DE9016938U1 - Verschlußdeckel für die Öffnung eines Behälters, insbesondere Kraftfahrzeugkühlers - Google Patents

Description

Verschlußdeckel für die Öffnung eines Behälters,
insbesondere Kraftfahrzeugkühlers

Die Erfindung betrifft einen Verschlußdeckel gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.

Bei derartigen Verschlußdeckeln werden die Anforderungen an die Präzision, mit der sich der Öffnungsdruck des Druckausgleichsventils einstellen läßt, immer höher. Es hat sich gezeigt, daß beim Einstellen des gewünschten Druckschwellwertes durch Drehen des Federeinstellkörpers in dem Gehäuse, die an dem Federeinstellkörper anliegende Schraubendruckfeder nicht nur axial zusammengedrückt, sondern durch die Reibung an dem Federeinstellkörper von diesem mitgenommen und somit auf Torsion beansprucht wird. Durch Erschütterungen oder dergleichen wird die Feder zu einem nicht vorhersehbaren Zeitpunkt wieder in ihre drehspannungsfreie Ausgangslage zurückkehren, wodurch sich jedoch ihre axiale Spannung verändert. Daher ist es außerordentlich schwer, unter diesen Bedingungen den gewünschten Federdruck genau einzustellen. Dies kann insbesondere bei einem Kraftfahrzeugkühler, aus dem beim Öffnen des

Überdruckventils heißer Dampf strömt, zu gefährlichen Situationen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verschlußdeckel der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln eine präzise Einstellung des Öffnungsschwellwertes des Druckausgleichsventiles möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Das zwischen der Schraubendruckfeder und dem Federeinstellkörper angeordnete Zwischenelement verhindert, daß die Feder beim Verdrehen des Federeinstellkörpers von diesem mitgenommen und auf Torsion beansprucht wird. Die Feder wird beim Verdrehen des Federeinstellkörpers nur noch axial zusammengedrückt oder entspannt, da das Zwischenelement eine Übertragung eines Drehmomentes von dem Federeinstellkörper auf die Schraubendruckfeder verhindert.

Vorzugsweise besteht das Zwischenelement aus einem einen axialen Ansatz des Federeinstellkörpers umgebenden Ring, der mit einer radial gerichteten Nase in eine Nut eingreift, die parallel zur Federachse in einer die Schraubendruckfeder umgebenden zylindrischen Gehäusewand ausgebildet ist. Ein solcher Ring ist äußerst einfach herzustellen. Die Lagerung auf dem Ansatz des Federeinstellkörpers und die in die Nut eingreifende Nase gewähren eine einwandfreie axiale Führung des Ringes.

Das Zwischenelement könnte jedoch auch aus einem radialen Ringflansch bestehen, der an einer coaxial zur Schraubendruckfeder angeordneten Führungshülse ausgebildet ist. Diese Lösung bietet sich an, wenn ein seitliches Ausbiegen der Schraubendruckfeder durch eine entsprechende Führungshülse verhindert werden soll.

Zweckmäßigerweise besteht das Zwischenelement aus Kunststoff, da es auf diese Weise preiswert und einfach aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten herstellbar ist. Gegebenenfalls kann das Zwischenelement aber auch auf seiner zur Anlage an dem Federeinstellkörper bestimmten Anlagefläche mit Kunststoff beschichtet sein.

Bei herkömmlichen Verschlußdeckeln ist der Dichtrand des Ventilsitzes häufig von einem im Querschnitt halbkreisförmigen Dichtwulst gebildet. Nach längerem Gebrauch dringt dieser Dichtwulst durch das Kriechen des Dichtungsmaterials tiefer in das Dichtungsmaterial der Dichtfläche ein. Dies hat den Nachteil, daß sich die dem Druck ausgesetzte wirksame Fläche verkleinert, wodurch sich der Schwellwert verändert, bei dem das Druckausgleichsventil öffnet. Zur Beseitigung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Dichtrand des Ventilsitzes von der Schnittkante einer die Sitzöffnung umgebenden mindestens annähernd achsparallel gerichteten Wand und einer die Sitzöffnung umgebenden Ringfläche gebildet ist, die gegenüber einer achsnormalen Ebene so geneigt ist, daß sie sich von der Schnittkante weg nach außen von der Dichtfläche des Ventilkörpers entfernt. Vorzugsweise beträgt dabei die Neigung der Dichtfläche ca. 5°. Diese Ausbildung hat den Vorzug, daß auch beim Eindringen des Dichtrandes in das Material der Dichtfläche die vom Druck beaufschlagte wirksame Fläche des Ventilkörpers nicht verändert wird. Die geringfügig geneigte, im übrigen aber ebene Ringfläche gewährleistet zum einen ein geringfügiges Eindringen des scharfkantigen Dichtrandes in das Material der Dichtfläche, so daß eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist. Durch die geringe Neigung der

Ringfläche kommt diese aber nach dem geringfügigen Eindringen der Schnittkante in das Dichtungsmaterial an diesem flächig zur Anlage, so daß ein weiteres Eindringen und damit eine Beschädigung des Dichtungsmaterials durch die dann verringerte Flächenpressung verhindert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein die Achse enthaltenden Schnitt durch ein zum Eingriff in einen Behälterstutzen bestimmtes Deckelinnenteil eines erfindungsgemäßen Verschlußdeckels entlang Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht des in Fig. 1 dargestellten Dekkelinnenteiles von unten in Richtung des Pfeiles A und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die beiden Ventilkörper des Überdruck-/Unterdruckventiles des erfindungsgemäßen Verschlußdeckels in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt im axialen Schnitt ein allgemein mit 10 bezeichnetes Deckelinnenteil, das zum Eingriff in einen Behälterstutzen 12, beispielsweise den Stutzen eines Kraftfahrzeugkühlers bestimmt ist. Das Deckelinnenteil 10 ist in Verbindung mit einem auf den Behälterstutzen 12 aufschraubbaren nicht dargestellten Deckelaußenteil

bestimmt. Bei der Darstellung in Fig. 1 sind links und rechts der Mittelachse zwei verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung wiedergegeben, die sich beide in der Art des Zwischenelementes unterscheiden, wie später noch näher erläutert wird.

Das Deckelinnenteil umfaßt ein topfförmiges zylindrisches Gehäuse 14, das nahe seinem oberen Ende einen radial nach außen gerichteten Ringflansch 16 trägt. Auf der Oberseite des Ringflansches sind teilzylindrische Wandabschnitte 18 angeordnet, die als Abstandshalter zwischen dem oberen Ende des Deckelinnenteils 10 und dem Boden des kappenförmigen Deckelaußenteils dienen. An seiner Unterseite trägt der Ringflansch 16 einen zylindrischen coaxial zur Mittelachse 20 des Gehäuses 14 gerichteten Wandabschnitt 22, der zur Führung eines Dichtringes 24 dient, mit dem das Deckelinnenteil 10 auf dem Behälterstutzen 12 aufliegt.

Das Gehäuse 14 hat ferner an seinem unteren Ende eine radial einwärts gerichtete Ringschulter 26, die eine kreisförmige Öffnung 28 begrenzt. Nach unten hin ist die Öffnung 28 durch ein von sich kreuzenden Stegen 30 gebildetes Gitter verschlossen, durch dessen Öffnungen 3 2 (Fig. 2) eine Verbindung zwischen dem Innenraum des Deckelinnenteils 10 und dem Innenraum des zu verschließenden Behälters besteht.

Innerhalb des Deckelinnenteils 10 befindet sich ein Überdruck-/Unterdruckventil, das im folgenden näher erläutert werden soll. Es umfaßt einen ersten Ventilkörper 34, der aus zwei Abschnitten 36, 38 unterschiedlichen Durchmessers besteht. Der durchmessergrößere Abschnitt 38 hat an seinem Außenumfang achsparallelen Rippen 40 (Fig. 3), die sich bis zur Innenumfangswand

des Gehäuses 14 erstrecken und zwischen denen Durchströmkanäle 42 gebildet sind. In der die Unterseite des ersten Ventilkörpers 34 bildenden achsnormalen Stirnfläche des durchmessergrößeren Abschnittes 38 ist eine zur Mittelachse 20 konzentrische Ringnut 44 ausgebildet, in die ein Dichtring 46 eingelegt ist. Mit diesem Dichtring 46 liegt der erste Ventilkörper 34 auf einem von der Ringschulter 2 6 gebildeten Ventilsitz auf, der später noch näher erläutert wird.

Der erste Ventilkörper 34 wird mittels einer Schraubendruckfeder 48 gegen die Ringschulter 26 gespannt, wobei sich die Schraubendruckfeder 48 einerseits auf der zwischen den beiden Abschnitten 36 und 38 gebildeten Schulter 50 und andererseits an einem Federeinstellelement 52 abstützt, das in das obere Ende des topfförmigen Gehäuses 14 eingeschraubt ist. Die Schraubendruckfeder 48 umgibt dabei einen zylindrischen Ansatz 54 des Federeinstellelementes 52, der durch eine radiale Schulter 56 von dem ein Außengewinde aufweisenden durchmessergrößeren Abschnitt 58 des Federeinstellelementes 52 getrennt ist. Auf dieser Schulter liegt bei der auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ein Zwischenring 60, der aus einem harten glatten Kunststoffmaterial besteht und eine radiale Nase 62 hat, welche in eine achsparallel verlaufende Nut 64 an der Innenwand des topfförmigen Gehäuses 14 eingreift, um den Ring gegen eine Drehung zu sichern. Dieser Ring, der sich zwischen der Schulter 56 und dem oberen Ende der Schraubendruckfeder 48 befindet, verhindert, daß beim Verdrehen des Federeinstellelementes 52 ein Drehmoment auf die Schraubendruckfeder 48 übertragen werden kann. Dadurch wird gewährleistet, daß die Schraubendruckfeder beim Verdrehen des Federeinstellelementes 52 nur in axialer Richtung komprimiert oder

entspannt, aber nicht auf Torsion beansprucht wird. Dadurch wird der bei herkömmlichen Einstellvorrichtungen auftretende Effekt vermieden, daß die Feder durch die Reibung an dem Federeinstellelement auf Torsion belastet wird und anschließend in unkontrollierter Weise ruckartig zurückschnappt. Durch das von dem Ring 60 gebildete Zwischenelement zwischen dem Federeinstellelement 52 und der Schraubendruckfeder 48 kann eine präzise und genaue Einstellung der Federkraft vorgenommen werden, mit der der Ventilkörper 34 gegen die Ringschulter 26 angedrückt wird. Somit ist es möglich, den Öffnungsdruck genau festzulegen, bei dem der als Überdruckventil fungierende erste Ventilkörper 34 von der Ringschulter 26 abhebt.

Bei der in der rechten Seite der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird das Zwischenelement zwischen dem Federeinstellelement 52 und der Schraubendruckfeder 48 von einem radial einwärts gerichteten Ringflansch 66 gebildet, der an einer die obere Hälfte der Schraubendruckfeder 48 umgebenden Führungshülse 68 ausgebildet ist. Die Führungshülse 68 wird gegen eine Drehung durch einen Ansatz 70 gesichert, der aus der beispielsweise aus Blech bestehenden Führungshülse 68 radial nach außen gebogen ist und in eine achsparallele Nut 72 an der Innenumfangswand des topfförmigen Gehäuses 14 eingreift. Die Wirkungsweise des Flansches 66 ist die gleiche wie die Wirkungsweise des Ringes 60.

Der erste Ventilkörper 34 hat eine zur Mittelachse 20 coaxiale zylindrische Bohrung 74, in der ein zweiter Ventilkörper 76 geführt ist. Dieser besteht aus einem zylindrischen Abschnitt 78, der in die Bohrung 74 eingreift und an seinem Außenumfang achsparallele Rippen 80 trägt, die an der Innenumfangswand der Bohrung 74

anliegen und zwischen sich Durchstromkanale 82 bilden (Fig. 3). An seinem unteren Ende hat der zweite Ventilkörper 76 einen radial auswärts gerichteten Ringflansch 84, in dem auf der zum ersten Ventilkörper 34 hin gerichteten Seite eine Ringnut 86 unter Bildung eines ringförmigen zweiten Ventilsitzes 88 ausgeformt ist.

An seinem unteren Ende trägt der zweite Ventilkörper 76 einen zylindrischen Ansatz 90, der zur Führung einer zweiten Schraubendruckfeder 92 dient, die sich mit ihrem anderen Ende an den Stegen 3 0 abstützt und den zweiten Ventilkörper 76 von unten her gegen den Dichtring 4 6 spannt.

Sowohl der Ventilsitz 88 an dem das Unterdruckventil bildenden zweiten Ventilkörper 76 als auch der von der Ringschulter 26 gebildete erste Ventilsitz haben jeweils einen radial innenliegenden Dichtrand 94 bzw. 96, der sich jeweils als Schnittkante einer zylindrischen Wand 98 bzw. 100 und einer konischen Ringfläche 102 bzw. 104 ergibt. Der Winkel zwischen den Konusflächen 102 und 104 einerseits und einer achsnormalen Ebene andererseits beträgt ca. 5°.

Wird der erste Ventilkörper 34 durch die Schraubendruckfeder 48 auf den Ventilsitz gepreßt, so dringt der scharfkantige Dichtrand 96 geringfügig in den Dichtungsring 46 ein, bis dieser an der konischen Ringfläche 104 der Schulter 26 aufliegt. Durch die breitflächige Auflage und die sich dadurch verringernde Flächenpressung wird ein weiteres Eindringen des Dichtrandes 96 in den Dichtring 46 verhindert. Da sich an den scharfkantigen Dichtrand 96 unmittelbar die zylindrische Innenwand 100 anschließt, wird durch das Eindringen des Dichtrandes 96 in den Dichtring 46 die

innerhalb des Dichtrandes 96 liegende, dem Behälterinnendruck ausgesetzte Fläche durch das Eindringen des Dichtrandes 96 in den Dichtring 46 nicht verändert. Somit bleibt die bei Überdruck im Behälter auf den ersten Ventilkörper 34 wirkende Öffnungskraft unverändert unabhängig davon, wie tief der Dichtrand 96 in das Material des Dichtringes 46 eindringt.

Das Unterdruckventil arbeitet in bekannter Weise so, daß bei einem Unterdruck im verschlossenen Behälter der Atmosphärendruck durch geeignete Kanäle im Deckelaußenteil, eine zylindrische Bohrung 108 in dem Federeinstellelement 52 und die Durchtrittskanäle 82 zwischen dem ersten Ventilkörper 34 und dem zweiten Ventilkörper 76 auf den Ringflansch 84 des zweiten Ventilkörpers 76 wirkt und diesen entgegen der Vorspannung der Schraubendruckfeder 92 nach unten drückt, so daß dann der Dichtrand 94 von dem Dichtring 46 abhebt und eine Verbindung zwischen dem Behälterinnenraum und der Atmosphäre besteht.

Wenn dagegen die von dem Innendruck im Behälter herrührende und auf den ersten Ventilkörper 34 wirkende Öffnungskraft die Schließkraft der Schraubendruckfeder 48 übersteigt, hebt der erste Ventilkörper 34 von dem Ventilsitz 26 ab, so daß wiederum eine einen Druckausgleich ermöglichende Verbindung zwischen dem Behälterinnenraum durch die Durchtrittskanäle 42 hindurch zur Atmosphäre besteht. Die Größe der dabei zu überwindenden Schließkraft der Schraubendruckfeder 48 kann mit dem Federeinstellelement 52 in der oben beschriebenen Weise präzise eingestellt werden.

Claims (11)

Schutzansprüche

1. Verschlußdeckel für die Öffnung eines Behälters, insbesondere Kraftfahrzeugkühlers, mit einer an den Öffnungsrand (12) andrückbaren Ringdichtung (24) und einem radial innerhalb der Ringdichtung (24) liegenden Gehäuse (14) zur Aufnahme eines Druckausgleichsventils, das mindestens einen Ventilkörper (34) zum Verschließen eines den Behälterinnenraum mit dem Behälteraußenraum durch das Gehäuse (14) hindurch verbindenden Kanales, eine den Ventilkörper (34) gegen einen Ventilsitz (26) vorspannende Schraubendruckfeder (48) und einen Federeinstellkörper (52) umfaßt, an dem sich die Schraubendruckfeder (48) mit ihrem dem Ventilkörper (34) fernen Ende abstützt und der in das Gehäuse (14) koaxial zur Schraubendruckfeder (48) einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Federeinstellkörper (52) und dem ihm zugewandten Ende der Schraubendruckfeder (48) ein Zwischenelement (60; 66) gegenüber dem Gehäuse (14) drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist.

2. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Zwischenelement (60) von einem einen axialen Ansatz (54) des Federeinstellkörper (52) umgebenden Ring gebildet ist, der mit einer radial gerichteten Nase (62) in eine Nut (64) eingreift, die parallel zur Federachse in einer die Schraubendruckfeder (48) umgebenden zylindrischen Gehäusewand ausgebildet ist.

3. Verschlußdeckel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Zwischenelement (66) aus einem radialen Ringflansch besteht, der an einer koaxial zur Schraubenfeder (48) angeordneten Führungshülse (68) ausgebildet ist.

4. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (60; 66) aus Kunststoff besteht.

5. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement an seiner zur Anlage an dem Federeinstellkörper (52) bestimmten Anlagefläche kunststoffbeschichtet ist.

6. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtrand (96) des Ventilsitzes (26) von der Schnittkante einer die Sitzöffnung (28) umgebenden, mindestens annähernd achsparallel gerichteten Wand (100) und einer die Sitzöffnung (28) umgebenden Ringfläche (104) gebildet ist, die gegenüber einer achsnormalen Ebene so geneigt ist, daß sie sich von der Schnittkante (96) weg nach außen von der Dichtfläche (46) des Ventilkörpers (34) entfernt.

7. Verschlußdeckel nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Neigungswinkel der Ringfläche (104) ca. 5° beträgt.

8. Verschlußdeckel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichsventil als Überdruck-/Unterdruckventil ausgebildet ist, wobei der genannte erste Ventilkörper (34)

zusammen mit dem ihm zugeordneten Ventilsitz (26) und der genannten ersten Schraubdruckfeder (48) das Überdruckventil bildet und wobei in dem Gehäuse ein zweiter Ventilkörper koaxial zum ersten Ventilkörper (34) verstellbar angeordnet ist, der durch eine zweite gegenüber der ersten Schraubendruckfeder (48) schwächere Schraubendruckfeder (92) , die sich an einem mit Durchtrittsöffnungen versehenen Gehäuseboden abstützt, in Richtung auf den ersten Ventilkörper (34) vorgespannt ist und einen zweiten Dichtrand (94) hat, um im Zusammenwirken mit einer Dichtfläche (46) am ersten Ventilkörper (34) einen diesen durchsetzenden zweiten Durchtrittskanal (82) zu verschließen.

9. Verschlußdeckel nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite Dichtrand (94) von der Schnittkante einer im wesentlichen zylindrischen Wand (98) und einer konischen zweiten Ringfläche (102) gebildet ist, die beide koaxial zur Federachse (20) sind.

10. Verschlußdeckel nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß der Neigungswinkel der zweiten Ringfläche (102) gegenüber einer achsnormalen Ebene ca. 5° beträgt.

11. Verschlußdeckel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dichtränder (94, 96) in einer gemeinsamen achsnormalen Ebene liegen und daß die beiden diesen Dichträndern (94, 96) zugeordneten Dichtflächen von einem einstückigen Dichtring (46) gebildet sind, der an dem ersten Ventilkörper (34) angeordnet ist.