DE10328879B4 - Multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
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Abstract
Multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem im Plafond eines Treibstofftankes befestigten und zumindest teilweise in diesen eintauchenden Gehäuse mit vertikaler Achse, einem darin in Richtung der Achse geführten Schwimmer und einem auf diesem angebrachten Schließkörper, wobei der Schließkörper bezüglich des Schwimmers in Achsrichtung begrenzt bewegbar, von einer ersten Feder beaufschlagt ist, und eine kleine Druckausgleichsbohrung hat, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Zwischenkörper (30) auf dem Schwimmer (16) und über dem Schließkörper (22) vorgesehen ist, der bezüglich des Schwimmers (16) begrenzt in Achsrichtung beweglich und von einer zweiten Feder (35) beaufschlagt ist, b) der Zwischenkörper (30) einen Teller (32) mit einem äußeren Rand aufweist, welcher Teller (32) eine erste Durchströmöffnung (36) hat, deren Rand (37) einen ersten Sitz für den darunter befindlichen Schließkörper (22) bildet, und c) eine Sitzplatte (38) über dem Zwischenkörper (30) angeordnet und von einer dritten Feder (39) abwärts gegen...
Description
- Die Erfindung betrifft ein multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem im Plafond eines Treibstofftankes befestigten und zumindest teilweise in diesen eintauchenden Gehäuse mit vertikaler Achse, einem darin in Richtung der Achse geführten Schwimmer und einem auf diesem angebrachten Schließkörper, wobei der Schließkörper bezüglich des Schwimmers in Achsrichtung begrenzt bewegbar, von einer ersten Feder beaufschlagt ist, und eine kleine Druckausgleichsbohrung hat.
- Derartige Ventile finden in Treibstofftankanlagen Verwendung, wo sie räumlich getrennt vom Füllrohr angeordnet und mit einem Filter für die Adsorption von Kraftstoffdämpfen verbunden sind. Derartige Anlagen mit Adsorptionsfilter sind heute nötig, um die gesetzlichen Auflagen hinsichtlich Freisetzung von Kraftstoffdämpfen beim Betanken und durch natürliche Abdampfung zu erfüllen.
- Da Adsorptionsfilter aber mit dem flüssigen Treibstoff keinesfalls in Berührung kommen dürfen, und da außerdem beim Betanken einerseits große Mengen an Luft-Dampfgemisch verdrängt werden und andererseits bei Erreichen des maximalen Füllstandes im Tank der Druck soweit ansteigen muss, dass der Schnüffelsensor der Zapfpistole anspricht, muss das Ventil mehrere Funktionen erfüllen. Nebstbei ist noch sicherzustellen, dass der Tank nach einem Überschlag des Fahrzeuges nicht ausläuft.
- Aus der
US 5 590 697 A ist ein gattungsgemäßes Betankungsbegrenzungsventil bekannt, das auch die Verbindung zu einem Adsorptionsfilter herstellt und ein Überdruckventil umfasst. Der Schließkörper schließt zuerst teilweise und dann ganz. Nachteilig ist an diesem Ventil, dass bei plötzlichem Ausdampfen ein Überdruck entstehen kann, der dann über das Überdruckventil in die Umgebung abgelassen wird. - Wenn auch das Abschalten beim Betanken in zwei Stufen erfolgt, so kann dann doch ein kleiner Überdruck bleiben, der zu unerwünschtem Austreten von Kraftstoff beim Öffnen des Verschlusses führt. Es soll auch bei geschlossenem Ventil ein langsamer Druckabbau möglich sein.
- Es ist Ziel der Erfindung, alle diese Anforderungen an Sicherheit und Emissionsbeschränkung auf möglichst einfache Weise mit einem Ventil zu erfüllen.
- Erfindungsgemäß wird das, ausgehend von dem eingangs beschriebenen Ventil, dadurch erzielt, dass
- a) ein Zwischenkörper auf dem Schwimmer und über dem Schließkörper vorgesehen ist, der bezüglich des Schwimmers begrenzt in Achsrichtung beweglich und von einer zweiten Feder beaufschlagt ist,
- b) der Zwischenkörper einen Teller mit einem äußeren Rand aufweist, welcher Teller eine erste Durchströmöffnung hat, deren Rand einen ersten Sitz für den darunter befindlichen Schließkörper bildet, und
- c) eine Sitzplatte über dem Zwischenkörper angeordnet und von einer dritten Feder abwärts gegen einen Anschlag gedrückt ist, und eine zweite, größere Durchströmöffnung hat, deren Rand einen zweiten Sitz für den Zwischenkörper bildet.
- Wegen der begrenzten Bewegbarkeit und der ersten Feder wird der Schließkörper bei absinkendem Schwimmer mitgenommen, aber beim Schließen mit definierter Kraft auf den Ventilsitz gedrückt. So wird beim Betanken der zum Abschalten der Zapfpistole nötige Überdruck erreicht. Die Druckausgleichsbohrung ist so klein, dass sie nach dem Abschalten einen Druckausgleich herbeiführt. Der Zwischenkörper erfüllt eine Doppelfunktion. Einerseits bildet er den Ventilsitz für den Schließkörper, andererseits gibt er beim Betanken einen großen Durchtrittsquerschnitt für das Entweichen des verdrängten Gemisches frei. Die zweite Feder ist schwächer als die erste und wirkt so auch der Bewegung des Schließkörpers dämpfend entgegen. Die Bewegungsbegrenzung des Zwischenkörpers stellt sicher, dass er beim Betanken vom Schließkörper mitgenommen wird und so den großen Querschnitt freigibt.
- Dieser große Durchtrittsquerschnitt tut sich zwischen dem Zwischenkörper und der darüber angeordneten Sitzplatte auf, wobei die Sitzplatte ihrerseits den beweglichen Ventilteil eines Überdruckventiles bildet. Überschreitet der Druck im Tank einen vorgegebenen Grenzwert, wird die Sitzplatte gegen die Kraft einer dritten Feder ausgehoben und der Druckausgleich findet über dasselbe Ausgangsrohr wie die Betankungsentlüftung in den Adsorptionsfilter statt. Dazu hat die Sitzplatte einen äußeren Rand, welcher von der dritten Feder auf den vorzugsweise als gehäusefesten dritten Sitz ausgebildeten Anschlag gedrückt wird.
- In Weiterbildung der Erfindung ruht der Schwimmer auf einer vierten Feder auf, deren Kraft kleiner als die auf den Schwimmer wirkende Schwerkraft ist. Diese hält den Schwimmer, wenn er nicht schwimmt, in Schwebe, sodass er bei einem bestimmten Flüssigkeitsspiegel aufschwimmt. Weiters ist die von der vierten Feder auf den Schwimmer ausgeübte Kraft durch Verstellen des Bodens des Gehäuses einstellbar. Damit lässt sich der bestimmte Flüssigkeitsspiegel genau einstellen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Schließkörper aus einem konischen Schließteil und einem Mantelteil, welcher erste Haken besitzt, die zur Begrenzung der Bewegung des Schließkörpers in Achsrichtung mit ersten Anschlägen am Schwimmer zusammenwirken. Weiter bevorzugt hat der Zwischenkörper vom Teller abwärts gerichtete zweite Haken, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit zweiten Anschlägen am Schließkörper zusammenwirken. So erhält man besonders einfache und leicht zusammenbaubare Teile.
- In Weiterbildung der Erfindung hat der Schwimmer eine zentrale Bohrung, die in einem zwischen dem Schwimmer und dem Schließkörper gebildeten Raum endet und in welchem Raum eine Kugel ist, wobei der Schließkörper über der Kugel eine Bohrung besitzt. So wird mit geringstem Aufwand auch noch ein Überkopf-Ventil geschaffen, das beim Überschlag des Fahrzeuges zuverlässig ganz schließt.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Vertikalschnitten einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben und erläutert. Sie stellen folgende Betriebszustände dar:
-
1 Entlüften im Fahrbetrieb, -
2 Entlüften beim Betanken, -
3 Betankungsbegrenzung, -
4 Ablass bei Überdruck, -
5 Überschlag des Fahrzeuges. - In
1 ist das im Wesentlichen zylindrische Gehäuse mit1 bezeichnet. Es geht oben in einen Gehäuseoberteil3 über, von dem ein Abfuhrstutzen2 zu einem nicht dargestellten Adsorptionsfilter führt, und der oben von einem Gehäusedeckel4 abgeschlossen ist. Dieser oder der Gehäuseoberteil3 haben mehrere Pratzen5 , mittels derer die ganze Einheit von innen an der Deckwand6 eines ansonsten nicht mehr dargestellten Treibstofftankes befestigt ist. An seinem unteren Ende ist ein Gehäuseboden8 vorgesehen, dessen Höhe mittels eines Verstellgewindes einstellbar ist. Seitlich im Gehäuse1 ist zumindest eine Eintrittsöffnung11 und darüber ein umlaufender Kragen10 . Die vertikale Achse des ganzen Gehäuses ist mit7 bezeichnet. - Im Gehäuse
1 ist in vertikaler Richtung beweglich ein Schwimmer16 , der auf einer vierten Feder17 ruht. Durch Verstellen des Gehäusebodens8 ist die von ihr auf den Schwimmer16 ausgeübte Kraft einstellbar, und damit auch der Flüssigkeitsspiegel, bei dem das Ventil schließt. Der Schwimmer16 hat eine ihn über seine ganze Höhe durchsetzende zentrale Bohrung18 auf deren oberem Rand eine Kugel19 aufliegt. Weiters hat der Schwimmer16 eine nach oben offene koaxiale Ringnut20 . In diese taucht ein Schließkörper22 mit seinem Mantelteil24 ein. Dieser Mantelteil24 braucht kein geschlossener Mantel zu sein, er kann auch aus einzelnen vertikalen Lamellen bestehen. Der Schließkörper22 besteht aus diesem Mantelteil24 und einem konischen Schließteil23 , der eine zentrale Druckausgleichsbohrung25 in der Spitze des konischen Schließteiles23 besitzt. Der Mantelteil24 hat an seinem unteren Ende erste Haken26 , die von der aufwärtswirkenden ersten Feder27 gegen erste Anschläge28 in der Ringnut10 des Schwimmers16 gedrückt werden. - In
2 ist ein Zwischenkörper mit30 bezeichnet. Er besteht aus einem Teller32 , von diesem abwärts greifenden zweiten Haken33 und einer Dichtung31 , die mit ihrem inneren Rand eine erste Durchtrittsöffnung36 bildet. Die zweiten Haken33 werden von einer zweiten Feder35 aufwärts gegen zweite Anschläge34 am Schließkörper22 gezogen. Die Dichtung31 ist in der ersten Durchströmöffnung36 einwärts geschlagen und bildet dort einen ersten Sitz für den Schließkörper22 . Weiters wirkt. der Zwischenkörper30 mit seiner Dichtung31 in gewissen Betriebszuständen mit einer Sitzplatte38 dichtend zusammen, welche von einer dritten Feder39 abwärts gegen den umlaufenden Kragen10 gedrückt wird. Mit ihrem innerem Rand41 bildet die Sitzplatte38 eine zweite sehr große Durchtrittsöffnung40 . Der innere Rand41 ist die Sitzfläche für den äußeren Rand der Dichtung31 des Zwischenkörpers30 . Mit ihrem äußeren Rand42 ruht die Sitzplatte38 auf einem zweiten Sitz43 auf dem umlaufenden Kragen10 des Gehäuses1 . Zwischen dem äußeren Rand42 der Sitzplatte38 und der Wand des Gehäuses1 sind über den Umfang verteilt vertikale Kanäle gebildet, die zusammen einen großen Durchtrittquerschnitt bieten. - Mit diesen Einbauten werden folgende Räume gebildet: unter dem Schwimmer
16 ein Schwimmraum50 , der durch eine Zutrittsöffnung49 mit dem Tank in Verbindung steht; zwischen dem Schwimmer16 und dem Mantelteil24 des Schließkörpers22 ein Raum51 , in dem die Kugel19 eingeschlossen ist; zwischen dem Teil des Schwimmers16 außerhalb der Ringnut20 und dem Gehäuse1 ein Dampfraum52 , der über die Öffnung11 mit dem Dampfraum im Inneren des Benzintanks in Verbindung steht; und ein Kopfraum53 , von dem aus der Abfuhrstutzen52 zu einem Adsorptionsfilter führt. Der Flüssigkeitsspiegel ist mit54 bezeichnet. - In
1 ist der Flüssigkeitsspiegel54 ziemlich hoch aber unter dem Maximum (54* in3 ). Der Zwischenkörper30 liegt am inneren Rand41 der Sitzplatte38 an. Der konische Schließteil23 des Schließkörpers22 lässt aber die erste Durchtrittsöffnung36 , deren Querschnitt relativ klein ist, offen. In dieser Stellung findet ein stetiger Druckausgleich zwischen dem Inneren des Treibstofftankes und, über das Adsorptionsfilter der Umgebungsluft statt, etwa bei langsamem Verdampfen im Tank an heißen Tagen. - In
2 ist der Tank ziemlich leer, das Gewicht des Schwimmers16 ruht auf der vierten Feder17 . Die mit dem Schwimmer16 verbundenen Schließkörper22 und Zwischenkörper30 sind auch weit unten, sie geben die große zweite Durchtrittsöffnung40 frei. Durch diese Öffnung kann der Dampf schnell entweichen, der beim Betanken von der einströmenden Flüssigkeit verdrängt wird. Schließlich – wenn der Tank schon ziemlich voll ist – wird der Flüssigkeitsspiegel54 den Schwimmer16 anheben und in die Position, zunächst der1 , in der die zweite Durchtrittsöffnung40 bereits vom Zwischenkörper30 verschlossen ist, und nur mehr die kleinere erste Durchströmöffnung36 offen ist, und dann in die Position der3 . - Wenn die Stellung der
3 erreicht ist, wird auch der Schließkörper22 gegen den Zwischenkörper30 gedrückt und auch die erste Durchtrittsöffnung36 verschlossen. Das geschieht gedämpft, weil die zweite Feder35 der ersten Feder27 entgegenwirkt. Immerhin wird die erste Durchtrittsöffnung36 so schnell geschlossen, das der Druck im Inneren des Tankes stark ansteigt, was zu einem Abschlagen der Zapfpistole führt. Normalerweise würde jetzt im Inneren des Tanks ein Überdruck herrschen, was etwa zu einem Spritzen beim Ausziehen der Zapfpistole führen könnte. Um das zu verhindern, ist die Druckausgleichsbohrung25 vorgesehen, deren sehr kleiner Querschnitt einen langsamen Druckausgleich erlaubt. - In
4 ist der erste Notfall zu sehen. Der Druck im Inneren des Tanks wäre plötzlich sehr stark angestiegen. Dabei überwindet die von dem hohen Druck auf die Sitzplatte38 ausgeübte Kraft die Kraft der dritten Feder39 . Die Sitzplatte38 wird ausgehoben und die seitlich an der Sitzplatte38 vorbeiführenden Kanäle44 werden freigegeben. Auch der so freigegebene Dampf wird aus dem Kopfraum53 durch denselben Abführstutzen2 zum Adsorptionsfilter geleitet. - In
5 ist der nächste Notfall zu sehen: Das Fahrzeug hat sich überschlagen und liegt mit den Rädern nach oben. Deshalb ist hier auch der Gehäuseoberteil3 unten. Nun lastet der gesamte von der Flüssigkeit ausgeübte hydrostatische Druck auf dem Schwimmer und wirkt durch die zentrale Bohrung18 auch auf die Kugel19 . Diese wird, gegebenenfalls unterstützt von einer kleinen Feder, von innen gegen den konischen Schließteil23 des Schließkörpers22 , und damit auf die Druckausgleichbohrung, gepresst und schließt so den Tank hermetisch ab. Es kann nichts in den Kopfraum53 fließen und somit auch weder in das Adsorptionsfilter noch ins Freie.
Claims (7)
- Multifunktionales Ventil für den Treibstofftank eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einem im Plafond eines Treibstofftankes befestigten und zumindest teilweise in diesen eintauchenden Gehäuse mit vertikaler Achse, einem darin in Richtung der Achse geführten Schwimmer und einem auf diesem angebrachten Schließkörper, wobei der Schließkörper bezüglich des Schwimmers in Achsrichtung begrenzt bewegbar, von einer ersten Feder beaufschlagt ist, und eine kleine Druckausgleichsbohrung hat, dadurch gekennzeichnet, dass a) ein Zwischenkörper (
30 ) auf dem Schwimmer (16 ) und über dem Schließkörper (22 ) vorgesehen ist, der bezüglich des Schwimmers (16 ) begrenzt in Achsrichtung beweglich und von einer zweiten Feder (35 ) beaufschlagt ist, b) der Zwischenkörper (30 ) einen Teller (32 ) mit einem äußeren Rand aufweist, welcher Teller (32 ) eine erste Durchströmöffnung (36 ) hat, deren Rand (37 ) einen ersten Sitz für den darunter befindlichen Schließkörper (22 ) bildet, und c) eine Sitzplatte (38 ) über dem Zwischenkörper (30 ) angeordnet und von einer dritten Feder (39 ) abwärts gegen einen Anschlag gedrückt ist, und eine zweite, größere Durchströmöffnung (40 ) hat, deren Rand (41 ) einen zweiten Sitz für den Zwischenkörper (30 ) bildet. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (
16 ) auf einer vierten Feder (17 ) aufruht, deren Kraft kleiner als die auf den Schwimmer (16 ) wirkende Schwerkraft ist. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von der vierten Feder (
17 ) auf den Schwimmer (16 ) ausgeübte Kraft durch Verstellen des Gehäusebodens (8 ) einstellbar ist. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper (
22 ) aus einem konischen Schließteil (23 ) und einem Mantelteil (24 ) besteht, welcher erste Haken (26 ) besitzt, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit ersten Anschlägen (28 ) am Schwimmer (16 ) zusammenwirken. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkörper (
30 ) vom Teller (32 ) abwärts gerichtete zweite Haken (33 ) hat, die zur Begrenzung der Bewegung in Achsrichtung mit zweiten Anschlägen (34 ) am Schließkörper (22 ) zusammenwirken. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzplatte (
38 ) einen äußeren Rand (42 ) hat, welcher von der dritten Feder (39 ) auf den als gehäusefesten dritten Sitz (43 ) ausgebildeten Anschlag gedrückt wird. - Multifunktionales Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwimmer (
16 ) eine zentrale Bohrung (18 ) hat, die in einem zwischen dem Schwimmer (16 ) und dem Schließkörper (22 ) gebildeten Raum (51 ) endet und in welchem Raum (51 ) eine Kugel (19 ) ist, und dass der Schließkörper (22 ) über der Kugel (19 ) eine Bohrung (25 ) besitzt.
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Owner name: MAGNA STEYR FUEL SYSTEMS GESMBH, SINABELKIRCHE, AT |
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