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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Betriebsflüssigkeitsbehälter mit einem integrierten Ent- und/oder Belüftungsventil, das auch als Abschaltventil bezeichnet werden kann, und ein Verfahren zum Herstellen eines entsprechenden Betriebsflüssigkeitsbehälters.
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Ein Betriebsflüssigkeitsbehälter kann beispielsweise ein Flüssigkeitsbehälter für wässrige Harnstofflösung sein, die für ein SCR-Verfahren (Selectiv Catalytic Reduction) benötigt wird, um bei Dieselfahrzeugen die Stickoxydemission zu senken. Diese wässrige Harnstofflösung wird von dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang, zum Beispiel mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt.
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Im Folgenden wird auf einen als Kraftstoffbehälter ausgebildeten Betriebsflüssigkeitsbehälter Bezug genommen, wobei sämtliche Ausführungen entsprechend auch für Flüssigkeitsbehälter für wässrige Harnstofflösung, oder allgemein für Betriebsflüssigkeitsbehälter anwendbar sind.
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Zum Befüllen eines Kraftstoffbehälters mit Kraftstoff wird ein Zapfventil in ein in den Kraftstoffbehälter mündendes Einfüllrohr gesteckt, woraufhin Kraftstoff in den Kraftstoffbehälter eingefüllt werden kann. Damit der Kraftstoffbehälter ungehindert befüllt werden kann, muss die sich im Kraftstoffbehälter befindliche Luft bzw. das sich im Kraftstoffbehälter befindliche Luft-Gas-Gemisch aus dem Kraftstofftank entweichen können, da andernfalls ein Druckanstieg innerhalb des Kraftstofftanks den Befüllvorgang behindern würde.
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Zum Entlüften des Kraftstoffbehälters sind im Kraftstoffbehälter ein oder mehrere Entlüftungsventile vorgesehen, das/die mit einer Entlüftungsleitung fluidverbunden ist/sind, wobei die Entlüftungsleitung wiederum mit einem Aktivkohlefilter oder einem Einfüllrohrkopf fluidverbunden ist. Aus dem Kraftstoffbehälter verdrängtes Luft-Gas-Gemisch wird durch das Aktivkohlefilter gefiltert, so dass an die Umgebung keine oder lediglich geringe Mengen von Kohlenwasserstoffen abgegeben werden.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Ent- und/oder Belüftungsventile, die im Folgenden auch einfach als Entlüftungsventile oder Abschaltventile bezeichnet werden, umfassen ein hohlförmiges Ventilgehäuse, das zumindest eine Ventilationsöffnung aufweist, mittels der ein Ventilgehäuseinnenraum mit dessen Umgebung fluidverbunden ist. Bei Einbau des Entlüftungsventils in einem Kraftstoffbehälter ist der Ventilgehäuseinnenraum über die Ventilationsöffnung mit dem Kraftstoffbehälterinnenraum fluidverbunden, so dass über die Ventilationsöffnung ein Austausch von Kraftstoffdampf-Luft-Gemisch zwischen dem Kraftstoffbehälterinnenraum und dem Ventilgehäuseinnenraum ermöglicht ist. Der Ventilgehäuseinnenraum ist mit einer Entlüftungsleitung über eine in einem Ventilsitz angeordnete Lüftungsöffnung fluidverbunden. Ein im Ventilgehäuseinnenraum frei beweglicher Ventilkörper, der auch als Schwimmer, Schwimmkörper oder Auftriebskörper bezeichnet wird, verschließt ab und oberhalb eines vorbestimmten Kraftstoffpegels innerhalb des Kraftstoffbehälters die Lüftungsöffnung, so dass ein Gasaustritt aus dem Ventilgehäuse unterbunden ist. Unterhalb des vorbestimmten Betriebsflüssigkeitspegels ist der Ventilkörper von der Lüftungsöffnung beabstandet, so dass der Ventilgehäuseinnenraum und die Lüftungsleitung in Fluidverbindung stehen.
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Der Abstand des Betriebsflüssigkeitspegels zur Kraftstoffbehälterinnenwand, an der das Entlüftungsventil befestigt ist, ab dem der Ventilkörper durch den Kraftstoff so viel Auftrieb erfährt, dass dieser die Lüftungsöffnung verschließt, wird als Abschalthöhe oder auch als Shut-Off-Height (englisch für Abschalthöhe) bezeichnet.
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Wenn der Betriebsflüssigkeitspegel die Abschalthöhe erreicht hat, dann erfährt der Ventilkörper durch die Betriebsflüssigkeit einen derartigen Auftrieb, dass der Ventilkörper die Lüftungsöffnung des Ventilgehäuses verschließt. Bei weiterem Einleiten von Kraftstoff steigt der Druck innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters an, so dass der Betriebsflüssigkeitspegel im Einfüllrohr ansteigt und bei einem gegebenen Flüssigkeitspegel innerhalb des Einfüllrohrs der Betankungsvorgang automatisch beendet werden kann.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Betriebsflüssigkeitsbehältern werden die Ent- und/oder Belüftungsventile durch eine Öffnung einer Oberschale des Betriebsflüssigkeitsbehälters in diesen eingebracht. Das Ventilgehäuse wird anschließend mit der Oberschale durch eine Verschweißung, eine Verklebung oder auf andere Art und Weise mit der Oberschale verbunden. Folglich muss zur Herstellung eines entsprechenden Betriebsflüssigkeitsbehälters stets eine Öffnung in der Oberschale erzeugt und anschließend in einem weiteren Verfahrensschritt das Ventilgehäuse mit der Oberschale verbunden werden. Ferner muss auf die Dichtigkeit der Verbindung zwischen dem Ventilgehäuse und der Tankoberschale geachtet werden.
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Des Weiteren müssen zur Erreichung unterschiedlicher Abschalthöhen folglich unterschiedliche Abschaltventile verwendet und somit auch bevorratet werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Betriebsflüssigkeitsbehälter bereitzustellen, der schneller und einfacher herzustellen ist, und bei dem unterschiedliche Abschalthöhen auf besonders einfache Art und Weise realisierbar sind.
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Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Betriebsflüssigkeitsbehälters bereitzustellen, mittels dem ein Betriebsflüssigkeitsbehälter mit weniger Verfahrensschritten und somit schneller und kostengünstiger herzustellen ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Betriebsflüssigkeitsbehälter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in dessen Unteransprüchen angegeben.
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Ferner wird die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Betriebsflüssigkeitsbehälters mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Im Genaueren umfasst der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter ein Ent- und/oder Belüftungsventil, das ein im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum befestigtes hohlförmiges Ventilgehäuse umfasst. Das Ent- und/oder Belüftungsventil kann einfach auch als Lüftungsventil oder als Abschaltventil bezeichnet werden. Ein Ventilgehäuseinnenraum ist über eine Lüftungsöffnung mit einer Lüftungsleitung fluidverbunden. Der Ventilgehäuseinnenraum ist über zumindest eine Ventilationsöffnung mit dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum fluidverbunden. Das Ent- und/oder Belüftungsventil umfasst ferner einen im Ventilgehäuseinnenraum angeordneten Ventilkörper. In Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters ist bei einem Betriebsflüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters unterhalb eines Abschaltpegels der Ventilkörper von der Lüftungsöffnung beabstandet, so dass sich der Ventilkörper in einer Offenstellung befindet und der Ventilgehäuseinnenraum und die Lüftungsleitung miteinander in Fluidverbindung stehen. Andererseits erfährt in Einbaulage des Betriebsflüssigkeitsbehälters der Ventilkörper bei einem Betriebsflüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters oberhalb des Abschaltpegels durch die sich im Ventilgehäuseinnenraum befindliche Betriebsflüssigkeit einen derartigen Auftrieb, dass sich der Ventilkörper in einer Schließstellung befindet und die Lüftungsöffnung verschließt, so dass der Ventilgehäuseinnenraum und die Lüftungsleitung über die Lüftungsöffnung nicht miteinander in Fluidverbindung stehen. Der erfindungsgemäße Betriebsflüssigkeitsbehälter zeichnet sich dadurch aus, dass das Ventilgehäuse integral mit einer Betriebsflüssigkeitsbehälterwand ausgebildet ist und die Lüftungsöffnung als Durchgangsöffnung durch die Betriebsflüssigkeitsbehälterwand ausgeführt ist. Ferner ist der Ventilkörper über eine Einführöffnung des Ventilgehäuses in den Ventilgehäuseinnenraum einführbar und der Ventilkörper umfasst ferner eine Haltereinrichtung, mittels der der Ventilkörper im Ventilgehäuse beweglich gehalten ist.
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Die Herstellungsdauer des erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters ist verkürzt, da eine Betriebsbehälterwand mit dem Ventilgehäuse integral ausgestaltet ist und beispielsweise in einem Spritzgussprozess innerhalb lediglich eines Verfahrensschritts zusammen hergestellt werden kann. Da das Ventilgehäuse eine Einführöffnung aufweist, die der Betriebsbehälterwand abgewandt ist, kann über die Einführöffnung der Ventilkörper einfach in den Ventilgehäuseinnenraum eingebracht werden. Mittels der Halteeinrichtung ist der Ventilkörper in dem Ventilgehäuse verschiebbar gehalten. Somit kann der Ventilkörper bei einem entsprechend niedrigen Betriebsflüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters nicht nach unten aus dem Ventilgehäuse heraus fallen, wenn der Ventilkörper einen geringen oder keinen Auftrieb erfährt.
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Durch das einfache Einschieben des Ventilkörpers in das Ventilgehäuse wird die Herstellungsdauer des erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters weiter verkürzt. Ferner können durch entsprechende Auswahl der Ventilkörper unterschiedliche Abschalthöhen auf eine besonders einfache Art und Weise realisiert werden. Je nach Ausgestaltung des Ventilkörpers erfährt dieser eine unterschiedliche Auftriebskraft bei einem Betriebsflüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters, so dass in Abhängigkeit des Ventilkörpers unterschiedliche Abschalthöhen erreichbar sind. Beispielsweise kann der Ventilkörper unterschiedliche effektive Dichten aufweisen.
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Die zumindest eine Ventilationsöffnung ist in einer Seitenwand des Ventilgehäuses angeordnet. Die Ventilationsöffnung kann in einem unteren, der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand abgewandten Bereich des Ventilgehäuses, und/oder in einem oberen Bereich des Ventilgehäuses angeordnet sein. Einschränkungen bestehen diesbezüglich nicht.
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Vorzugsweise umfasst die Halteeinrichtung eine Rasteinrichtung, die vom Ventilgehäuseinnenraum durch die Lüftungsöffnung in die Lüftungsleitung unter elastischer Verformung der Rasteinrichtung hindurchführbar ist. Dabei findet die elastische Verformung der Rasteinrichtung dann statt, wenn die Rasteinrichtung auf die Umrandung der Lüftungsöffnung tritt und durch diese hindurch geschoben wird. Wenn die Rasteinrichtung in Gänze durch die Lüftungsöffnung hindurch geschoben ist, dann hintergreift die sich in der Lüftungsöffnung befindliche Rasteinrichtung beziehungsweise ein Teil der sich in der Lüftungsöffnung befindlichen Rasteinrichtung die die Lüftungsöffnung umgebende Betriebsflüssigkeitsbehälterwand.
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Die Rasteinrichtung kann beispielsweise mittels zweier Rastzungen realisiert sein, die durch eine Materialaussparung voneinander getrennt sind, so dass die zwei Rastzungen beim Hindurchgleiten durch die Lüftungsöffnung aufeinander zu gedrückt werden. Nach Hindurchtreten der Rastzungen durch die Lüftungsöffnung kehren die Rastzungen aufgrund des elastischen Materials, aus dem diese bestehen, wieder in ihre Ausgangsposition zurück, so dass die Rastzungen jeweils teilweise die die Lüftungsöffnung umgebende Betriebsflüssigkeitsbehälterwand hintergreifen.
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Es ist auch möglich, dass die Rasteinrichtung in Form einer gewölbten Materialfläche ausgebildet ist, die beim Hindurchdrücken durch die Lüftungsöffnung aufgrund ihrer gewölbten Formgebung zusammen gedrückt wird. Nach Passieren der Lüftungsöffnung entspannt sich die Rastfläche wieder zu ihrem ursprünglichen Durchmesser und hintergreift die die Lüftungsöffnung umgebende Betriebsflüssigkeitsbehälterwand.
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Beschränkungen hinsichtlich der Rasteinrichtung bestehen insoweit nicht.
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Die Rasteinrichtung ist nach Hindurchtreten durch die Lüftungsöffnung nicht von der Lüftungsleitung durch die Lüftungsöffnung in den Ventilgehäuseinnenraum herausziehbar, so dass der Ventilkörper auch ohne Auftrieb durch eine Betriebsflüssigkeit sicher im Ventilgehäuse verschiebbar gehalten ist.
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Die entsprechende Ausbildung der Haltereinrichtung ist besonders einfach und auch die Zusammenführung beziehungsweise der Zusammenbau des Ventilkörpers mit dem Ventilgehäuse ist besonders einfach, da der Ventilkörper lediglich in den Ventilgehäuseinnenraum und die Rasteinrichtung, die mit dem Ventilkörper verbunden ist, lediglich durch die Lüftungsöffnung in die Lüftungsleitung hindurch geschoben werden muss.
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Vorzugsweise ist in dem Ventilgehäuse zumindest eine sich radial durch die Ventilgehäusewand erstreckende und durch diese ragende Rastöffnung vorgesehen. Die Haltereinrichtung umfasst dabei zumindest ein mit dem Ventilkörper verbundenen und sich radial vom Ventilkörper erstreckenden Rastvorsprung. Der Ventilkörper ist dabei über die Einführöffnung in den Ventilgehäuseinnenraum einführbar und unter elastischer Verformung des Ventilgehäuses und/oder des Ventilkörpers ist der Rastvorsprung in die Rastöffnung einrastbar.
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Auch eine entsprechende Ausgestaltung der Haltereinrichtung ist besonders einfach möglich und ermöglicht darüber hinaus, dass der volle Querschnitt der Lüftungsöffnung für die Entlüftung und/oder Belüftung des Betriebsbehälterinnenraums weiterhin genutzt werden kann. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Rastöffnung beziehungsweise durch eine entsprechende Größe lässt sich die axiale Bewegungsfreiheit des Ventilkörpers einstellen.
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Vorzugsweise umfasst der Betriebsflüssigkeitsbehälter zumindest eine Bypasslüftungseinrichtung, mittels der der Ventilgehäuseinnenraum und die Lüftungsleitung miteinander fluidverbunden und/oder fluidverbindbar sind.
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Die Bypasslüftungseinrichtung ist dabei derart dimensioniert, dass beim Befüllen des Betriebsflüssigkeitsbehälters und dadurch bedingten Anstieg der Betriebsflüssigkeit innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters bis hin zum Abschaltpegel, bei dem der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt und die Lüftungsöffnung verschließt, der Druck innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters aufgrund der Betriebsflüssigkeitssäule in dem Einfüllrohr weiterhin ansteigt und über die Bypasslüftungseinrichtung lediglich so langsam abgebaut wird, dass die Betriebsflüssigkeitssäule im Einfüllrohr ansteigen kann, bis diese beispielsweise eine Schnüffelöffnung erreicht, so dass der Befüllvorgang bei Erreichen der Schnüffelöffnung des Zapfventils durch die Betriebsflüssigkeit automatisch abgebrochen wird. Der durch die Flüssigkeitssäule in dem Einfüllrohr in dem Betriebsflüssigkeitsbehälter erzeugte Druck wird über die Bypasslüftungseinrichtung abgebaut, so dass die Flüssigkeitssäule in dem Einfüllrohr wieder absinkt.
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Die Bypasslüftungseinrichtung ist derart dimensioniert, dass nach Absenken des Flüssigkeitspegels im Einfüllrohr eine zweite und dritte Nachbetankung durchgeführt werden kann, ohne dass Betriebsflüssigkeit durch die Bypasslüftungseinrichtung in die Entlüftungsleitung beziehungsweise in die Belüftungsleitung vordringt.
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Vorzugsweise umfasst die Bypasslüftungseinrichtung eine Bypasslüftungsöffnung, die in der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand ausgebildet ist, und der Ventilgehäuseinnenraum ist mit der Lüftungsleitung unabhängig von der Position des Ventilkörpers über die Bypasslüftungsöffnung fluidverbunden.
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Ein entsprechend ausgebildeter Betriebsflüssigkeitsbehälter ist besonders einfach realisierbar, da die Bypasslüftungsöffnung einfach durch eine entsprechend dimensionierte Bohrung in der Behälterwand realisiert sein kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante des Betriebsflüssigkeitsbehälters umfasst die Bypasslüftungseinrichtung eine mit dem Ventilgehäuse verbundene Bypasslüftungsleitung und/oder eine Bypasslüftungsnut, wobei in Schließstellung des Ventilkörpers der Ventilgehäuseinnenraum mit der Lüftungsöffnung durch die Bypasslüftungsleitung und/oder die Bypasslüftungsnut fluidverbunden ist.
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Alternativ und/oder zusätzlich dazu umfasst die Bypasslüftungseinrichtung eine Aussparung in der die Lüftungsöffnung umschließenden Betriebsflüssigkeitsbehälterwand, wobei in Schließstellung des Ventilkörpers der Ventilgehäuseinnenraum mit der Lüftungsöffnung durch die Aussparung fluidverbunden ist.
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Bei den letzten zwei bevorzugten Ausführungsvarianten wirkt die Bypasslüftungseinrichtung lediglich in Schließstellung des Ventilkörpers, das heißt wenn der Ventilkörper die Lüftungsöffnung verschließt.
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Vorzugsweise ist der Ventilkörper hohlförmig ausgebildet und weist einen Ventilkörperinnenraum auf.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Betriebsflüssigkeitsbehälters mit hohlförmigen Ventilkörper ist in dem Ventilkörper zumindest eine Entlüftungsbohrung vorgesehen, über die der Ventilkörperinnenraum mit dem Ventilgehäuseinnenraum fluidverbunden ist.
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Durch diese Ausgestaltung des Ventilkörpers kann die Abschalthöhe des Be- und/oder Entlüftungsventils beziehungsweise des Abschaltventils auf besonders einfache Art und Weise eingestellt werden, indem die Entlüftungsbohrung in einer entsprechenden axialen Höhen in dem Ventilkörper eingebracht ist.
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Bei Ansteigen des Flüssigkeitspegels innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters steigt die Betriebsflüssigkeit auch innerhalb des Ventilkörpers bis hin zur Entlüftungsbohrung an, da bis zu diesem Pegel das sich in dem Ventilkörperinnenraum befindliche Luft-Gas-Gemisch durch die Entlüftungsbohrung entweichen kann. Sobald die Betriebsflüssigkeit soweit angestiegen ist, dass diese die Entlüftungsbohrung des Ventilkörpers verschließt, kann das sich oberhalb der Entlüftungsbohrung befindliche Luft-Gas-Gemisch nicht mehr durch die Entlüftungsbohrung entweichen, so dass der Ventilkörper einen dem Gasvolumen innerhalb des Ventilkörpers proportionale Auftriebskraft erfährt und der Ventilkörper ab einem vorgegebenen Flüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters die Lüftungsöffnung verschließt.
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Daher können unterschiedliche Abschalthöhen mit ein und demselben Ventilkörper erreicht werden, der lediglich an unterschiedlichen Positionen Entlüftungsbohrungen aufzuweisen hat. Daher ist auch die Vorratshaltung besonders einfach und kostengünstig möglich, da für unterschiedliche Tankgeometrien, bei denen eventuell unterschiedliche Abschalthöhen realisiert sein sollen, lediglich nur noch ein einziger Ventilkörper verwendet werden muss.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe des Bereitstellens eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen eines Betriebsflüssigkeitsbehälters wird durch ein Verfahren zum Herstellen eines zuvor beschriebenen Betriebsflüssigkeitsbehälters gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
- – Spritzgießen oder Tiefziehen einer ersten Behälterschale mit integriertem Ventilgehäuse, das eine Lüftungsöffnung der Behälterschale umschließt;
- – Entformen der ersten Behälterschale;
- – Einführen eines Ventilkörpers in das Ventilgehäuse über eine Einführöffnung des Ventilgehäuses;
- – Einrasten einer Halteeinrichtung des Ventilkörpers in eine Lüftungsöffnung der Behälterschale und/oder in eine Rastöffnung des Ventilgehäuses; und
- – Verbinden der ersten Behälterschale mit einer zweiten Behälterschale zu dem Betriebsflüssigkeitsbehälter.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
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1: einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters im Bereich von dessen Ent- und/oder Belüftungsventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2a: einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters im Bereich von dessen Ent- und/oder Belüftungsventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei sich das Ent- und/oder Belüftungsventil in einem geöffneten Zustand befindet;
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2b: der in 2a dargestellte Betriebsflüssigkeitsbehälter mit sich im Schließzustand befindlichem Ent- und/oder Belüftungsventil; und
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3: ein Querschnitt durch den Betriebsflüssigkeitsbehälter gemäß der zweiten Ausführungsform mit unterschiedlichen Varianten von Bypasslüftungsleitungen, die ebenfalls bei dem Betriebsflüssigkeitsbehälter gemäß der ersten Ausführungsform eingebracht sein können.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile bzw. gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird.
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Ferner wird in der folgenden Beschreibung auf einen Kraftstoffbehälter und eine Kraftstoffbehälterwand Bezug genommen, wobei die vorliegende Erfindung allgemein auf Betriebsflüssigkeitsbehälter, beispielsweise in Form eines SCR-Flüssigkeitsbehälters anwendbar ist.
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Aus 1 ist ein Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 im Bereich von dessen Ent- und/oder Belüftungsventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Ent- und/oder Belüftungsventil kann auch als Abschaltventil bezeichnet werden.
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Das Abschaltventil umfasst ein im Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum hohlförmiges Ventilgehäuse 10, das integral mit einer Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 ausgebildet ist. Die integrale Ausgestaltung des Ventilgehäuses 10, das auch einfach als Führungsrohr 10 bezeichnet und ausgeführt sein kann, mit der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass eine Behälterschale des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 zusammen mit dem Ventilgehäuse 10 spritzgegossen oder tiefgezogen wird. Folglich ist das Ventilgehäuse 10 an der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 beispielsweise angespritzt.
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Aufgrund der hohlförmigen Ausgestaltung des Ventilgehäuses 10 weist dieses einen Ventilgehäuseinnenraum 11 auf, der über eine Lüftungsöffnung 3 mit einer Lüftungsleitung 5 fluidverbunden ist. Die Lüftungsöffnung 3 ist dabei als Durchgangsöffnung 3 durch die Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 ausgeführt. Die Lüftungsleitung 5 ist in einem Lüftungsanschluss 4 ausgebildet, auf den beispielsweise ein Lüftungsschlauch aufgeschoben beziehungsweise an diesem befestigt werden kann, der im Fall der Ausgestaltung des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 als Kraftstoffbehälter 1 beispielsweise mit einem Aktivkohlefilter oder einem Einfüllrohrkopf fluidverbunden sein kann.
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Der Ventilgehäuseinnenraum 11 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über zwei Ventilationsöffnungen 13 mit dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum fluidverbunden. Folglich können über die Ventilationsöffnungen 13 ein Luft-Gas-Gemisch als auch eine Flüssigkeit zwischen dem Ventilgehäuseinnenraum 11 und dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum ausgetauscht werden.
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In dem Ventilgehäuseinnenraum 11 des Abschaltventils ist ein Ventilkörper 20 angeordnet, der mittels einer Halteeinrichtung 23 beweglich im Ventilgehäuseinnenraum 11 gehalten ist, wobei der Ventilkörper 20 bezüglich des Ventilgehäuses 10 entlang dessen Längsachse verschiebbar gehalten ist.
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Der Ventilkörper 20 ist über eine der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 abgewandten Einführöffnung 16 in den Ventilgehäuseinnenraum 11 einführbar. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist die Rasteinrichtung 23 in Form von zwei Rastzungen 23 realisiert, die beide durch eine Materialaussparung voneinander getrennt sind. Aufgrund der Materialausnehmung zwischen den zwei Rastzungen 23 sind diese aufeinander elastisch verformbar.
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Beim Hineinschieben des Ventilkörpers 20 in den Ventilgehäuseinnenraum 11 stößt der obere Kopfbereich der Rasteinrichtung 23 an der Lüftungsöffnung 3 an. Aufgrund der konischen Ausgestaltung der zwei Rastzungen 23 und aufgrund der konischen Ausgestaltung der dem Ventilgehäuseinnenraum 11 zugewandten Lüftungsöffnung 3 werden die beiden Rastzungen 23 durch Hineinschieben in die Lüftungsöffnung aufeinander zu verschoben, so dass die zwei Rastzungen 23 unter elastische Verformung durch die Lüftungsöffnung 3 hindurch geschoben werden können. Nachdem der obere Bereich der Rastzungen 23 mit deren Radialverdickungen durch die Lüftungsöffnung 3 hindurch getreten sind, werden die zwei Rastzungen 23 aufgrund deren Elastizität in ihre Ursprungsposition wieder zurück bewegt. Die Rastzungen 23 hintergreifen folglich die die Lüftungsöffnung 3 umgebende Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2.
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Somit ist der Ventilkörper 20 nicht ohne Weiteres aus dem Ventilgehäuse 10 herausziehbar, was zur Folge hat, dass bei einem niedrigen Betriebsflüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters, bei dem der Ventilkörper 20 keinen Auftrieb erfährt, der Ventilkörper 20 nicht nach unten aus dem Ventilgehäuse 10 herausfällt.
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Aus 1 ist ersichtlich, dass in dem Ventilkörper 20 eine Entlüftungsöffnung 22 vorgesehen ist, über die der Ventilkörperinnenraum 21 mit dem Ventilgehäuseinnenraum 11 fluidverbunden ist.
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Die Funktionsweise des in 1 dargestellten Abschaltventils ist derart, dass bei einem steigenden Flüssigkeitspegel innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 auch der Flüssigkeitspegel in dem Ventilkörper 21 ansteigt, bis die Betriebsflüssigkeit die Entlüftungsöffnung 22 verschließt. Denn solange die Entlüftungsöffnung 22 nicht durch die Betriebsflüssigkeit bedeckt ist, kann das sich im Ventilkörperinnenraum 21 befindliche Luft-Gas-Gemisch über die Entlüftungsöffnung 22 in den Ventilgehäuseinnenraum 11 entweichen. Das in dem Ventilgehäuseinnenraum 11 befindlichen Luft-Gas-Gemisch wird über die Lüftungsöffnung 3 und die Lüftungsleitung 5 zu dem Aktivkohlefilter oder einem Einfüllrohrkopf abgeleitet.
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Nachdem die Betriebsflüssigkeit die Entlüftungsöffnung 22 bedeckt hat, kann das sich oberhalb der Entlüftungsöffnung 22 befindliche Luft-Gas-Gemisch nicht mehr entweichen, so dass der Ventilkörper 20 eine vom Flüssigkeitspegel abhängige Auftriebskraft erfährt. Solange der Ventilkörper 20 die Lüftungsöffnung 3 nicht verschließt, kann während des Befüllvorgangs des Betriebsflüssigkeitsbehälters das sich in diesem befindliche Luft-Gas-Gemisch über die Lüftungsleitung 5 abgeführt werden, so dass sich in dem Betriebsflüssigkeitsbehälterinnenraum lediglich ein vorbestimmter Überdruck während eines Befüllvorganges einstellt.
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Nach Erreichen eines vorbestimmten Flüssigkeitspegels innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 erfährt der Ventilkörper 20 einen derartigen Auftrieb, dass der Ventilkörper 20 die Durchgangsöffnung 3 verschließt. Ab diesem Pegel ist ein Fluidaustausch zwischen dem Ventilgehäuseinnenraum 11 und der Lüftungsleitung 5 über die Durchgangsöffnung 3 nicht mehr möglich. Durch weiteres Einfüllen der Betriebsflüssigkeit in den Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 über ein Einfüllrohr steigt der Gasdruck innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 an, so dass der Flüssigkeitspegel im Einfüllrohr ansteigt, bis dieser beispielsweise eine Schnüffelöffnung eines Zapfventils erreicht, so dass der Befüllvorgang des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 automatisch beendet werden kann.
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Der Auftrieb, den der Ventilkörper 22 erfährt, ist durch das Volumen des Ventilkörperinnenraums 21, durch die Materialauswahl des Ventilkörpers 20 und durch die Position der Entlüftungsöffnung 22 bestimmt. In Abhängigkeit der Position der Entlüftungsöffnung 22 kann der Auftrieb, den der Ventilkörper 22 durch die Betriebsflüssigkeit erfährt, beeinflusst werden, so dass unterschiedliche Abschalthöhen erzielt werden können.
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Im Sinne der Erfindung wird der Abstand des Betriebsflüssigkeitspegels zur mit dem Ventilgehäuse 10 verbundenen Kraftstoffbehälterinnenwand, ab dem der Ventilkörper 20 durch die Betriebsflüssigkeit so viel Auftrieb erfährt, dass dieser die Lüftungsöffnung 3 verschließt, als Abschalthöhe bezeichnet.
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Umso weiter oben (in Einbaulage) die Entlüftungsöffnung 22 im Ventilkörper 22 angeordnet ist, desto später wird bei einem Befüllvorgang die Entlüftungsöffnung 22 durch die Betriebsflüssigkeit verschlossen. Folglich wird eine umso niedrigere Abschalthöhe erreicht, desto weiter oben die Entlüftungsöffnung 22 in dem Ventilkörper 20 positioniert ist. Aus 1 ist ersichtlich, dass in der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 eine Bypasseinrichtung 31 in Form einer Bypasslüftungsöffnung 31 ausgebildet ist. Die Bypasslüftungsöffnung 31 ist als Durchgangsbohrung 31 zwischen dem Ventilgehäuseinnenraum 11 und der Lüftungsleitung 5 ausgebildet. Folglich stehen der Ventilgehäuseinnenraum 11 und die Lüftungsleitung 5 unabhängig von der Position des Ventilkörpers 20 miteinander in Fluidverbindung.
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Die Bypasslüftungsöffnung 31 ist dabei derart dimensioniert, dass beim Befüllen des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 und dadurch bedingten Anstieg des Betriebsflüssigkeitspegels innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 bis hin zum Abschaltpegel, der Druck innerhalb des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 weiterhin ansteigt und über die Bypasslüftungsöffnung 31 lediglich so langsam abgebaut wird, dass die Betriebsflüssigkeitssäule im Einfüllrohr ansteigen kann, bis diese beispielsweise eine Schnüffelöffnung erreicht, so dass der Befüllvorgang bei Erreichen der Schnüffelöffnung des Zapfventils durch die Betriebsflüssigkeit automatisch beendet wird. Der durch die Flüssigkeitssäule in dem Einfüllrohr in dem Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 erzeugte Druck wird über die Bypasslüftungsöffnung 31 abgebaut, so dass die Flüssigkeitssäule in dem Einfüllrohr wieder absinkt.
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Die Bypasslüftungsöffnung 31 derart dimensioniert, dass nach Absenken des Flüssigkeitspegels im Einfüllrohr eine zweite und eine dritte Nachbetankung durchgeführt werden können, ohne dass Betriebsflüssigkeit durch die Bypasslüftungsöffnung 31 in die Entlüftungsleitung 5 vordringt.
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In den 2a und 2b ist eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 dargestellt, wobei lediglich das Ent- und/oder Belüftungsventil anders ausgestaltet ist als bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel.
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In 2a ist das Ent- und/oder Belüftungsventil in einem Zustand dargestellt, in dem der Ventilkörper 20 von der Lüftungsöffnung 3 beabstandet ist, so dass ein Fluidaustausch zwischen dem Ventilgehäuseinnenraum 11 und der Lüftungsleitung 5 möglich ist. In 2b ist das gleiche Ent- und/oder Belüftungsventil dargestellt, wobei der Ventilkörper 20 durch die Betriebsflüssigkeit einen derartigen Auftrieb erfährt, dass der Ventilkörper 20 die Lüftungsöffnung 3 verschließt.
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Die Halteeinrichtung ist in dem in den 2a und 2b dargestellten Abschaltventil unterschiedlich zu dem in 1 dargestellten Abschaltventil ausgebildet. Die Rasteinrichtung beziehungsweise die Halteeinrichtung umfasst einen oder mehrere mit dem Ventilkörper 20 verbundene und sich radial vom Ventilkörper 20 erstreckende Rastvorsprünge 24. In dem Ventilgehäuse 10 ist eine der Anzahl der Rastvorsprünge 24 entsprechende Anzahl von Rastöffnungen 14 vorgesehen. Der Ventilkörper 20 ist weiterhin über die Einführöffnung 16 in dem Ventilgehäuseinnenraum 11 einführbar und unter elastische Verformung des Ventilgehäuses 10 und/oder des Ventilkörpers 20 und/oder der Rastvorsprünge 24 in die Rastöffnung 14 einrastbar.
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Die übrige Funktionalität ist identisch mit der des Betriebsflüssigkeitsbehälters 1 gemäß der ersten Ausführungsform. Insofern wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.
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In 3 ist der in 2b dargestellte Betriebsflüssigkeitsbehälter 1 nochmals vergrößert dargestellt. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Bypasslüftungseinrichtung nicht notwendigerweise als Bypasslüftungsöffnung 31 alleine ausgebildet sein muss. Die Bypasslüftungseinrichtung kann beispielsweise als ein mit dem Ventilgehäuse 10 ausgebildete Bypasslüftungsleitung 32 und/oder Bypasslüftungsnut 32 ausgebildet sein. In Schließstellung des Ventilkörpers 20 ist der Ventilgehäuseinnenraum 11 mit der Lüftungsöffnung 3 durch die Bypasslüftungsleitung 32 und/oder die Bypasslüftungsnut 32 fluidverbunden. Folglich wirkt die Bypasslüftungsleitung 32 und/oder die Bypasslüftungsnut 32 lediglich in Schließstellung des Ventilkörpers 20.
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Zusätzlich und/oder alternativ zu der Bypasslüftungsöffnung 31 und/oder Bypasslüftungsleitung 32 und/oder Bypasslüftungsnut 32 kann die Bypasslüftungseinrichtung auch als Aussparung 33 in der die Lüftungsöffnung 3 umschließenden Betriebsflüssigkeitsbehälterwand 2 ausgebildet sein, wobei in Schließstellung des Ventilkörpers der Ventilgehäuseinnenraum 11 mit der Lüftungsöffnung 3 durch die Aussparung 33 fluidverbunden ist.
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Die Ausführungen zu der Dimensionierung der Bypasslüftungsöffnung 31, die mit Bezug auf 1 durchgeführt wurde, gelten auch für die Bypasslüftungsleitung 32, die Bypasslüftungsnut 32 und die Aussparung 33.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Betriebsflüssigkeitsbehälter
- 2
- Betriebsflüssigkeitsbehälterwand/Kraftstoffbehälterwand
- 3
- Lüftungsöffnung/Durchgangsöffnung (in der Betriebsflüssigkeitsbehälterwand)
- 4
- Lüftungsanschluss
- 5
- Lüftungsleitung
- 10
- Ventilgehäuse/Führungsrohr
- 11
- Ventilgehäuseinnenraum
- 13
- Ventilationsöffnung
- 14
- Rastöffnung (des Ventilgehäuses)
- 15
- Ventilsitz
- 16
- Einführöffnung (des Ventilgehäuses)
- 20
- Ventilkörper/Auftriebskörper/Schwimmer
- 21
- Ventilkörperinnenraum
- 22
- Entlüftungsöffnung/Entlüftungsbohrung
- 23
- Halteeinrichtung/Rasteinrichtung/Rastzunge
- 24
- Halteeinrichtung/Rasteinrichtung/Rastvorsprung
- 31
- Bypasslüftungseinrichtung, Bypasslüftungsöffnung
- 32
- Bypasslüftungseinrichtung, Bypasslüftungsleitung/Bypasslüftungsnut
- 33
- Bypasslüftungsleitung, Aussparung
