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Verschlußkappe, insbesondere für Brennstoffbehälter von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Verschlußkappe mit selbsttätig wirkender Druckausgleichvorrichtung,
wie sie vornehmlich für Brennstoff- oder Kühlwasserbehälter bei Kraftfahrzeugen
verwendet wird.
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Es ist bekannt, eine Verschlußkappe mit selbsttätig bei Unterdruck
im Behälter wirkender Ausgleichvorrichtung unter Benutzen einer zugleich als Dichtungsfläche
dienenden Membran derart aufzubauen, daß ohne besondere Ventilteile ein Abdichten
im direkten Zusammenwirken einer Membran mit einer starren Gegenfläche erfolgt,
wobei eine dieser Flächen mit einer Profildichtung, d. h. mit einer kuppenförmigen
Ausbuchtung zum dichten Anliegen an die Gegenfläche, versehen ist. Bei auftretendem
Unterdruck im Behälter hebt sich die Membranfläche automatisch ab und gibt eine
oder mehrere Öffnungen frei, so daß der Druckausgleich zur äußeren Atmosphäre automatisch
erfolgen kann.
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Weiterhin ist es bekannt, solche Verschlußkappen auch bei Überdruck
im Behälter automatisch zur Wirkung kommen zu lassen, daß z. B. neben der vorgenannten
Profildichtung eine weitere Dichtungs- oder Abstützwulst vorgesehen ist, gegen welche
sich die Membran bei Überdruck abstützt und sich gleichzeitig von der ersteren Dichtungsprofilierung
abhebt und den Druckausgleich freigibt. Auch ist es möglich, eine zweite Membran
mit automatischer Ausgleichvorrchtung für Überdruck vorzusehen, die im Gegensatz
zur Unterdruckmembran aber oberhalb der starren Gegenfläche angeordnet wird, wobei
wiederum eine weitere Profildichtung dazwischen vorzusehen ist. Bei Überdruck im
Behälter hebt sich dann diese zweite, obere Membran von der Dichtungsprofilierung
automatisch ab und gibt Luftdurchtrittsöffnungen frei.
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Die Erfindung weist nun einen neuartigen Weg für automatischen Druckausgleich
- sei es Unter- oder Überdruck im Behälter - unter Benutzen einer bekannten Anordnung
von Membranen im Zusammenwirken mit starren Gegenflächen und zwischen beiden Flächen
vorgesehenen Profildichtungen gegenüber einer Druckausgleichöffnung mit dem Kennzeichen,
daß die Profilerhöhungen jeweils mit einer quer über ihre Kuppe verlaufenden rillenförmigen
Einkerbung versehen sind als Ausgleichkanal, dessen Querschnitt und Länge so bemessen
ist, daß lediglich der Durchtritt der Flüssigkeitsdämpfe oder Luft möglich, der
Durchfluß der Flüssigkeit aber zufolge ihrer Adhäsionskräfte gegenüber den Wandungen
des Ausgleichkanals bei kleinen Drücken verhindert ist.
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Beim Druckausgleich in Flüssigkeitsbehältern, insbesondere für Brennstoffbehälter,
tritt sowohl ein Gasdruck als auch ein Flüssigkeitsdruck auf. Der automatische Druckausgleich
soll nun durch das Zusammenwirken einer atmenden Membran mit einer starren Gegenfläche
erfolgen, wobei zwischen beiden eine der Abdichtung gegenüber einer Druckausgleichöffnung
dienende Profilierung vorgesehen ist, die z. B. ein Mittenloch der Membran verschließt.
Die erfindungsgemäße rillenförmige Einkerbung in der Kuppe der Dichtungsprofilierung
erlaubt infolge ihrer entsprechenden Querschnitts- und Längenbemessung einen Vorabausgleich,
derart, daß lediglich Flüssigkeitsdämpfe oder Luft durchtreten kann, während die
eigentliche Profilierung nach wie vor dichtend wirkt und erst beim Auftreten höherer
Über- oder Unterdrücke von der Gegenfläche abhebt, so daß erst dann auch die Flüssigkeit
selbst durchtreten kann. Über den Kerbkanal können sich trotz Dichtheit der Ausgleichöffnung
also nur Gasdrücke teilweise ausgleichen, da hierfür nicht absolute Dichtheit vorliegt.
Nicht ausgleichen kann sich dagegen der Flüssigkeitsdruck. Vielmehr kann, solange
die Profildichtung und Membran dichtend anliegen, die Flüssigkeit nicht austreten,
da diese zufolge der dort herrschenden Tropfenadhäsion nicht durch den Kerbkanal
austreten kann. Der Flüssigkeitstropfen selbst bildet also den Verschluß, so daß
ein dichtes System vorliegt, insoweit es die Flüssigkeit bei kleinen Drücken betrifft.
Der Kerbkanal, dessen Durchmesser und Länge der Art des jeweiligen Behälterinhalts
anzupassen ist, läßt also lediglich einen Ausgleich geringer Gasdrücke zu, während
das System zufolge der Querschnitts-Druck-Verhältnisse nach der Strömungslehre von
Flüssigkeiten und Gasen aber gegenüber höheren Gasdrücken und Flüssigkeit bei der
kleinen Dimension des Kerbkanals auch als dicht zu betrachten ist.
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In zweckvoller Weiterbildung der Erfindung kann die rillenförmige
Einkerbung als Druckausgleichkanal in um die Dichtungsprofilierung sich ausbreitende,
an sich bekannte, spiralförmig nach außen laufende
Kanäle übergehen.
Hierdurch kann die Flüssigkeit in nur kleinsten Mengen, d. h. also in Tropfenform,
austreten, um entsprechend dann auch im Kerbkanal nur einen Tropfen ablagern zu
können. Bei dieser Kombination des Kerbkanals mit den sich um die Profildichtung
herum anschließenden Spiralgängen sind die Flüssigkeit und die Behältergase gezwungen,
in Wechselwirkung mit dem äußeren Atmosphärendruck einen Ausgleich zu schaffen,
wobei infolge des engen Querschnitts der Spiralgänge sich darin nur geringe Flüssigkeitsmengen
ablagern können.
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Das Wesentliche der Erfindung, an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert,
ist in den Abbildungen wiedergegeben, und zwar zeigt Abb. 1 eine Ausführungsform
mit mehreren Spritzblechen und Zwischenlagen im Querschnitt, Abb. 2 ein als starre
Dichtungsgegenfläche ausgebildetes Spritzblech, Abb. 3 eine Einlage in der Verschlußkappe
mit zum Kappeninnern hin gerichteten Abstandprofilen, bei Überdruck wirkend, Abb.
4 eine vereinfachte Ausbildung der Erfindung im Querschnitt und Abb. 5 das zugehörige
Spritzblech mit Profildichtung in Draufsicht.
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In Abb. 1 ist die eigentliche Verschlußkappe mit 1 bezeichnet, in
welche in bekannter Weise das aus den beiden Teilen 2 und 3 sich zusammensetzende
Unterteil mit darin angeordneter Druckfeder 4 eingedrückt ist, wobei das nach oben
hin in eine Dichtungswulst 5 auslaufende Unterteil 3 des Deckelgehäuses mit eingelegtem
Dichtungsring 6 aus Gummi, Kunststoff, Pappe, Kork usw. gegen den nicht dargestellten
Stutzen des zu verschließenden Behälters gedrückt wird. Im Ausführungsbeispiel wird
der Anpreßdruck von der Feder 4 erzeugt, die das Teil 2 in die Verschlußkappe hineindrückt.
Das Teil 2 greift mit durch das Unterteil 3 durch Öffnungen 7 hindurchtretenden
Laschen 8 als Bajonettverschluß in bekannter Art in Aussparungen im Behälterstutzen.
In gleicher Weise können aber auch andere Verschlußarten Anwendung finden, wie z.
B. Schraubverschlüsse oder Verschlüsse mit unter Federdruck stehenden Kugeln, die
in entsprechende Rillen im Behälterstutzen eingreifen.
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Zwischen Verschlußdeckel 1 und Wulst 5 ist eine Membran 9 mit Mittenloch
10 zum Zusammenwirken mit einer starren Dichtungsgegenfläche 11 eingelegt. Das gleichzeitig
als Spritzblech dienende Teil 11 hat in der Mitte eine Profilerhöhung 12,
welche dichtend das Mittenloch 10 überdeckt und erfindungsgemäß eine quer über die
Kuppe 12 verlaufende rillenförmige Einkerbung 13 besitzt, die quer über dem Mittenloch
10 der Druckmembran 9 liegt und deren Querschnitt und Länge so bemessen ist, daß
immer ein kleiner Durchtritt zum Druckausgleich für Flüssigkeitsdämpfe oder Luft
möglich ist, den Durchtritt von Flüssigkeit dagegen erheblich drosselt. Der Kerbkanal
13 erfüllt also den Zweck, einen Ausgleich der Gasdrücke zu ermöglichen, wobei die
Profilierung 12 ihre Dichtungsfunktion gegenüber der Membran 9 noch beibehält, da
sonst ein sogenanntes »Atmen« der Membran 9 erst beim Auftreten größerer Druckunterschiede
eintritt. Bevor die Membran 9 sich durch größeren Unterdruck von der Dichtwulst
12 abhebt, ist ein Durchfluß von Flüssigkeit durch das Loch 10 infolge ihrer Adhäsion
an den Wandungen des Kerbkanals 13 und der Kuppenfläche 12 nicht möglich.
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Das Spritzblech 11 ist seinerseits außen mit Löchern 14 versehen,
so daß der Ausgleich bei Unterdruck im Behälter über das Mittenloch 10 der abgehobenen
; Membran 9 und die Löcher 14 im Spritzblech 11 erfolgen kann. Tritt dagegen ein
Gasüberdruck im Behälter auf, so kann sich dieser über den Kerbkanal 13 ausgleichen.
Die sich bei Unterdruck von der Profilierung 12 abhebende Membran 9 wird zweckmäßig
aus in bekannter Weise unter Auflagedruck selbstdichtendem Material, z. B. aus einer
für den jeweiligen Verwendungszweck präparierten Pappe, einem Kunststoff oder auch
aus dünnen Metallblechen, hergestellt.
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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung geht der eingekerbte Druckausgleichkanal
13 in um die Dichtungsprofilierung 12 sich ausbreitende, an sich bekannte, spiralförmig
nach außen laufende Kanäle 15 über, die ihrerseits dann außen in einem Ringkanal
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enden, der die bereits angegebenen Löcher 14 im Spritzblech 11 aufweist
(Abb.2). Die Dichtungskuppe 12 ist hierbei minimal über die Erhebungen 17 der Spiralgänge
15 aus dem Spritzblech 11 herausgedrückt, so daß zur Membran 9 hin nur in der Mitte
ein Dichtungseffekt auftritt, sich also z. B. die Meinbran 9 nach Abb. 1 unter Einwirkung
der Profilierung 12 etwas eindrückt. Es ist aber ebenso möglich, daß sich die Membran
9 von der äußeren Einspannstelle der Wulst 5 zur Mitte hin über die Kuppe 12 gleichmäßig
zunehmend einbeult. Auf der Gegenseite des Spritzbleches 11 zum Deckel 1 hin gerichtet
werden dagegen die Spiralgänge derart ausgenutzt, daß sieh die aus den Löchern 14
etwa austretende Flüssigkeit aus dem Behälter mit der von außen eintretenden Luft
unbedingt treffen muß, so daß hierdurch die Flüssigkeit wieder in den Behälter zurückgedrückt
wird. Diese Möglichkeit wird dadurch geschaffen, daß im Zusammenwirken der Erhöhungen
17 der Spiralgänge 15 mit einer Zwischenlage 18 die Kanäle 15 nach oben hin abgeschlossen
werden, so daß ein Übertreten von Flüssigkeit oder entgegenkommender Luft unmöglich
ist, beide also sich in der Regel nur längs der Kanäle 15 treffen können. Die Zwischenlage
18, ebenfalls wie die Membran 9 zweckmäßig aus selbstdichtendem Material bestehend,
hat in der Mitte ein Loch 19, durch welches der Ausgleich erfolgen kann: Im gezeigten
Ausführungsbeispiel befindet sich oberhalb der Zwischenlage 18 nochmals eine als
Spritzblech dienende starre Zwischenwand 20, die wiederum die gleiche Ausführung
nach Abb. 2 zeigt, also ebenfalls mit Spiralgängen versehen ist, die von der Wand
18 abgedeckt sind, so daß die Führung nur durch diese Spiralgänge und der Durchtritt
nach außen durch Löcher 14' erfolgen kann. Dieses zweite Spritzblech 20 ist auch
wieder mit der erfindungsgemäßen Kuppendichtung 12' bzw. mit dem Kerbkanal 13' versehen
und wirkt mit einer zwischen ihm und dem Deckel 1 noch eingelegten Membran 21 zusammen,
deren Mittenloch 22 von der Profilierung 12' abgedeckt wird. Der Druckausgleich
kann wieder durch den Kerbkanal 13' erfolgen, der ja immer einen Gasdurchtritt zuläßt.
Die Membran 21 ist zum Spritzblech 20 hin außen mit einem dichtenden Ringwulst 23
versehn, so daß der Ausgleich in den gezeichneten Pfeilrichtungen nur durch das
Mittenloch 22 bzw. die Einkerbung 13' unter dem Deckel 1 über am Umfang der Zwischenscheibe
21 vorgesehene Aussparungen 24 (Abb. 3) im Zusammenwirken mit Einbördelungen 25
am Außenumfang des Kappenteiles 5 erfolgen kann.
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Die Membran 21 (Abb. 3) ist mit einer der Abstandshalterung gegen
den Deckel 1 dienenden Profilierung versehen, die im gezeigten Beispiel als Rippen
26 ausgebildet ist, so daß bei Überdruck im Behälter und sich abhebender Membran
21 diese Rippen 26
gegen das Innere des Deckels 1 anliegen und noch
einen
Durchtritt frei lassen. Die Membran 21 ist zweckmäßigerweise wieder aus unter Auflagedruck
selbstdichtendem Material hergestellt, um besondere Dichtungsringe zu vermeiden.
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In den Abb. 4 und 5 ist eine vereinfachte Ausgestaltung des Erfindungsgedankens
gezeigt, wobei eine mit Mittenloch 30 versehene Membran 31 mit einer der Abdichtung
dienenden Profilerhöhung 32 mit Kerbkanal 33 der starren Gegenfläche 34 zusammenwirkt,
die ihrerseits außen Löcher 35 in einer der Versteifung des Spritzbleches
34 dienenden Kreisrille 36 aufweist. Zwischen dem Spritzblech 34 und der Membran
31 befindet sich bei diesem Ausführungsbeispiel ein besonderer Dichtungsring 37
und zwischen der Membran und dem Teil 5 ein weiterer Ring 38. Es können aber auch
hier wieder selbstdichtende Materialien benutzt werden, so daß die besonderen Dichtungsringe
entfallen können. In Abb. 4 und 5 sind die übrigen Bezugszeichen der Übersichtlichkeit
wegen fortgelassen, da sie der Abb. 1 in ausführlicher Weise zu entnehmen sind.
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Die Einlagen innerhalb der Verschlußkappe 1 werden etwas kleiner als
deren Innendurchmesser unter Beachtung der beim Zusammenbau auftretenden Einbördelung
gehalten, so daß der Druckausgleich im Deckel 1 an den Rändern der Einlagen vorbei
über die villenförmigen Bördelungen 25 am Umfang der Wulst 5 des Deckelunterteiles
3 erfolgen kann.