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Vorliegende Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil eines Tanksystems eines Fahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung das entsprechende Tanksystem mit dem Entlüftungsventil und ein Fahrzeug samt Tanksystem.
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Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge wie Pkws oder Lkws, können unterschiedliche Tanksysteme für Betriebsflüssigkeiten aufweisen. Bekannt sind beispielsweise Tanksysteme zur Bevorratung eines flüssigen Reduktionsmittels. Das Reduktionsmittel ist insbesondere harnstoffhaltig. Dieses Reduktionsmittel wird bei der SCR-Technik verwendet, um Stickoxide zu reduzieren. Üblicherweise weisen die Tanksysteme für das Reduktionsmittel eine Befüllleitung auf, die von einem Befüllkopf bis zum entsprechenden Tank führt. Des Weiteren führt eine Entlüftungsleitung von dem Tank bis zu dem Befüllkopf. Am Befüllkopf strömt die Luft aus der Entlüftungsleitung in die Atmosphäre.
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Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Entlüftungsventil für ein Tanksystem eines Fahrzeugs, insbesondere für ein Tanksystem zur Bevorratung eines flüssigen Betriebsmittels, anzugeben, das bei einfacher Herstellung wartungsarm betrieben werden kann und bauraumoptimiert im Fahrzeug untergebracht werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Somit wird die Aufgabe gelöst durch ein Entlüftungsventil eines Tanksystems eines Fahrzeugs. Das Tanksystem ist insbesondere zur Bevorratung eines flüssigen Betriebsmittels, insbesondere eines Reduktionsmittels für SCR-Technik, ausgebildet. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug.
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Das Entlüftungsventil umfasst ein Gehäuse. In bzw. an diesem Gehäuse sind ein Zulauf, eine Ausperlkammer und eine Ventilkammer ausgebildet. Der Zulauf ist direkt oder über eine entsprechende Entlüftungsleitung an einen Tank anschließbar. Der Zulauf mündet innerhalb des Gehäuses in die durch das Gehäuse gebildete Ausperlkammer. Die Ausperlkammer wiederum geht innerhalb des Gehäuses in die Ventilkammer über. Am oberen Ende der Ventilkammer befindet sich zumindest eine Atmosphärenöffnung in der Wandung des Gehäuses.
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Ferner umfasst das Entlüftungsventil einen aufschwimmbaren Ventilkörper innerhalb der Ventilkammer. In der Ventilkammer ist ein Ventilsitz mit Öffnung angeordnet. An diesem Ventilsitz liegt der aufschwimmende Ventilkörper dichtend an. Wenn der Ventilkörper nicht aufschwimmt sondern in seiner Ruhelage liegt, ist die Öffnung am Ventilsitz offen und das beim Betankungsvorgang verdrängte Gas (insbesondere Luft) kann am Ventilkörper vorbei und durch den Ventilsitz und die Atmosphärenöffnung nach außen strömen. Zum Ende des Betankungsvorganges steigt die Betriebsflüssigkeit durch den Zulauf und die Ausperlkammer bis in die Ventilkammer. Dadurch schwimmt der Ventilkörper auf und liegt dichtend am Ventilsitz an. In diesem Zustand kann weder die Flüssigkeit noch das Gas durch den Ventilsitz nach oben und somit nach außen strömen.
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Das erfindungsgemäße Entlüftungsventil zeigt ein gemeinsames Gehäuse, in dem sowohl die Ausperlkammer als auch die Verbindung zur Atmosphäre realisiert ist. Durch die Anordnung der Ausperlkammer und der Ventilkammer sowie der entsprechenden Elemente, wie Ventilkörper und Ventilsitz, innerhalb desselben Gehäuses, ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau. Es bedarf keiner weiterführenden Leitung, die nach der Ausperlkammer bis zum Befüllkopf führen. Dadurch ist die Positionierung des Entlüftungsventils und somit das Ende der gesamten Entlüftungsleitung im Fahrzeug relativ frei wählbar. Selbstverständlich wird das Entlüftungsventil höher positioniert als der Tank des Tanksystems. Das Gas strömt nicht mehr im Bereich des Befüllkopfes und somit in der Nähe der tankenden Person aus, sondern kann an beliebiger anderer Stelle des Fahrzeuges in die Atmosphäre ausströmen. Eine etwaige Geruchsbelästigung der tankenden Person wird somit vermieden.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Atmosphärenöffnung durch ein Auslassventil verschlossen ist. Der Einfachheit halber wird hier meist nur von einer Atmosphärenöffnung gesprochen, wobei jedoch stets mehrere einzelnen Öffnungen bzw. Löcher verwendet werden können. Das Auslassventil öffnet lediglich in Richtung der Atmosphäre.
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Insbesondere ist das Auslassventil als eine auf der Atmosphärenöffnung aufliegende Membran ausgebildet. Besonders bevorzugt ist hierzu das Auslassventil als Pilzventil ausgebildet. Dieses Pilzventil umfasst einen Schirm, der die Membran darstellt und einen Fortsatz, der in der Mitte des Schirms angeordnet ist und zur Befestigung des Schirms am Gehäuse dient.
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Die Membran des Auslassventils ist vorzugsweise aus Fluorsilikon gefertigt und ist somit beständig gegen Harnstoff.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die Ventilkammer mit einem verjüngten Übergangsbereich nach unten in Richtung der Ausperlkammer erstreckt. Besonders bevorzugt geht dieser Übergangsbereich in ein Eintauchrohr über. Dieses Eintauchrohr ragt in die Ausperlkammer.
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Die Ventilkammer ist vorzugsweise zweiteilig durch ein Ventilkammeroberteil und ein Ventilkammerunterteil des Gehäuses gebildet. Das Ventilkammeroberteil und das Ventilkammerunterteil sind vorzugsweise miteinander verschraubt, verpresst, verklebt, verschweißt oder anderweitig fest miteinander verbunden.
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Besonders bevorzugt ist der Ventilsitz zwischen Ventilkammeroberteil und Ventilkammerunterteil angeordnet. Insbesondere ist der Ventilsitz in Form einer dünnen Scheibe mit Durchgangsloch ausgebildet. Diese dünne Scheibe kann vor dem Zusammensetzen von Ventilkammeroberteil und Ventilkammerunterteil zwischen diese beiden Teile eingelegt werden.
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Der Ventilsitz, insbesondere in Form einer dünnen Scheibe mit Durchgangsloch, ist vorzugsweise aus Fluorsilikon gefertigt und somit beständig gegen Harnstoff.
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Die zumindest eine Atmosphärenöffnung befindet sich vorzugsweise auf der Oberseite des Ventilkammeroberteils. Das Ventilkammeroberteil ist insbesondere topfförmig ausgestaltet.
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Das Ventilkammerunterteil bildet vorzugsweise einen Aufnahmeraum für den Ventilkörper. Nach unten hin verjüngt sich dieser Aufnahmeraum vorzugsweise zum Übergangsbereich und zum Eintauchrohr hin.
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Vorzugsweise sind an Ventilkörper und Ventilkammer zumindest eine Paarung aus Führungsrippe und Führungsnut ausgebildet. Die Führungsrippe steckt in der Führungsnut und ermöglicht ein Aufschwimmen und Absenken des Ventilkörpers; verhindert allerdings ein Verdrehen und Verkanten des Ventilkörpers innerhalb der Ventilkammer. Besonders bevorzugt sind mehrere Paarungen aus Führungsrippe und Führungsnut vorgesehen. Insbesondere weist der Ventilkörper mehrere Führungsnuten auf. Entsprechend sind in der Ventilkammer mehrere Führungsrippen ausgebildet.
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Der Ventilkörper ist vorzugsweise innen hohl und aus zwei Schalen zusammengesetzt.
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Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass die Ausperlkammer zweiteilig durch ein Ausperlkammeroberteil und ein Ausperlkammerunterteil des Gehäuses gebildet ist. Das Ausperlkammeroberteil ist besonders bevorzugt einteilig zusammen mit dem Ventilkammerunterteil gefertigt. Dadurch ergibt sich im Gesamten ein dreiteiliger Aufbau des Gehäuses, nämlich aus Ventilkammeroberteil, Ausperlkammerunterteil und gemeinsamem Mittelteil. Das gemeinsame Mittelteil stellt dabei das Ventilkammerunterteil und das Ausperlkammeroberteil dar.
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Das Ausperlkammerunterteil verjüngt sich vorzugsweise nach unten hin und geht in den Zulauf über.
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Die Erfindung umfasst ferner ein Tanksystem eines Fahrzeugs. Das Tanksystem umfasst einen Tank zur Aufnahme einer Betriebsflüssigkeit. Bei der Betriebsflüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um ein Reduktionsmittel. Das Reduktionsmittel ist insbesondere harnstoffhaltig. Ferner umfasst das Tanksystem eine Befüllleitung. Die Befüllleitung führt von einem Befüllkopf bis zum Tank und dient zum Einfüllen der Betriebsflüssigkeit. Darüber hinaus umfasst das Tanksystem ein Entlüftungsventil wie es vorab beschrieben wurde. Der Zulauf des Entlüftungsventils ist entweder direkt oder über eine Entlüftungsleitung mit dem Tank verbunden.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Atmosphärenöffnung unabhängig vom Befüllkopf und ohne eine Verbindung zum Befüllkopf angeordnet ist.
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Des Weiteren umfasst die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere ausgebildet als Straßenfahrzeug, umfassend das vorab beschriebene Tanksystem.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich das Entlüftungsventil an einer Innenseite der Karosserie des Fahrzeugs, beispielsweise in einem Radhaus.
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Des Weiteren ist das Entlüftungsventil vorzugsweise höher als der Tank und niedriger als der Befüllkopf angeordnet, so dass die entsprechende Flüssigkeit am Ende des Betankungsvorganges in das Entlüftungsventil aufsteigt und der Ventilkörper gegen den Ventilsitz aufschwimmt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Tanksystem mit erfindungsgemäßem Entlüftungsventil,
- 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils,
- 3 eine Detaildarstellung eines Ventilkörpers des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils, und
- 4 zwei unterschiedliche Betriebszustände des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils.
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1 zeigt ein Tanksystem 1 eines Fahrzeugs. Das Tanksystem 1 umfasst einen Tank 2. Der Tank 2 wird im gezeigten Beispiel zur Bevorratung eines harnstoffhaltigen Reduktionsmittels verwendet. Darüber hinaus umfasst das Tanksystem 1 eine Befüllleitung 5, die von einem Befüllkopf 6 bis zum Tank 2 führt. Von dem Tank 2 führt eine Entlüftungsleitung 4 bis zu einem Entlüftungsventil 3. Das Entlüftungsventil 3 ist unabhängig vom Befüllkopf 6 und weiter unten als der Befüllkopf 6 angeordnet.
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2 zeigt das Entlüftungsventil 3 im Detail. Auf der linken Seite von 2 ist eine schematische Schnittdarstellung des Entlüftungsventils 3 gezeigt. Die rechte Seite auf 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der einzelnen Teile des Entlüftungsventils 3.
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Das Entlüftungsventil 3 umfasst ein Gehäuse 7. Das Gehäuse 7 weist einen Zulauf 8 auf, der mit der Entlüftungsleitung 4 verbunden wird. Der Zulauf 8 geht in eine Ausperlkammer 9 über. Die Ausperlkammer 9 weist insbesondere einen größeren Durchmesser auf als der Zulauf 8.
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Die Ausperlkammer 9 wiederum geht in eine Ventilkammer 10 über. An ihrer Unterseite weist die Ventilkammer 10 einen verjüngten Übergangsbereich 20 auf, der mit einem Eintauchrohr 21 in die Ausperlkammer 9 ragt.
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An ihrem oberen Ende weist die Ventilkammer 10 mehrere Atmosphärenöffnungen 11 auf.
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Das Gehäuse 7 ist dreiteilig aufgebaut und umfasst ein Ventilkammeroberteil 30, ein mittleres Ventilkammerunterteil/Ausperlkammeroberteil 31 und ein Ausperlkammerunterteil 32. Die einzelnen Teile 30, 31, 32 sind fest miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt, verpresst, verklebt oder verschweißt.
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In der Ventilkammer 10 sitzt ein Ventilkörper 12. Über dem Ventilkörper 12 ist ein Ventilsitz 13 angeordnet. Der Ventilsitz 13 ist im gezeigten Beispiel eine dünne Scheibe mit Durchgangsloch. Der Ventilsitz 13 ist zwischen Ventilkammeroberteil 30 und Ventilkammerunterteil/Ausperlkammeroberteil 31 eingeklemmt.
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Über dem Ventilsitz 13 befinden sich die Atmosphärenöffnungen 11. Auf der Außenseite des Gehäuses 7 verschließt ein Auslassventil 18 die Atmosphärenöffnungen 11. Das Auslassventil 18 umfasst hier eine Membran 19, die auf den Atmosphärenöffnungen 11 aufliegt. Das Auslassventil 18 ist als Pilzventil ausgebildet. Die Membran 19 bildet hierbei den Schirm des Pilzes.
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3 zeigt im Detail den Aufbau des Ventilkörpers 12. Der Ventilkörper 12 ist aus einer Oberschale 14 und einer Unterschale 15 zusammengesetzt. Dadurch ergibt sich ein hohler Ventilkörper 12, der gegen den Ventilsitz 13 aufschwimmbar ist.
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Die Oberseite des Ventilkörpers 12 ist konvex ausgebildet und kann dadurch optimal die Durchgangsöffnung im Ventilsitz 13 verschließen.
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In der Ventilkammer 10 des Gehäuses 7 sind mehrere Führungsrippen 17 ausgebildet. Diese Führungsrippen 17 stecken in entsprechenden Führungsnuten 16 des Ventilkörpers 12. Dadurch wird vermieden, dass sich der Ventilkörper 12 beim Aufschwimmen verdreht und somit verkanten kann.
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4 zeigt zwei unterschiedliche Betriebszustände des Entlüftungsventils 3. Die linke Darstellung in 4 zeigt, wie während der Betankung das durch die Flüssigkeit verdrängte Gas durch das Entlüftungsventil 3 nach außen strömt. Der Ventilkörper 12 sitzt dabei in seiner Ruhestellung. Die Führungsrippen 17 beabstanden den Ventilkörper 12 von der Innenwandung des Gehäuses 7. Dadurch kann das Gas an dem Ventilkörper 12 vorbeiströmen. Das Gas strömt durch den offenen Ventilsitz 13 und durch die Atmosphärenöffnungen 11. Der entsprechende Druck des ausströmenden Gases öffnet dabei das Auslassventil 18. Die Membran 19 hebt sich dabei an.
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Die rechte Darstellung in 4 zeigt das Ende des Betankungsvorgangs. Bei entsprechend vollem Tank 2 steigt die Flüssigkeit in der Entlüftungsleitung 4 durch den Zulauf 8 und den Ausperlbehälter 9 bis in die Ventilkammer 10.
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Dadurch schwimmt der Ventilkörper 12 auf und stößt gegen den Ventilsitz 13. Dabei wird die Durchgangsöffnung im Ventilsitz 13 verschlossen. Somit wird vermieden, dass die Flüssigkeit über die Atmosphärenöffnungen 11 austritt. Dadurch ist es möglich, das gezeigte Entlüftungsventil 3 unabhängig vom Befüllkopf und insbesondere weiter unten als den Befüllkopf anzuordnen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Tanksystem
- 2
- Tank
- 3
- Entlüftungsventil
- 4
- Entlüftungsleitung
- 5
- Befüllleitung
- 6
- Befüllkopf
- 7
- Gehäuse
- 8
- Zulauf
- 9
- Ausperlkammer
- 10
- Ventilkammer
- 11
- Atmosphärenöffnungen
- 12
- Ventilkörper
- 13
- Ventilsitz
- 14
- Oberschale
- 15
- Unterschale
- 16
- Führungsnuten
- 17
- Führungsrippen
- 18
- Auslassventil
- 19
- Membran (Pilzschirm)
- 20
- Übergangsbereich
- 21
- Eintauchrohr
- 30
- Ventilkammeroberteil
- 31
- Ventilkammerunterteil/Ausperlkammeroberteil
- 32
- Ausperlkammerunterteil
