DE19859752A1 - Pumpeinrichtung zum Fördern von Dämpfen - Google Patents
Pumpeinrichtung zum Fördern von DämpfenInfo
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Abstract
Zum Fördern von dämpfen, insbesondere Dämpfen niedersiedender Flüssigkeiten wie Benzin, ist eine Pumpeinrichtung (10) vorgesehen. Diese weist eine Pumpeinheit (14) auf, die in eine Förderleitung (22, 24) einfügbar ist. In Reihe zum Einlaß (16) oder zum Auslaß (18) der Pumpeinheit (14) geschaltet ist ein temperaturabhängig arbeitendes Absperrventil (26) vorgesehen. Das Absperrventil (26) schließt bei Überschreiten einer vorgegebenen Schalttemperatur. Eine Überhitzung der Pumpeinheit (14) aufgrund der Kompression der Dämpfe während des Förderns wird somit vermieden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpeinrichtung zum Fördern
von Dämpfen, insbesondere Dämpfen niedersiedender Flüssig
keiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Pumpeinrichtungen werden z. B. an Zapfsäulen
eingesetzt, um die beim Betanken von Kraftfahrzeugen aus
dem Kraftfahrzeugtank verdrängten Benzindämpfe in den
Tankstellentank zu fördern.
Bei diesen Pumpeinrichtungen ist damit zu rechnen, daß
sie sich während des Betriebs erwärmen. Einen Beitrag
zur Erwärmung der Pumpeinrichtung, die zu ihrer Überhitzung
führen kann, liefert die Erwärmung der Benzindämpfe durch
die Kompressionsarbeit, die die Pumpeinheit an den Benzin
dämpfen während deren Förderung verrichtet (nachfol
gend auch als "Kompressionswärme" bezeichnet). Aus Sicher
heitsgründen muß eine derartige Überhitzung vermieden
werden.
Durch die vorliegende Erfindung soll daher eine Pumpein
richtung zum Fördern von Dämpfen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 so weitergebildet werden, daß die Betriebs
sicherheit der Pumpeinrichtung auch bei starker anfallen
der Kompressionswärme erhalten bleibt.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine
Pumpeinrichtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merk
malen.
Das temperaturabhängig arbeitende Absperrventil sorgt
dafür, daß Benzindämpfe nur unterhalb einer vorgegebenen
Temperatur gefördert werden und dadurch Kompressions
wärme entsteht. Wird die vorgegebene Temperatur über
schritten, schließt das Absperrventil und die Pumpeinheit
arbeitet gegen eine stehende Benzindampfsäule, wobei dann
keine Kompressionswärme die Pumpeinrichtung zusätzlich
erhitzen kann, da keine Kompressionsarbeit verrichtet
wird.
Durch den bei derartigen Pumpeinrichtungen immer gegebenen
Wärmeaustausch mit der Umgebung kann sich die Pumpeinrich
tung, da der Kompressionsbeitrag zur Erwärmung nicht mehr
vorliegt, nun abkühlen, bis sie eine unkritische Temperatur
erreicht. Dann öffnet das temperaturabhängig arbeitende
Absperrventil und ermöglicht somit wieder den Förderbetrieb
der Pumpeinrichtung.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter
ansprüchen angegeben.
Das Steuerelement, das das Schließen bzw. Öffnen des
temperaturabhängig arbeitenden Absperrventils steuert,
kann gemäß Anspruch 2 selbst durch die Wärmeeinwirkung
verformbar sein. Ein derartiges Steuerelement dient somit
gleichzeitig als Temperatursonde.
Alternativ kann das Steuerelement gemäß Anspruch 3 mit
einem temperaturabhängig verformbaren Körper zusammenar
beiten. Ein derartiger Aufbau erlaubt das Verwenden
von Standard-Absperrventilen.
Ein Bimetall-Körper (d. h. ein Körper, der als Schicht
verbund zweier Metallschichten unterschiedlicher Wärmeaus
dehnungkoeffizienten ausgeführt ist) gemäß Anspruch 4 ist
eine besonders einfache Ausführung eines temperaturabhängig
verformbaren Körpers. Der Bimetall-Körper sind zum Einsatz
in verschiedenen Temperaturbereichen und mit unterschied
lichem Temperaturhub verfügbar.
Bei einer Weiterbildung gemäß Anspruch 5 wird eine Schalt
charakteristik des Absperrventils erzielt, d. h. auch
wenig unter der Schalttemperatur ist noch die gesamte
oder ein großer Teil der Förderleistung der Pumpeinrichtung
verfügbar.
Diese Schaltcharakteristik ist durch Weiterbildung gemäß
Anspruch 6 noch stärker ausgeprägt. Zwischen einer Offen-
und einer Schließstellung des Absperrventils ist dann
keine Zwischen-Betriebsstellung mehr möglich, d. h. die
Stellung des Absperrventils ist stets eindeutig definiert.
Eine Schnappwirkung des Bimetall-Körpers ist gemäß Anspruch
7 besonders einfach zu realisieren.
Alternativ zu einem Bimetall-Körper kann gemäß Anspruch
8 auch ein Dehnstoffelement verwendet werden. Dabei
handelt es sich um einen Körper mit hohem Ausdehungs
koeffizienten, dessen Wärmeausdehnung entweder direkt
zum Öffnen bzw. Schließen des Absperrventils oder in
direkt zum Betätigen des Steuerelements des Absperr
ventils genutzt wird. Die hierbei bevorzugt einsetz
bare Wachskartusche ist in verschiedenen Geometrien
verfügbar, einfach zu handhaben und weist einen hohen
Wärmeausdehungskoeffizienten auf.
Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 9 ist entweder
alternativ oder zusätzlich eine Steuerung des Absperr
ventils durch einen Temperatursensor vorgesehen. Die An
steuerung des Absperrventils erfolgt dann nicht direkt
oder mittelbar mechanisch, sondern über ein Steuersignal
des Temperatursensors. Derartige Sensor-Ventil-Einheiten
sind relativ kostengünstig. Der zusätzliche Einsatz des
Temperatursensors zu einer der oben angesprochenen Absperr
ventil-Varianten mit einem temperaturabhängig verformbaren
Körper ergibt eine besonders betriebssichere Pumpeinrich
tung.
Ein Elektromagnet ist ein besonders robustes und kosten
günstiges Stellglied (vgl. Anspruch 10).
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 11 trägt dem Charakter des
Absperrventils als Sicherheitseinrichtung Rechnung.
Da das Absperrventil beim Normalbetrieb der Pumpein
richtung immer offen ist, wird diese Offenstellung auf
einfache Weise und ohne ständige elektrische Ansteuerung
bewirkt, sodaß der Elektromagnet geschont wird und Energie
gespart wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläu
tert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Pumpein
richtung zum Fördern von Benzindämpfen mit einem
temperaturabhängig arbeitenden Absperrventil;
Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch eine Kolben
pumpe zum Fördern von Benzindämpfen mit einem
temperaturabhängig arbeitenden Absperrventil;
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung innerhalb des durch
den gestrichelten Kreis in Fig. 2 hervorgeho
benen Bereichs, in der das temperaturabhängig
arbeitende Absperrventil in einer geöffneten
Stellung gezeigt ist;
Fig. 4 eine zu Fig. 3 ähnliche Darstellung, in der
das temperaturabhängig arbeitende Absperrventil
in einer geschlossenen Stellung gezeigt ist;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Pumpe
zum Fördern von Benzindämpfen mit einem abgewan
delten temperaturabhängig arbeitenden Absperr
ventil; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Pumpeinrich
tung zum Fördern von Benzindämpfen mit einem wei
teren abgewandelten temperaturabhängig arbeiten
den Absperrventil.
Eine in der Zeichnung insgesamt mit dem Bezugszeichen
10 bezeichnete Pumpeinrichtung zum Rückführen von Benzin
dämpfen von einem (nicht dargstellten) Zapfventil einer
Zapfsäule zu einem Tank 12 weist eine Kolbenpumpe 14 zum
Fördern von Benzindämpfen auf. Deren Einlaßventil 16 und
Auslaßventil 18 sind zu Erläuterungszwecken ausgelagert
dargestellt. Die Pumpeinrichtung 10 pumpt Benzindämpfe,
die beim Betanken eines Fahrzeugs aus dessen Tank 20
verdrängt werden, unter Verwendung eines Saugrüssels des
Zapfventils und einer Benzindampf-Rückführleitung 22, 24
zurück in den Tank 12.
Weiter weist die Pumpeinrichtung 10 in Förderrichtung
der Benzindämpfe vor dem Einlaßventil 16 liegend ein
temperaturabhängig arbeitendes Absperrventil 26 auf.
Dieses ist mit der Kolbenpumpe 14 thermisch gekoppelt,
d. h. Absperrventil 26 und Kolbenpumpe 14 haben gleiche
Temperatur. Im Normalfall ist das temperaturabhängig
arbeitende Absperrventil 26 offen. Steigt die Temperatur
der Kolbenpumpe 14 über einen vorgegebenen Grenzwert an,
so schließt das thermisch angekoppelte Absperrventil 26,
wie unten noch näher beschrieben wird.
Überschreitet der Druck in der Rückführleitung 22 einen
vorgegebenen Grenzwert, so wird ein Überdruckventil 28
geöffnet.
Die in Fig. 2 im Schnitt wiedergegebene Kolbenpumpe
14 hat ein unter Einsatzbedingungen untenliegendes Kurbel
gehäuse 30 und einen auf dieses aufgeschraubten, obenlie
genden Zylinderkopf 32. In einer angeformten Lageraufnahme
34 des Kurbelgehäuses 30 ist über ein Lager 36 eine
Antriebswelle 38 gelagert. Die Antriebswelle 38 wird über
einen in der Zeichnung nicht dargestellten Elektromotor,
der in Fig. 2 links der Lageraufnahme 34 außerhalb des
Kurbelgehäuses 30 angeordnet ist, angetrieben. Mit der
Antriebswelle 38 ist über einen Gewindebolzen 40 ein Kurbel
körper 42 verbunden, an den ein Wuchtkörper 44 angeformt
ist. Auf einem Kurbelzapfen 46 des Kurbelkörpers 42 läuft
über ein Lager 48 ein Pleuel 50, an dem eine untere
Kolbenschale 52 angeformt ist. An dieser ist eine obere
Kolbenschale 54 mittels einer Schraube 56 befestigt.
Zwischen die beiden Kolbenschalen 52, 54 ist eine Kolben
dichtung 58 eingeklemmt.
Die durch die Bauteile 50 bis 58 gebildete Kolbeneinheit
60 läuft in einer Zylinderbuchse 62, die über zwei axial
hintereinanderliegende Tellerfedern 64 auf einer Schulter
66 des Kurbelgehäuses 30 ruht und an der Unterseite
des Zylinderkopfs 32 über eine Ventilträgerplatte 68
abgestützt ist. Letztere trägt das als Blattfeder ausge
bildete Einlaßventil 16, das in Fig. 2 nicht dargestellte
als Blattfeder ausgebildete Auslaßventil 18, das tempera
turabhängig arbeitende Absperrventil 26 sowie das Über
druckventil 28.
Das Absperrventil 26 weist einen kegelig schalenförmigen
Schnapp-Ventilteller 70 aus Bimetall mit einem zentralen
Loch 72 auf (vgl. insbesondere Fig. 3 und 4), mit dem es
auf einen Gewindebolzen 74 der Ventilträgerplatte 68
gesteckt ist. Auf den Gewindebolzen 74 ist eine Mutter 76
geschraubt, die den Ventilteller 70 gegen einen an der
Ventilträgerplatte 68 anliegenden Abstandsring 78, der
ebenfalls auf den Gewindebolzen 74 gesteckt ist, nieder
hält.
Eine obere plane Dichtfläche 80 der Ventilträgerplatte
68 bildet mit einem äußeren Rand 82 des Ventiltellers 70
eine linienhafte kreisförmige Dichtstelle, wenn der
Ventilteller 70 unter Wärmeeinwirkung in eine nach unten
kegelig schalenförmige Schließgeometrie umgeschnappt ist.
Die kreisförmige Dichtstelle liegt radial außerhalb einer
in der Ventilträgerplatte 68 ausgeformten Einlaßöffnung
84, mit deren unteren Ende das Einlaßventil 16 zusammen
arbeitet.
Das Überdruckventil 28 steht auslaßseitig mit dem Einlaß 88
des Kurbelgehäuses mit einem Ansaugraum 86 und einlaßseitig
mit einem Auslaß 90 der Kolbenpumpe 14 in Verbindung. Dem
Überdruckventil 28 sind in Strömungsrichtung des Benzin
dampfs das temperaturabhängig arbeitende Absperrventil
26, das Einlaßventil 16 und das Auslaßventil 18 nachge
schaltet. Ein Auslaß 90 der Kolbenpumpe 14 ist über die
Leitung 24 (vgl. Fig. 1) mit dem Tank 12 verbunden.
In der Kolbenpumpe 14 ist sowohl am Einlaß 88 als auch
am Auslaß 90 jeweils eine Flammsperreinheit 92 bzw. 94
vorgesehen. Letztere weisen je einen Wickel 96 aus gewell
tem Blechband (Bandsicherung) auf.
Die Funktion des temperaturabhängig arbeitenden Absperr
ventils 26 verdeutlichen die Fig. 3 und 4.
Unterhalb einer durch Material und Geometrie des Ventiltel
lers 26 vorgegebenen Schalttemperatur befindet sich das
Absperrventil 26 in der in Fig. 3 gezeigten Offenstellung,
in der der Ventilteller 70 des Absperrventils 26 von der
planen Dichtfläche 80 der Ventilträgerplatte 68 abgehoben
ist und die Einlaßöffnung 84 freigegeben ist, sodaß der
Benzindampf am Absperrventil 26 vorbei in Richtung des
Einlaßventils 16 strömen kann. Damit kann die Kolbeneinheit
60 Benzindampf vom Einlaß 88 her über den Ansaugraum
86 ansaugen.
Wird die Schalttemperatur überschritten, so schnappt
der Ventilteller 70 des Absperrventils 26 über eine
instabile mittlere Lage in die in Fig. 4 gezeigte Schließ
stellung, bei der der Rand 82 des Ventiltellers 70 auf
der Dichtfläche 80 der Ventilträgerplatte 68 aufliegt,
so daß die Einlaßöffnung 84 verschlossen wird und die
Kolbeneinheit 60 unabhängig von der Stellung von Einlaß
ventil 16 und Auslaßventil 18 auf ein und dasselbe Gasvo
lumen arbeitet. Das Fördern von Benzindampf durch die
Kolbenpumpe 14 ist somit unterbunden.
Die Kolbenpumpe 14 arbeitet somit in der Schließstellung
des Absperrventils 26 gegen eine im Bereich des Auslasses
90 stehende Benzindampfsäule, die dabei nicht weiter
verdichtet wird und sich demzufolge nicht erwärmt. Umge
kehrt wird die Kolbenpumpe 14 weiterhin durch Konvektion
von Umgebungsluft abgekühlt. Diese Abkühlung ist stärker
als die in der Kolbenpumpe 14 weiterhin erzeugte Reibungs
wärme, sodaß man insgesamt eine Abkühlung der Pumpeinrich
tung 10 erhält.
Nach deutlichem Unterschreiten der Schalttemperatur
(Hysterese des Bimetall-Ventiltellers) schnappt der
Ventilteller 70 des Absperrventils 26 wieder in die die
Einlaßöffnung 84 freigebende Offenstellung, wodurch die
Kolbeneinheit 60 wieder Benzindampf ansaugen kann.
Beim Überschreiten eines Grenzdrucks im Ansaugraum 86
spricht das Überdruckventil 28 an und bläst bis zum
Erreichen eines unkritischen Drucks zur Saugseite hin ab.
Zwei weitere alternativ verwendbare Ausführungsformen des
temperaturabhängig arbeitenden Absperrventils 26 zeigen
die Fig. 5 und 6. Bauelemente, die obenstehend schon
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 erläutert wurden,
sind wieder mit denselben Bezugszeichen versehen. Diese
Bauteile werden nachstehend nicht nochmals im einzelnen
beschrieben.
Das in Fig. 5 gezeigte temperaturabhängig arbeitende
Absperrventil 26 wird über einen Kolben 102 gesteuert,
der dicht in einem zylindrischen Gehäuse 104 läuft, in
welchem ein Dehnstoffelement 106 angeordnet ist. Das
Dehnstoffelement 106, z. B. eine Wachskartusche, dehnt
sich bei steigender Temperatur aus. Der Hub des Kolbens
102 ist so bemessen, daß das Absperrventil 26 dann öffnet,
wenn eine Ausdehnung des Dehnstoffelements 106 erreicht
ist, die der Schalttemperatur entspricht. Der Kolben 102
steht unter der Vorspannung einer Feder 108, damit beim
Zusammenziehen des Dehnstoffelements 106 der Kolben 102
in Anlage am Dehnstoffelement 106 nachgeführt wird, und
das Absperrventil 26 beim Unterschreiten der Schalttempe
ratur wieder öffnet.
Das in Fig. 6 dargestellte temperaturabhängig arbeitende
Absperrventil 26 ist federnd in die Offenstellung vorge
spannt und über einen Elektromagneten 110 in die Schließ
stellung stellbar. Der Elektromagnet 110 wird von einem
Temperaturschalter 112 gesteuert, der thermisch an die
Kolbenpumpe 14 angekoppelt ist. Beim Überschreiten der
Schalttemperatur erregt der Temperaturschalter 112 über
einen Leistungsverstärker 114 den Elektromagneten 110,
sodaß dieser das Absperrventil 26 schließt. Beim Unter
schreiten der Schalttemperatur beendet der Temperatur
schalter 112 sein Aussgangssignal, sodaß das Absperrventil
26 wieder geöffnet wird.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen des temperatur
abhängigen Absperrventils 26 verhindern, daß die Temperatur
der Kolbenpumpe 14 die Schalttemperatur überschreitet
und beugen damit einer Überhitzung der Kolbenpumpe 14 vor.
Claims (11)
1. Pumpeinrichtung zum Fördern von Dämpfen, insbesondere
Dämpfen niedersiedender Flüssigkeiten wie Benzin, mit
einer Pumpeinheit (14), die in eine Förderleitung (22,
24) einfügbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe
zum Einlaß (16) oder zum Auslaß (18) der Pumpeinheit
(14) geschaltet ein temperaturabhängig arbeitendes Absperr
ventil (26) vorgesehen ist, das bei Überschreiten einer
vorgegebenen Schalttemperatur schließt.
2. Pumpeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das temperaturabhängig arbeitende Absperrventil (26)
einen durch Wärmeeinwirkung verformbaren Körper (70)
aufweist, der zugleich ein Steuerelement darstellt.
3. Pumpeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein temperaturabhängig verformbarer Körper (106)
mit einem Steuerelement (102) des Absperrventils (26)
zusammenarbeitet.
4. Pumpeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der temperaturabhängig verformbare
Körper ein Bimetall-Körper (70) ist.
5. Pumpeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bimetall-Körper (70) zwei unterschiedliche
stabile Betriebsstellungen umfaßt, wobei in der einen das
Absperrventil (26) geöffnet ist und in der anderen das
Absperrventil (26) geschlossen ist.
6. Pumpeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bimetall-Körper (70) eine instabile mittlere
Lage aufweist.
7. Pumpeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bimetall-Körper (70) schalenförmig ist.
8. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängig
verformbare Körper ein Dehnstoffelement, insbesondere eine
Wachskartusche (106) ist.
9. Pumpeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (26) durch
ein in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines thermisch
an die Pumpeneinheit (116) angekoppelten Temperatursensors
(112) gesteuertes Stellglied (110) betätigt wird.
10. Pumpeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß das Stellglied (110) ein Elektromagnet ist.
11. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (26)
durch Federkraft in eine seiner Betriebsstellungen vorge
spannt ist, vorzugsweise in die Offenstellung.
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- 1999-11-29 EP EP99123667A patent/EP1013931B1/de not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102007014918A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Dürr GmbH & Co. KG Luft- und Prozessortechnik | Benzindampfpumpe |
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ATE317064T1 (de) | 2006-02-15 |
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