 78 des Oberteils 40 ein ringförmiger oberer
Absatz 86 mit radial nach außen gerichteten Rasterhebungen
ausgebildet. Die Stirnseite 82 des Unterteils 40 trägt einen
ringförmigen
unteren Absatz 88, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser
des oberen Absatzes 86 angepaßt ist. Ferner ist am unteren
Absatz 88 eine radial nach innen gerichtete Rasterhebung
ausgebildet, die mit der radial nach außen gerichteten Rasterhebung
des oberen Absatzes 86 derart in Eingriff steht, daß das Oberteil 40 fest
mit dem Unterteil 42 verbunden ist, wobei die Dichtungsmembran 50 über ihren
ringförmigen
Wulst 76 fest zwischen Oberteil 40 und Unterteil 42 eingespannt
ist.
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Der
Unterdruckanschluß 26 ist über eine
Leitung mit einem einen konstanten Unterdruck p1 erzeugenden Unterdruckaggregat
(nicht dargestellt), beispielsweise dem Bremskraftverstärker des
Kraftfahrzeuges, verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erzeugt das
Unterdruckaggregat keinen Unterdruck, wenn der Verbrennungsmotor
außer
Betrieb ist. Bei laufendem Verbrennungsmotor erzeugt das Unterdruckaggregat
einen konstanten Unterdruck p1 von ca. 0,5 bar.
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Der
Systemdruckanschluß 30 steht,
wie oben bereits erläutert,
mit dem Ausgleichsbehälter 22 des
Kühlsystems
des Kraftfahrzeugs in Verbindung. Da das Kühlsystem des Kraftfahrzeugs
für einen
maximalen Systemdruck p2 von 2,5 bar ausgelegt ist, soll das Überdruckventil 10 bei
einem an der Dichtungsmembran 50 wirkenden Mindestdruck
p3 von annähernd
1,9 bar öffnen,
um Spielraum für eventuell
auftretende höhere
Druckstöße zu bieten. Zu
diesem Zweck drückt
die Druckfeder 62 mittels des Membranhalters 60 die
Dichtungsmembran 50 gegen die Dichtfläche 36 mit einer Kraft,
die so hoch ist, daß die
Dichtungsmembran 50 von der Dichtfläche 36 erst abhebt,
wenn der an der Dichtungsmembran 50 wirkende Druck größer als
1,9 bar ist.
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In 3 ist
das Überdruckventil 10 in
geöffnetem
Zustand dargestellt. In diesem Fall ist die Druckfeder 62 innerhalb
des Ventileinsatzes 38 durch den an der Dichtungsmembran 50 wirkenden Druck
axial in Richtung der Längsachse 32 derart
zusammengedrückt,
daß zwischen
der Dichtungsmembran 50 und der Dichtfläche 36 ein Spalt 90 entsteht. Durch
diesen Spalt 90 kann das unter hohem Druck stehende Fluid über den
Systemdruckanschluß 30 in die Überdruckkammer 54 strömen und
gelangt von dort durch den Überdruckkanal 58 in
den Überdruckanschluß 28.
Der Überdruckanschluß 28 ist
wiederum über
eine Leitung (nicht dargestellt) mit der Umgebungsatmosphäre verbunden,
an die das Fluid abgegeben wird.
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Nachfolgend
werden die verschiedenen Betriebszustände des Überdruckventils 10 anhand
der 4 näher
erläutert:
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4 zeigt
die Durchflußmenge
mit sich änderendem
Druckverlauf, d.h. bei steigendem Druck p nimmt die Durchflußmenge linear
zu, sobald das Überdruckventil 10 geöffnet ist.
Zum Öffnen
des Überdruckventils 10 muß jedoch,
abhängig
vom Betriebszustand des Fahrzeuges, d.h. bei eingeschaltetem bzw.
ausgeschaltetem Verbrennungsmotor, am Systemdruckanschluß 30 ein
Mindestdruck p3 bzw. p4 anliegen.
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Bei
ausgeschaltetem Motor, bei dem in der Unterdruckkammer 52 kein
Unterdruck p1 anliegt, muß der
erforderliche Mindestdruck p3 etwa 1,9 bar betragen (gestrichelte
Linie), damit sich das Überdruckventil 10 öffnet.
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Bei
laufendem Verbrennungsmotor erzeugt das Unterdruckaggregat dagegen
einen konstanten Unterdruck p1 von 0,5 bar. Dieser Unterdruck p1
von 0,5 bar wirkt über
den Unterdruckanschluß 26 und den
Unterdruckkanal 56 in der Unterdruckkammer 52.
Durch diesen Unterdruck p1 wird die Dichtungsmembran 50 mit
einer Kraft, die von der Größe der Oberfläche und
dem Druck abhängt,
gegen die Kraft der Druckfeder 62 angesaugt. Auf diese
Weise öffnet das Überdruckventil 10 bereits
bei einem am Systemdruckanschluß 30 anliegenden
Mindestdruck p4, der geringer als der bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor
erforderliche Mindestdruck p3 ist und in diesem Ausführungsbeispiel
bei etwa 1,4 bar liegt (siehe durchgezogene Linie).
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Sollte
das Unterdruckaggregat ausfallen, beispielsweise aufgrund eines
technischen Defektes, so öffnet
das Überdruckventil 10 erst
bei einem Systemdruck am Systemdruckanschluß 30, der dem Mindestdruck
p3, also etwa 1,9 bar, entspricht.
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Durch
Verwendung des Überdruckventils 10 können verschiedene
Betriebszustände
des Verbrennungsmotors unterschieden werden, wobei das Überdruckventil 10 bei
unterschiedlichen im Aus gleichsbehälter 22 wirkenden
Systemdrücken
von 1,4 bar bzw. 1,9 bar öffnet.