Titel : Verschlussdeckel Beschreibung Die Erfindung betrifft einen Verschlussdeckel für Öffnungen an Behältern, insbesondere an Kraftfahrzeugkühlern, mit einem Deckelinnenteil, das wenigstens eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren sowie eine Ventilanordnung zum Freigeben und Sperren der Strömungsverbindung aufweist, wobei die Ventilanordnung einen ersten und einen zweiten hin-und herbewegbaren Ventilkörper umfasst, wobei der ersten Ventilkörper durch eine erste Feder in Richtung auf das Behälterinnere gegen einen ersten Dichtsitz an dem Deckelinnenteil und gegen einen zweiten Dichtsitz an dem zweiten Ventilkörper vorgespannt ist, und wobei der erste Ventilkörper bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes des Behälterinnendrucks von dem Deckelinnenteil sowie bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes des Behälterinnendrucks von dem Deckelinnenteil und dem zweiten Ventilkörper jeweils unter Freigabe einer Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren abhebbar ist, wobei dem zweiten Ventilkörper ein an dem Deckelinnenteil vorgesehener dritter Dichtsitz zugeordnet ist, gegen den der zweite Ventilkörper bei einem dritten, zwischen dem ersten und dem zweiten liegenden Grenzwert für den Behälterinnendruck zur Anlage kommt, wodurch die zuvor bestehende Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren gesperrt wird.

Ein derartiger Verschlussdeckel ist aus der DE 41 07 525 Cl bekannt. Bei dem bekannten Verschlussdeckel wird als erster Ventilkörper ein Ventiltopf mit einem radial nach außen verlaufenden Flansch und als zweiter Ventilkörper eine den Ventiltopf konzentrisch umschließende zylindrische Hülse verwendet, die ebenfalls mit einem radial nach außen vorstehenden Flansch versehen ist. Im Übergangsbereich zu der zylindrischen Hülse ist der an dieser ansetzende Flansch unter Bildung eines Wulstes sickenartig geformt. In Ausgangs- Sperrstellung der Ventilanordnung nach dem Stand der Technik stützt sich der Ventiltopf, der von einer Druckfeder in Richtung auf das Behälterinnere beaufschlagt ist, über einen Dichtring an dem beschriebenen Wulst des zweiten Ventilkörpers ab. Die auf diese Weise ebenfalls in Richtung auf das Behälterinnere kraftbeaufschlagte zylindrische Hülse ist mit ihrem Flansch ebenfalls unter Zwischenschaltung eines Dichtrings auf einem Dichtsitz des Deckelinnenteils gelagert.

Ein weiterer, mit dem Deckelinnenteil verbundener Dichtring liegt dem Flansch der zylindrischen Hülse in Ausgangs- Sperrstellung der Ventilanordnung mit Abstand in Richtung auf das Behälteräußere gegenüber. Für den angestrebten zweistufigen Abbau eines im Behälterinneren herrschenden Überdrucks sind die drei beschriebenen Dichtringe der Ventilanordnung des vorbekannten Verschlussdeckels unverzichtbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen derartigen Verschlussdeckel konstruktiv zu vereinfachen.

Die Aufgabe ist bei einem Verschlussdeckel für Öffnungen an Behältern, insbesondere an Kraftfahrzeugkühlern, mit einem Deckelinnenteil, das wenigstens eine Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren sowie eine Ventilanordnung zum Freigeben und Sperren der Strömungsverbindung aufweist, wobei die Ventilanordnung einen ersten und einen zweiten hin-und herbewegbaren Ventilkörper umfasst, wobei der erste Ventilkörper durch eine erste Feder in Richtung auf das Behälterinnere gegen einen ersten Dichtsitz an dem Deckelinnenteil und gegen einen zweiten Dichtsitz an dem zweiten Ventilkörper vorgespannt ist, und wobei der erste Ventilkörper bei Überschreiten eines ersten Grenzwertes des Behälterinnendrucks von dem Deckelinnenteil sowie bei Überschreiten eines zweiten Grenzwertes des Behälterinnendrucks von dem Deckelinnenteil und dem zweiten Ventilkörper jeweils unter Freigabe einer Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren abhebbar ist, wobei dem zweiten Ventilkörper ein an dem Deckelinnenteil vorgesehener dritter Dichtsitz zugeordnet ist, gegen den der zweite Ventilkörper bei einem dritten, zwischen dem ersten und dem zweiten liegenden Grenzwert für den Behälterinnendruck zur Anlage kommt, wodurch die zuvor bestehende Strömungsverbindung zwischen dem Behälterinneren und dem Behälteräußeren gesperrt wird, dadurch gelöst, dass der zweite Ventilkörper durch eine zweite Feder in Richtung auf das Behälteräußere vorgespannt ist, und dass der erste und der zweite Dichtsitz mit einer einzigen Dichtfläche zusammenwirken, die an dem ersten Ventilkörper angebracht ist. Das liefert den Vorteil, dass statt der beim Stand der Technik benötigten drei Dichtringe nur zwei Dichtringe erforderlich sind.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der dritte Dichtsitz an den voneinander abgewandten Stirnflächen einer hohlzylinderförmigen Hülse ausgebildet sind, die durch einen Steg mit dem Deckelinnenteil verbunden ist. Dadurch wird eine fertigungstechnisch einfach realisierbare Variante zur Schaffung des ersten und dritten Dichtsitzes bereitgestellt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dichtsitz radial innerhalb des ersten Dichtsitzes angeordnet ist. Die Strömungswege bei einem Überdruck im Behälterinneren können durch eine einzige Ringdichtung unterbrochen werden, die in Schließrichtung sowohl an den ersten als auch den dritten Dichtsitz anliegt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Dichtsitz radial außerhalb des zweiten Dichtsitzes angeordnet ist. Die Funktion des dritten Dichtsitzes ist unabhängig von dem ersten und dem zweiten Dichtsitz. Durch den zweiten Dichtsitz wird verhindert, dass mit Überdruck beaufschlagter Kraftstoff zu dem ersten Dichtsitz gelangt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ventilkörper eine Ventilhaube mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen Gestalt umfasst, an deren äußeren Mantelfläche eine Stufe ausgebildet ist, die als Anschlag für eine Dichtung dient, die durch einen Dichtring fixiert wird, der die Ventilhaube teilweise umgibt. Dadurch wird ein einfaches Auswechseln der Dichtung ermöglicht.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhaube an der hohlzylinderförmigen Hülse axial verschiebbar geführt ist.

Dadurch wird eine einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Ventilanordnung sichergestellt.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der äußeren Umfangsfläche des Dichtrings und dem Deckelinnenteil ein Ringspalt ausgebildet ist. Der Ringspalt bildet einen Teil des Strömungsweges für den mit Überdruck beaufschlagten Kraftstoff.

Die Erfindung liefert allgemein den Vorteil, dass eine zur Zeit bei Motoren mit starker Nachheizwirkung eingesetzte Kühlwasserumwälzpumpe entfallen kann. Eine derartige Pumpe wälzt das Kühlmittel nach Abstellen des Motors noch einige Zeit um. Dadurch wird ein"Hochkochen"des Kühlmittels verhindert.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der äußeren Mantelfläche der Ventilhaube und dem Deckelinnenteil ein Ringspalt ausgebildet ist. Der Ringspalt bildet einen weiteren Teil des Strömungsweges für den mit Überdruck beaufschlagten Kraftstoff.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 und 10 sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. In der Zeichnung zeigen : Figur 1 einen Verschlussdeckel für einen Kraftfahrzeugkühler mit einer Überdruck/Unterdruck-Ventilanordnung in Ausgangs-Sperrstellung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ; Figur 2 den Verschlussdeckel aus Figur 1 nach Überschreiten eines ersten Grenzwertes für einen Überdruck im Kühlerinneren ; Figur 3 den Verschlussdeckel aus Figur 1 bei einem zweiten Grenzwert für einen Überdruck im Kühlerinneren ; Figur 4 den Verschlussdeckel aus Figur 1 nach Überschreiten eines dritten sog.

Sicherheitsgrenzwertes für einen Überdruck im Kühlerinneren ; und Figur 5 den Verschlussdeckel aus Figur 1 bei einem Unterdruck im Kuhlerinneren.

Gemäß den Figuren 1 bis 5 umfasst ein Verschlussdeckel 1 für einen Kraftfahrzeugkühler einen mit einer Betätigungshandhabe 2 versehenen Deckelaußenteil 3, an welchem ein Deckelinnenteil 4 mit einer Ventilanordnung 4 gehalten ist.

In Gebrauchslage ist der Verschlussdeckel 1 an einem Kühlerstutzen fixiert. Dabei ragt der Deckelinnenteil 4 in Richtung auf das Kühlerinnere in den Kühlerstutzen vor. Ein O-Ring 6 dichtet den Deckelinnenteil 4 gegen die Kühlerstutzenwandung ab.

Die Ventilanordnung 5 im Inneren des Deckelinnenteils 4 umfasst einen ersten Ventilkörper 7 und einen zweiten Ventilkörper 8. Der erste Ventilkörper 7 umfasst einen Ventilteller 9, auf dessen zum Kühlerinneren gewandten Seite eine Dichtung 10 angebracht ist.

Der Ventilteller 9 wird an seiner von dem Kühlerinneren abgewandten Seite von zwei Schließfedern 11 und 12 beaufschlagt, die sich mit ihren von dem Ventilteller 9 abgewandten Enden an einem Federteller 13 abstützen. Der Federteller 13 wiederum stützt sich an dem Deckelinnenteil 4 bzw. dem Deckelaußenteil 3 ab. Mittels der Schließfedern 11 und 12 ist der Ventilteller 9 in Richtung auf das Kühlerinnere vorgespannt. Über die als flacher Dichtring ausgebildete Dichtung 10 ist der Ventilteller 9 auf einem ersten Dichtsitz 14 auf dem Deckelinnenteil 4 und auf einem zweiten Dichtsitz 15 auf dem zweiten Ventilkörper 8 gelagert.

Der zweite Ventilkörper 8 wird von einer Ventilhaube 16 und einem Dichtring 17 gebildet. Die Ventilhaube 16 hat eine im Wesentlichen zylinderförmige Gestalt. An der äußeren Mantelfläche der Ventilhaube 16 ist eine Stufe 18 ausgebildet. Die Stufe 18 bildet einen Anschlag für eine Ringdichtung 19. Die Ringdichtung 19 wird durch den Dichtring 17 an der Stufe 18 der Ventilhaube 16 fixiert. Die Ringdichtung 19 wirkt mit einem dritten Dichtsitz 20 zusammen. In der in Figur 1 dargestellten Ventilstellung ist der dritte Dichtsitz 20 geöffnet. Durch einen Pfeil 21 ist angedeutet, dass mit Überdruck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Behälterinneren über einen Ringspalt zwischen dem Deckelinnenteil 4 und der äußeren Umfangsflache des Dichtrings 17, zwischen dem dritten Dichtsitz 20 und der Ringdichtung 19 hindurch in einen Ringspalt gelangen kann, der zwischen der Ventilhaube 16 und einer Hülse 22 ausgebildet ist.

Die Hülse 22 hat die Form eines Kreiszylinders und dient dazu, die Ventilhaube 16 bei einer axialen Verschiebung zu führen. Die Hülse 22 ist über einen Steg 23 mit dem Deckelinnenteil 4 verbunden.

Die Ventilhaube 16 wird durch eine Druckfeder 25 von dem Kühlerinneren weg vorgespannt. Das von der Ventilhaube 16 abgewandte Ende der Druckfeder 25 stützt sich an einem Federteller 26 ab, der an dem Deckelinnenteil 4 befestigt ist. In Folge der Vorspannkraft der Druckfeder 25 wird die Ventilhaube 16 gegen die Dichtung 10 des ersten Ventilkörpers 7gedrückt.

Im Zentrum des Ventiltellers 9 ist eine Öffnung 27 ausgespart. Die Öffnung 27 in dem Ventilteller 9 ist auf der zum Kühlerinneren gewandten Seite durch einen Unterdruckventilteller 28 verschlossen. Der Unterdruckventilteller 28 wird durch eine konische Druckfeder 29 gegen den Ventilteller 9 gedrückt. Das zum Kühlerinneren gewandte Ende der konischen Druckfeder 29 ist an der Ventilhaube 16 des zweiten Ventilkörpers 8 abgestützt.

Die in Figur 1 dargestellte Ausgangs-Sperrstellung nimmt die Ventilanordnung 5 ein, wenn sich der Kühlerinnendruck zwischen einem Unterdruckgrenzwert und einem ersten Überdruckgrenzwert bewegt.

Derartige Druckverhältnisse herrschen etwa bei einem für längere Zeit abgestellten Fahrzeug oder bei Fahrbetrieb des Fahrzeugs und hinreichender Kühlung der im Kühlerinneren befindlichen Kühlflüssigkeit durch den Fahrtwind und/oder mit Ventilatorunterstützung. In der Ausgangs-Sperrstellung gemäß Figur 1 besteht über die Ventilanordnung 5 keine Strömungsverbindung zwischen dem Kühlerinneren und dem Kühleräußeren.

Wird das Fahrzeug bspw. nach längerer Fahrt stillgesetzt, so kann sich im Kühlerinneren ein Druckanstieg ergeben. Auf Grund dessen strömt der Ventilanordnung 5 kühler Inhalt zu und füllt sämtliche Freiräume stromaufwärts des Ventiltellers 9 aus. Insbesondere strömt Kühlerinhalt, wie durch den Pfeil 21 angedeutet ist, an dem dritten Dichtsitz 20 vorbei.

Wenn der Kühlerinnendruck einen ersten Überdruckgrenzwert überschreitet, so wird der Ventilteller 9 durch den Kühlerinhalt entgegen der Wirkung der Schließfedern 11 und 12 von dem ersten Dichtsitz 14 an der Hülse 22 abgehoben. Die Ventilanordnung befindet sich dann in dem Betriebszustand gemäß Figur 2, in dem Kühlerinhalt von dem Kühlerinneren ins Kühleräußere gelangt, wie durch den Pfeil 30 angedeutet ist.

Währenddessen ist der zweite Dichtsitz 15 geschlossen und der dritte Dichtsitz 20 geöffnet.

Falls das Kühlmittelvolumen nach Abschalten des Motors in Folge Nachheizwirkung expandiert, so dass das Behältervolumen überschritten wird, würde das zwangsläufig zum Kühlmittelausstoß führen. Dieser unerwünschte Effekt wird dadurch verhindert, dass durch den weiter ansteigenden Druck der Ventilteller 9 zusammen mit der Dichtung 10, dem Unterdruckventilteller 28 und dem zweiten Ventilkörper 8 noch weiter von dem ersten Dichtsitz 18 abgehoben wird. Das hat zur Folge, dass die Ringdichtung 19 durch den Dichtring 17 gegen den dritten Dichtsitz 20 gepresst wird. Dadurch ist der Strömungsweg, wie durch einen Pfeil 31 in Figur 3 angedeutet ist, unterbrochen.

Wenn der Strömungsweg unterbrochen ist, könnte es durch einen unkontrollierten Druckanstieg im Kühlsystem zu Leckagen durch Überbeanspruchung der Schlauchverbindungsstellen kommen.

Diese Auswirkungen werden durch eine zweite Ventilstufe verhindert, die den Behälterdruck auf einen vorgegebenen Druckwert begrenzt. Dieser Druckwert beträgt z. B. 2,0 + 0,2 bar.

Die zweite Ventilstufe wird durch die Ventilhaube 16 in Verbindung mit dem Ventilteller 9 und der Dichtung 10 gebildet. Wenn der Überdruck im Kühlerinneren weiter zunimmt und schließlich einen dritten Grenzwert in Form eines Sicherheitsgrenzwertes überschreitet, so hebt der Ventilteller 9 zusammen mit der Dichtung 10 sowohl von dem ersten Dichtsitz 14 als auch von dem zweiten Dichtsitz 15 ab.

Der sich ergebende Strömungsweg ist in Figur 4 durch einen Pfeil 32 angedeutet. Die Dichtauflage der Ventilhaube 16 bildet durch ihren Innendurchmesser eine Wirkfläche, die der erforderlichen Zuhaltekraft von 2 + 0,2 bar entspricht. Da die Ringdichtung 19 an dem dritten Dichtsitz anliegt und somit in ihrer axialen Bewegung begrenzt ist, hebt der Ventilteller 9 zusammen mit der Dichtung 10 von dem ersten Dichtsitz 14 und dem zweiten Dichtsitz 15 ab und der Strömungsweg 32 wird freigegeben.

Mit dem Abbau des Überdrucks im Kühlerinneren geht die Ventilanordnung 5 von ihrem Betriebszustand gemäß Figur 4 in die zuvor erläuterte Betriebszustände gemäß den Figuren 2 und 3 über, bis sie schließlich wieder ihre Ausgangs- Sperrstellung gemäß Figur 1 einnimmt.

Wenn im Kühlerinneren ein Unterdruck herrscht und dieser einen vorgegebenen Unterdruckgrenzwert unterschreitet, so wird ausgehend von der Situation nach Figur 1 der Unterdruckventilteller 28 mit dem zweiten Dichtsitz 15 von der Unterseite des flachen Dichtrings 10 des Ventiltellers 9 zu dem Kühlerinneren hin abgehoben. Der Ventilteller 9 wird dabei durch die Schließfedern 11 und 12 mit seiner Dichtung 10 an dem ersten Dichtsitz 14 des Deckelinnenteils 4 abgestützt. Das Absenken des Unterdruckventiltellers 28 erfolgt gegen die Vorspannkraft der Druckfeder 29. Der sich daraus ergebende Strömungsweg ist in Figur 5 durch einen Pfeil 33 angedeutet.

Sobald der im Kühlerinnere bestehende Unterdruck ausgeglichen ist, hebt die gemäß Figur 5 gestauchte konische Druckfeder 29 den Unterdruckventilteller 28 wieder an, bis der dritte Dichtsitz 20 an der Unterseite des flachen Dichtrings 10 des Ventiltellers 9 zur Anlage kommt und sich wieder die in Figur 1 gezeigte Verhältnisse einstellen.

Die Funktion des Unterdruckventiltellers 28 wird durch einen vierten Dichtsitz 24 gewährleistet, der in dem Unterdruckventilteller 28 ausgebildet ist und mit der Dichtung 10 zusammenwirkt. Das liefert den Vorteil, dass der erste (14), zweite (15) und vierte (24) Dichtsitz mit einer einzigen Dichtung (10) zusammenwirken.