DE20003768U1 - Belüftungssystem für Kraftstofftank von Maschinen zur Bodenverdichtung - Google Patents

Description

LEMCKE · BROMMER & PARTNER

PATENTANW ALTE

BISMARCKSTR. 16 · D-761 33 KARLSRUHE

I.März 2000 18 088 (B/ko)

BOMAG GmbH & Co. OHG

Hellerwald

56154 Boppard

Belüftungssystem für Kraftstofftank von Maschinen zur Bodenverdichtung

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LEMCKE · BROMMER a PARTNER

PATENTANWÄLTE

BISMARCKSTR. 16 ■ D-761 33 KARLSRUHE

1. März 2000 18 088 (B/ko)

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für den Kraftstofftank, von Maschinen zur Bodenverdichtung wie Rüttelplatten oder Stampfer, bestehend aus gummielastischen Ventilelementen zur bedarfsweisen Passage von Luft in den Tank. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Tankdeckel, der mit einem solchen Belüftungssystem ausgerüstet ist.

Aus der Automobilindustrie sind Tankdeckel mit Belüftungs- und Entlüftungssystemen bekannt. Dabei bestehen die Ventilelemente meist aus Dichtscheiben, die durch Federkraft angedrückt werden.

Diese Systeme sind aufgrund ihrer hohen Massen nicht zum Einsatz bei vibrierenden Verdichtungsgeräten geeignet, da die Vibrationsbewegung hohe Beschleunigungskräfte erzeugt, die die Dichtscheibe vom Sitz abhebt, so dass sie ihre Dichtfunktion verliert, schlimmstenfalls sogar eine Pumpwirkung erzeugt. Außerdem sprechen diese Systeme meist erst bei relativ hohen Druckdifferenzen an und sie sind nur gegenüber Luft, nicht aber gegenüber Mineralöl dicht, da letzteres durch seine Kapillarwirkung die Dichtfläche unterwandert.

Bei Stampfern sind Tankdeckel mit ähnlichen Systemen bekannt, aber auch Schirmventile mit außenliegenden Dichtflächen sowie kombinierte Lippenventile, die gleichzeitig zur Belüftung wie auch zur Entlüftung dienen. Dabei kommt es aber ebenfalls zur Unterwanderung der Dichtlippe durch den Kraftstoff. Erschwerend kommt hinzu, dass die Stampfer mitunter liegend von einer Baustelle zu nächsten transportiert werden, so dass der Kraftstoff direkt an den Dichtflächen ansteht.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Belüftungssystem für vibrierende Kraftstofftanks zu entwickeln, das trotzdem bei geringsten Unterdrücken von einigen Zentimetern Wassersäule öffnet, das durch seine geringe Masse keinen Pumpeffekt beim Stampfbetrieb ausübt und das trotz

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der vom Mineralöl ausgehenden Kapillarwirkung eine zuverlässige Abdichtung garantiert. Außerdem soll sich das Belüftungssystem dadurch auszeichnen, dass es sich optimal in den Tankdeckel integrieren lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein Nachsaugventil vorgesehen ist, das aus einer dem Tank-Innenraum zugewandten Membran besteht, die an ihrem äußeren Umfang dicht an einer sie tragenden Wandung montiert ist, wogegen ihr Zentrum zumindest eine Öffnung aufweist und im Randbereich derselben elastisch gegen die genannte Wand gedrückt, bei Unterdruck im Tank hingegen von ihr abhebbar ist und dass die Wand im Bereich zwischen Membran-Öffnung und Membran-Umfang zumindest eine Öffnung nach außen aufweist.

Der Kern des erfindungsgemäßen Nachsaugventils besteht darin, dass die Ventilfunktion der Membran in ihr Zentrum verlegt worden ist, wo sich aufgrund der geringeren Kontaktfläche eine wesentlich höhere Flächenpressung gegenüber der angrenzenden Wand aufbaut. Die Membran kann daher bei gegebener Vorspannung eine wesentlich bessere Abdichtung herbeiführen als bei umgekehrter Anordnung und ihre Funktion ist auch unter starken Vibrationsbedingungen gewährleistet.

Ein anderer wesentlicher Erfindungsgedanke besteht darin, dass die Belüftung und die Entlüftung mit zwei voneinander unabhängigen Ventilsystemen realisiert wird, die somit beide optimal an ihre unterschiedliche Funktion angepasst werden können.

Eine besonders zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Belüftungs- und gegebenenfalls auch das Entlüftungssystem in den Tankdeckel einbaut ist, und zwar vorzugsweise in einen lösbaren Einsatz an der Innenseite des Tankdeckels.

Untersuchungen der Anmelderin haben ergeben, dass als Werkstoff für das Belüftungssystem hydrophobe Materialien wie Polytetrafluorethylen besonders geeignet sind, weil dieses Material schlecht benetzt wird, d. h., dass die Kapillarwirkung und

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somit die Neigung zur Unterwanderung der Dichtfläche reduziert wird. Aus diesem Grund wird die Wand, in der das Nachsaugventil untergebracht ist, entweder ganz aus hydrophobem Material hergestellt oder zumindest damit beschichtet.

Die Montage der Membran an der sie tragenden Wand erfolgt zweckmäßig über eine gelochte Kappe, die dem Tank-Innenraum zugewandt ist und gegenüber der Membran eine Vorkammer bildet. Diese Vorkammer verhindert, dass der Kraftstoff unmittelbar gegen die Membran spritzt und wirkt somit als Dämpfung bei den Vibrationsbewegungen des Stampfers.

Hinsichtlich der konkreten Ausbildung der genannten Wand-Öffnung, die von der Membran elastisch verschlossen wird, empfiehlt es sich, den Randbereich der Öffnung als umlaufenden Vorsprung auszubilden, der als Dichtkante fungiert. Die Membran drückt zweckmäßig aufgrund ihrer Eigenspannung gegen diese Dichtkante, so dass man mit minimaler Ventilmasse auskommt. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Membran durch ein Federelement in Richtung auf die Schließstellung zu belasten.

Bei dem Überdruckventil hat es sich als günstig erwiesen, mit einem bewährten, an sich bekannten Schirmventil zu arbeiten. Dieses Schirmventil hat vorzugsweise einen stopfenähnlichen Fortsatz, mit dem es elastisch in einer entsprechenden Öffnung der genannten Wand, insbesondere des im Tankdeckel sitzenden Einsatzes verrastet wird.

Hinsichtlich dieses Einsatzes besteht schließlich noch die vorteilhafte Möglichkeit, ihn als Messbecher auszubilden. Dadurch kann bei 2-Takt-Motoren bei jeder Tankfüllung der zugehörige Ölanteil in einfachster Weise bestimmt und zugemischt werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung; dabei zeigt

Figur 1 eine Seitenansicht eines Kraftstofftanks, wie er bei Stampfern eingesetzt wird;

Figur 2 einen vergrößerten Vertikalschnitt des Einfüllstutzens mit Tankdeckel; Figur 3 einen vergrößerten Vertikalschnitt des Nachsaugventils.

In Figur 1 erkennt man einen Kraftstofftank 1, der über seitliche Flansche 1a zum Einbau in den Haltebügel eines Vibrationsstampfers vorgesehen ist. Sein Einfüllstutzen 1b ist durch einen aufschraubbaren Tankdeckel 2 verschlossen, der das erfindungsgemäße Belüftungs- und Entlüftungssystem aufweist. Seine Details gehen aus Figur 2 hervor.

Wie man aus der rechten Hälfte von Figur 2 erkennen kann, hat der Tankdeckel 2 am oberen Ende seines Innengewindes 2a einen Hinterschnitt 2b, in dem ein flexibler Dichtring 3 lösbar untergebracht ist. Durch diesen Dichtring 3 wird eine das Belüftungs- und Entlüftungssystem tragende Wand 4 in Form eines nach unten offenen becherförmigen Einsatzes lösbar im Tankdeckel 2 gehalten. Der becherförmige Einsatz fungiert zum einen als Messbecher zur Herstellung des bei Rüttlern üblichen 2-Takt-Gemisches. Zum anderen ist in seiner den Becherboden bildenden Wand das Belüftungs- und Entlüftungssystem untergebracht, bestehend aus einem Überdruckventil 5 und einem davon unabhängigen Nachsaugventil 6.

Das Überdruckventil 5 ist als Schirmventil ausgebildet und mit seinem Kern in einer Öffnung verrastet. Sein Schirm erstreckt sich an der Oberseite des Becherbodens, also an der dem Kraftstoff abgewandten Seite und bedeckt zumindest eine im Becherboden angebrachte Überdrucköffnung 4a. Das Schirmventil ist so beschaffen, dass sein Schirm ab einem gewissen Überdruck im Tank-Innenraum abhebt, so dass Luft über die Öffnung 4a in den Raum oberhalb des Einsatzes 4 entweichen und von dort über Entlüftungskanäle 2c (siehe linke Hälfte von Figur 2) in die Umgebung entweichen kann.

Das Nachsaugventil 6 besteht aus einer dünnwandigen, gummi-elastischen Membran 7, insbesondere aus einem Elastomer, die an der Unterseite des Becherbodens, also an dessen dem Tank-Innenraum zugewandten Seite angeordnet und an ihrem äußeren Umfang am Becherboden festgelegt ist. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch eine Kappe 8, die mit dem Becherboden ver-

schraubt ist, vgl. Figur 3. Die Kappe 8 bildet mit der Membran 7 eine Vorkammer 9, die über eine Bohrung 8a mit dem Tank-Innenraum in Verbindung steht.

Die Membran 7 weist eine zentrale Bohrung 7a auf und ist so gestaltet, dass sie mit ihrem gesamten mittleren Bereich gegen den Becherboden drückt. Radial versetzt gegenüber der zentralen Bohrung 7a sind Nachsaugöffnungen 4b und 4c im Becherboden angeordnet. Die Passage zwischen der zentralen Bohrung 7a und den Nachsaugöffnungen 4b und 4c ist aber bei ausgeglichenen Druckverhältnissen blockiert, weil die Membran mit ihrem die zentrale Bohrung 7a umgebenden Randbereich gegen den Becherboden, dort insbesondere gegen eine umlaufende vorstehende Dichtkante 4d drückt und somit die gewünschte Abdichtung herbeiführt.

Kommt es im Laufe des Stampferbetriebes durch den Kraftstoffverbrauch zu einem gewissen Unterdruck im Tank, so wird die Membran 7 entgegen ihrer Eigenspannung nach unten gesaugt, hebt also von der Dichtkante 4d ab, so dass Umgebungsluft über die Kanäle 2c, die Nachsaugöffnungen 4b und 4c sowie über die zentrale Bohrung 7a der Membran und schließlich über die Bohrung 8a der Kappe 8 in den Tank-Innenraum nachströmen kann.

Die Vorspannung der Membranplatte, die wie eine Tellerfeder aufgebaut sein kann, ist so gewählt, dass bei normalen Druckverhältnissen eine absolut zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist, insbesondere auch dadurch, dass die Abdichtung im Zentrum der Membran erfolgt, wo sich die Anpresskraft auf eine kleine Dichtfläche konzentriert, so dass eine vergleichsweise hohe Hertz'sche Pressung erzeugt wird, ohne dass ein ähnlich hoher Unterdruck notwendig wäre wie bei den bekannten Systemen. Alternativ oder zusätzlich kann die Membran auch durch eine Feder in die Geschlossenstellung gedrückt werden.

Die Kappe 8 dient nicht nur zur Einspannung der Membran 7 an ihrem äußeren Umfang, sondern sie bildet auch durch ihre Vorkammer 9 eine Dämpfung gegenüber dem beim Stampferbetrieb hochspritzenden Kraftstoff.

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Günstig ist schließlich noch, dass gegenüber der zentralen Bohrung 7a ein Sackloch 4e im Becherboden angeordnet ist. Dadurch kann sich die Membran 7 besser an die Dichtkante 4d anlegen.

Wird der Stampfer mit dem erfindungsgemäßen Tankdeckel zum Transport auf die Seite gelegt, so dass am Tankdeckel von innen Kraftstoff ansteht, so dringt dieser zunächst durch die Bohrung 8a in die Vorkammer 9 ein. Er sammelt sich dann aufgrund der Schwerkraft an der tiefsten Stelle, also an dem fest eingespannten Randbereich der Membran 7. Ein Eindringen in die zentrale Bohrung 7a der Membran wird durch das dort befindliche Luftpolster praktisch ausgeschlossen. Hinzu kommt, dass der Druck der anstehenden Flüssigkeitssäule auf die Membran wirkt und deren Anpressung gegen die Dichtkante 4d verstärkt.

Die Bohrung 8a ist so dimensioniert, dass hier eine zusätzliche Beruhigungsstrecke entsteht; dies ist dann von Vorteil, wenn es zu starken Vibrationen des Stampfers oder zu Stößen beim Transport kommt, die Druckwellen im Kraftstoff verursachen, die eventuell zu Abheben der Membranplatte führen könnten.

Zusammenfassend besteht der Vorteil der beschriebenen Erfindung darin, dass das Belüftungsventil bereits bei geringsten Unterdrücken öffnet, durch die geringe Membranmasse im Stampferbetrieb keinen Pumpeffekt erzeugt und dass durch die Anordnung der Dichtfläche im Zentrum der Membran eine hohe spezifische Flächenpressung gewährleistet ist.

Claims (12)

1. Belüftungssystem für den Kraftstofftank von Maschinen zur Bodenverdichtung wie Rüttelplatten oder Stampfer, bestehend aus gummielastischen Ventilelementen zur bedarfweisen Passage von Luft in den Tank, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbau von Unterdruck im Tank ein Nachsaugventil (6) angeordnet ist, das aus einer dem Tank-Innenraum zugewandten Membran (7) besteht, die an ihrem äußeren Umfang dicht an einer sie tragenden Wand (4) montiert ist, wogegen ihr Zentrum zumindest eine Öffnung (7a) aufweist und im Randbereich derselben elastisch gegen die genannte Wand gedrückt, bei Unterdruck im Tank hingegen von ihr abhebbar ist und dass die Wand im Bereich zwischen Membran-Öffnung (7a) und Membran-Umfang zumindest eine Öffnung (4b, 4c) nach außen aufweist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montage der Membran (7) an der sie tragenden Wand (4) über eine gelochte Kappe (8) erfolgt, die dem Tank-Innenraum zugewandt ist und gegenüber der Membran (7) eine Vorkammer (9) bildet.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) mit dem Randbereich ihrer Öffnung (7a) an einem als Dichtungssitz fungierenden umlaufenden Vorsprung (4d) der genannten Wand anliegt.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (7) durch Eigenspannung und/oder durch ein Federelement gegen die Wand (4) gedrückt wird.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Membran (7) tragende Wand (4) aus hydrophoben Werkstoffen, insbesondere Polytetrafluorethylen besteht oder damit beschichtet ist.

6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es in den Tankdeckel (2) eingebaut ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) als lösbarer Einsatz in der Innenseite des Tankdeckels (2) angeordnet ist.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber der zentralen Bohrung (7a) der Membran (7) ein Sackloch (4e) in der die Membran tragenden Wand (4) angeordnet ist.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Nachsaugventil (6) ein Entlüftungsventil (5) zum Abbau von Überdruck im Tank vorgesehen ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Entlüftungsventil (5) in der die Membran (7) tragenden Wand (4) eingebaut ist.

11. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (4) als Messbecher ausgebildet ist.

12. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch seine Anwendung außerhalb des Kraftstofftanks, insbesondere bei Wassertanks oder bei anderen Flüssigkeitsbehältern.