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Die Erfindung betrifft ein Betankungsventil, wie es beispielsweise aus
US 5,809,976 A bekannt ist, insbesondere ein Betankungsventil mit einer Benzindampfentlüftung und einem Abscheider für die Verwendung mit einem Benzintank eines motorgetriebenen Fahrzeugs. Die
US 5,392,804 zeigt eine Benzintankstruktur mit einem gattungsgemäßen Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei bekannten Benzindampfentlüftungsventilvorrichtungen für Benzintanks von motorgetriebenen Fahrzeugen ist das Ventil so ausgebildet, daß es Benzinaustritt im Falle eines Schüttelns, Neigens oder Überschlagens des Fahrzeuges verhindert. Das Ventil öffnet normalerweise den Tank über eine Öffnung, die über eine Dampfaustrittspassage im Ventilkörper mit einem Dampfschlauch verbunden ist, der den Benzindampf in einen Benzindampfbehälter leitet. Dabei ist der Ventilkörper in der Regel ein in einem Stück gefertigtes Kunststoffspritzgußteil, das zwecks einfachen Aufbaus eine direkte Verbindung zwischen der Öffnung und der Dampfaustrittspassage aufweist. Diese Verbindung birgt jedoch das Problem, tendenziell alles flüssige Benzin, das unter Druck im Tank aus der Öffnung herauskommt, zu sammeln und weiter in den Dampfbehälter zu leiten. Der Behälter umfaßt einen Benzindampfabsorber, zum Beispiel Kohlenstoff, und durch das flüssige Benzin, das in den Tank geleitet wird, wird die Absorbtionsfähigkeit des Absorbers schnell verringert. Es ist schwierig, das obere Ende des gegossenen Körpers mit einer Dampfaustrittspassage auszugestalten, die die Flüssigkeit abscheidet, nachdem sie durch die Öffnung gedrungen ist, und zurück in den Tank leitet. Das gleiche Problem besteht, wenn das Ventil weggelassen ist, und zwecks Entlüftung nur eine Öffnung in einem Entlüftungskörper, der in dem Tank angebracht ist, vorgesehen ist.
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Weil jede Entlüftungsvorrichtung, die die Möglichkeit eines Rückflusses des Benzins in den Tank bietet, ein Ventil umfaßt, das zum Sperren der Öffnung bei Überfüllung, Schütteln, Kippen und/oder Überschlagen des Fahrzeuges ausgebildet ist, besteht weiterhin das Problem, das der Betrieb des Ventiles ungünstig beeinflußt wird. Für die normale Entlüftung ist es erforderlich, daß das Ventil in einer senkrechten Position eingebracht ist, aber es muß stets geschlossen sein bei all diesen Umständen, um den Austritt von Benzin aus dem Tank zu verhindern. Alle bekannten Benzinrückführungen mit Flüssigkeitsabscheidern hinter der Öffnung weisen entweder keinen möglichen Benzindampfentlüftungspfad um das Ventil herum in einer normalen aufrechten Position des Tankes auf oder lassen flüssiges Benzin vom Tank entweichen, wenn dieser geneigt oder umgedreht ist. Als Beispiel eines solchen Systemes ist die
US-Patentschrift Nr. 5,044,389 zu sehen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit einbezogen wird.
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Eine Lösung eines solchen Problemes beinhaltet die
US-Patentschrift Nr. 5,413,137 , deren Offenbarungsgehalt ebenfalls vollumfänglich in diese Anmeldung mit aufgenommen ist. Die dort dargestellte Benzindampfentlüftungseinrichtung umfaßt einen benzinundurchlässigen Körper, der so ausgebildet ist, daß er in eine solche Entlüftung oder in einen Entlüftungsventilkörper eingebracht werden kann. Die Vorrichtung umfaßt sowohl eine vertikal ausgerichtete Entlüftungsöffnung als auch ein Flüssigkeitssammelbecken, das sich über dem Austritt dieser Öffnung erstreckt. Ein einfacher Hohlraum, der in das Innere des oberen Endes des Kunststoffkörpers eingebracht ist, kooperiert mit dem Flüssigkeitssammelbecken in dem Körper in der Art, daß eine sich ausdehnende Kammer über der Öffnung gebildet wird. Diese Kammer verbindet die Öffnung mit einer horizontalen Dampfaustrittspassage in dem Kunststoffkörper, die mit einer Dampfspeichervorrichtung verbunden ist. Die sich ausdehnende Kammer formt einen oben liegenden Flüssigkeitsabscheider am Austritt der Öffnung, der Flüssigkeit von dem entlüfteten Benzindampf abscheidet und gleichsam die Entlüftung dorthindurch ermöglicht. Sie führt weiterhin die vom Flüssigkeitsabscheider im Sammelbecken gesammelte Flüssigkeit durch eine Öffnung in dem Körper zurück in den Tank, wenn der Druck im Tank abfällt. Die flüssigkeitsabscheidende Kammer umfaßt eine Decke direkt gegenüber der Öffnung, die den dort austretenden Dampfstrom unterbricht, und die Dampfaustrittspassage ist mit der sich ausdehnenden Kammer an einem Punkt über dem Sammelbecken verbunden. Diese Ausführung ermöglicht das Abscheiden von flüssigem Benzin aus dem Dampf zurück in das Sammelbecken und verhindert somit den Austritt von Benzin über die Dampfauslaßpassage in den Dampfvorratsbehälter.
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Obwohl die Vorrichtungen des genannten Standes der Technik nützlich im Hinblick auf ihre Aufgabe sind, umfassen sie weder eine Einrichtung zum Entlüften des Dampfes aus dem Tank, wenn der Schwimmkörper mit der gleichen Rate schließt, wie Benzin in den Tank gefüllt wird, noch umfassen sie einen vorbestimmten Dampfdom im Tank, zum Anpassen des Dampfdruckanstieges, wenn das Betankungsventil geschlossen ist. Weiterhin ist der aus einem Stück gefertigte Körper so eingebracht, daß der Ventilsitz am oberen Ende des Tankes ausgeführt ist, und die Entlüftungen am Grunde des Körpers, so daß sie in Benzin eingetaucht sind, wenn der Tankpegel den Schwimmkörper erreicht, und damit die Entlüftung eingeschränkt ist, wenn der Schwimmkörper sich zwischen seiner normal offen und seiner normal geschlossenen Position bewegt.
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Ein anderes Benzindampfentlüftungsventil, das sich mit dem vorgenannten Problem beschäftigt, ist in dem
US-Patent Nr. 5,687,756 dargelegt, dessen Offenbarungsgehalt ebenfalls vollumfänglich in diese Anmeldung mitaufgenommen wird. Dieses Ventil umfaßt eine Benzindampfentlüftungsvorrichtung, die Dampf mit einer Rate entlüftet, die der Rate des Einfüllens von Benzin in den Tank beim Betanken entspricht. Gleichzeitig verhindert sie, daß flüssiges Benzin in einen Benzindampfvorratsbehälter strömt. Diese Funktion wird erreicht durch einen Ventilkörper mit einer Benzindampfaustrittspassage und einer Flüssigkeitseinlaßpassage. Der Körper ist mit dem Deckel eines Benzintankes verbunden, und das Ventil umfaßt einen Schwimmkörper undein Ventilstößel, welcher von dem Schwimmkörper getragen wird und kippbar gegenüber dem Schwimmkörper ist zum Ausgleich eines Kippens. Weiterhin umfaßt der Körper eine Dampfaustrittsöffnung anliegend am Deckel und weiterhin eine Entlüftungsröhre mit einem Ventilsitz, dieunterhalb der Dampfaustrittsöffnung positioniert ist, um flüssige Benzinpartikel am Eintritt in die Dampfaustrittspassage zu hindern. Die Entlüftungsröhre hat eine Länge, die länger als die Hälfte des genannten Körpers ist, um den genannten Ventilsitz in einer gewissen Entfernung von der oberen Wand des Benzintankes zu positionieren. Dadurch ist einbestimmter Dampfdom im Tank gegeben, um Druckanstiege auszugleichen, wenn das Betankungsventil geschlossen ist. Obwohl die Vorrichtung sehrnützlich im Sinne ihrer zu lösenden Aufgabe ist, paßt die lange Entlüftungsröhre nicht in verschiedene Tankaufbauten, erfordert einen Zusammenbau und der Ventilsitz ist nicht vom Benzin isoliert, um Benzinübertritt bei dynamischer Benzinbewegung im geschlossenen Tank durch Fahrzeugmanöver, in den Aktivkohlebehälter zu vermeiden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zuvermeiden und ein Benzindampfkontrollventil darzustellen, das vertikal indem oberen Raum eines Benzintankes angeschlossen werden kann und eine Verbindung zu einem Aktivkohlebehälter umfaßt. Das Benzindampfkontrollventil soll den Austritt von Benzin in die Dampfentlüftungsöffnung verhindern und den Eintritt von Benzin in einen Dampfraum so lange verzögern, bis das Ventil geschlossen ist, so daß kein Benzin in die Dampfentlüftungsöffnung bei stark beanspruchenden Fahrzeugmanövern gelangen kann. Diese Aufgabe wird durch ein Bezindampfkontrollventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Das erfindungsgemäße Benzindampfkontrollventil, das so ausgeführt ist, daß es vertikal im oberen Raum eines Tankes angeschlossen werden kann, hat eine Verbindung zu einem Aktivkohlebehälter, einen Ventilkörper mit einem Entlüftungsventil beziehungsweise Ventilelement oder Ventilstößel, dessen abdichtende Oberfläche vom Benzin isoliert ist, in einen Ventilsitz eingreift und gegen diesen abdichtet und somit das Benzin daran hindert, vom Ventilkörper durch eine Dampfentlüftungsöffnung zu fließen. In dem Ventilkörper ist erfindungsgemäß ein Schwimmkörper befestigt. Der Ventilkörper umfaßt erfindungsgemäß eine Öffnung, die derart ausgebildet ist, daß sie Benzindampf vom Benzintank in das Innere des Ventilkörpers leitet. Das Benzindampfkontrollventil umfasst eine Drossel, die mit dem Inneren des Ventilkörpers verbunden ist und den Ventilkörper in einen Dampfraum und einen Benzinraum und damit in eine obere und eine untere Kammer teilt. Das Benzindampfkontrollventil umfaßt erfindungsgemäß eine Verbindungsstange, die mit dem Schwimmkörper verbunden ist und von diesem aus aufwärts gerichtet ist über eine vorbestimmte Distanz, um die abdichtende Oberfläche des Entlüftungsventils vom Benzin zu isolieren. Die Verbindungsstange ist so ausgeführt, daß sie den Eintritt von Benzin in den Dampfraum so lange verzögern, bis der Schwimmkörper durch den Eintritt von Benzin in den Ventilkörper so weit verschoben ist, daß das Ventilelement den Ventilsitz abdichtet, um den Eintritt von Benzin in den Dampfentlüftungsauslaß während stark beanspruchender Fahrzeugmanöver zu verhindern. Erfindungsgemäß umfaßt das Benzindampfkontrollventil auch universelle Verbindungen zwischen der Verbindungsstange, dem Schwimmkörper und dem Ventilstößel beziehungsweise dem Ventilelement, um die Position des Ventilstößels gegenüber dem Ventilsitz auszurichten, während das Ventil geschlossen wird, aufgrund von Benzinschwappens, das durch jedes normale bis stark beanspruchende Fahreugmanöver auftreten kann. Außerdem umfaßt das erfindungsgemäße Benzindampfkontrollventil solche Verbindungen in Form einer ersten Kugel beziehungsweise Verbindungskugel, die an das obere Ende des Schwimmkörpers geschaltet ist und mit einer Kugeleinfassung beziehungsweise einem Sockel an einem Ende der Verbindungsstange verbunden ist. Die Verbindungsstange umfaßt eine zweite Kugel beziehungsweise Verbindungskugel, die mit einer Kugeleinfassung beziehungsweise einem Sockel am Ventilträger verbunden ist. Der Ventilträger umfaßt ein Ventilelement beziehungsweise einen Ventilstößel, der durch die obere und die untere Verbindung so positioniert wird, daß er gegen einen Ventilsitz abgedichtet, um Dampfaustritt zu verhindern, wenn der Schwimmkörper innerhalb des Ventilkörpers dadurch angehoben wird, daß ihn flüssiges Benzin, das in den Ventilkörper über die Einlässe eintritt, verlagert.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Verbindungsstange nahezu vertikal durch die Drossel hindurch ausgerichtet, und ein Ventilelement beziehungsweise Ventilstößel ist auf der Verbindungsstange innerhalb des Dampfraumes positioniert.
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Die Benzineinlaßöffnungen im Benzinkörper sind nur mit der unteren Kammer verbunden, und gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Dampfauslaßöffnungen so in den Ventilkörper eingebracht, daß sie den Dampfdom eines Benzintankes mit der oberen Kammer verbinden, in die eine Ablenkplatte am Deckel des Ventilkörpers so geschaltet ist, daß sie den Ventilsitz und den Ventilstößel sowohl bei geschlossenem als auch bei geöffnetem Ventil umgreift. Der Ventilkörper umfaßt erfindungsgemäß Benzindampföffnungen, die außerhalb der Ablenkplatte angeordnet sind, an einer Position, die von der Ablenkplatte so verdeckt ist, daß die Ablenkplatte Benzintröpfchen, die durch die Benzindampföffnungen geleitet werden, ablenkt und am Eintritt in die Dampfentlüftungsöffnung hindert.
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In einer weitergebildeten Ausführung der Erfindung umfaßt das Benzindampfkontrollventil eine Drossel, die den Ventilkörper teilt, mit einer Bohrung, die die Verbindungsstange, welche die ventilabdichtende Oberfläche isoliert, im Ventilkörper führt und eine Bewegung der Verbindungsstange gegenüber der Drossel erlaubt.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist die Drossel als invertierte Konus-Drossel ausgeführt, die mit dem Ventilkörper verbunden ist und eine Bohrung umfaßt für die Durchführung der Verbindungsstange während das Ventil schließt. Der invertierte Konus leitet dabei Benzinpartikel in die untere Kammer und verhindert so deren Eintritt in die Dampfentlüftungsöffnung, wenn das Entlüftungsventil geöffnet ist.
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In einer anderen Ausführung der Erfindung umfaßt das Benzindampfkontrollventil eine Drossel, die als ebene Trennwand ausgeführt, mit dem Ventilkörper verbunden und quer zu diesem ausgerichtet ist. Die Drossel umfaßt dabei eine Bohrung, durch die die Verbindungsstange geführt wird, während des Schließens des Entlüftungsventiles. Erfindungsgemäß ist die Trennwand so ausgeführt, daß sie Benzin in der unteren Kammer des Ventilkörpers ablenkt und damit den Eintritt in die Dampfentlüftungsöffnung verhindert.
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Nachfolgend sollen diese und andere Ausführungen der Erfindung, ihre Merkmale und Vorteile anhand der Figuren und der zugehörigen Beschreibung näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Benzindampfkontrollventil eines Benzintankes für Motoren gemäß der Erfindung.
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2 einen Axialschnitt gemäß der Schnittlinie 2-2 aus 1.
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3 einen Axialschnitt wie in 2 durch ein Benzindampfkontrollventil in einer anderen Ausführung der Erfindung.
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In den 1 und 2 ist ein Benzindampfkontrollventil 10 dargestellt. Dieses Ventil dient der Entlüftung von einem Benzintank 12 eines motorgetriebenen Fahrzeuges in einen Benzindampfbehälter 14 mit einem Absorber, zum Beispiel Kohlenstoff. Der Benzintank 12 ist aus Polyethylen hoher Dichte – HDPE – hergestellt.
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Das Ventil 10 umfaßt einen Ventilkörper 16, der im allgemeinen ein zylindrisches oberes Ende 16a aufweist, in den ein zylindrischer Fortsatz 19 eingepaßt ist. Das zylindrische obere Ende 16a ist in eine Öffnung 20 am oberen Ende des Benzintanks 12 geschaltet. Das Ventil 10 umfaßt weiterhin eine geschlossene obere Abdeckung beziehungsweise einen Deckel 22 mit einem radial nach außen ausgeführten Flansch 24, der den Tank über der Öffnung 20 abdeckt.
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Der Deckel 22 besteht ebenfalls aus Polyethylen hoher Dichte – HDPE –, weil dieser Werkstoff dazu geeignet ist, mit dem Benzintank 12 verschweißt zu werden. Selbstverständlich kann die Erfindung mit anderen Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen oder metallischen Werkstoffen, ausgeführt werden. In dem genannten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Flansch 24 über seinem Umfanges mit dem Tank verschweißt, um das Benzindampfentlüftungsventil abgedichtet in einer normalerweise vertikal ausgerichteten beziehungsweise senkrechten Position zu halten, wie dargestellt. Der Deckel 22 des Ventilkörpers umfaßt einen Auslaß, insbesondere einen integrierten Auslaßschlauch 26 über den das Benzindampfentlüftungsventil mittels eines Schlauches 28 mit dem Benzindampfbehälter 14 verbunden werden kann.
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Im Ventilkörper ist eine vom Benzin isolierte Apparatur gelagert, die einen Ventilträger 30 umfaßt, eine Verbindungsstange 32, einen Schwimmkörper 34, ein Ventilelement beziehungsweise einen Ventilstößel 36 und einen Verschlußkörper 38 am unteren Ende 16b des Ventilkörpers 16. Im Verschlußkörper 38 ist eine flüssigkeitsdurchlässige Öffnung 39 eingebracht, um erfindungsgemäß eine Verbindung zwischen dem Inneren des Ventilkörpers und dem flüssigen Benzin, das heißt der Tankfüllung herzustellen. Zusätzlich sind vier vertikale Schlitze 41 ringförmig in den Ventilkörper 16 verteilt um den Schwimmkörper 34 herum eingebracht.
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Der Ventilträger 30 umfaßt eine ringförmige Ummantelung 30a und eine längliche Kugeleinfassung 40. Eine am oberen Ende der Verbindungsstange 32 eingebrachte Kugel 42 dient der Verbindung des oberen Endes der Verbindungsstange 32 und des Ventilstößels 36. Entsprechend ist am unteren Ende der Verbindungsstange 32 eine Kugeleinfassung 44 eingebracht, die mit einer Kugel 45 verbunden ist. Die Kugel 45 ist dabei in die obere Oberfläche des Schwimmkörpers 34 eingebracht, so daß das untere Ende der Verbindungsstange 32 mit dem Schwimmkörper 34 verbunden ist.
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Der Schwimmkörper 34 ist in den Ventilkörper 16 geschaltet und umfaßt eine äußere Wand 34a, die achsensymmetrisch innerhalb der inneren Wand 16c des Ventilkörpers 16 positioniert ist.
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Der Ventilträger 30 umfaßt als integriertes Element das Ventilelement beziehungsweise den Ventilstößel 36 und ist mittig im Ventil als senkrechtes Ventilelement angeordnet. Der Ventilstößel 36 umfaßt eine leicht ansteigend abgerundete elastomerische äußere Oberfläche 36a und ist mit einem Ventilsitz 48, der in die innere Oberfläche des Deckels 22 an der Anschlußstelle eines Entlüftungsschlauches 50 eingebracht ist, ausgerichtet. Der Entlüftungsschlauch 50 ist dabei so in den Deckel 22 eingebracht, daß er eine Dampfaustrittspassage 52 darstellt. Über im oberen Ende 16a des Ventilkörpers 16 eingebrachte Austrittsöffnungen 54 strömt Benzindampf vom Benzintank in den Entlüftungsschlauch 50. Dabei sind die Austrittsöffnungen 54 direkt unterhalb der Außenwand beziehungsweise der inneren Oberfläche 12a des Benzintankes in den Ventilkörper 16 eingebracht, an einer Stelle die von einer Ablenkplatte 56 verdeckt ist. Die Ablenkplatte 56 ist derart gestaltet, daß sie den Ventilsitz 48 verdeckt und damit den Eintritt von Benzin in die Dampfaustrittspassage 52 und darüber in den Benzindampfbehälter 14 verhindert.
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In der dargestellten Ausführung der Erfindung umfaßt der Schwimmkörper eine integrierte, geschlossene Bodenplatte 58, die derart gestaltet ist, daß sie die äußere Wand 34a des Schwimmkörpers 34 in einem bestimmten Abstand zur inneren Wand 16c des Ventilkörpers 16 hält.
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Die Unterseite der Bodenplatte 58 umfaßt eine konische Oberfläche beziehungsweise eine Rampe 60, die auf einer Kugel 62 aufliegt. Mit ihrer anderen Seite liegt die Kugel 62 in einer konischen inneren Oberfläche beziehungsweise Rampe 64 des Verschlußkörpers 38.
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In der dargestellten Ausführung der Erfindung sind der Schwimmkörper mit der Bodenplatte 58 schwer genug, um bei geringem Druckniveau im Tank 12 nicht aufzutreiben, aber gleichfalls leicht genug, um während eines Betankungsvorganges, bei dem der Benzinpegel im Tank 12 bis zur inneren Oberfläche 12a ansteigt, zu schwimmen. Die Bodenplatte 58 ist mit einem derartigen Gewicht ausgeführt, daß der Schwimmkörper 34 stets senkrecht innerhalb des Ventiles 10 auftreibt, und so Reibung durch Kontakt zwischen dem Schwimmkörper 34 und dem Ventilkörper 16 minimiert wird. Der Winkel der Rampe 64 der konischen Oberfläche ist derart gestaltet, daß die Kugel 62 sich im Falle einer Schrägstellung des Fahrzeuges, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, zum Beispiel 30 Grad, bewegt und damit das Ventil schließt. Die Kugel 62 ist weiterhin schwer genug das Ventil zu schließen, im Falle eines Überschlagens des Fahrzeuges.
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In der in 2 dargestellten Ausführung der Erfindung umfaßt der Verschlußkörper 38 Krampen 38a, die derart ausgeführt sind, daß sie in Öffnungen 16d am unteren Ende 16b des Ventilkörpers 16 eingreifen. Der Verschlußkörper 38 umfaßt eine flüssigkeitsdurchlässige Öffnung 39, die den nahezu ungehinderten Eintritt des Benzins in das Innere des Ventilkörpers 16 ermöglicht, so daß der Schwimmkörper 34 entsprechend des Benzinflusses in den Tank 12 schwimmt.
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Erfindungsgemäß ist die Austrittspassage 52 so groß gestaltet, daß der Benzindampf mit einer Rate entlüftet, die gleich groß oder größer ist, als die Rate des einfließenden Benzins in den Tank während einer Befüllung des Tankes. Die Verbindung zwischen der Austrittsöffnung 54 und dem Einlaßende des Entlüftungsschlauches 50 ist so gewählt, daß es zwischen diesen keine Durchflußeinschränkung gibt, die zu einem Überdruck im Tank während des Betankens führen könnte. Das Ergebnis dieser Ausführung ist, daß sich nahezu kein Druck im Tank durch den Einschluß von Dampf in diesem während eines Betankungsvorganges aufbaut. Die Dampfaustrittsöffnung ist derart ausgebildet und positioniert, daß Dampf vom Tank durch die Öffnung oder die Austrittspassage 52 entlüften kann, nachdem er eine versetzte Passage durchflossen hat, die dadurch gestaltet ist, daß die Austrittsöffnungen 54 oberhalb und außerhalb des Einganges des Entlüftungsschlauches 50 mit dem Ventilsitz 48 angeordnet sind. Die Austrittsöffnungen 54 müssen groß genug sein, daß der Dampf während eines Betankungsvorganges uneingeschränkt durch diese fließen kann. Weiterhin müssen sie so weit oben im Tank positioniert sein, daß Flüssigkeitströpfchen, die im Tank auftreten können, nicht direkt von den Austrittsöffnungen 54 zum Ventilsitz 48 während eines Betankungsvorganges, eines Kippens oder anderweitigen Verdrehens des Benzintankes 12 fließt, um zu verhindern, daß Benzin in den Aktivkohle umfassenden Benzindampfbehälter 14 übertritt, was dessen Dampfaufnahmekapazität beeinflussen könnte.
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Die in 2 dargestellte abgerundete konische Ausführung der äußeren Oberfläche 36a ist so gewählt, daß sie den Dampfdurchfluß einschränkt, während das Schwimmerventil schließt, weil sich sonst ein Druck im Benzintank aufbauen würde, wenn das Benzin den Schwimmkörper 34 während eines Betankungsvorganges nach oben drückt. Die abgerundete Form der Oberfläche 36a ist derart gestaltet, daß sich genug Druck im Benzintank 12 aufbaut, um die Benzindüse eines Einfüllstutzens, durch die der Benzintank 12 betankt wird, zu schließen, obwohl das Schwimmerventil noch nicht vollständig geschlossen ist. Dies erlaubt einem Teil des Dampfes zu entlüften und läßt das Benzin in den Kopf des Einfüllstutzens ablaufen, wenn der Tank seinen Abschaltpegel erreicht hat. Weiterhin wird die abgerundete Oberfläche in eine gegenüber der Ventilsitzmitte 46 zentrierte Position geschoben um dort abzudichten, wenn das Überrollventil geschlossen ist durch die universellen Verbindungen, die durch die Kugelverbindungen 40, 42 und 44, 45 zwischen der Verbindungsstange 32, dem Ventilträger 30 und dem Schwimmkörper 34 dargestellt werden.
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Weiterhin verhindert die oben beschriebene Anordnung einen plötzlichen Druckaufbau im Tank, den möglicherweise ein Rückspuckeffekt am Einfüllstutzen verursachen könnte.
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Die Position des Schwimmkörpers relativ zur Abdeckung bestimmt die Dampfdomhöhe. Der Ventilsitz ist möglichst weit entfernt vom Benzin positioniert, um einen Übergang von flüssigem Benzin in die Öffnung des Benzindampfbehälters zu verhindern.
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Die dargestellte Ausführung umfaßt als weiteres Merkmal, daß der Vorgang des Abdichtens des Ventiles isoliert vom Benzin im Benzinraum geschieht, dadurch, daß die Verbindungsstange 32 das Ventil isoliert. Die Verbindungsstange 32 ist so lang ausgeführt, daß die das Ventil abdichtende äußere Oberfläche 36a des Ventilstößels 36 weit oben über dem Benzin im Bodenbereich des Ventilkörpers 16 emporgehoben ist. Die Isolation wird weiterhin verstärkt durch eine eingebrachte Drossel 66, die als invertierter Konus ausgeführt ist, mit einer Peripherie 68, die mit der inneren Wand 16c des Ventilkörpers 16 verbunden ist. Der Konus umfaßt an seiner Spitze einen röhrenförmigen Fortsatz 70. Die Drossel 66 unterteilt das Innere des Ventilkörpers 16 in eine untere Kammer 72, die eine Benzinkammer ist, während der Tank mit Benzin gefüllt ist, und in eine obere Kammer 74, die normalerweise vom Benzin im Tank getrennt ist und die eine Passage für den Auslaß des Dampfes während eines Betankungsvorganges darstellt, solange der Ventilstößel 36 geöffnet ist. Die Drossel 66 stellt eine Trennwand zwischen der unteren Kammer 72 und der oberen Kammer 74 dar. In die Peripherie 68 sind Schlitze 76 eingebracht, damit der Dampf zwischen der unteren Kammer 72 und der oberen Kammer 74 hin und her fließen kann, und um einen Durchgang zu schaffen, so daß Benzin, das möglicherweise in die obere Kammer 74 geraten ist, zum Beispiel durch ein Schwappen im geschlossenen Tank während eines Fahrmanövers, zurück in die untere Kammer 72 gelangen kann. Die als invertierter Konus dargestellte Drossel 66 kann auch als konische Form ausgeführt sein, mit einem Fortsatz am unteren Ende eines Konuses, der nach oben divergiert im Gegensatz zu einem Konus der von einem Fortsatz nach unten divergiert, wie in 2 dargestellt.
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Der röhrenförmige Fortsatz 70 umfaßt eine Führungsbohrung 77 für die das Ventil isolierende Verbindungsstange 32, die eine freie Bewegung des Schwimmkörpers 34 gegenüber der Drossel 66 während des Ventilöffnens und -schließens erlaubt. Die Führungsbohrung 77 richtet die Verbindungsstange 32 weitgehend vertikal im Ventilkörper 16 aus und stellt weiterhin einen Pfad zur Entlüftung von Benzindampf während bestimmter Phasen des Ventilbetriebes dar.
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Die Verbindungsstange 32 dient neben der Isolation des Ventilstößels 36 von der unteren Kammer 72 zum Übertragen der mechanischen Bewegung des Schwimmkörpers 34 auf den Ventilstößel 36. Sie hält einen festgelegten Abstand zwischen diesen beiden, um den Ventilsitz 48 von der unteren Kammer 72 zu isolieren und um weiterhin die Ventildichtungsfunktion vom Schwappen des Benzines zu isolieren, welches den Benzinpegel innerhalb des Ventilkörpers 16 durch die Flüssigkeits- oder Benzinöffnungen 39 im Verschlußkörper 38 erhöht und erniedrigt.
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Zusätzlich zur räumlichen Trennung, die durch die Länge der Verbindungsstange 32 und das Einbringen der Drossel 66 erreicht wird, umfaßt der Deckel 22 eine Ablenkplatte 56, die den Dampffluß drosselt. Wie in 2 dargestellt, umgreift die Umlenkplatte 56 den Ventilsitz 48 und den Ventilstößel 36 mit der abgerundeten äußeren Oberfläche 36a, um zur Isolation der abdichtenden Elemente vom flüssigen Benzin in der unteren Kammer 72 beizutragen.
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Im Betrieb wird die Signifikanz des Benzindampfkontrollventiles 10 deutlicher. Während normaler bis starker Bewegung des Benzins im Benzintank, in Abhängigkeit von Fahrzeugmanövern, schwappt das Benzin im Tank und kann verursachen, daß der Schwimmkörper 34 in Ventilkörper 16 hoch und runter bewegt wird, so daß das Ventil zyklisch mit dem Schwappen des Benzins öffnet und schließt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Benzin, wenn es schwappt, zuerst in den Flutungsbereich der unteren Kammer einströmen und das Ventil schließen, entsprechend dem aufwärts gerichteten Auftrieb des Schwimmkörpers 34 und/oder entsprechend der mechanischen Kraft, aufgebracht durch die Kugel 42 und die Rampen 60, 64. Erfindungsgemäß sind der Ventilsitz 48 und die Sitzdichtung, dargestellt durch die abgerundete äußere Oberfläche 36a des Ventilstößels 36, getrennt vom benzinbeeinflußten Raum des Benzins in der unteren Kammer 72. Der Eintritt des Benzines von der unteren Kammer 72 in die obere Kammer 74 ist verzögert, und diese Verzögerung ist hinreichend groß, um sicherzustellen, daß der Schwimmkörper 34 oder die mechanische Kraft, aufgebracht während eines Überschlagens oder Umkippens, den Ventilstößel 36 eng abgedichtet gegen den Ventilsitz 48 schiebt und hält. Eine solche Verzögerung und ein solches Ventilverhalten dichten den Auslaß oder den Entlüftungsschlauch 50 effektiv ab, bevor eine signifikante Benzinmenge in die obere Kammer 74 eintritt. Nachfolgend einem solchen Ventilschluß und der Rückkehr zu weniger stark beanspruchenden Fahrzeugmanövern wird das Benzin aus dem Ventil in den Tank laufen (wenn dieser weniger als voll ist) und zurück in die untere Kammer 72 strömen. Ist der Tank voll, strömt dadurch Benzin in die obere Kammer. Das Benzin fließt durch die Drossel nach unten ab, so daß, wenn der Schwimmkörper sich absenkt und das Ventil öffnet, nur Benzindampf in den Benzindampfbehälter 14 geleitet wird.
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Erfindungsgemäß ist das Benzindampfkontrollventil derart gestaltet, daß es seine Möglichkeit des Dampfflusses beim Betanken behält, während es die Möglichkeit des Übertritts von flüssigem Benzin signifikant einschränkt.
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In 3 ist eine andere Ausführung der Erfindung dargestellt, mit einem Betankungsventil 80, das einen Ventilkörper 82 umfaßt.
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Im Ventilkörper 82 ist ein vom Ventil isolierter Zusammenbau gelagert, der einen Ventilträger 84, eine aufrechte Verbindungsstange 86, einen Schwimmkörper 88, einen Ventilstößel 90 und einen Verschlußkörper 92 am unteren Ende 82a des Ventilkörpers 82 umfaßt. Eine flüssigkeitsdurchlässige Öffnung 94 ist im Verschlußkörper 92 eingebracht, um eine Verbindung zwischen dem Inneren des Ventilkörpers mit dem flüssigen Benzin beim Betanken herzustellen, wie in der vorhergehenden Beschreibung der Ausführung der 1 und 2 dargelegt.
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Das obere Ende der aufrechten Verbindungsstange 86 ist mit dem Ventilträger 84 verbunden. Das untere Ende der aufrechten Verbindungsstange 86 ist mit dem Schwimmkörper 88 verbunden.
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Der Schwimmkörper 88 ist im Ventilkörper 82 positioniert und umfaßt eine äußere Wand 88a, die zentriert in einem definierten Abstand zur inneren Wand 82b des Ventilkörpers 82 ist.
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Der Ventilträger 84 umfaßt den Ventilstößel 90 als zentrales aufwärts gerichtetes Ventilelement mit einer leicht aufwärts gekrümmten äußeren Oberfläche 90a, die mit dem Ventilsitz 96 ausgerichtet ist, der an der inneren Oberfläche des Ventildeckels 98 eingebracht ist. Die Funktion des Ventildeckels 98 entspricht der des Deckels 22 am Eintritt des Entlüftungsschlauches 50 in der in 1 dargestellten Ausführung. In der hier dargestellten Ausführung umrandet der Ventilsitz 96 einen Entlüftungsauslaß 100, der von einer Ablenkplatte 102 umgriffen ist, entsprechend der Ablenkplatte 56 in 2. Der Entlüftungsauslaß 100 empfängt Benzindämpfe von dem Benzintank durch Dampfauslässe 103, die im oberen Ende 82c des Ventilkörpers 82 an einer Stelle nahanliegend der oberen Wand des Benzintankes positioniert sind.
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In dieser Ausführung der Erfindung umfaßt der Schwimmkörper 88 eine Abschlußscheibe 104, die die äußere Wand 88a des Schwimmkörpers 88 in einem definierten Abstand zur inneren Wand 82b des Ventilkörpers 82 hält.
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Die Unterseite der Abschlußscheibe 104 ist mit einer konischen Oberfläche beziehungsweise einer Rampe 106 ausgeführt, die von einer Kugel 108 getragen wird, welche wiederum auf der anderen Seite durch eine konische innere Oberfläche oder Rampe 110 des Verschlußkörpers 92 getragen wird.
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Gleichsam der Ausführung der Erfindung dargestellt in 1 und 2, sind in dieser Ausführung der Schwimmkörper und die Abschlußscheibe schwer genug, um nicht bei geringem Druckaufbau im Tank nach oben zu schwimmen, aber auch gleichsam leicht genug, um im Benzin aufzutreiben, während eines Betankungsvorganges, bei dem der Benzinpegel bis zum oberen Ende des Tankes ansteigt. Das Gewicht der Abschlußscheibe ist derart ausgerichtet, daß der Schwimmkörper 88 stets gerade nach oben innerhalb des Betankungsventiles 80 aufsteigt und dadurch den Reibungskontakt zwischen dem Schwimmkörper 88 und dem Ventilkörper 82 reduziert. Der Winkel der konischen Oberfläche beziehungsweise der Rampe 110 ist derart ausgebildet, daß sich die Kugel 108 bewegen und das Ventil schließen kann, wenn das Fahrzeug weiter als im vorbestimmten Umfang kippt, zum Beispiel in einem Bereich von 30 Grad. Weiterhin ist die Kugel 108 schwer genug, um das Ventil zu schließen, falls sich das Fahrzeug überschlägt.
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In der in 3 dargestellten Ausführung der Erfindung umfaßt der Ventilkörper 82 eine Anzahl von länglichen, auf dem Umfang verteilten Öffnungen 111, die einen nahezu uneingeschränkten Benzinfluß in das Innere des Benzinkörpers 82 erlauben, der bewirkt, daß der Schwimmkörper 88 entsprechend des Benzinflusses in einen angeschlossenen Tank, zum Beispiel einen Tank 12 wie er teilweise in 2 gezeigt ist, schwimmt.
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Erfindungsgemäß ist der Entlüftungsauslaß 100 groß genug ausgeführt, um Benzindampf mit einer Rate zu entlüften, die gleich oder größer ist als die Rate der Benzineinströmung in den Tank während eines Betankungsvorganges zu entlüften. Die Verbindung zwischen Dampfauslaß 103 und Entlüftungsauslaß 100 ist so ausgewählt, daß es keine Durchflußbeschränkung zwischen diesen gibt, die ein Überdruckanstieg im Tank während des Betankungsvorganges hervorrufen könnte. Das Ergebnis ist, daß es nahezu keinen Druckaufbau im Tank, durch den Einschluß von Dampf in diesem, während eines Betankungsvorganges gibt. Die Dampfauslässe 103 sind so ausgebildet und positioniert, daß der Dampf vom Tank über den Entlüftungsauslaß 100 entlüften kann, durch eine versetzte Passage, die gebildet wird dadurch, daß die Dampfauslässe 103 oberhalb und außerhalb des Eintritts in den Entlüftungsauslaß 100 am Ventilsitz 96 positioniert sind. Die Dampfauslässe 103 müssen groß genug sein, um den Dampf ohne Einschränkung während eines Betankungsvorganges durchfließen zu lassen. Weiterhin müssen sie so weit oben im Tank positioniert sein, daß Flüssigkeitströpfchen, die im Tank auftreten können, nicht direkt von den Dampfauslässen 103 zum Ventilsitz 96 fließen können, während eines Betankungsvorganges oder eines Kippens oder anderweitigen Verdrehens des Benzintankes, um den Übertritt von Benzin in einen Aktivkohle umfassenden Behälter, zum Beispiel einen Behälter 14 wie in 2 gezeigt, zu verhindern, der die Dampfaufnahmekapazität beeinflussen könnte.
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In der in 3 dargestellten Ausführung ist die abgerundete konische äußere Oberfläche 90a des Ventilstößels 90 so ausgeführt, daß sie den Dampffluß einschränkt, während des Schließens des Schwimmkörper-Ventiles, da sich sonst ein Druck im Benzintank aufbauen könnte, wenn das Benzin den Schwimmkörper 88 während eines Betankungsvorganges aufwärts bewegt. Die abgerundete Form der Oberfläche 90a ist so ausgeführt, daß der Druckaufbau im Benzintank groß genug ist, um eine Benzindüse während der Versorgung des Tankes durch einen Einfüllstutzen zu schließen, sogar wenn das Schwimmkörperventil nicht vollständig geschlossen ist. Dies erlaubt einem Teil des Dampfes zu entlüften und dem Benzin in den Kopf des Einfüllstutzens abzufließen, wenn der Tank seinen Abschaltpegel erreicht. Zusätzlich ist die abgerundete Oberfläche 90a in dieser Ausführung etwas mehr konisch als in der ersten Ausführung, so daß seine Form den Ventilstößel 90 in eine mit der Mitte des Ventilsitzes 96 zentrierte Position schiebt, um dort abzudichten, wenn das Betankungsventil geschlossen ist.
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Zusätzlich verhindert die oben beschriebene Anordnung einen plötzlichen Druckaufbau im Tank, der sonst möglicherweise einen Rückspuckeffekt am Kopf des Einfüllstutzens verursachen könnte.
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Die Position des Schwimmkörpers relativ zum Deckel definiert die Höhe eines Dampfdomes. Der Ventilsitz ist soweit entfernt vom Benzin positioniert, daß ein Austritt von Benzin in den Eintritt des Dampfbehälters verhindert wird.
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Ein weiteres Merkmal der beschriebenen Ausführung ist die vom Benzin im Benzinraum isolierte Ventilfunktion, sichergestellt durch die das Ventil isolierende Verbindungsstange 86, die derart ausgestreckt ist, daß die das Ventil abdichtende Oberfläche des Ventilstößels 90 weit genug oberhalb des Benzins am Boden des Ventilkörpers 82 emporgehoben ist. Die Isolation wird weiterhin verstärkt durch eine Drossel 112, die in Form einer Wand, verbunden mit der inneren Wand 82b am oberen Endes 82c des Ventilkörpers 82, eingebracht ist. In einer besonderen Ausführung ist die äußere Peripherie 112a der Drossel 112 verbunden mit der inneren Wand 82b des Ventilkörpers 82 und umfaßt eine zentrale Bohrung 114, durch die die Verbindungsstange 86 geführt ist. Die Drossel 112 umfaßt weiterhin Drainagebohrungen 116, die mit einem bestimmten Abstand zum Umfang der zentralen Bohrung positioniert sind. Wie in der ersten Ausführung teilt die Drossel 112 das Innere des Ventilkörpers 82 in eine Dampfkammer (obere Kammer) 118 und eine untere Kammer 120, die eine Benzinkammer ist, wenn der Tank mit Benzin gefüllt ist. Die obere Kammer 118 ist normalerweise vom Benzin im Tank getrennt und stellt eine Passage dar, durch die der Dampf während eines Betankungsvorganges entweichen kann, wenn der Ventilstößel 90 geöffnet ist. Somit schafft die Drossel 112 eine Trennung zwischen der oberen Kammer 118 und der unteren Kammer 120. Die zentrale Bohrung 114 und die Drainagebohrungen 116 ermöglichen einen direkten Dampffluß zwischen der oberen Kammer 118 und der unteren Kammer 120 und sind eine Passage für den Rückfluß von Benzin, das in die obere Kammer gelangt sein könnte, durch dynamische Ereignisse wie zum Beispiel das Schwappen von Benzin im abgedichteten Tank während Fahrzeugmanövern, wie schon in der Beschreibung der ersten Ausführung dargestellt.
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Die zentrale Bohrung 114 führt die das Ventil isolierende Verbindungsstange 86 in der Art, daß eine freie Bewegung relativ zur Drossel 112 des Schwimmkörpers 88 während des Ventilöffnens und -schließens möglich ist. Die zentrale Bohrung 114 richtet die Verbindungsstange 86 weitgehend vertikal mit dem Ventilkörper 82 aus und stellt weiterhin einen Pfad zur Benzindampfentlüftung während bestimmter Phasen des Ventilbetriebes dar.
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Zusätzlich zu seiner Funktion zur Isolierung des Ventilstößels 90 von der unteren Kammer 120 überträgt die Verbindungsstange 86 die mechanische Bewegung des Schwimmkörpers 88 auf den Ventilstößel 90 und hält eine bestimmte Distanz zwischen diesen, um den Ventilsitz 96 von der unteren Kammer 120 zu isolieren und um weiterhin die Ventilabdichtungsfunktion von schwappenden Bewegungen des Benzins zu isolieren, die den Benzinpegel hoch und runter bewegen innerhalb des Ventilkörpers 82 durch die Flüssigkeits- oder Benzinöffnungen 111 in diesem und durch die Öffnung 94 im Verschlußkörper 92.
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Zusätzlich zur räumlichen Trennung, die durch die Länge der Verbindungsstange und durch das Einbringen der Drossel erreicht wird, umfaßt der Deckel die angeschlossene Ablenkplatte 102, die eine Drossel für den Dampffluß darstellt. Wie in 3 gezeigt, umgreift die Ablenkplatte 102 den Ventilsitz 96 und den Ventilstößel 90, um die Isolation der Dichtungselemente vom flüssigen Benzin in der unteren Kammer 120 zu unterstützen.
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Der Betrieb der dargestellten Ausführung der Erfindung entspricht weitgehend dem Betrieb der in 1 und 2 dargestellten Ausführung. In der in 3 dargestellten Ausführung bewegt sich der Schwimmkörper 88 während normaler bis starker Bewegung des Benzins im geschlossenen Tank innerhalb des Ventilkörpers 82 hoch und runter, so daß das Ventil geöffnet und geschlossen wird, zyklisch entsprechend des Schwappens des Benzines. Wenn das Benzin schwappt, wird zuerst der Flutungsbereich der unteren Kammer 120 gefüllt und das Ventil schließt entsprechend des Auftriebes des Schwimmkörpers 88 und/oder entsprechend der mechanischen Kraft, aufgebracht durch die Kugel 108 und die Rampen 106, 110. Der Ventilsitz 96 und die Sitzabdichtung, dargestellt durch die abgerundete äußere Oberfläche 90a des Ventilstößels 90, sind von den durch das Benzin beeinflußten Bereichen des Ventiles in der unteren Kammer 120 isoliert. Der Eintritt von Benzin von der unteren Kammer 120 in die obere Kammer 118 ist verzögert, und diese Verzögerung ist ausreichend groß, um sicherzustellen, daß der Schwimmkörper oder die mechanische Kraft, aufgebracht durch einen Überschlag oder Kippen, den Ventilstößel 90 eng abgedichtet gegen den Ventilsitz 96 schiebt und hält. Eine solche Verzögerung und das Ventilverhalten bewirken eine Abdichtung des Entlüftungsauslasses 100 bevor eine signifikante Menge Benzin in die obere Kammer 118 einströmt. Nachfolgend einer solchen Ventilabdichtung und der Rückkehr zu weniger starken Fahrzeugmanövern wird das Benzin im Ventil zurück in den Tank ausfließen (wenn dieser weniger als voll ist) und zurück in die untere Kammer 120 strömen. Wenn der Tank voll ist, und dadurch Benzin in die obere Kammer gelangt, fließt dieses durch die Drossel nach unten wieder ab, so daß, wenn sich der Schwimmkörper absenkt um das Ventil zu öffnen, nur Benzindampf in den Benzindampfbehälter geleitet wird.
