DE19948312A1 - Einfüllstutzen für einen Kraftstofftank - Google Patents

Abstract

Um bei einem Einfüllstutzen (2) selbst bei unterschiedlichen Geometrien einer Zapfpistole (30) eine ausreichende Ansaugleistung nach Art einer Wasserstrahlpumpe zu ermöglichen, ist ein Aufnahmeelement (10) für die Zapfpistole (30) vorgesehen, welches in axialer Richtung verschieblich gelagert ist. Dadurch wird die Zapfpistole (30) relativ zu dem Aufnahmeelement (10) stets in gleicher Weise beim Betanken angeordnet, so dass Luftspalte mit gleichem Strömungsquerschnitt gebildet sind, die gleichmäßig um die Zapfpistole angeordnet sind. Über die Saugwirkung wird von außen Luft angesaugt, wodurch ein Entweichen von Entlüftungsgasen aus dem Kraftstofftank in die Umwelt vermieden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Einfüllstutzen für einen Kraftstofftank, mit einer Längs­ achse und mit einem Aufnahmeelement für eine Zapfpistole, deren Außendurch­ messer kleiner ist als der Innendurchmesser des Aufnahmeelements zur Ausbil­ dung eines Luftspaltes zwischen Zapfpistole und Aufnahmeelement beim Tank­ vorgang.

Der Kraftstofftank wird beim Tankvorgang über den Einfüllstutzen mit einem Kraftstoff befüllt. Dabei entweicht aus dem Kraftstofftank ein Kraftstoff- Luftgemisch (Entlüftungsgas). Aus Umweltschutzgründen soll dieses Entlüftungs­ gas nicht in die Umwelt gelangen. Insbesondere beim Betanken von Kraftfahrzeu­ gen soll ein Austritt des Entlüftungsgases vermieden werden.

Zur Betankungsentlüftung ist bei Kraftfahrzeugen eine in den Tank mündende Entlüftungsleitung vorgesehen, die den Tank mit einem Filter, beispielsweise Ak­ tivkohlefilter, verbindet. Trotz dieser Entlüftungsvorrichtung besteht die Gefahr, dass beim Tankvorgang ein Teil des Kraftstoff-Luftgemisches über einen Ring­ spalt zwischen Einfüllstutzen und der darin eingesteckten Zapfpistole nach außen gelangt.

Um einen solchen Austritt von Entlüftungsgas zu verhindern bieten sich zwei Mög­ lichkeiten an. Bei der einen wird der Ringspalt mechanisch, beispielsweise über eine Lippendichtung, abgedichtet. Bei der anderen Möglichkeit wird der Ringspalt möglichst klein gehalten, um einen Austritt von Entlüftungsgas zu verhindern. Da­ bei wird der Effekt ausgenutzt, dass der aus der Zapfpistole geförderte Kraftstoff Luftteilchen mitreißt und einen nach innen zum Kraftstofftank gerichteten Sog bewirkt. Diese Abdichtungsart wird auch als "liquid seal" bezeichnet. Um eine aus­ reichende Sogwirkung zu erzielen verjüngt sich der Einfüllstutzen im Bereich der Austrittsöffnung des Zapfrohrs trichterförmig. Beim Tankvorgang wirkt die trichter­ förmige Verjüngung in Verbindung mit dem aus der Zapfpistole austretenden Kraftstoff nach Art einer Wasserstrahlpumpe. Den Effekt der Wasserstrahlpumpe ausnutzend wird also beim Betanken Luft von außen nach innen in Richtung zum Tank angesaugt und damit verhindert, dass das Entlüftungsgas nach außen in die Umwelt gelangt. Die Sogwirkung wird dabei entscheidend von der Führung des Kraftstoffstrahls im Einfüllstutzen beeinflusst. Wird beispielsweise der Kraftstoff auf eine Wandung des Einfüllstutzens gesprüht, erhöht sich einerseits die Ausga­ sung und andererseits wird die Saugwirkung durch die undefinierte Strömung un­ günstig beeinflusst. Zudem kann es dabei zu Störungen bei der Betankung kom­ men, die die Zapfpistole wiederholt abschalten lassen. Ein weiterer kritischer Punkt im Hinblick auf die Saug- oder Sogwirkung ist in einem geringen Volumen­ strom des Kraftstoffs zu sehen, da hierbei die Sogwirkung im Vergleich zu einem normalen Volumenstrom reduziert ist.

Zur Ausbildung der Sogwirkung nach Art einer Wasserstrahl- oder Strahlpumpe ist insbesondere die relative Lage der Zapfpistole, insbesondere ihrer Kraftstoffaus­ trittsmündung, im Einfüllstutzen entscheidend. Wesentlich ist, dass die Austritts­ mündungsebene im sich verringernden Bereich des Einfüllstutzens liegt. Da die Zapfpistolen sich im Hinblick auf ihre Geometrie, insbesondere im Hinblick auf ihre Länge und ihre Krümmung, unterscheiden, ist es jedoch problematisch, bei jedem Tankvorgang die gleiche Relativlage zwischen Einfüllstutzen und Zapfpistole zu gewährleisten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Einfüllstutzen an­ zugeben, bei dem ein Austreten eines Entlüftungsgases aus einem Kraftstofftank beim Tankvorgang selbst bei unterschiedlichen Zapfpistolengeometrien möglichst vermieden ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen Einfüllstutzen für einen Kraft­ stofftank gelöst, wobei der Einfüllstutzen eine Längsachse und ein sich in Rich­ tung der Längsachse verjüngendes Aufnahmeelement für eine Zapfpistole auf­ weist. Zur Ausbildung eines Luftspalts beim Tankvorgang zwischen Zapfpistole und Aufnahmeelement, also um beim Tankvorgang eine Sogwirkung zu erhalten, ist der Innendurchmesser des Aufnahmeelements größer als der Außendurch­ messer der Zapfpistole. Um die Sogwirkung auch bei unterschiedlichen Zapfpisto­ lengeometrien zu gewährleisten, ist das Aufnahmeelement in Richtung der Längsachse verschieblich gelagert.

Beim Tankvorgang wird die Zapfpistole in den Einfüllstutzen eingefügt und in das Aufnahmeelement gesteckt. Die Kraftstoffaustrittsmündung der Zapfpistole er­ reicht dabei den sich verjüngenden Bereich des Aufnahmeelements, so dass eine Strahlpumpe gebildet ist. Zur Aufrechterhaltung des Luftspalts weist das Aufnah­ meelement bevorzugt einen geeignen Abstandshalter zur Zapfpistole auf. Der we­ sentliche Vorteil des Einfüllstutzens liegt darin, dass bei längeren Zapfpistolen sich das Aufnahmeelement in Richtung der Längsachse verschiebt. Daher ist die für die Sogwirkung wesentliche Relativlage zwischen Zapfpistole und dem Auf­ nahmeelement bei jedem Tankvorgang die gleiche.

In einer vorteilhaften Ausbildung weist das Aufnahmeelement Zentrierrippen auf, die insbesondere gleichmäßig um den Innenumfang des Aufnahmeelements an­ geordnet sind, so dass mehrere Luftspalte gebildet sind, die ein Ansaugen von Luft in Richtung zum Kraftstofftank ermöglichen. Die Zentrierrippen gewährleisten, dass die Zapfpistole neben der axialen Anordnung auch bezüglich der radialen Anordnung zum Aufnahmeelement stets die gleiche Position einnimmt. Durch die gleichmäßige Anordnung der Zentrierrippen haben die einzelnen Luftspalte identi­ sche Querschnittsgeometrien. Dies gewährleistet eine möglichst hohe Saugwir­ kung.

Bevorzugt weist das Aufnahmeelement einen sich in Richtung der Längsachse verjüngenden Aufnahmetrichter auf, an dem die Zentrierrippen angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Zapfpistole im Bereich der sich "bildenden" Strahl­ pumpe zugleich axial und radial geeignet ausgerichtet wird.

Um das Aufnahmeelement nach jedem Tankvorgang wieder in seine Ausgangsla­ ge zurück zu bringen, ist in einer zweckdienlichen Ausgestaltung ein Rückstell­ element vorgesehen, welches auf das Aufnahmeelement eine Kraft in Richtung auf diese Ausgangslage ausübt. Vorzugsweise ist das Rückstellelement als Feder ausgebildet.

Für eine hohe mechanische Stabilität und Belastbarkeit ist das Aufnahmeelement in dem Einfüllstutzen vorzugsweise teleskopartig gelagert. Insbesondere ist das Aufnahmeelement in einem Mischrohr teleskopartig gelagert, wobei sich das Mischrohr dem Aufnahmeelement nachfolgend erstreckt.

Vorzugsweise ist zwischen dem Mischrohr und dem Aufnahmeelement eine Druckfeder angeordnet, die das Aufnahmeelement in dessen Ausgangslage drückt.

Für eine möglichst verschleißfreie Anordnung ist das Mischrohr in einer weiteren bevorzugten Ausführung im Bereich des Aufnahmeelements doppelwandig mit einer Innenwand und mit einer Außenwand ausgeführt, wobei die Innenwand eine Führungshülse für den als Rohrstück ausgebildeten unteren Teilbereich des Auf­ nahmeelements bildet. Die Druckfeder ist dabei zwischen der Innenwand und der Außenwand angeordnet.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist dem Aufnahmeelement nach­ folgend ein Diffusor angeordnet, so dass der Tankvorgang auch bei im Vergleich zum Normaldruck erhöhten Innendruck im Kraftstofftank durchgeführt werden kann, ohne dass Entlüftungsgase nach außen treten oder Störungen auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen ausschnittsweise dargestellten Einfüllstutzen im Bereich eines Aufnahmeelements ohne eingeführte Zapfpistole und

Fig. 2 den Einfüllstutzen mit eingeführter Zapfpistole.

Gemäß Fig. 1 umfasst ein Einfüllstutzen 2 für einen Kraftstofftank, insbesondere für einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, ein Einfüllrohr 4 mit einer Einfüllöff­ nung 6, ein Mischrohr 8, ein Aufnahmeelement 10, einen Diffusor 12 und ein wei­ teres Rohrelement 14, das nur teilweise dargestellt ist und zum (nicht dargestell­ ten) Kraftstofftank führt. Der Einfüllstutzen 2 erstreckt sich entlang einer gekrümm­ ten Längsachse 16, entlang derer beim Tankvorgang ein Kraftstoff in Strömungs­ richtung 18 beim Betanken zum Kraftstofftank strömt. Das Einfüllrohr 4 überlappt das Mischrohr 8, welches wiederum den nachfolgenden Diffusor 12 überlappt. Letzterer ist zwischen dem Mischrohr 8 und dem weiteren Rohrelement 14 ange­ ordnet.

Das Aufnahmeelement 10 ist koaxial im Mischrohr 8 und zwar in dessen Anfangs­ bereich 20 angeordnet und ist im Mischrohr 8 axial beweglich gelagert. Das Auf­ nahmeelement 10 befindet sich gemäß Fig. 1 in seiner oberen Ausgangslage, wo seine Einlassöffnung in etwa in einer Ebene mit der Einlassöffnung des Misch­ rohrs 8 liegt. Das Aufnahmeelement 10 weist einen Aufnahmetrichter 22 auf, an den sich in Strömungsrichtung 18 ein im Wesentlichen zylinderförmiges Rohr­ stück 24 anschließt. Das Rohrstück 24 dient bereits als Mischstrecke für die von außen angesaugte Luft mit dem aus einer Zapfpistole 30 austretenden Kraftstoff (vgl. Fig. 2). Das Rohrstück 24 ist daher im Hinblick auf seine Mischfunktion mit dem Mischrohr 8 vergleichbar. An der Innenwand des Aufnahmetrichters 22 ent­ lang seines Innenumfangs sind einzelne Zentrierrippen 26 bevorzugt äquidistant zueinander angeordnet. Die Zentrierrippen 26 sind als radial nach innen gerichtete Stege ausgebildet, der Trichterform angepasst und weisen jeweils eine Schul­ ter 28 auf, auf der die Zapfpistole 30 beim Tankvorgang zum Aufsitzen kommt. Die Schulter 28 verläuft bevorzugt in Strömungsrichtung 18 schräg nach unten. Durch die am Innenumfang des Aufnahmetrichters 22 angeordneten Zentrierrip­ pen 26 wird die Zapfpistole 30 in radialer Richtung bezüglich des Aufnahmeele­ ments 10 automatisch ausgerichtet.

Das Aufnahmeelement 10 ist in Richtung der Längsachse 16 axial gelagert. Es kann also relativ zum Mischrohr 8 und zum Einfüllrohr 4 bewegt werden, welche in Richtung der Längsachse 16 im Wesentlichen ortsfest fixiert sind. Um die axiale Beweglichkeit des Aufnahmeelements 10 zu ermöglichen, ist dieses mit seinem Rohrstück 24 in einer Führungshülse 32 des Mischrohrs 8 teleskopartig gelagert. Im Bereich der Führungshülse 32 ist das Mischrohr 8 doppelwandig ausgeführt, wobei die Innenwand die Führungshülse 32 bildet. Zwischen dieser und der Au­ ßenwand 34 ist ein als Druckfeder ausgebildetes Rückstellelement 36 angeordnet. Das Rückstellelement 36 stützt sich einerseits am Mischrohr 8 und andererseits am Aufnahmeelement 10 ab, und dort insbesondere im Bereich des Aufnahme­ trichters 22. Der Aufnahmetrichter 22 wird gleichzeitig von der Außenwand 34 geführt.

Beim Einfügen einer Zapfpistole 30 wird das Aufnahmeelement 10 in Strömungs­ richtung 18 nach unten axial verschoben, sofern die Zapfpistole 30 eine gewisse Länge überschreitet. Die Situation mit eingeführter Zapfpistole 30 und nach unten verschobenem Aufnahmeelement 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Aufnahmeele­ ment 10 wird auf Grund der Federkraft des Rückstellelements 36 gegen die Zapf­ pistole 30 gedrückt. Sobald der Tankvorgang beendet ist und die Zapfpistole aus dem Einfüllstutzen 2 wieder entnommen ist, wird das Aufnahmeelement 10 in sei­ ne obere Ausgangslage zurückgedrückt. Zur Halterung der Zapfpistole 30 weist das Einfüllrohr 4 an seiner Einfüllöffnung 6 eine als Wulst ausgebildete Zapfpisto­ lenfixierung 38 auf, an der die Zapfpistole 30 mit Fixierungselementen 40 einge­ hängt werden kann.

Gleichwirkend zu der Druckfeder kann in einer alternativen Ausführung das Rückstellelement 36 auch als Zugfeder ausgebildet sein, die beispielsweise am Einfüllrohr 4 befestigt ist. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist das Rückstellelement 36 beispielsweise aus zwei Faltenbalgen aufgebaut (in den Figur nicht dargestellt), welche an den beiden Enden des Aufnahmeelements 10 ange­ ordnet sind. Bei einer solchen Ausführung ist das Aufnahmeelement 10 beispiels­ Weise über den oberen Faltenbalg direkt am Einfüllrohr 4 und über den unteren Faltenbalg direkt am Diffusor 12 angeordnet.

Durch das axial verschiebliche und mit Zentrierrippen 26 ausgestaltetes Aufnah­ meelement 10 ist die relative Anordnung der Zapfpistole 30 zum Aufnahmeele­ ment 10 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung jederzeit und un­ abhängig von der Geometrie der Zapfpistole 30 gewährleistet. Dadurch ist gleich­ zeitig gewährleistet, dass zwischen Zapfpistole 30 und Aufnahmeelement 10 de­ finierte Luftspalte mit gleicher Querschnittsfläche zwischen den einzelnen Zen­ trierrippen 26 gebildet sind, durch die Luft von außen angesaugt wird. Die um den Innenumfang gleichmäßige Anordnung von Lufteintrittsöffnungen mit gleichem Strömungsquerschnitt bei eingesteckter Zapfpistole 30 ist ein wesentlicher Ge­ sichtspunkt für eine hohe Saugleistung. Die Sogwirkung nach Art einer Saug­ strahl- oder Wasserstrahlpumpe wird dabei durch die trichterförmige Ausgestal­ tung wesentlich verstärkt. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Aufnahme­ elements 10 ist die Saugwirkung der durch den Aufnahmetrichter 22 und dem aus der Zapfpistole 30 austretenden Kraftstoff gebildeten Strahlpumpe unabhängig von der Geometrie der Zapfpistole 30. Durch die spezielle Ausgestaltung ist zu­ dem eine ausreichende Sogwirkung auch bei unterschiedlichen Betankungsge­ schwindigkeiten, also bei unterschiedlichen Kraftstoff- und Volumenströmen ge­ währleistet.

Im Diffusor 12 wird auf Grund des sich in Strömungsrichtung 18 aufweitenden Strömungsquerschnitts der statische Druck in der Kraftstoffströmung erhöht, so dass auch bei einem gegenüber dem Normaldruck erhöhten Innendruck im Kraft­ stofftank der Kraftstoff in diesen eingefüllt werden kann, ohne dass Entlüftungsga­ se aus diesem austreten oder Störungen auftreten.

Bezugszeichenliste

2

Einfüllstutzen

4

Einfüllrohr

6

Einfüllöffnung

8

Mischrohr

10

Aufnahmeelement

12

Diffusor

14

weiteres Rohrelement

16

Längsachse

18

Strömungsrichtung

20

Anfangsbereich

22

Aufnahmetrichter

24

Rohrstück

26

Zentrierrippen

28

Schulter

30

Zapfpistole

32

Führungshülse

34

Außenwand

36

Rückstellelement

38

Zapfpistolenfixierung

40

Fixierungselemente

Claims (10)

1. Einfüllstutzen (2) für einen Kraftstofftank, mit einer Längsachse (16) und mit einem sich in Richtung der Längsachse (16) verjüngendem Aufnahmeele­ ment (10) für eine Zapfpistole (30), deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Aufnahmeelements (10) zur Ausbildung eines Luftspalts zwischen Zapfpistole (30) und Aufnahmeelement (10) beim Tank­ vorgang, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) in Richtung der Längsachse (16) verschieb­ lich gelagert ist.

2. Einfüllstutzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) Zentrierrippen (26) aufweist, wobei zwischen den Zentrierrippen (26) mehrere im Wesentlichen in Richtung der Längsach­ se (16) verlaufende Luftspalte gebildet sind.

3. Einfüllstutzen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) einen sich in Richtung der Längsachse (16) verjüngenden Aufnahmetrichter (22) mit den Zentrierrippen (26) aufweist.

4. Einfüllstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückstellelement (36) zur Ausübung einer Kraft auf das Aufnahme­ element (10) in Richtung auf dessen Ausgangslage vorgesehen ist.

5. Einfüllstutzen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (36) als Feder ausgebildet ist.

6. Einfüllstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (10) teleskopartig gelagert ist.

7. Einfüllstutzen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischrohr (8) vorgesehen ist, das sich dem Aufnahmeelement (10) nachfolgend erstreckt, und in dem das Aufnahmeelement (10) teleskopartig gelagert ist.

8. Einfüllstutzen nach Anspruch 7 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder als Druckfeder ausgebildet und zwischen dem Mischrohr (8) und dem Aufnahmeelement (10) angeordnet ist.

9. Einfüllstutzen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischrohr (8) im Bereich des Aufnahmeelements (10) zumindest teilweise doppelwandig mit einer Innenwand und mit einer Außenwand (34) ausgeführt ist, wobei die Innenwand eine Führungshülse (32) für den unteren Teilbereich des Aufnahmeelements (10) bildet.

10. Einfüllstutzen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufnahmeelement (10) nachfolgend ein Diffusor (12) angeordnet ist.