DE19527612A1

DE19527612A1 - Geschlossener Behälter für Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE19527612A1
Application number: DE1995127612
Authority: DE
Inventors: Robert Alesi; Stefan Sepp
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-01-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen geschlossenen Behälter für Flüssigkeiten mit Mitteln zur Begrenzung des Füllstandes der Flüssigkeit im Behälter.

Aus der DE 42 14 768 A1 ist ein Behälter, insbesondere ein mit Öl gefülltes Kur belgehäuse, bekannt, der mit einem höherliegenden Nachfüllbehälter druckdicht verbunden ist. Eine Druckausgleichsleitung zwischen beiden Behälter ermöglicht ein Befüllen des Kurbelgehäuses nur so lange, als die Mündung der Druckaus gleichsleitung oberhalb des vorgegebenen maximalen Ölpegels liegt.

Die bekannte Behälteranordnung ist auf eine automatische Nachfüllung bis zum maximalen Ölpegel ausgelegt und verwendet zu diesem Zweck einen druckdicht mit dem Behälter verbundenen Nachfüllbehälter. Das aus der DE-A1 bekannte Funkti onsprinzip zur Füllstandsbegrenzung ist somit nicht anwendbar bei der individuellen Befüllung eines geschlossenen Behälters über eine herkömmliche Befüllöffnung, da hier während der Befüllung ein Druckausgleich mit der Umgebungsluft stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen universell verwendbaren Behälter mit einer Füllstandsbegrenzung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Kerngedanke ist es dabei, einen Schwimmer einzusetzen, der bei Erreichen eines vorgegebenen Grenzfüllstandes im Behälter ein automatisches Verschließen der Druckausgleichseinrichtung bewirkt. Da die Befülleinrichtung unterhalb des Grenz füllstandes in die Flüssigkeit mündet, ist der Druckausgleich über die Befülleinrich tung ebenfalls ausgeschlossen. Bei weiterem Befüllen des geschlossenen Behälters erhöht sich nunmehr der Behälterinnendruck. Ein Befüllen ist deshalb nur so lange möglich, bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem Behälterinnendruck und dem Befülldruck einstellt. Bei Befüllung des Behälters durch ein Einfüllrohr entspricht der Befülldruck dem Druck der Flüssigkeitssäule im Einfüllrohr.

Im Unterschied zur DE-A1 bildet der Schwimmer, gegebenenfalls im Zusammenwir ken mit weiteren Komponenten, ein Ventil, das die Druckausgleichseinrichtung selbsttätig verschließt. Das bekannte, mit der Bezugszahl 6 bezeichnete Ventil der DE-A1 hingegen ist hinsichtlich der eigentlichen Befüllbegrenzung ohne Wirkung. Es soll lediglich sicherstellen, daß ein Nachfüllen nur während des Motorstillstands erfolgt. Des weiteren ist es bei dem bekannten Behälter aufgrund der druckdichten Verbindung zum Nachfüllbehälter ohne Belang, an welcher Stelle die in der DE-A1 mit der Bezugszahl 7 bezeichnete Befülleitung in den Ölbehälter mündet.

Zwar ist aus der DE 42 31 046 A1 ein Behälter mit einer Einrichtung zur Begren zung des Füllstandes bekannt, der mit einem Schwimmer arbeitet, jedoch wirkt der Schwimmer hier auf Verschlußglied im Einfüllstutzen. Bei entsprechendem Pegel stand bewirkt der Schwimmer somit ein rein mechanisches Verschließen des Ein füllkanals. Es liegt also eine grundsätzlich andere Funktionsweise vor, die zudem mit deutlich höherem Bauaufwand verbunden ist als bei dem erfindungsgemäßen Behälter.

Der erfindungsgemäße Behälter zeichnet sich durch seine vielseitige Verwendbar keit sowie seinen einfachen Aufbau, die hohe Funktionssicherheit des Schwimmer ventils und die kostengünstige Herstellung und Montage aus. Bei Überschreitung eines Grenzfüllstandes bewirkt der steigende Behälterinnendruck zwangsläufig und vollkommen automatisch, daß ein weiteres Befüllen des Behälters über den Grenzfüllstand hinaus nur mehr in sehr beschränktem Maße möglich ist.

Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 zeichnet sich durch ihren ein fachen und kostengünstigen Aufbau aus. Die Integration des Schwimmers in das Druckausgleichsrohr ist besonders funktionssicher und beansprucht nur wenig Bau raum.

Gemäß der Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 ist nur eine einzige Be hälteröffnung erforderlich, um sowohl die Druckausgleichs- als auch die Befüllein richtung montieren zu können. Hierdurch lassen sich niedrige Herstell- und Monta gekosten erreichen.

Anspruch 4 beschreibt die besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen. Durch die gestiegenen Anfor derungen an Komfort und Sicherheit ist eine immer größere Anzahl von Aggregaten und Komponenten in einem Personenkraftwagen unterzubringen. Der hierfür zur Verfügung stehende Platz im Motor-, Innen- und Kofferraum ist jedoch begrenzt. Zur Unterbringung von Flüssigkeiten bieten sich solche Behälter in besonderer Wei se an, die unmittelbar von bisher ungenutzten Hohlräumen des Fahrzeugaufbaus gebildet werden. Hierdurch kann der Einbauraum für andere Bauteile, wie z. B. elektronische Steuergeräte, freigehalten werden. Eine Füllstandsbegrenzung für einen starren Karosseriehohlraum ist dann erforderlich, wenn der Hohlraum mit Wasser befüllt wird und somit die Gefahr besteht, daß bei vollständiger Befüllung durch die Volumenausdehnung beim Gefrieren des Wassers der Hohlraum im Fahrzeugaufbau aufplatzen würde.

Dies ist z. B. gemäß Anspruch 5 bei der Befüllung eines Karosseriehohlraumes mit einer Scheibenreinigungsflüssigkeit ohne (ausreichenden) Frostschutz der Fall. Im Unterschied zu beispielsweise im Motor- oder Kofferraum angeordneten eigenen Kunststoffbehältern, die die Volumenausdehnung der Scheibenreinigungsflüssigkeit beim Gefrieren durch die Elastizität des Kunststoffs ausgleichen, ist hier zwingend eine Füllbegrenzung erforderlich.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläu tert. Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Behälter in stark schematisierter Schnittdar stellung,

Fig. 2 einen von einem Karosseriehohlraum gebildeten Behälter mit einer Druckausgleichs- und einer Befülleinrichtung in getrennter Bauweise,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Baueinheit von Druck ausgleichs- und Befülleinrichtung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung gemäß den Schnittverlaufslinien IV-IV in Fig. 2 und Fig. 3 und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung gemäß der Schnittverlaufslinie V-V in Fig. 3.

Fig. 1 dient der Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips der Erfindung. Ein geschlossener Behälter 1 ist mit einer Flüssigkeit 2 befüllt. Der Behälter 1 ist über ein Druckausgleichsrohr 3 mit der Umgebungsluft U verbunden. Das Druckaus gleichsrohr 3 ist über eine Öffnung 4 aus dem Behälter 1 herausgeführt. Das Druckausgleichsrohr 3 besteht aus einem etwa lotrechten Abschnitt 5 sowie einem umgebogenen Endabschnitt 6. An der Mündung 7 des Druckausgleichsrohrs 3 ist ein Schwimmer 8 vorgesehen. Ein Befüllrohr 9 ist über eine zweite Öffnung 10 ab dichtend in den Behälter 1 eingesetzt. Das Befüllrohr 9 weist einen Einfülltrichter 11 auf.

Bei Erreichen des Flüssigkeitsstandes a verschließt der Schwimmer 8 das Druck ausgleichsrohr 3. Bei weiterem Einfüllen von Flüssigkeit 2 in das Befüllrohr 9 kann kein Druckausgleich mit der Umgebungsluft U mehr erfolgen, da weder das Befüll rohr 9 noch das Druckausgleichsrohr 3 mit der Umgebungsluft U verbunden sind. Es erfolgt also ein Druckanstieg im Inneren des Behälters 1, wodurch die weiter eingefüllte Flüssigkeit 2 im Befüllrohr 9 bis zum Flüssigkeitsstand c am Ende des Rohres 9 ansteigt und somit ein weiteres Befüllen nicht mehr möglich ist. In diesem Zustand herrscht ein Gleichgewicht zwischen dem durch den gestiegenen Flüssig keitsstand b im Behälter 1 erhöhten Innendruck p_i und dem von der Flüssigkeitssäu le im Befüllrohr 9 ausgeübten Druck p_F gemäß der Bedingung:
p_i = p_F = p_u + ϕ_F·g·h
mit p_u = Umgebungsluftdruck
ϕ_F = Dichte der Flüssigkeit
g = 9,81 m/s²
h = Höhe der Flüssigkeitssäule.

Durch das erfindungsgemäße Prinzip wird also ohne Zutun des Benutzers und ohne daß dem Behutzer die Funktionsweise der Befüllbegrenzung erläutert werden müßte, eine automatische Befüllbegrenzung dadurch erreicht, daß die Flüssigkeits säule im Befüllrohr 9 bis zu dessen oberen Ende ansteigt und somit signalisiert wird, daß der Behälter bestimmungsgemäß gefüllt ist.

Der Schwimmer 8 wird bei einem Grenzfüllstand a wirksam. Wegen des sich daran anschließenden Druckaufbaus im Behälter 1 steigt der Füllstand im Behälter 1 noch geringfügig über den Pegel a hinaus bis zum Pegel b an, bis sich das Druckgleich gewicht zwischen p_i und p_F eingestellt hat. Der Grenzfüllstand a ist daher so vorzu geben, daß sich im Endeffekt der gewünschte Füllstand b als maximale Füllhöhe ergibt.

Erreicht die Flüssigkeit 2 beim Entleeren des Behälters den Flüssigkeitsstand a, so gibt der Schwimmer 8 das Druckausgleichsrohr 3 wieder frei, so daß der Behälter 1 vollständig entleert werden kann, ohne daß ein Unterdruck in seinem Inneren ent steht.

Eine mögliche Anwendung der Erfindung liegt darin, bei einer Befüllung eines star ren Behälters 1 mit Wasser durch die erfindungsgemäße Füllstandsbegrenzung ein ausreichendes Volumen im Behälter 1 freizuhalten, um die Volumenausdehnung des Wassers beim Gefrieren zu Eis zu berücksichtigen. In diesem Fall darf der Be hälter 1 nur zu maximal 90% des Behältervolumens mit Wasser befüllt werden. Da bei ist der Behälter 1 hinsichtlich seiner Geometrie so zu gestalten, daß sich das Eis ungehindert ausdehnen kann.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt. Der Behälter 20 wird von einer oberen Begrenzungswand 21 und einem Boden 22 gebildet. Beispiels weise kann die obere Begrenzungswand 21 von einem Kofferraumboden eines Kraftfahrzeuges gebildet werden, während der Boden 22 in Form eines unterhalb des Kofferraums verlaufenden Karosseriequerträgers ausgebildet ist. Der Behälter 20 nimmt eine Reinigungsflüssigkeit 23 für die Heckscheiben-Waschanlage des Kraftfahrzeuges auf. Der Boden 22 des Behälters 20 ist mit zwei Öffnungen 24 und 25 versehen, in die ein Befüllrohr 26 sowie ein Druckausgleichsrohr 27 über Dich tungen 28 bzw. 29 eingesetzt sind. Der Behälter 20 wird über den Befüllkanal 30 des Befüllrohrs 26 von der Unterseite der Wand 22 her befüllt. Hierzu ist an das Befüllrohr 26 eine nicht dargestellte Rohr- oder Schlauchleitung angeschlossen, deren Ende sich an einer gut zugänglichen Stelle befindet, z. B. im Bereich der In nenverkleidung des Kofferraums oder außen am Fahrzeug im Bereich der Heck leuchten. Das Druckausgleichsrohr 27 verbindet das Innere 20 des Behälters über den Druckausgleichskanal 31 mit der Umgebungsluft U. Das Druckausgleichsrohr besteht aus einem lotrechten Abschnitt 32 sowie einem umgebogenen Endabschnitt 33 mit einer Mündung 34. In diese Mündung 34 ist ein Schwimmer 35 eingesetzt.

Fig. 3 zeigt den Behälter 20 mit einer abgewandelten Befüll- und Druckausgleichs einrichtung im Teilschnitt. Der Boden 22 des Behälters 20 weist eine einzige Öff nung 50 auf, in die ein kombinierter Einsatz 51 aus Befüllrohr 52 und Druckaus gleichsrohr 53 über eine Dichtung 54 eingesetzt ist. Im Inneren des Einsatzes 51 verläuft ein Befüllkanal 55 sowie ein Druckausgleichskanal 56. Im umgebogenen Endabschnitt 57 des Druckausgleichsrohres 53 ist ein in Fig. 3 nicht sichtbarer Schwimmer untergebracht.

Fig. 4 zeigt den umgebogenen Endabschnitt 33 der Druckausgleichsrohre 27 und 53 aus Fig. 2 bzw. 3 im Schnitt: In den Endabschnitt des Druckausgleichrohres 27 bzw. 53 ist ein Schwimmer 35 eingesetzt, der abdichtend gegen einen O-Ring 60 gedrückt wird, sobald die Flüssigkeit 23 eine entsprechende Füllhöhe erreicht hat. Die Anordnung aus Schwimmer 35 und O-Ring 60 bildet somit ein Ventil.

Fig. 5 zeigt in der Schnittdarstellung des Einsatzes 51 den Befüllkanal 55 sowie den Druckausgleichkanal 56.

Bei einer getrennten Anordnung von Befüllrohr 26 und Druckausgleichsrohr 27 ge mäß Fig. 2 kann das Befüllrohr 26 selbstverständlich auch in die obere Begren zungswand 21 des Behälters 20 eingesetzt werden. Hierdurch ergeben sich ab hängig vom Anwendungsfall unter Umständen kürzere Anschlußrohre oder -Schläuche für die Befüllung des Behälters 20. Für die erfindungsgemäße Funktion ist es jedoch in jedem Fall erforderlich, daß das Befüllrohr 26 unterhalb des Grenz füllstandes in die Flüssigkeit 23 mündet.

Claims

1. Geschlossener Behälter (1, 20) für Flüssigkeiten (2, 23), mit Mitteln zur Be grenzung des Füllstandes der Flüssigkeit (2, 23) im Behälter, mit

- einer Einrichtung zum Befüllen des Behälters (1, 20), die unterhalb ei nes Grenzfüllstandes (a) in die Flüssigkeit (2, 23) mündet und
- einer Einrichtung zum Druckausgleich zwischen dem Inneren des Be hälters (1, 20) und der Umgebungsluft (U), die bei Überschreitung des Grenzfüllstandes (a) mittels eines Schwimmers (8, 35) außer Wirkung gesetzt wird.

2. Behälter nach Anspruch 1, mit einer Druckausgleichseinrichtung in Form ei nes etwa lotrecht angeordneten Rohres, das die Flüssigkeit durchsetzt und an seinem Endabschnitt umgebogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (8; 35) im umgebogenen End abschnitt (6; 33) des Druckausgleichsrohres (3; 27, 53) angeordnet ist.

3. Behälter nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Befüllen des Behälters (52) in Baueinheit (51) mit der Druckausgleichseinrichtung (53) ausgeführt ist.

4. Behälter nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) von einem Hohlraum eines Fahrzeugaufbaus gebildet wird.

5. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (20) eine Flüssigkeit (23) zur Rei nigung der Scheiben des Fahrzeugs aufnimmt.