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Ventil, insbesondere Kraftstoffmehrwegehahn für Kraftfahrzeuge Die
Erfindung bezieht sich auf ein Ventil, insbesondere Mehrwegeventil für die Kraftstoffzufuhr
bei Kraftfahrzeugen, mit einer im Ventilgehäuse eingespannten, den vom Fördermedium
durchflossenen Gehäuseraum von dem die Betätigungseinrichtung enthaltenden Gehäuseraum
trennenden Membran als Ventilverschlußstück mit wenigstens zwei der Membran zugewandten,
in einer gemeinsamen ebenen Ventilsitzfläche mündenden Anschlußleitungen sowie mit
auf der anderen Membranseite je einer Mündung gegenüberliegend angeordneten Stößeln
zum Anpressen der Membran gegen jeweils eine Mündung.
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Ein bekanntes für Preßluft vorgesehenes Ventil dieser Art ist als
Benzinhahn für Kraftfahrzeuge nicht brauchbar, da der lediglich unter dem Druck
des eigenen Gewichtes ausfließende Kraftstoff nicht die erforderlichen Rückstellkräfte
aufbringt, um das insbesondere nach längeren Standzeiten mechanisch stark beanspruchte
und deformierte Material der Membran wieder in die Ausgangslage zurückzubringen
und einen ausreichenden Durchflußquerschnitt freizugeben.
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Ein anderes ähnlich aufgebautes Mehrwegeventil besitzt für die Stößel
auf der Membran aufgesetzte Hütchen, durch deren Formgebung und auch durch die Art
ihres Werkstoffes die nötigen Rückstellkräfte bzw. der Ausgleich für die mangelnde
oder durch Temperatur-, Kraftstoff- oder mechanische Einwirkung herabgesetzte Elastizität
der Membran erreicht werden sollen. Auch durch diese Maßnahmen läßt sich eine ausreichende
Funktionssicherheit über längere Zeiträume nicht erzielen.
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Die eigentliche Ursache dieses unerwünschten Verhaltens der Membran
bei den bekannten Konstruktionen liegt darin, daß die Membran mehrere Aufgaben auf
einmal erfüllen muß. Sie wird als Dichtung zum Schließen der Benzinkanäle verwendet
und muß zur Erreichung der Rückstellkräfte straff gespannt sein. Gleichzeitig dient
sie zur Abdichtung des Ventils nach außen und ist dazu an ihrem Rand ringsum fest
eingepreßt. Durch ihre Hubbewegung bei öffnen und Schließen der Kanäle wird sie
infolgedessen stark beansprucht, so daß auf die Dauer bleibende elastische Verformungen
eintreten.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die bei Benutzung
eines handelsüblichen Membranwerkstoffes auftretenden Schwierigkeiten zu vermeiden
und unter Verwendung von Konstruktionselementen der bekannten Hähne ein betriebssicheres
Ventil zu schaffen, das einfach und billig herstellbar ist, eine einwandfreie Abdichtung
gewährleistet und bei dem der Durchflußquerschnitt nicht durch eine nach langer
Standzeit deformierte Membran gedrosselt, sondern ganz freigegeben wird.
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Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Membran
ohne Vorspannung im Gehäuse befestigt ist, zwei AnschluBleitungen in je eine von
zwei ebenen dachartig schräg zueinander verlaufenden Ventilsitzflächen münden, deren
gemeinsame Kante der Membran am nächsten und deren Mitte gegenüberliegt, daß die
Membran im Bereich der beiden Ventilsitze ein an sich bekanntes elastisches Abdichtungskissen
aus einem Material möglichst großer Härte trägt und daß an dem vom Fördermedium
durchflossenen Gehäuseraum eine weitere Leitung außerhalb des Bereiches der Ventilsitze
angeschlossen ist.
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Durch die Erfindung sind die beiden voneinander völlig unabhängigen
Funktionen der bekannten Membranen, nämlich der hermetische Abschluß des mit Kraftstoff
gefüllten Membranventils nach außen und die Übertragung eines Hubes einerseits und
das wechselseitige Abdichten der Kraftstoffleitungen andererseits, durch zwei getrennte
Teile; nämlich die eigentliche Membran und das aufgelegte ausschließlich der Dichtung
dienende und -die Rückstellkräfte erzeugende Kissen (Dichtungsmembran), vorgenommen.
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Das die Kraftstoffleitungen abdichtende Kissen kann dadurch im Gegensatz
zu der zwar nicht gespannten und keine Rückstellkraft besitzenden, aber an ihrem
Rand festgeklemmten Membran frei beweglich gehalten werden, so daß keine die Arbeitsweise
beeinträchtigenden plastischen Verformungen auftreten können.
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Vorteilhaft schließen die Ventilsitzflächen mit der Membranfläche
einen Winkel von 15 bis 30° ein. Die Membran wird zweckmäßig, wie an sich bekannt,
mit konzentrischen Sicken versehen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung
dienen als Stößel in bekannter Weise Kugeln oder kugelförmige Körper, die in anderweitig
bekannter Weise durch eine Nockenwelle od. dgl. betätigt werden. Die Kugeln sind
zweckmäßig von den benachbarten Kanten der Mündungen der Anschlußleitungen aus im
Bereich der Ventilsitzflächen nach außen versetzt angeordnet.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Kraftstoffventil
für Kraftfahrzeuge, das drei Stellungen »Auf«, »Zu« und »Reserve« hat, im Schnitt
veranschaulicht.
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Der Raum 1 des Gehäuses 2 hat zwei Anschlußieitungen 3 und
4, von denen die nach oben längere, 3, eine Kraftstoffentnahme aus dem (nicht
gezeichneten) Kraftstoffbehälter bis zu einer bestimmten Normalniveauhöhe gestattet,
während die kürzere, fast bis zum Grund des Kraftstoffbehälters reichende,
4, auch ein Ausfließen der als Reserve gedachten restlichen Menge zuläßt,
sowie eine weitere als Abfluß dienende Leitung 5, die zum (ebenfalls nicht gezeichneten)
Motor führt. Der unten offene Gehäuseraum 1 ist nach außen durch eine Membran 6
aus verhältnismäßig dünnem, gummiertem Leinenstoff, wie er beispielsweise auch für
die Membran von Kraftstoffpumpen Verwendung findet, abgeschlossen. Gegenüber bzw.
unterhalb der schräg unter 18° ausgeführten und mit Ventilsitzflächen
3 a, 4 a versehenen Mündungen der Anschlußleitungen 3,4 befindet sich
auf die Membran 6 nur lose aufgelegt ein kreisrundes Abdichtungskissen 7 aus hochelastischem
und möglichst hartem Material. Durch eine mittels eines Ringes 8, beispielsweise
eines Sprengringes, oder (nicht dargestellt) durch einfaches Umbördeln der Gehäusewand
im Gehäuse 2 gehaltene Buchse 9, in deren ; Querwand 9c sich Bohrungen 9a und 9b
zur Aufnahme und seitlichen Führung von Kugeln 10a,10b befinden, ist die gegebenenfalls
mit konzentrischen Sicken versehene Membran 6 im Gehäuse 2 locker und schlaff, also
nicht vorgespannt und ohne Rückstellwirkung, jedoch den Gehäuseraum 1 nach
außen abdichtend an ihrem Rand festgehalten. Im zylindrischen Teil der Buchse 9
ist zur Betätigung der Kugeln 10a, 10b eine mit um 180° versetzten
Ausnehmungen 11 a, 11 b versehene Exzenterwelle
11 gelagert, die mittels eines Hebels 12 in die gewünschte Ventilstellung
»Auf«, »Zu« oder »Reserve« gedreht werden kann. Eine in die Buchse 9 eingesetzte,
ebenfalls vom Sprengring 8 gehaltene Abschlußwand 13 schützt die Exzenterwelle
11 und die Kugeln 10 a, 10 b gegen Korrosion und
Verschmutzung. Gegebenenfalls werden die Kugeln 10a, 10b oder entsprechende kugelförmige
Körper mit der Membran 6 und/oder dem Kissen 7 aus einem Stück hergestellt,
es ergibt sich dann der Vorteil, daß die Körper nicht noch besonders - in der Querwand
oder in einem sonstigen Teil der Buchse - geführt zu werden brauchen.
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In der gezeichneten Stellung »Auf« ist die Kugel 10b unterhalb der
Reserveleitung 4 durch die Exzenterwelle 11 so weit gehoben, daß sie das
auf der Membran aufgesetzte Kissen gegen die Ventilsitzfläche 4 a der Reserveleitung
4 drückt und diese abschließt, während die Mündung der Zuleitung 3 geöffnet ist
und Kraftstoff über Raum 1 und Leitung 5 zum Motor strömen kann.
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Bei Drehen der Exzenterwelle 11 in Stellung »Reserve« geht
die rechte Kugel 10b zurück, das kippbewegliche Abdichtungskissen 7 federt
durch seine Eigenelastizität von der Ventilsitzfläche 4a weg in die Offenlage
und gibt die Mündung der Anschlußleitung 4 sowie den darunter befindlichen
Durchflußquerschnitt frei, während die Mündung der Leitung 3
mit der Ventilsitzfläche
3a durch die Kugel 10a geschlossen wird. Die vom Kissen 7 getrennte und am
Dichtungsring unbeteiligte Membran 6 erfährt auch bei längerem, selbst monatelangem
Belassen des Hahnes in der gleichen Stellung keine die Funktion störenden Veränderungen.
Ein Klebenbleiben der Membran 6 an den Ventilsitzflächen 3 a, 4 a oder ein
nicht ausreichendes Entfernen, wie es bei Ausführungen ohne Kissen vorkommt und
zu Störungen Anlaß gibt, ist damit unterbunden. Ein leichteres und besseres Abheben
ist zudem dadurch erreicht, daß der Gehäuseraum 1 an der Stelle der Ventilsitzflächen
3 a, 4 a eine schwach konische Form hat bzw. daß die Ventilsitzflächen 3a,
4a unter 18° angeschrägt und die Absperrkugeln 10a, 10b dementsprechend
von den benachbarten Kanten der Mündungen der Anschlußleitungen 3, 4 aus
im Bereich der Ventilsitzflächen 3 a, 4 a nach außen versetzt angeordnet
sind. Das Abdichtungskissen 7 aus hartem Material wird dann wie ein zweiarmiger
Hebel um den zwischen den Ventilsitzflächen 3a, 4a befindlichen Steg je nach
seiner Ausbildung als Drehpunkt oder als Schneide durch die von der Exzenterwelle
11 betätigte Kugel 10 a oder 10 b nach oben in
die Schließlage und auf der Seite der zurückgehenden Kugel die betreffende Mündung
an der Ventilsitzfläche 3 a oder 4 a freigebend nach unten geschwenkt. In
den Zwischenstellungen »Zu« der Exzenterwelle liegt das Kissen 7 wie ein gebogenes
Federblatt gleichzeitig gegen die Ventilsitzflächen 3a, 3 b der Mündungen
beider Anschlußleitungen 3, 4 an und schließt sie ab.
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Im gezeichneten Beispiel sind Tiefe und Anordnungen der um 180° versetzten
Ausnehmungen 11a, 11 b auf der Exzenterwelle 11 so gehalten, daß stets eine
oder beide Kugeln 10a, 10b das Kissen 7 gegen die Ventilsitzflächen 3a,
4 a drücken. Das nur lose (schwimmend) aufgelegte Kissen 7 ist dadurch stets
festgeklemmt und behält seine Lage auf der Membran 6. Es ist aber ohne weiteres
auch möglich, das Kissen 7 auf der Membran 6 ganz oder teilweise je nach Art des
verwendeten Werkstoffs anzukleben, aufzuvulkanisieren, anzunieten oder in sonstiger
Weise zu befestigen oder aber die Lage des Kissens 7 zu den Ventilsitzflächen 3a,
4a auf andere Art mit geeigneten Mitteln, beispielsweise durch entsprechende Formgebung
des Gehäuseraums 1 oder durch lockeres gelenkartiges Anhieten des Kissens im Drehpunkt
am Steg zwischen deri Ventilsitzflächen 3a, 4a, zu sichern.