DE102014108088A1

DE102014108088A1 - Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102014108088A1
Application number: DE102014108088.2A
Authority: DE
Inventors: c/o Reutter GmbH Fiore Nicola; c/o Reutter GmbH Wilfinger Kurt
Original assignee: Reutter GmbH
Current assignee: Reutter GmbH
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2014-06-06
Publication date: 2015-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitstank (1) eines Kraftfahrzeugs aufweisend ein Füllrohr (2) mit einem Ventil (3) für eine Tankbefüllung mittels eines Zapfventils mit Abschaltautomatik, wobei das Füllrohr (2) mindestens eine Öffnung (5) aufweist, welche im Flüssigkeitstank (1) angeordnet ist und im leeren Zustand des Flüssigkeitstanks (1) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und im befüllten Zustand des Flüssigkeitstanks (1) zumindest teilweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, ein Ventilkörper (4) relativ zum Füllrohr (2) beweglich auf dem Füllrohr (2) angeordnet ist, welcher durch eine Veränderung des Flüssigkeitsspiegels relativ zum Füllrohr (2) bewegt wird, ein Bereich des Ventilkörpers (4) die mindestens eine Öffnung (5) im Befüllzustand des Flüssigkeitstanks (1) freigibt, und im Zustand, in welchem die Abschaltautomatik des Zapfventils ausgelöst wird, zumindest in einem wesentlichen Teilbereich aufgrund der Relativbewegung des Ventilkörpers (4) verdeckt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein AdBlue^®-Tank, wie auch ein herkömmlicher Diesel-Tank, eines Kraftfahrzeugs wird üblicherweise mit Zapfventilen (Zapfpistolen) befüllt, die über eine Zapfventilautomatik (ZVA) verfügen, wodurch der Tankvorgang bei vollem Flüssigkeitstank automatisch beendet wird. Hierbei wird durch die über eine Befüllleitung eingefüllte Flüssigkeit in einem engen Spalt an einem Ventilsitz ein Unterdruck (Venturi-Effekt) erzeugt, welcher eine Membran in einer Füllstellung hält, in welcher der Flüssigkeitsstrom aufrechterhalten wird, sofern nicht auf andere Weise der Füllvorgang beendet wird. Eine Fühlerleitung, die über die Membran bis zu einer Fühleröffnung im Bereich der Ausströmöffnung der Befüllleitung führt, saugt zum Ausgleichen des durch den Venturi-Effekt erzeugten Unterdrucks Luft aus dem Flüssigkeitstank. Solange keine Flüssigkeit in den Bereich der Fühleröffnung gelangt, wird Flüssigkeit dem Flüssigkeitstank zugeführt. Steigt aber der Flüssigkeitsstand des Flüssigkeitstanks bis zur Fühleröffnung an, wird die Luftzufuhr unterbrochen und es bildet sich in der Fühlerleitung ein Unterdruck, wodurch die Membran in ihre andere Stellung bewegt und ein Abschaltmechanismus ausgelöst wird, so dass keine weitere Flüssigkeit mehr dem Flüssigkeitstank zugeführt wird.
Ein derartiges Zapfventil ist beispielsweise in der WO 2011/073690 A1 beschrieben.
Zur Tankbefüllung wird das Zapfventil in ein Füllrohr eines Tanks eingeführt. Derartige Flüssigkeitstanks lassen noch Wünsche offen. Insbesondere sollen Druckspitzen bei der Tankbefüllung sowie ein Spritzen verhindert werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Verschiebung des Ventilkörpers relativ zum Füllrohr, wobei der Ventilkörper auf dem Füllrohr angeordnet ist, ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau des Ventils in Verbindung mit einer einfachen Betätigung des Ventilkörpers, insbesondere durch einen Schwimmer.
Bevorzugt ist keine absolute Dichtheit des Ventils erforderlich, vielmehr reicht ein Druckaufbau innerhalb des Füllrohres aufgrund der nachströmenden Flüssigkeit des Zapfventils aus, um den Flüssigkeitsspiegel innerhalb des Füllrohres anzuheben, so dass die Fühleröffnung am Ende des Zapfventils in Kontakt mit Flüssigkeit gelangt und das Absaugen von Luft beendet, so dass die Abschaltautomatik des Zapfventils anspringt und den Füllvorgang beendet. Durch das zulässige Spiel lässt sich eine leichtgängige Verschiebbarkeit des Ventilkörpers ermöglichen.
Bevorzugt weisen die Öffnungsbreiten der mindestens einen Öffnung parallel zum Flüssigkeitsspiegel am oberen Ende in der Summe eine geringere Breite auf als im unteren Bereich. Dadurch kann ein schlagartiger Druckanstieg im Füllrohr vermieden werden, wodurch seinerseits ein Spritzen verhindert werden kann. Ebenfalls werden Druckspitzen vermieden, welche zu Beschädigungen des Zapfventils, insbesondere der Abschaltautomatik, führen können.
Insbesondere bevorzugt ist mindestens eine dreieckförmige Öffnung vorgesehen, wobei das Dreieck spitz ausgebildet ist und der spitze Winkelbereich oben angeordnet ist. Hierbei sind auch abgerundete Ausgestaltungen und gekrümmte Schenkelverläufe möglich, um die Charakteristik des Druckanstiegs im Füllrohr zu optimieren, d.h. insbesondere Druckspitzen abzubauen.
Der Ventilkörper ist bevorzugt als Schwimmer ausgebildet und in Längsrichtung des Füllrohres verschiebbar auf dem Füllrohr angeordnet, wobei der Schwimmer eine geringere Dichte als die im Flüssigkeitstank aufzunehmende Flüssigkeit aufweist und daher bei einem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels nach oben (in der Zeichnung durch "o" angedeutet) angehoben wird. Aufgrund seiner Masse bewegt er sich bei einem Absenken des Flüssigkeitsspiegels entsprechend wieder nach unten (in der Zeichnung durch "u" angedeutet). Die Ausgestaltung des Ventilkörpers direkt als Schwimmer, ermöglicht eine sehr einfache Geometrie und einen einfachen Aufbau des Ventils. Insbesondere bevorzugt ist der Ventilkörper hierbei ringförmig ausgebildet und in Längsrichtung des Füllrohres verschiebbar auf dem Füllrohr angeordnet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische, ausschnittsweise Darstellung eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitstanks gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Befüllstelllung,
2 eine 1 entsprechende Darstellung in einer Ventilzwischenstellung,
3 eine 1 entsprechende Darstellung in geschlossener Stellung,
4 eine schematische Ansicht gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in geöffneter (durchgezogene Linien) und geschlossener (gestrichelte Linien) Stellung,
5 eine schematische Ansicht gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in geöffneter Stellung,
6 eine 5 entsprechende Darstellung in geschlossener Stellung, und
7 eine Ansicht des Füllrohres vom Ende her in geöffneter Stellung.
Ein Flüssigkeitstank 1, vorliegend ein Lkw-AdBlue^®-Tank, weist ein Füllrohr 2 auf, über das eine Harnstoff-Wasser-Lösung (AdBlue^®), im Folgenden als Flüssigkeit bezeichnet, in den Flüssigkeitstank 1 mittels eines nicht näher dargestellten Zapfventils mit Fühlerleitung eingefüllt werden kann. Das Füllrohr 2 ragt in den Flüssigkeitstank 1 und weist in seinem Endbereich ein Ventil 3 mit einem Ventilkörper 4 in Gestalt eines ringförmigen Schwimmers 4', welcher in Längsrichtung des Fühlrohres 2 verschiebbar auf dessen Außenfläche angeordnet ist, mehrere Öffnungen 5, vorliegend in Gestalt von versetzt angeordneten, in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Bohrungen 5' auf.
Das Ende des Füllrohres 2 ist verschlossen, wobei zur Verbesserung des Ausströmverhaltens ein nicht näher dargestellter Konus ins Rohrinnere ragt und den Flüssigkeitsstrom während des Einströmens in radialer Richtung umlenkt. Die Bohrungen 5' sind mindestens die Höhe des Schwimmers 4' vom Ende des Füllrohres 2 entfernt angeordnet, so dass sie in der untersten Stellung des Schwimmers 4' freigegeben sind und die Flüssigkeit dem Flüssigkeitstank 1 mit möglichst geringem Strömungswiderstand zugeführt werden kann.
Die Funktion des Schwimmers 4' ist Folgende: Bei leerem Flüssigkeitstank 1 sitzt der Schwimmer 4' ganz unten auf einem in radialer Richtung vorstehenden, vorliegend durch eine Verschlusskappe gebildeten Flansch des Füllrohres 2, wobei die Bohrungen 5' vollständig freigegeben sind, so dass die Flüssigkeit im Wesentlichen ohne Behinderung in den Flüssigkeitstank 1 ausströmen.
Steigt der Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitstank 1 an, so schwimmt der Schwimmer 4' auf, sobald die Flüssigkeit denselben erreicht und er ausreichend Auftrieb erhält, und wird nach oben (in der Zeichnung durch "o" angedeutet) entlang des Füllrohres 2 verschoben, wobei er beginnt, die untersten der Bohrungen 5' zu verdecken, so dass in diesem Bereich die Flüssigkeit beim Ausströmen behindert wird. Der Schwimmer 4' ist jedoch mit Spiel auf dem Füllrohr 2 angeordnet, so dass keine vollständige Abdichtung der Bohrungen 5' erfolgt. Allerdings erhöht sich mit höherwanderndem Schwimmer 4' allmählich der Druck im Inneren des Füllrohres 2.
Steigt der Flüssigkeitsspiegel weiter an, gelangt der Schwimmer 4' letztendlich in eine Höhe, in welcher er alle Bohrungen 5' verdeckt, und der Druck im Inneren des Füllrohres 2 zumindest annähernd sein Maximum erreicht. Dadurch staut sich die Flüssigkeit im Füllrohr 2 und – aufgrund des Verhindern eines Abfließens vom Endbereich des Zapfventils – gelangen das Ende des Zapfventils und damit auch die Fühleröffnung der Fühlerleitung in Kontakt mit der Flüssigkeit, wodurch das an sich bekannte Absaugen von Luft aus dem Flüssigkeitstank 1 bzw. dem Füllrohr 2 beendet wird und das Zapfventil die Flüssigkeitszufuhr in den Flüssigkeitstank 1 beendet.
Je nach Ausgestaltung kann am Flüssigkeitstank 1 eine nicht dargestellte zusätzliche Entlüftung vorgesehen sein, über welche beim Befüllen die im Flüssigkeitstank enthaltene Luft abgegeben wird. Alternativ ist ein Ausströmen über die Öffnungen 5 möglich, insbesondere bei relativ großem Füllrohrduchmesser.
Insbesondere sind auch Ausgestaltungen möglich, bei denen koaxial (oder nebeneinander) angeordnete Leitungen eine getrennte Flüssigkeitszufuhr und Luftabfuhr ermöglichen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das Füllrohr 2 von der Seite her in den Flüssigkeitstank 1 eingeführt und weist mit seinem Ende nach oben (in der Zeichnung durch "o" angedeutet), wo das Ventil 3 ausgebildet ist. Hierbei ist wiederum das Ende des Füllrohres 2 verschlossen, weist einen durch eine Verschlusskappe gebildeten, in radialer Richtung vorstehenden Flansch auf, einen Ventilkörper 4 in Gestalt eines ringförmigen Schwimmers 4'', welcher in Längsrichtung des Fühlrohres 2 verschiebbar auf dessen Außenfläche angeordnet ist, und im Endbereich des Füllrohres 2 sind am Umfang dreieckförmige Öffnungen 5'' ausgebildet, durch welche die Flüssigkeit in den Flüssigkeitstank 1 ausströmen kann. Bei den Dreiecken handelt es sich vorliegend um gleichschenklige spitze Dreiecke, deren spitzer Winkel nahe der Verschlusskappe angeordnet ist.
Im Unterschied zum vorigen Ausführungsbeispiel ist am Flüssigkeitstank 1 eine zusätzliche Entlüftung 6 vorgesehen, die in der Zeichnung nur schematisch angedeutet ist. Über diese Entlüftung 6 wird beim Befüllen des Flüssigkeitstanks 1 Luft an die Umgebung oder eine sonstige Einrichtung abgegeben.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind am Umfang eines von der Seite her in einen Flüssigkeitstank 1 eingeführten Füllrohres 2 in dessen Endbereich eine vorliegend langlochförmige, sich in Längsrichtung des Füllrohres 2 erstreckende Öffnung 5 und ein in entsprechender Höhe des Füllrohres 2 drehbar angeordneter Ventilkörper 4 vorgesehen. Das Ende des Füllrohres 2 ist wieder um mittels einer Verschlusskappe verschlossen. Der Ventilkörper 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist einen im Wesentlichen C-förmig ausgebildeten Verschlussbereich 4a und einen mit dem selben verbundenen Schwimmerbereich 4b auf. Ferner ist vorliegend ein Ringbereich 4c benachbart des Verschlussbereichs 4a vorgesehen, welcher der Führung und der drehbaren Anbringung am Füllrohr 2 dient. Steigt der Flüssigkeitsspiegel im Flüssigkeitstank an, so wird der Schwimmerbereich 4b angehoben und dreht dadurch den Verschlussbereich 4a samt Ringbereich 4c, wodurch der Verschlussbereich 4a sich allmählich vor der Öffnung 5 positioniert und dieselbe nicht vollständig abdichtend verschließt.
Die Anzahl und Gestalt der Öffnung(en) 5 ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen beschränkt, es ist jedoch vorteilhaft, wenn sich die Summe aller Öffnungsbreiten auf einer Höhe nach oben hin möglichst allmählich verringert.
Bezugszeichenliste

1: Flüssigkeitstank
2: Füllrohr
3: Ventil
4: Ventilkörper
4', 4'': Schwimmer
4a: Verschlussbereich
4b: Schwimmerbereich
4c: Ringbereich
5: Öffnung
5': Bohrung
5'': dreieckförmige Öffnung
6: Entlüftung
o: oben
u: unten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/073690 A1 [0003]

Claims

Flüssigkeitstank (1) eines Kraftfahrzeugs aufweisend ein Füllrohr (2) mit einem Ventil (3) für eine Tankbefüllung mittels eines Zapfventils mit Abschaltautomatik, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (2) mindestens eine Öffnung (5) aufweist, welche im Flüssigkeitstank (1) angeordnet ist und im leeren Zustand des Flüssigkeitstanks (1) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels und im befüllten Zustand des Flüssigkeitstanks (1) zumindest teilweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels liegt, ein Ventilkörper (4) relativ zum Füllrohr (2) beweglich auf dem Füllrohr (2) angeordnet ist, welcher durch eine Veränderung des Flüssigkeitsspiegels relativ zum Füllrohr (2) bewegt wird, wobei ein Bereich des Ventilkörpers (4) die mindestens eine Öffnung (5) im Befüllzustand des Flüssigkeitstanks (1) freigibt, und im Zustand, in welchem die Abschaltautomatik des Zapfventils ausgelöst wird, zumindest in einem wesentlichen Teilbereich aufgrund der Relativbewegung des Ventilkörpers (4) verdeckt ist.
Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) die Öffnung(en) (5) im geschlossenen Zustand des Ventils (3) nicht dicht verschließt.
Flüssigkeitstank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungsbreiten der mindestens einen Öffnung (5) parallel zum Flüssigkeitsspiegel am oberen Ende in der Summe eine geringere Breite aufweisen als im unteren Bereich.
Flüssigkeitstank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine dreieckförmige Öffnung (5'') vorgesehen ist, wobei das Dreieck spitz ausgebildet ist und der spitze Winkelbereich oben (o) angeordnet ist.
Flüssigkeitstank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) als Schwimmer (4', 4'') ausgebildet ist und in Längsrichtung des Füllrohres (2) verschiebbar auf dem Füllrohr (2) angeordnet ist, wobei der Schwimmer (4', 4'') eine geringere Dichte als die im Flüssigkeitstank (1) aufzunehmende Flüssigkeit aufweist.
Flüssigkeitstank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) ringförmig ausgebildet ist und in Längsrichtung des Füllrohres (2) verschiebbar auf dem Füllrohr (2) angeordnet ist.
Flüssigkeitstank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (2) von oben in den Flüssigkeitstank (1) ragt und der Ventilkörper (4) im Befüllzustand unten auf dem Füllrohr (2) sitzt, im Inneren des Füllrohres (2) ein den Strömungsquerschnitt nach unten hin verringernder Einsatz angeordnet ist, welcher bis auf die Höhe der Öffnung(en) (5) ragt.
Flüssigkeitstank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllrohr (2) in seinem Endbereich von unten nach oben in den Flüssigkeitstank (1) ragt und der Ventilkörper (4) im Abschaltzustand oben im Endbereich auf dem Füllrohr (2) sitzt.
Flüssigkeitstank nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (4) verdrehbar am Füllrohr (2) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teilbereich des Umfangs unterbrochen ist, um im geöffneten Zustand in Verbindung mit der oder den Öffnungen (5) des Füllrohres (2) ein Einfüllen der Flüssigkeit zu ermöglichen, und im geschlossenen Zustand der Ventilkörper (4) die Öffnung(en) (5) verdeckt.