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Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Druckausgleich und/oder zur Notentlüftung eines Behälters, vorzugsweise eines Gehäuses einer Fahrzeugbatterie, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einen Behälter mit einem solchen Ventil nach Anspruch 18.
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Bei Elektrofahrzeugen werden die aus Batteriezellen bestehenden Module in ein Gehäuse eingebaut. In die Wandung des Gehäuses ist wenigstens ein Druckausgleichsventil eingesetzt, um einen Druckausgleich zwischen dem Umgebungsdruck und dem Innendruck des Behälters zu ermöglichen. Sollte es innerhalb des Gehäuses zu einem sehr hohen Druckanstieg kommen, beispielsweise infolge einer Fehlfunktion, wird ein gasdurchlässiges Ventilelement innerhalb des Druckausgleichsventiles gegen Federkraft in eine Freigabestellung verstellt, wodurch Auslassöffnungen freigegeben werden, die einen raschen Druckausgleich bei einem entsprechend hohen Innendruck im Gehäuse ermöglichen sollen. Solche Ventile sind konstruktiv aufwändig ausgebildet und entsprechend teuer in der Fertigung.
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Die
US 2015/0 364 735 A zeigt eine abgedichtete Batterie mit einem zylindrischen äußeren Behälter, mit einem Boden und mit einer Öffnung, wobei die Öffnung und eine Abdichtplatte mit einer dazwischen angeordneten isolierenden Dichtung quetschversiegelt sind. Die Dichtungsplatte hat einen verjüngten Abschnitt, der als Ausgangspunkt für die Verformung der Dichtungsplatte dient, wenn ein Batterieinnendruck ansteigt.
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Die
DE 10 2012 013 789 A1 betrifft eine Verschlussvorrichtung für einen geschlossenen Behälter mit einem eine Öffnung verschließenden Deckel, der bei einer definierten Innendruckschwankung die Öffnung freigibt. Der Deckel weist in die Öffnung einragende Randbereiche auf und ist im mittleren Bereich als Springbeule ausgeführt, so dass der Deckel von einem konvexen Zustand in einen konkaven Zustand überführbar ist. Dabei geben die Randbereiche im einen Zustand die Öffnung frei und hintergreifen im anderen Zustand die Öffnungsränder des Behälters.
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Die
DE 10 2010 034 059 A1 hat ein Zuhalteelement zum Verschließen einer Öffnung eines Batteriegehäuses zum Gegenstand. Es umfasst einen Deckel, der eine Anschlussnut aufweist, in die eine Wand eines Batteriegehäuses einfügbar ist. Der Deckel verschließt die Öffnung im Batteriegehäuse unmittelbar und ohne Zwischenschaltung weiterer Bauteile, weshalb er elastisch verformbar ausgebildet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ventil sowie den Behälter so auszubilden, dass eine konstruktiv einfache und kostengünstige Fertigung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Ventil erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und beim Behälter mit den Merkmalen des Anspruches 18 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Ventil ist der Deckel mittels des wenigstens einen Haltekörpers elastisch nachgiebig mit dem Halterungsteil verbunden. Der Haltekörper ist so ausgebildet, dass er bei entsprechendem Druck im Innenraum des Behälters elastisch verformt werden kann. Wird eine kritische Druckgrenze erreicht, dann wird der Haltekörper so stark elastisch verformt, dass er den Deckel freigibt, der sich vom Ventil lösen kann. Dann steht ein großer Auslassquerschnitt für einen raschen Druckabbau zur Verfügung, so dass beispielsweise ein Verformen oder Zerbersten des Behälters ausgeschlossen ist. Da der Deckel durch die entsprechend elastische Verformung des Haltekörpers freigegeben werden kann, wird er nicht zerstört und kann darum erneut eingesetzt werden.
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Damit von außen beispielsweise kein Wasser in den Behälterinnenraum gelangen kann, ist der Haltekörper erfindungsgemäß mit einer Sekundärdichtung versehen, die den Durchlass des Mediums bei Druckbelastung des Deckels von außen abdichtet. Eine solche äußere Druckbelastung des Deckels kann beispielsweise dann auftreten, wenn das Fahrzeug mit einem Hochdruckreiniger gereinigt wird. Dann kann der Deckel, da er elastisch nachgiebig mit dem Halterungsteil verbunden ist, in Richtung auf den Halterungsteil bewegt werden, wobei die Sekundärdichtung des Haltekörpers wirksam ist und einen Zutritt von Wasser in den Behälterinnraum verhindert.
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Der Haltekörper weist in bevorzugter Ausbildung einen elastisch verformbaren Dichtteil auf, der mit dem Deckel lösbar verbunden ist und den Einlass gegenüber dem Auslass abdichtet. Dadurch ist eine montagemäßig einfache Verbindung des Haltekörpers mit dem Deckel gewährleistet. Beim Aufsetzen des Deckels kann der Dichtteil bis zum Erreichen seiner Einbaulage elastisch verformt werden.
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Der Dichtteil ist bevorzugt ein Ringteil, der über den Umfang des Halterungsteiles verläuft.
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Der Deckel ist in bevorzugter Ausgestaltung mit einem Halterungsring versehen, der wenigstens eine Vertiefung aufweist, in welche der Dichtteil des Halteköpers unter elastischer Verformung eingreift. Der Halterungsring steht vorteilhaft von der Unterseite des Deckels ab und ragt in den Dichtteil des Haltekörpers. Er umgibt den Halterungsring mit Abstand. Der Ringraum zwischen dem Halterungsring und dem Haltekörper wird durch den elastisch verformbaren Dichtteil abgedichtet.
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Vorteilhaft ist der Dichtteil an seiner vom Deckel abgewandten Seite mit mindestens einer Erhöhung oder Vertiefung versehen. Sie ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, dass das Ventil bei höheren Drücken im Behälterinnenraum zunächst einen größeren Auslassquerschnitt zur Verfügung stehen kann, bevor der Grenzdruckwert erreicht ist.
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Vorteilhaft sind mehrere mit Abstand voneinander liegende Erhöhungen bzw. Vertiefungen vorgesehen.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Erhöhung des Dichtteiles bei entsprechender elastischer Verformung des Dichtteiles an einer Seitenwand der Vertiefung des Halteringes zur Anlage kommt und dabei einen Durchlass für das Medium zum Auslass erzeugt. Dann kann das Medium entsprechend rasch zum Auslass strömen. Erst wenn dieser Durchlassquerschnitt nicht mehr ausreicht, weil der Druck im Behälterinnenraum den kritischen Grenzdruckwert erreicht hat, wird der Dichtteil weiter so stark elastisch verformt, dass sich der Deckel vom Haltekörper lösen kann.
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Es ist auch möglich, die Erhöhung bzw. Vertiefung nicht am Dichtteil, sondern an der dem Dichtteil zugewandten Seitenwand der Vertiefung vorzusehen.
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Der Haltekörper ist bevorzugt an einer Innenseite des Halterungteiles angeordnet. Dadurch wird der Haltekörper, der aus elastomerem Material besteht, durch den ihn umgebenden, aus hartem Material bestehenden Halterungsteil geschützt.
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Der Dichtteil des Haltekörpers steht bei einer bevorzugten Ausbildung nach innen ab und ist ringförmig umlaufend ausgebildet. Dadurch ist über den gesamten Umfang des Haltekörpers eine zuverlässige Halterung des Deckels gewährleistet.
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Vorteilhaft sind der Halterungsteil und der Haltekörper ein 2K-Bauteil, was eine einfache und kostengünstige Fertigung sowie eine einfache Montage des Ventiles ermöglicht.
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Eine einfache Halterung ergibt sich, wenn die Sekundärdichtung an einem axial über den Halterungsteil vorstehenden Abschnitt des Haltekörpers vorgesehen ist. Der Deckel gelangt daher mit dem vorstehenden Abschnitt in Kontakt, wodurch die Abdichtung nach innen in das Behälterinnere erreicht wird.
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Der Haltekörper ist so ausgebildet, dass er eine Bewegung des Deckels in Richtung auf den Halterungsteil ermöglicht, andererseits den Deckel aber so lange mit dem Halterungsteil verbindet, bis der vorgegebene Grenzdruckwert erreicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist der Deckel mit einem Stützkörper für eine gasdurchlässige Membran verbunden. Die Membran ermöglicht einen verhältnismäßig großen Durchlassquerschnitt, um einen Druckausgleich zwischen dem Behälterinnraum und der Umgebung des Ventils sicherzustellen.
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Der Stützkörper ist bevorzugt mit dem Dichtteil des Haltekörpers lösbar verbunden. Wird daher der Dichtteil elastisch verformt, wenn eine entsprechende Druckbelastung auftritt, kann sich der Stützkörper zusammen mit dem Deckel entsprechend verschieben, bis bei Erreichen des Grenzdruckwertes der Stützkörper und damit der Deckel vom Ventil entfernt wird.
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Die Membran wird vorteilhaft durch Stützstreben des Stützkörpers abgestützt, auf denen die Membran aufliegt.
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In vorteilhafter Weise ist in Strömungsrichtung des Mediums hinter der Membran wenigstens ein Durchgang für das Medium vorgesehen, der mit dem Auslass für das Medium strömungsverbunden ist.
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Damit die Membran bei einem Druck von außen auf den Deckel nicht beschädigt wird, ist die Membran von der Sekundärdichtung des Haltekörpers umgeben. Wenn sich der Deckel bei einer äußeren Druckbelastung in Richtung auf den Halterungsteil bewegt und die Sekundärdichtung wirksam ist, wird die Membran auf diese Weise zuverlässig vor Beschädigung geschützt.
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Eine einfache Montage ergibt sich, wenn der Deckel mit dem Halterungsring lösbar mit dem Stützkörper verbunden ist.
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Der erfindungsgenmäße Behälter zeichnet sich dadurch aus, dass er mit dem erfindungsgemäßen Ventil versehen ist.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen
- 1 in Axialansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils,
- 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in 1,
- 3 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt Z in 2,
- 4 in vergrößerter Darstellung den Ausschnitt Y in 3,
- 5 in perspektivischer Darstellung das Ventil gemäß 1,
- 6 in einer anderen perspektivischen Darstellung das Ventil,
- 7 in perspektivischer Darstellung einen Halterungsteil des erfindungsgemäßen Ventils,
- 8 in Axialansicht eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils,
- 9 einen Schnitt längs der Linie A-A in 8,
- 10 einen Schnitt längs der Linie Y-Y in 8 in vergrößerter Darstellung,
- 11 den Ausschnitt Y in 10 in vergrößerter Darstellung,
- 11a in einer Darstellung entsprechend 11 das Ventil in einer Zwischenstellung,
- 12 in perspektivischer Darstellung das erfindungsgemäße Ventil gemäß den 8 bis 11,
- 13 eine andere perspektivische Darstellung des Ventils,
- 14 in perspektivischer Darstellung einen Halterungsteil des erfindungsgemäßen Ventils,
- 15 in einer Darstellung entsprechend 11 das Ventil in einer Zwischenstellung.
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Die nachfolgend beschriebenen Ventile dienen zum Be- und Entlüften eines Innenraumes eines Behälters 50, wie beispielsweise ein Behälter einer Batterie eines Elektrofahrzeuges. Dieser Behälter 50 hat eine Einbauöffnung 51, in die das Ventil eingesetzt wird. Es sitzt abgedichtet in der Einbauöffnung 51 und sorgt für einen Druckausgleich zwischen dem Druck im Inneren des Behälters 50 und dem Außendruck. Das Ventil sorgt dafür, dass sich der Behälter 50 durch Schwankungen des äußeren Luftdruckes oder der Außentemperatur nicht spürbar verformt.
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Der Behälter 50 kann jede geeignete Ausbildung haben. Je nach Größe des Behälters 50 kann auch mehr als nur ein Ventil vorgesehen sein.
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Die Einbauöffnung 51 und das Ventil können an jeder geeigneten Seite des Behälters 50 angeordnet sein.
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In den Zeichnungen ist der Behälter 50 der Übersichtlichkeit wegen nur teilweise dargestellt.
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Das Ventil ist so ausgebildet, dass es einen Druckausgleich ermöglicht und gleichzeitig für eine Notentlüftung des Behälters 50 sorgen kann, wenn im Behälter ein erhöhter Druck auftreten sollte. Ein solcher überhöhter Druck kann beispielsweise dann entstehen, wenn im Behälter 50 untergebrachte Batteriezellen beziehungsweise -module in Brand geraten. In einem solchen Fall sorgt das Ventil dafür, dass der Innenraum des Behälters mit der Umgebung verbunden werden kann, wodurch der Druck im Behälter 50 schlagartig abgebaut werden kann.
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Das Ventil hat einen Halterungsteil 1, der vorteilhaft aus hartem Kunststoff besteht und einen umlaufenden, vorzugsweise zylindrischen Mantel 2 aufweist.
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Über den Umfang des Mantels 2 verteilt sind Halteelemente 3 vorgesehen, die vorteilhaft als Rasthaken ausgebildet sind. Sie stehen über die eine Stirnseite des Mantels 3 axial vor und dienen zur rastenden Befestigung des Ventiles am Behälter 50. Die Halteelemente 3 sind vorteilhaft einstückig mit dem Mantel 2 ausgebildet.
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Im Ausführungsbeispiel hat der Halterungsteil 1 drei Halteelemente 3, die jeweils in Winkelabständen von 120° vorgesehen sind.
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Der Mantel 2 weist an seine Innenseite im Bereich der Halteelemente 3 einen radial nach innen ragenden umlaufenden Rand 4 auf, von dem die Halteelemente 3 abstehen. Der Rand 4 ist in vorteilhafter Weise einstückig mit dem Mantel 2 ausgebildet.
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An der Innenseite 5 des Mantels 2 liegt ein als Dichtkörper ausgebildeter Haltekörper 6 an, der ringförmig ausgebildet ist und über den gesamten Umfang an der Innenseite 5 des Mantels 2 flächig anliegt.
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Der Haltekörper 6 ist über seinen Umfang mit Befestigungselementen 7 versehen, die mit Abstand in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind (1) und durch Öffnungen 8 im Rand 4 des Halterungsteiles 1 ragen ( 3). Die Befestigungselemente 7 sind stiftförmig ausgebildet und ragen über den Rand 4 hinaus. Der überstehende Teil 9 untergreift den Rand 4 mit einem ringförmigen Vorsprung 10. Dadurch ist der Haltekörper 6 durch die Befestigungselemente 7 sicher mit dem Halterungsteil 1 verbunden.
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Eine zusätzliche Sicherung wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der Teil 9 gegenüber dem Haltekörper 6 radial nach außen versetzt angeordnet ist (4), so dass am Übergang vom Befestigungselement 7 in einen Mantelteil 11 des Haltekörpers 6 ein Versatz in radialer Richtung gebildet wird.
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Der Haltekörper 6 selbst kann in jeder geeigneten Weise mit dem Halterungsteil 1 verbunden werden. So kann der Mantelteil 11 des Haltekörpers 6 an die Innenseite 5 des Mantels 2 angeklebt sein.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass der Haltekörper 6 so ausgebildet ist, dass er unter elastischer Verformung mit seinem Mantelteil 11 an der Innenseite 5 des Mantels 2 des Halterungsteiles 1 anliegt.
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Vorteilhaft bilden der Halterungsteil 1 und der Haltekörper 6 ein 2K-Bauteil.
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Der Haltekörper 6 besteht vorteilhaft aus elastomerem Material. Hierfür kommen alle elastischen Materialien in Frage, insbesondere Gummiwerkstoffe, wie beispielsweise HNBR, FKM, EPDM, ACM. Auch thermoelastische Werkstoffe, wie beispielsweise TPE, kommen in Betracht.
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Der Haltekörper 6 ragt über den Mantel 2 des Halterungsteiles 1 in Richtung auf einen Deckel 13, der lösbar mit dem Haltekörper 6 verbunden ist.
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Der Mantelteil 11 des Haltekörpers 6 ist an seiner Innenseite mit einem nach innen vorstehenden umlaufenden Dichtring 14 versehen, der nach innen vorsteht. Vorteilhaft ist der Dichtring 14 vom Mantelteil 14 ausgehend schräg nach oben in Richtung auf den Deckel 13 verlaufend ausgebildet. Der Dichtring 14 hat eine im Axialschnitt gekrümmte Stirnseite 15, die in eine den Halteelementen 3 zugewandte Kegelfläche 16 übergeht, die eine vom Deckel 13 abgewandte Seite des Dichtringes 14 bildet. In der Kegelfläche 16 befinden sich mit Abstand voneinander liegende noppenartige Erhöhungen 17, die im Axialschnitt etwa halbkreisförmigen Querschnitt haben und über den Umfang des Dichtringes 14 verteilt angeordnet sind. Da sich die Erhöhungen 17 auf der Kegelfläche 16 befinden, haben sie unterschiedlichen Abstand vom Rand 4 des Halterungsteiles 1.
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Die gekrümmte Stirnseite 15 geht an der anderen Seite in eine dem Deckel 13 zugewandte Kegelfläche 18 über, die ihrerseits bogenförmig in die Mantelfläche 19 übergeht.
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Der Mantelteil 11 ist an seinem dem Deckel 13 zugewandten Rand verjüngt ausgebildet, indem die Mantelfläche 19 in eine Kegelfläche 20 übergeht, die sich bis zur Stirnseite 21 des Mantelteils 11 erstreckt.
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Der Deckel 13 ist am Rand mit einem umlaufenden Mantel 22 versehen, der den Mantel 2 des Halterungsteiles 1 über einen Teil seiner Höhe mit Abstand umgibt. Der Mantel 22 verläuft vorteilhaft parallel zum Mantel 2 des Halterungsteiles 1.
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Zwischen dem Mantel 2 des Halterungsteiles 1 und dem Mantel 22 des Deckels 13 wird ein Ringspalt 23 gebildet, der zur Umgebung des Ventiles offen ist.
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Der Deckel 13 ist im Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass er vom Rand aus in Richtung auf die Mitte ansteigend verläuft. Diese Gestaltung des Deckels 13 ist allerdings nicht zwingend. Der Deckel kann jede andere geeignete Gestaltung haben, im einfachsten Fall eben sein.
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Mit Abstand vom Mantel 22 steht von der Unterseite 24 des Deckels 13 ein Halterungsring 25 ab, der koaxial zum Mantel 22 verläuft und in Achsrichtung länger ist als der Mantel 22.
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Der Halterungsring 25 ist auf seiner dem Haltekörper 6 zugewandten Außenseite 26 mit einer umlaufenden Vertiefung 27 versehen, in welche der Dichtring 14 mit seinem stirnseitigen Ende eingreift. Die Vertiefung 27 wird im Axialschnitt von zwei stumpfwinkelig zueinander liegenden Seitenwänden 28, 29 begrenzt.
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Der Dichtring 14 ist in der Eingriffslage elastisch verformt, so dass der Deckel 13 zuverlässig fest mit dem Haltekörper 6 verbunden ist.
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Der Dichtring 14 hält den Deckel 13 in Position und dichtet diesen gegen die Umgebung ab. Gleichzeitig übernimmt der Dichtring 14 durch seine Gestaltung als elastisch verformbares Element die Funktion einer Feder.
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Der über den Mantel 2 des Halterungsteiles 1 vorstehende Teil des Haltekörpers 6 bildet eine sekundäre Dichtung, wenn auf den Deckel 13 eine gegen den Haltekörper 6 gerichtete Kraft wirkt.
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In der Einbaulage ist der Innenraum des Behälters 50 mit der Einlassöffnung 31 des Ventiles verbunden, die durch den Rand 4 des Halterungsteiles 1 begrenzt ist. Solange im Behälterinnenraum kein hoher Druck auftritt, kann zwischen dem Umgebungsdruck und dem Druck im Behälter 50 jederzeit ein Druckausgleich hergestellt werden. Zwischen dem Deckel 13 und dem Haltekörper 6 bzw. dem Dichtring 14 ist ein Strömungsraum 32 gebildet (3), der mit dem Ringspalt 23 in Verbindung steht.
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Der Dichtring 14 hält den Deckel in seiner Einbaulage. Treten im Behälterinneren höhere Drücke auf, wird der Deckel 13 nach außen belastet. Dies hat zur Folge, dass der Dichtring 14 elastisch verformt wird. Hierbei gelangen die Erhöhungen 17 in Anlage an der Seitenwand 29 der Vertiefung 27. Dies hat zur Folge, dass der Dichtring 14 so weit von der Seitenwand 29 abhebt, dass ein Durchströmquerschnitt für die Luft aus dem Behälterinneren in diesem Eingriffsbereich des Dichtringes 14 gebildet wird. Dann kann Luft aus dem Behälterinnenraum über den zwischen den Erhöhungen 17 in dieser Lage sich bildenden Strömungsraum 33 in den Strömungsraum 32 und von dort zum Ringspalt 23 strömen.
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Optional oder zusätzlich zu den Erhöhungen 17 können im Halterungsring 25 über den Umfang verteilt angeordnete Bohrungen 30 vorgesehen sein (4), die in die Seitenwand 29 der Vertiefung 27 münden. Die Bohrungen 30 sind bei normalen Druckverhältnissen vom Strömungsraum 32 durch den Dichtring 14 getrennt. Beim beschriebenen erhöhten Druck wird der Dichtring 14 so elastisch verformt, dass die Bohrungen 30 Strömungsverbindung mit dem Strömungsraum 32 haben, so dass die Luft von der Einlassöffnung 31 über die Bohrungen 30 in den Strömungsraum 32 gelangen kann. Dies ist in 11a für die weitere Ausführungsform dargestellt, die hinsichtlich des Abdichtungsbereiches gleich ausgebildet ist wie das beschriebene Ausführungsbeispiel.
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Bei höheren Drücken im Behälterinnenraum wird der Deckel 13 so stark belastet, dass sich nach entsprechender elastischer Verformung des Dichtringes 14 der Deckel 13 vom Haltekörper 6 bzw. seinem Dichtring 14 löst. Dadurch wird der gesamte Innenquerschnitt des Haltekörpers 6 schlagartig freigegeben, so dass auch ein sehr hoher Druck im Behälterinneren entsprechend rasch abgebaut werden kann.
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Auf den Deckel 13 kann auch von außen ein entsprechend hoher Druck wirken, beispielsweise wenn auf den Deckel 13 von außen ein entsprechender Wasserdruck wirkt. Dann wird der Deckel 13 in Richtung auf den Haltekörper 6 bewegt, wobei der Dichtring 14 entsprechend elastisch gebogen wird. Die Unterseite 24 des Deckels 13 kommt dann in dichtenden Kontakt mit der Stirnseite 21 des Haltekörpers 6, wodurch ein Wassereintritt von außen über den Ringspalt 23 in das Behälterinnere zuverlässig verhindert wird.
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Die Elastizität des Dichtringes 14 ist so gewählt, dass einerseits die sekundäre Abdichtung 21, 24 bei entsprechendem Wasserdruck gewährleistet ist, andererseits der Deckel 13 ausreichend fest am Haltekörper 6 gehalten wird. Sobald der Wasserdruck nicht mehr auf den Deckel 13 wirkt, wird er vom Dichtring 14 wieder zurück in seine in den Zeichnungen dargestellte Ausgangslage geführt.
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Damit bei normalen Bedingungen der Druckausgleich zwischen dem Behälterinneren und der Umgebung gewährleitet ist, hat der Halterungsring 25 des Deckels 13 einen entsprechenden Abstand vom Rand 4 des Halterungsteiles 1, so dass ein ausreichend großer Ringraum 33 zwischen dem Halterungsring 25 und dem Rand 4 gebildet wird.
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Der Deckel 13 ist vorteilhaft einstückig mit dem Rand 22 sowie dem Halterungsring 25 ausgebildet und kann aus jedem geeigneten Material bestehen. Im Ausführungsbeispiel ist der Deckel 13 aus Kunststoff, wie vorzugsweise PPT, PA gefertigt. Es kommt auch jede glasfaserverstärkte Werkstoffvariante in Betracht.
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Der Halterungsteil 1 und der Haltekörper 6 werden vorteilhaft als 2K-Teil gefertigt, wodurch beide Teile zuverlässig fest miteinander verbunden sind.
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Das Ventil gemäß den 8 bis 14 ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie die vorige Ausführungsform. Im Unterschied zu ihr ist das Ventil zusätzlich mit einer gasdurchlässigen Membran 34 versehen, die vorteilhaft aus PTFE besteht.
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Das Ventil hat den Halterungsteil 1 mit dem Mantel 2 und dem Rand 4, an den die Halteelemente 3 angebunden sind. An der Innenseite 5 des Mantels 2 liegt der Haltekörper 6 an, der gleich ausgebildet ist wie beim vorigen Ausführungsbeispiel.
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Der Deckel 13 ist nicht unmittelbar mit dem Dichtring 14 des Haltekörpers 6 verbunden, sondern mit einem um die Achse des Ventils umlaufenden Mantel 35, der am Rand eines Stützkörpers 36 vorgesehen ist. Der Mantel 35 ist verdickt ausgebildet und weist an seiner dem Haltekörper 6 zugewandten Außenseite 37 zwei übereinander liegende umlaufende Vertiefungen 27, 38 auf. Die Vertiefung 27 ist gleich ausgebildet wie bei der vorigen Ausführungsform. Der Dichtring 14 greift in die Vertiefung 27 in der beschriebenen Weise ein.
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Der Deckel 13 ist an seiner Unterseite mit dem abstehenden Halterungsring 25 versehen, der am freien Ende im Querschnitt hakenförmig ausgebildet ist und in die Vertiefung 38 eingreift. Das freie Ende des Halterungsringes 25 ist so ausgebildet, dass zwischen dem Halterungsring 25 und der Seitenwand der Vertiefung 38 ein Durchlass 45 für die Luft gebildet wird (11).
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Der Mantel 35 des Stützkörpers 36 ist vorteilhaft zylindrisch ausgebildet. Wie die 10 und 11 zeigen, hat der Mantel 35 Abstand vom Rand 4 des Halterungsteiles 1. Dadurch kann die Luft aus dem Behälterinneren über den Ringraum 33 zwischen dem Mantel 35 und dem Rand 4 zum Dichtring 14 gelangen. Hier kann die Luft, wie anhand der vorigen Ausführungsform beschrieben ist bei entsprechender elastischer Verformung des Dichtringes 14 in den Strömungsraum 32 zum Ringspalt 23 strömen.
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Am deckelseitigen Ende des Mantels 35 sind im Ausführungsbeispiel drei Stützstreben 39 vorgesehen, die jeweils diagonal verlaufen und in der Mitte des Stützkörpers in einem Mittelstück 40 zusammenlaufen (13). Die Stützstreben 39 und das Mittelstück 40 sind vorteilhaft einstückig mit dem Mantel 35 ausgebildet.
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Die Stützstreben 39 stützen die Membran 34 an der vom Deckel 13 abgewandten Seite ab.
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Wie aus 8 hervorgeht, liegen die Stützstreben 39 und die Halteelemente 3 des Halterungsteiles 1, in Achsrichtung des Ventils gesehen, übereinander. Diese Lage der Halteelemente 3 und der Stützstreben 39 ist allerdings nicht zwingend. Je nach Einbauverhältnissen und/oder Gestaltung des Ventiles können die Halteelemente 3 auch versetzt zu den Stützstreben 39 angeordnet sein, in Achsrichtung gesehen.
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Die Stützstreben 39 sind gegenüber dem benachbarten Rand des Mantels 35 vorteilhaft um die Dicke der Membran 34 zurückgesetzt. Dadurch liegt die Membran vertieft und damit geschützt im Stützkörper 36. Mit ihrem Rand liegt die Membran 34 an der Innenseite 41 des Mantels 35 an (11). Auf diese Weise lässt sich die Membran 34 einfach im Stützkörper 36 zentrieren.
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Wie aus 14 hervorgeht, wird die Membran 34 auf ihrer dem Deckel 13 zugewandten Seite randseitig von Abstandselementen 42 übergriffen, die über den Umfang der Membran 34 mit Abstand hintereinander liegen und vorzugsweise einstückig mit dem Stützkörper 36 ausgebildet sind. Die Abstandselemente 42 erstrecken sich vom oberen Rand des Mantels 35 des Stützkörpers 36 aus und sind vorteilhaft in Umfangsrichtung gekrümmt ausgebildet. Zwischen den Abstandselementen 42 werden Durchgänge 52 für die Luft gebildet. Über die Durchgänge 52 ist eine Strömungsverbindung zwischen der Einlassöffnung 31 und dem Strömungsraum 32 gegeben.
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Vorteilhaft haben die Durchgänge 52 gleiche Umfangsbreite.
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In vorteilhafter Weise ist der Deckel 13 an seiner Unterseite mit nockenartigen Abstützteilen 43 versehen, die in der Einbaulage an der Membran 34 anliegen. Die Abstützteile 43 sind über die Unterseite 24 des Deckels 13 verteilt angeordnet, um die Membran 34 sicher abzustützen. Die Abstützteile 43 sind so vorgesehen, dass sie die Membran 34 nicht beschädigen. Es reicht aus, dass die Abstützteile 43 ohne Druck an der Membran 34 anliegen.
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Das Ventil ist wie die vorige Ausführungsform für einen Druckausgleich sowie auch eine Notentlüftung vorgesehen. Die Abdichtung mittels des Dichtringes 14 bildet die primäre Abdichtung und sorgt für den Öffnungsdruck im Falle einer Notentlüftung.
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Solange die Druckunterschiede zwischen dem Behälterinneren und der Umgebung gering sind, reicht der Druckausgleich über die Membran 34, die Durchgänge 52, den Strömungsraum 32 und den Ringspalt 23 aus, dass die Luft in der entsprechenden Richtung strömen kann. Steigt der Druck im Gehäuseinneren an, wird der Dichtring 14 in der beschriebenen Weise elastisch in Richtung auf den Deckel 13 verformt. Dies hat zur Folge, dass sich die Erhöhungen 17 an die Seitenwand 29 der Vertiefung 27 anlegen und die Abdichtung mittels des Dichtringes 14 so weit aufheben, dass die Luft in den Strömungsraum 32 gelangen kann. Wie bei der vorigen Ausführungsform sind die Bohrungen 30 optional oder zusätzlich zu den Erhöhungen 17 vorgesehen. Die Luft kann darum auch über die Bohrungen 30 im Mantel 35 in den Strömungsraum 32 gelangen.
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Sollte dieser Durchströmquerschnitt für einen Druckausgleich nicht mehr ausreichen, wird der Dichtring 14 infolge der zunehmenden Druckbeaufschlagung des Deckels 13 weiter elastisch verformt, was zur Folge hat, dass sich der Stützkörper 36 zusammen mit dem Deckel 13 vom Haltekörper 6 löst und wegfällt. Dann steht der gesamte Öffnungsquerschnitt, der durch den Haltekörper 6 gegeben ist, für eine rasche Druckentlastung zur Verfügung.
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Wie anhand der vorigen Ausführungsform beschrieben, bildet die Stirnseite 21 des Haltekörpers 6 zusammen mit dem Deckel 13 eine sekundäre Dichtung, die dann wirksam ist, wenn auf den Deckel 13 von außen Druck ausgeübt wird. Dies ist beispielsweise bei einer Reinigung des Fahrzeuges mittels eines Hochdruckreinigers oder beim Durchfahren von tieferen Wasserlachen der Fall. Der Deckel 13 wird hierbei in Richtung auf den Haltekörper 6 verschoben, wobei die Stirnseite 21 des Haltekörpers 6 in dichtenden Kontakt mit der Unterseite 24 des Deckels 13 gelangt. Dadurch wird die empfindliche Membran 34 gegen den Wasserdruck abgedichtet, so dass sie nicht beschädigt oder gar zerstört wird.
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Die Membran 34 ist luftdurchlässig und ermöglicht dadurch im Regelfall einen optimalen Druckausgleich zwischen der Umgebung und dem Behälterinnenraum. Der Druckausgleich findet über die Membran 34 statt. Die Luft strömt aus dem Behälterinnern durch die Membran 34 in den Strömungsraum 44 (10) zwischen der Membran 34 und dem Gehäusedeckel 13. Der Strömungsraum 44 ist mit dem Strömungsraum 32 über die Durchgänge 52 strömungsverbunden.
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Die beschriebene Ausbildung des Ventiles zeichnet sich durch ihre konstruktive Einfachheit und kostengünstige Herstellung aus. Bei den beschriebenen Ventilen ist eine zerstörungsfreie Prüfung möglich. Wenn bei der Prüfung der Deckel 13 gelöst wird, wird er nicht zerstört und kann darum nach der Prüfung wieder montiert werden. Wenn sich der Deckel 13 im Einsatz aufgrund eines zu hohen Druckes im Behälterinnenraum löst, steht nahezu die gesamte Querschnittsfläche des Ventiles für die Notentlüftung zur Verfügung. Der Haltekörper 6 sorgt nicht nur für die Dichtheit, sondern bestimmt auch den Öffnungsdruck, bei dem sich der Deckel 13 vom Ventil löst. Außerdem ist der Haltekörper 6 in der beschriebenen Weise so ausgebildet, dass er bei einer Druckbeaufschlagung des Deckels 13 von außen mittels der sekundären Dichtung die empfindliche Membran 34 vor einer Beschädigung schützt. Es reicht bereits ein geringer Druck aus, um die Sekundärabdichtung zu erreichen, so dass an der Membran 34 kein weiterer Druck entsteht und diese damit zuverlässig vor Beschädigung oder gar Zerstörung geschützt ist. Als Membran 34 kann beispielhaft eine Membran mit 0,05 bar Wasserwiderstand verwendet werden. Sie hat einen sehr hohen Luftdurchsatz, was den Vorteil mit sich bringt, dass das Ventil selbst sehr kompakt ausgebildet sein kann. Dennoch steht für eine Notentlüftung ein ausreichend großer Querschnitt zur Verfügung, wenn der Deckel 13 sich gelöst hat.
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15 zeigt die Möglichkeit, die Erhöhungen 17 nicht am Dichtring 14 des Haltekörpers 6, sondern an der Seitenwand 29 der Vertiefung 27 des Mantels 35 vorzusehen. Sofern der Mantel 35 mit den Bohrungen 30 versehen ist, liegen die Erhöhungen 17 auf der vom Deckel 13 abgewandten Seite der Bohrungen 30.
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Anstelle der Erhöhungen 17 können auch bei dieser Ausführungsform Vertiefungen in der Seitenwand 29 vorgesehen sein. Eine Kombination von Erhöhungen und Vertiefungen - dies gilt auch für die anderen Ausführungsformen - ist ebenfalls möglich.
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In der Lage gemäß 15 ist der auf den Deckel 13 wirkende Druck so groß, dass der Dichtring 14 nicht mehr dichtend am Mantel 35 anliegt. Dadurch kann die Luft von der Lufteinlassöffnung 31 über den Zwischenraum zwischen den Erhöhungen 17 und/oder die Bohrungen 30 in den Strömungsraum 32 und von dort in den Ringspalt 23 strömen.