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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Nachfüllbehälter
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein
derartiger Nachfüllbehälter wird z. B. zum Nachfüllen
eines Tank verwendet, der beispielsweise eine Harnstofflösung
oder dergleichen Reduktionsmittel enthält, mit dem die
Stickoxide im Abgastrakt der Verbrennungsmaschine eines Kraftfahrzeuges katalytisch
zu Stickstoff reduziert werden.
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Da
der Tank im allgemeinen keine Füllstandsanzeige aufweist,
ist es erforderlich, dass, wenn beispielsweise der Tank noch zu
voll ist, er beim Nachfüllen nicht überläuft
und damit ein Teil des meist streng bis stechend riechenden Mediums
austritt.
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Aus
US 2007/0181215 A1 (
17a bis
17c) ist
ein Nachfüllbehälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bekannt, der diese Forderung erfüllt. Dazu wird der Nachfüllbehälter
auf einen Ringkolben geschraubt, der in einen in den Tankstutzen
gesteckten Verbindungsstutzen verschiebbar geführt ist. Oberhalb
seines unteren Endes, das verschlossen ist, weist der Ringkolben
eine oben und unten gegenüber dem Verbindungsstutzen abgedichtete
Verjüngung mit einer Durchbrechung auf. Der Ringkolben ist
nach oben in seine Schließposition mit einer Druckfeder
belastet, die eine über Jahre beständige hohe
Federkraft besitzen muss.
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Zum
Entleeren muss der bekannte Nachfüllbehälter manuell
mit einem entsprechenden Kraftaufwand gegen den Tankstutzen gedrückt
werden, um die Kraft der Druckfeder zu überwinden, sodass
die Verjüngung des Ringkolbens in den Tank eintritt und sich
der Nachfüllbehälter entleert. Wenn sich der Tankstutzen
im Kraftfahrzeug an einer schwer zugänglichen, ergonomisch
ungünstigen Stelle befindet, kann sich der Kraftaufwand
beim Nachfüllen noch wesentlich erhöhen.
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Um
zu verhindern, dass er sich entleert, wenn auf ihn unbeabsichtigt
Druck ausgeübt wird, weist der bekannte Nachfüllbehälter
Sperrklinken auf, deren Widerstand zusätzlich überwunden
werden muss, wenn er zum Entleeren gegen den Tankstutzen gedrückt
wird. Der sich durch die Sperrklinken beim Drücken plötzlich
erhöhende Widerstand kann zu Irritationen beim Benutzer
führen und ihn unter Umständen ganz vom Nachfüllen
des Tanks abhalten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen einfach aufgebauten, sicheren
und leicht zu handhabenden Nachfüllbehälter bereitzustellen.
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Dies
wird erfindungsgemäß durch den im Anspruch 1 gekennzeichneten
Nachfüllbehälter erreicht. In den Ansprüchen
2 bis 15 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Nachfüllbehälters angegeben. Der Anspruch 16 hat
eine bevorzugte Verwendung des erfindungsgemäßen Nachfüllbehälters
zum Gegenstand.
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Nach
der Erfindung ist der Hals des Nachfüllbehälters
an dem Tankstutzen befestigbar. Damit ist in der Befüllungsposition
der Hals und mit ihm der Nachfüllbehälter mit
dem Tankstutzen in Axialrichtung unbeweglich verbunden.
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Der
Nachfüllbehälter und sein Hals können einstückig
ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Nachfüllbehälter
mit einem aufschraubbaren, aufsteckbaren oder dergleichen verbindbaren Hals
zu versehen, wobei z. B. durch eingebrachte Nute und anschließende
Warmverformung eine formschlüssige Sicherung gegen Verschieben
und Verdrehen gegenüber dem Nachfüllbehälter
bewerkstelligt sein kann.
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Zum
Befüllen des Tanks wird der Hals an dem Tankstutzen beispielsweise
mit einer Steck-, Bajonett- oder einer Schraubverbindung befestigt.
Vorzugsweise wird eine Schraubverbindung verwendet, bei der das
Außengewinde am Tankstutzen und das auf das Außengewinde
des Tankstutzens aufschraubbare Innengewinde am Hals des Nachfüllbehälters
vorgesehen ist. Dazu kann der Hals einen kappenförmigen
Abschnitt mit dem Innengewinde aufweisen.
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In
dem Hals des Nachfüllbehälters ist ein Ringkolben
in Axialrichtung verschiebbar geführt. Der Ringkolben ist
mit einem Anschlag versehen, der an der Innenseite des Nachfüllbehälters
angreift, und zwar vorzugsweise in dem Bereich, in dem sich der Innenraum
des Behälters vom Hals weg erweitert. Durch den Anschlag
wird der Ringkolben daran gehindert, aus dem Hals gezogen zu werden,
d. h. der Austritt des Ringkolbens aus dem Hals wird damit blockiert.
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Der
Anschlag wird bei Verwendung eines in den Nachfüllbehälter
einsteckbaren und dann formschlüssig an diesem fixierten
Halses vorzugsweise durch einen umlaufenden, über den Hals
in Richtung des Innenraumes vorspringenden Kragen gebildet, der
auch unterbrochen sein kann. Dabei wird das Gewindeteil des Nachfüllbehälters gemeinsam
mit der Ringkolbeneinheit moniert und dann im Nachfüllbehälter
in unterbrochenen, in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten im Hals
gegen Drehen und Verschieben fixiert. Der Anschlag kann aber auch
durch beispielsweise widerhakenförmige Vorsprünge
gebildet werden, die radial nach außen federbelastet sind,
sodass sie zwar ein Einschieben des Ringkolbens durch den Hals von
außen ermöglichen, nach dem Einschieben jedoch
die dem Hals benachbarte Innenseite des Nachfüllbehälters übergreifen.
Die Vorsprünge können durch mit dem Ringkolben
einstückig ausgebildete Schnappfedern gebildet werden,
z. B. aus Kunststoff oder Metall.
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Das
Innere des Ringkolbens ist an der dem Boden des Nachfüllbehälters
zugewandten Stirnseite gegenüber dem Inneren des Nachfüllbehälters
abgetrennt, das andere beim Nachfüllen dem Tank zugewandte
Ende des Ringkolbens hingegen offen. Der Ringkolben und der Hals
sind koaxial und vorzugsweise zylindrisch ausgebildet.
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Der
Ringkolben ist mit wenigstens einer in Axialrichtung auf beiden
Seiten gegenüber dem Hals abgedichteten Durchtrittsöffnung
für den Inhalt des Nachfüllbehälters
versehen. Die Dichtung kann beispielsweise durch O-Ringe gebildet
sein, die an dem Ringkolben oberhalb und unterhalb der Durchtrittsöffnung
angeordnet sind. Unter „oberhalb" und „unterhalb"
sowie „oben" und „unten" ist im vorliegenden Zusammenhang
die Lage beim Nachfüllen zu verstehen.
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Weiterhin
ist der Ringkolben an seinem dem Tank zugewandten Ende mit einem
Sitz versehen, mit dem er sich in der Befüllungsposition
auf dem Tankstutzen abstützt. Wenn der Ringkolben einen sich
in der Befüllungsposition in den Tank erstreckenden Verlängerungsstutzen
aufweist, wird der Sitz vorzugsweise durch eine sich von dem Verlängerungsstutzen
radial nach außen erstreckende Ringschulter gebildet. Der
Sitz kann dabei mit einer Dichtung, z. B. einer Dichtlippe gegenüber
dem Tankstutzen abdichtbar sein.
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Der
Ringkolben ist in dem Hals zwischen einer unteren Schließposition
und einer in den Nachfüllbehälter geschobenen
oberen Öffnungsposition verschiebbar. Dabei wird er durch
eine Federeinrichtung in seine Schließposition belastet.
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Die
Federeinrichtung kann durch eine Druckfeder gebildet werden, die
sich einerseits an dem dem Boden des Nachfüllbehälters
zugewandten Ende des Ringkolbens und andererseits zumindest mittelbar
am Boden des Nachfüllbehälters abstützt. Dazu
kann am Boden des Nachfüllbehälters ein sich zum
Hals hin erstreckender Abstandshalter befestigt sein, an dem sich
die Druckfeder abstützen kann. Der Abstandshalter kann
beispielsweise als Distanzrohr ausgebildet sein.
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Während
der Ringkolben in seiner Schließposition mit seinen vorzugsweise
durch Vorsprünge gebildeten Anschlag durch den Druck der
Druckfeder an der Innenseite des Nachfüllbehälters
angreift, wird er beim Aufschrauben oder der sonstigen Befestigung
des Nachfüllbehälters auf den Tankstutzen durch
den am Tankstutzen angreifenden Sitz am Hals des Nachfüllbehälters
in die Befüllungsposition geschoben, also so weit, dass
die wenigstens eine Durchtrittsöffnung des Ringkolbens
aus dem Hals in den Nachfüllbehälter geschoben
wird. Das heißt, die Federkraft der Druckfeder wird bereits
beim Befestigen bzw. Aufschrauben des Nachfüllbehälters
auf den Tankstutzen überwunden, sodass beim Nachfüllvorgang
selbst manuell kein Druck mehr ausgeübt zu werden braucht.
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Um
den Tank beim Befüllen zu entlüften, ist das Distanzrohr,
an dem sich die besagte Druckfeder abstützen kann, im unteren,
also vom Nachfüllbehälterboden abgewandten Abschnitt
mit wenigstens einer Gasdurchtrittsöffnung versehen, während
das untere, vom Nachfüllbehälterboden abgewandte Ende
des Distanzrohres verschlossen ist. Der Ringkolben weist dabei einen
Ringabschnitt auf, mit dem er auf dem Distanzrohr derart verschiebbar
geführt ist, dass der Ringabschnitt in der Schließposition
des Ringkolbens die Gasdurchtrittsöffnung in dem Distanzrohr
verschließt und in der Befüllungsposition frei gibt.
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Dabei
weist vorzugsweise der untere, vom Boden des Nachfüllbehälters
abgewandte Abschnitt des Distanzrohrs einen kleineren Durchmesser
auf, als das übrige Distanzrohr. Entsprechend ist der Durchmesser
des Ringabschnitts des Ringkolbens, mit dem er auf dem unteren Abschnitt
des Distanzrohrs geführt ist, gegenüber dem Durchmesser
des Ringkolbens verkleinert. Die erwähnte Druckfeder kann
sich dabei um den im Durchmesser verkleinerten Ringabschnitt des
Ringkolbens und den im Durchmesser verkleinerten Abschnitt des Distanzrohres
erstrecken und dabei einerseits am unteren, also dem Nachfüllbehälterboden
zugewandten erweiterten Ende des Distanzrohrs bzw. am Ringkolben
außerhalb des Ringabschnitts abstützen.
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Damit
die Luft aus dem Tank in das Distanzrohr eintritt und nicht über
die Durchtrittsöffnung in dem Ringkolben in den Nachfüllbehälter
gelangt, ist im Ringkolben ein Stutzen vorgesehen, der sich von dem
Ringabschnitts des Ringkolbens, mit dem er auf dem unteren Abschnitt
des Distanzrohrs verschiebbar geführt ist, über
die Durchtrittsöffnung im Ringkolben erstreckt. Der Stutzen
ist dabei mit radialen Abstand zum Ringkolben angeordnet und erstreckt
sich von dem dem Boden des Nachfüllbehälters zugewandten
Ende des Ringkolbens über die Durchtrittsöffnung
des Ringkolbens hinweg nach unten. Weiterhin ist in der Befüllungsposition
des Ringkolbens ein radialer Abstand zwischen dem Stutzen und dem
in ihm angeordneten Abschnitt des Distanzrohrs mit der Gasdurchtrittsöffnung
vorgesehen. Damit das beim Entlüften in das Distanzrohr
gelangte Gas in den beim Nachfüllen oberen, dem Boden des
Nachfüllbehälters zugewandten Bereich im Inneren
des Nachfüllbehälters gelangen kann, ist das Distanzrohr
an seinem dem Boden des Nachfüllbehälters zugewandten
Ende gasdurchlässig, also beispielsweise mit wenigstens
einer Gasaustrittsöffnung versehen. Das Distanzrohr, einschließlich
seines unteren Abschnitts, der Ringabschnitt und der Stutzen sind
vorzugsweise zylindrisch und koaxial zueinander ausgebildet.
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Das
Medium in dem erfindungsgemäßen Nachfüllbehälter
kann eine Lösung, Suspension, Emulsion, aber auch ein anderes
fließfähiges, insbesondere auch ein rieselfähiges
Medium sein.
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Der
erfindungsgemäße Nachfüllbehälter
ist insbesondere zum Nachfüllen eines Reduktionsmittels
in einen Tank bestimmt, mit dem die in den Verbrennungsabgasen eines
Kraftfahrzeuges enthaltenen Stickoxide katalytisch zu Stickstoff
reduziert werden.
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Der
erfindungsgemäße Nachfüllbehälter zeichnet
sich durch leichte Handhabbarkeit aus, da er lediglich mit dem Tankstutzen
verbunden, also beispielsweise aufgeschraubt zu werden braucht.
Auch ist eine sichere Handhabung gewährleistet, insbesondere
ist verhindert, dass wenn der Tank noch voll ist, beim Nachfüllen
Medium ausläuft.
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Nachstehend
ist der erfindungsgemäße Nachfüllbehälter
anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher
erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch, im Querschnitt
und jeweils nur durch Wiedergabe der linken Hälfte und
mit weggebrochenen Teilen
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1 und 2 den
Nachfüllbehälter in der Schließ- bzw.
Befüllungsposition, und
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3 den
Nachfüllbehälter mit eingestecktem Hals nach einer
anderen Ausführungsform in der Schließposition.
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Der
Nachfüllbehälter 1 weist einen Hals 2 auf,
an dem eine Kappe 3 mit einem Innengewinde 4 befestigt
ist, mit dem der Nachfüllbehälter 1 auf
den Tankstutzen 5 eines Tanks geschraubt werden kann.
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In
dem Hals 2 ist ein Ringkolben 6 verschiebbar angeordnet.
Der Ringkolben 6 ist mit einem Anschlag 7 versehen,
der gemäß 1 und 2 durch
widerhakenförmige Vorsprünge 8 gebildet wird,
die radial nach außen federbelastet sind. Der Anschlag 7 bzw.
die Vorsprünge 8 übergreifen damit die
sich um den Hals 2 erweiternde Innenseite 10 des Nachfüllbehälters 1.
Demgegenüber ist nach 3 der Anschlag 7 durch
einen Kragen 20 gebildet, der mehrfach unterbrochen sein
kann.
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Durch
eine Druckfeder 9, die sich einerseits am Ringkolben 6 und
andererseits an einem am Boden 11 des Nachfüllbehälters 1 befestigten
Distanzrohr 12 abstützt, ist der Ringkolben 6 in
seine in 1 gezeigte (beim Nachfüllen)
untere Schließposition belastet, in der der Anschlag 7 bzw.
die Vorsprünge 8 an der Innenseite 10 des
Nachfüllbehälters 1 angreifen. 3 zeigt
den Nachfüllbehälter 1 in der Schließposition,
wenn der Anschlag 7 durch den umlaufenden Kragen 20 gebildet
wird.
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Der
Ringkolben 6 ist an der dem Boden 11 des Nachfüllbehälters 1 zugewandten
Stirnseite verschlossen. An seinem Umfang ist er mit einer Durchtrittsöffnung 13 versehen,
die gegenüber dem Hals 2 durch eine O-Ringdichtung 14, 15 oberhalb
und unterhalb der Durchtrittsöffnung 13 abgedichtet
ist.
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Weiterhin
ist der Ringkolben 6 an seinem unteren, vom Boden 11 des
Nachfüllbehälters 1 abgewandten Ende
mit einem Sitz 16 versehen, mit der er sich in der Befüllungsposition
(2) mit einer Dichtlippe 18 auf dem Tankstutzen 5 abstützt.
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Von
dem Sitz 16 des Ringkolbens 6 erstreckt sich ein
Verlängerungsstutzen 17 nach unten, sodass der
Sitz 16 durch eine sich von dem Verlängerungsstutzen 17 radial
nach außen erstreckende Ringschulter gebildet wird.
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Damit
der Tank in der in 2 dargestellten Befüllungsposition
belüftet wird, weist der Ringkolben 6 an seiner
dem Boden 11 des Nachfüllbehälters 1 zugewandten
oberen Stirnseite einen Ringabschnitt 19 auf, der sich
von einer mittleren Öffnung 21 in der oberen Stirnseite
des Ringkolbens 6 nach oben, also zum Boden 11 hin
erstreckt.
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Der
Ringabschnitt 19 ist auf einem unteren Abschnitt 22 des
Distanzrohrs 12 verschiebbar geführt.
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Der
Abschnitt 22 des Distanzrohrs 12 ist an der Unterseite
verschlossen und am Umfang mit einer Gasdurchtrittsöffnung 23 versehen,
die in der in 1 dargestellten Schließposition
des Ringkolbens 6 durch den Ringabschnitt 19 des
Ringkolbens 6 verschlossen ist.
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Der
untere Abschnitt 22 des Distanzrohrs 12 ist verjüngt
ausgebildet. Zur Abdichtung der Gasdurchtrittsöffnung 23 entspricht
der Außendurchmesser des verjüngten Abschnitts 22 des
Distanzrohrs 12 dem Innendurchmesser des Ringabschnitts 19 des Ringkolbens 6.
Auch können oberhalb und unterhalb der Gasdurchtrittsöffnung 23 beispielsweise
O-Ringe zur Abdichtung der Gasdurchtrittsöffnung 23 gegenüber
dem Ringabschnitt 22 vorgesehen sein.
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Durch
den gegenüber dem Ringkolben 6 kleineren Durchmesser
des Ringabschnitts 19 und den gegenüber dem Distanzrohr 12 verjüngten
Abschnitt 22 kann sich die Druckfeder 9 einerseits
am Ringkolben 6 zwischen dem Ringabschnitt 19 und den
Vorsprüngen 8 und andererseits am Flansch 26 des
Distanzrohrs 12 abstützen.
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Während
der Ringabschnitt 19 einstückig mit dem Ringkolben 6 ausgebildet
ist, kann der Abschnitt 22 mit der Gasaustrittsöffnung 23 am
Distanzrohr 12 ein gesondertes Bauteil bilden.
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Im
Ringkolben 6 ist ferner ein Stutzen 25 vorgesehen,
der sich vom Ringabschnitt 19 des Ringkolbens 6 über
die Durchtrittsöffnung 13 im Ringkolben 6 hinweg
nach unten erstreckt.
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Der
Hals 2, der Ringkolben 6, das Distanzrohr 12,
der Abschnitt 22 des Distanzrohrs 12, der Ringabschnitt 19 und
der Stutzen 22 sind vorzugsweise koaxial zueinander ausgebildet,
ebenso das Innengewinde 4 und das Außengewinde 28 am
Tankstutzen 5.
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Zum
Befüllen des Tanks wird die Kappe 3 mit dem Innengewinde 4 auf
das Außengewinde 28 des Tankstutzens 5 geschraubt.
Dadurch greift der Tankstutzen 5 am Sitz 6 des
Ringkolbens 6 an und schiebt diesen in die in 2 wiedergegebene
Befüllungsposition nach oben in den Nachfüllbehälter 1,
sodass der Inhalt des Nachfüllbehälters 1 entsprechend
dem Pfeil 27 in den Tank strömen kann.
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Zudem
ist in der in 2 dargestellten Befüllungsposition
der Abschnitt 22 am Distanzrohr 12 mit seiner
Gasdurchtrittsöffnung 23 in dem Stutzen 25 angeordnet.
Da der Abschnitt 22 einen kleineren Außendurchmesser
als der Innendurchmesser des Stutzens 25 aufweist, kann
in der in 2 dargestellten Befüllungsposition
die Luft entsprechend dem Pfeil 26 aus dem Tank über
die Gasdurchtrittsöffnung 23 in das Distanzrohr 12 und
von dort über Gasdurchtrittsöffnungen 29 (1)
im Distanzrohr 12 im Bereich des Bodens 11 in
den oberen Bereich des Nachfüllbehälters 1 strömen.
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Bei
der Ausführungsform nach 3 weist die
Kappe 3 mit dem Innengewinde 4 einen Bund 30 auf,
der sich im Hals 2 bis zur Innenseite 10 des Nachfüllbehälters
erstreckt. Damit sind die Kappe 3 mit dem Bund 30 und
der Behälter 1 mit dem Hals 2 zweistückig
ausgebildet. Der umlaufende Bund 30 am Ringkolben 6 ersetzt
damit die durch die Vorsprünge 8 nach 1 und 2 vorgesehene Schnappverbindung.
Damit kann bei der Ausführungsform nach 3 die
gesamte Ventiltechnik vormontiert werden, worauf die Kappe 3 mit
dem Bund 30 auf den Ringkolben 6 geschoben und
anschließend die Kappe 3 mit der vormontierten
Ventiltechnik in den Hals 2 des Behälters 1 eingesetzt
werden. Anschließend werden Flaschenhals 2 und
Bund 30 oder Kappe 30 miteinander verbunden, z.
B. thermisch, beispielsweise durch Warmklemmen. Es ist ersichtlich,
dass dazu der Kargen 20 nicht über den Bund 30 radial
nach außen vorstehen darf. Außerdem wird bei dieser
Ausführungsform der Bund 30 an der Innenseite
des Nachfüllbehälters 1 von dem den Anschlag 7 bildeten
Kragen 20 übergriffen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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