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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit, insbesondere einer Harnstofflösung.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
DE 195 35 413 C1 bekannt. Hierbei wird ein rohrartiger Stutzen zum Anschließen an einer Öffnung eines Behälters mit einem abgestuften Ringkörper versehen. Versetzt um die Wandstärke des Körpers gegenüber dem Körperinnendurchmesser ist ein umlaufender Ringkörper mit einem Vorsprung angeformt. Durch Erhitzen wird der Ringkörper über eine Zwischenschicht mit dem Behälter verbunden. Auf eine Halterippe wird ein Schlauch aufgesteckt, über den der Tank zu befüllen ist.
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Aus der
DE 101 64 408 A1 ist ein flüssigkeits- oder dampfführendes System mit einer Fügezone aus einem coextrudierten Mehrschichtverbund bekannt, das folgende Komponenten enthält:
- I. ein Anschlusselement,
- II. einen coextrudierten Mehrschichtverbund,
- III. einen Hohlkörper,
wobei die Komponenten I, II, III stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Auch hier kann lediglich auf eine Halterippe dann ein Schlauch aufgesteckt werden, über den der Tank zu befüllen ist. Zum Befüllen eines Tanks selbst wird eine Tankpistole eingesetzt, wie sie aus der DE 20 2004 001 186 U1 bekannt ist. Diese bekannte Tankpistole weist eine optoelektronische Zustandsanzeige auf.
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Aus der
US 2008 003 5239 A1 ist eine weitere Tankpistole bekannt. Hierbei enthält die Spitze der Tankpistole ein Düsenzusatzgerät. Ein Herabtropfen von Kraftstoff bzw. Undichtigkeiten werden nicht verhindert. Restmengen können nachfließen. Die insbesondere in Fahrzeugen eingesetzten Flüssigkeiten, wie Benzin, Diesel und jetzt auch Harnstoff erfordern eine besondere Ausbildung der Behältnisse und der mit ihnen zu verbindenden Befüllungseinheiten.
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Es stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit, insbesondere Harnstofflösung, derart weiter zu entwickeln, dass die Befüllung sicherer und sauberer ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem Anschlußhohlkörper wenigstens ein Füllrohrelement angeordnet ist. Das Füllrohrelement ragt dabei in einer fest bestimmten Länge aus dem Anschlußkörper heraus.
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Die Hiermit erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein Harnstoffbefüllkopf für eine offene Betankung geschaffen wird. Der Harnstoffbefüllkopf ermöglicht damit die bekannten Betankungsgewohnheiten. Das schafft Abstand zu der für den Fahrzeugführer unbekannten Betankungsflüssigkeit. Der Fahrzeugführer führt den Tankvorgang unbefangener aus und macht damit weniger Bedienungsfehler. In ihrer Konsistenz entspricht die Harnstofflösung Wasser. Sie ist leicht flüssig, verursacht aber aufgrund des Harnstoffsgehalts nicht zu übersehende Folgeschäden. Diese Gefahr wird durch die erfindungsgemäße Anschlußart wirksam vermieden.
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Im Füllrohrelement kann ein Venturielement angeordnet sein.
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Das Venturielement kann ein Venturiventilelement aufweisen, das an der Spitze des Venturielements angeordnet sein kann.
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Auf dem Füllrohrelement kann wenigstens ein Füllrohrrippenelement angeordnet werden. Die Füllrohrrippenelemente sind auf dem Füllrohrelement gleichmäßig verteilt. Damit ermöglichen sie ein Entweichen der Tankluft aus dem Tank.
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Das Füllrohrelement kann einstückig bis zu einem Schlauchanschlußelement geführt werden.
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Das Füllrohrelement kann einstückig, mehrstückig oder dgl. ausgebildet sein.
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Der Anschlußhohlkörper kann mit einem Tankstutzen durch ein Anschlußelement verbunden werden.
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Das Anschlußelement kann als Anschlußausnehmung ausgebildet werden, in der ein Dichtungselement, ein Schnappverschluß ein Gewinde und/oder ein Magnetanschluß- oder dgl. Anschlußelement angeordnet sein kann.
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Wenigstens bis zum Ende des Zentrierrohrelements kann ein Füllstandssensor geführt werden.
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Der Füllstandssensor dafür kann sorgen, dass ein Flüssigkeitsspiegel nicht überschritten und damit ein Zurückschwappen der Harnstofflösung verhindert wird.
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Der Füllstandssensor kann ein Steckersystem aufweisen. Das Steckersystem befindet sich am Ende des Befüllkopfes und bildet die Verbindung zum Schlauchsystem. Hierdurch ist es möglich, das Schlauchsystem komplett elektrisch abzutrennen.
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Eine Abschlußkappe kann den Füllstandssensor zentrieren. Die Abschlußkappe kann dabei im Meßbereich mindestens 0,1 mm beabstandet zum Füllstandssensor angeordnet sein.
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Die Anschlußkappe kann Entlüftungsöffnungen aufweisen.
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Die Abschlußkappe kann eine Ausnehmung zur Zentrierung und/oder Durchführung des Füllrohrelements aufweisen.
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Das Befüllrohrelement kann wenigstens ein Spritzschutzelement aufweisen.
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Das Befüllrohrelement kann ein Ventilelement aufweisen. Das Ventilelement kann an der Spitze des Befüllrohrelements angeordnet werden.
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Das Ventilelement kann bei einem einstellbaren Befülldruck bis 3,0 bar verschließbar sein. Das Ventilelement kann oberhalb des einstellbaren Befülldrucks geöffnet sein. Das Ventilelement kann bei einem einstellbaren Befülldruck bis 3,0 bar verschließbar sein.
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Das Ventilelement kann auswechselbar angeordnet werden.
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Ein Durchmesser des Ventilelements kann so groß sein, dass der Füllstandssensor und/oder das Venturielement spritzgeschützt sein können.
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Das Sensorelement kann
- – ein Druckmeßelement,
- – ein optisches Meßelement,
- – ein NTC/PTC-Meßelement und/oder
- – ein conduktives Meßelement sein.
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Das Ventilelement kann auswechselbar angeordnet sein.
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Wenigstens das Füllrohrelement die Abschlußkappe und/oder das Ventilelement können aus Kunststoff geformt sein.
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Das Füllrohrelement und/oder die Abschlußkappe und/oder das Ventilelement können aus Metall bestehen.
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Das Füllrohrelement und/oder die Abschlußkappe und/oder das Ventilelement können aus Edelstahl sein.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 einen Harnstoffbefüllkopf und einen Tankstutzen in einer auseinander gezogenen, schematischen, teilweise geschnitten dargestellten Seitenansicht,
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2 einen Schnitt durch ein Füllrohrelement eines Harnstoffbefüllkopfs entlang der Linie II-II und
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3 einen Schnitt durch ein Füllrohrelement eines Harnstoffbefüllkopfs entlang der Linie III-III.
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Zur Einhaltung der künftigen hohen Abgasnorm werden Katalysatoren mit einem SCRi-System ausgerüstet. SCRi kombiniert den Katalysator mit selektiver katalytischer Reduktion (SCRi) – bei dem Harnstoff eingespritzt wird – mit einem einem Oxydationskatalysator mit einem Partikelfilter. Alle Monolithen des Katalysators sind aus Metallfolien bzw. aus Metallvlies ausgelegt. Der Partikelfilter, als Nebenstrom-Tiefbettfilter ausgelegt, garantiert eine optimale Durchmischung des von ihm eingedüsten Harnstoff-Wassergemischs mit dem Abgas und erzeugt einen geringeren Abgasdruck, was dem Kraftstoffverbrauch zugutekommt. Der Oxydationskatalysator beseitigt vorrangig Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyd. Der Oxydationskatalysator wird daneben dazu genutzt, um aus dem Abgasstrom möglichst viel NO2, also Stickstoffoxyd, zu erzeugen, das für eine kontinuierliche Regeneration des Partikelfilters sorgt. Dort haben sich die Rußpartikel an den feinen Metalldrähten des Vlieses angelagert, die von den Schaufeln der strukturierten Folie mit dem Abgas dort hineingeleitet wurden. Insgesamt werden beim SCRi-Verfahren etwa 60% bis 90% der Feinpartikel eleminiert. Der eingespritzte Harnstoff wird zu Amoniak umgewandelt. Mit dem Amoniak werden im SCR-Kat die Stickoxyde in Stickstoff und Wasserdampf zerlegt. (Auszug aus „Harnstoff optimiert den Kat" ‚Interview mit Wolfgang Maus’, VDI nachrichten, 22. August 2008, Nr. 34, S. 9)
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Für das SCRi-System wird in Fahrzeugen ein weiterer Tank 130 eingebaut. Der Tank wird durch Tankseitenwände einen Tankboden und eine Tankdecke begrenzt. Er kann eine runde, eckige oder eine andere geometrische Form haben, denn der Tank muß in der Karosserie eines Fahrzeugs an einer von außen zugänglichen Stelle angebracht werden.
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In 1 ist ein Harnstoffbefüllkopfs 200 und ein Tankstutzens 111 gezeigt.
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An den Tank 130 als Behältnis wird der Tankstutzen 111 mit einer Tanköffnung angebracht. Über diese Öffnung kann der Tank 130 mit Hilfe des Harnstoffbefüllkopfs 200 mit einer Harnstofflösung 106 betankt werden.
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Die äußere Hülle des Harnstoffbefüllkopfs 200 wird durch einen Anschlusshohlkörper 101 gebildet. Am vorderen Ende des Anschlusshohlkörpers 101 ist an einem Zentrierraußenhohlkörper 113 eine umlaufende Anschlußausnehmung 110 vorgesehen. In die Abschlußausnehmung 110 ist in der Tiefe ein Dichtungselement 110' und/oder ein Permanentmagnetelement eingesetzt. Mit Hilfe der Anschlußausnehmung 110 wird der Harnstoffbefüllkopf 200 auf den Tankstutzen 111 wie eine herkömmliche Tankpistole aufgesetzt.
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Der Zentrieraußenhohlkörper 113 geht über einen Befestigungshohlkörper 114 in einen Halterohrabschnitt über. Am Halterohrabschnitt ist ein Schlauchanschluß angeordnet. Auf dem Befestigungshohlkörper sind, beabstandet untereinander Rippenabschnitte angeordnet. Die Rippenabschnitte geben beim Bedienen einen sicheren Halt und ermöglichen ein gutes Führen des Harnstoffbefüllkopfs.
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In den Anschlusshohlkörper 101 ist hier nur ein Füllrohrelement 102 eingesetzt. Wie insbesondere 2 zeigt, ist am Füllrohrelement 102 wenigstens ein Füllrohrrippenelement 121.1, ..., 121.4 angeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind es 4 Füllrohrrippenelemente.
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Das Füllrohrelement 102 ist einstückig bis zum Schlauchanschlußelement geführt. Das Zentrierrohrelement kann einstückig, mehrstückig oder dgl. ausgebildet werden.
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Das Füllrohrelement kann mit einer Abschlußkappe versehen werden. Die Abschlußkappe kann eine Ausnehmung zur Zentrierung und/oder Durchführung des Füllrohrelements 102 aufweisen.
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In dem Füllrohrelement 102 ist ein Venturielement 105 eingebracht. Das Füllrohrelement 102 mit dem Venturielement 105 ragt aus dem Zentrierhohlkörper 113 heraus. Das Venturielement 105 weist, wie insbesondere 3 zeigt, einen Venturisensor 140 auf, das an der Spitze des Befüllrohrelements 102 angeordnet ist Das Befüllrohrelement 102 weist wenigstens ein Spritzschutzelement auf.
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Am Befüllrohrelement 102 ist ein Ventilelement angeordnet. Das Ventilelement befindet sich an der Spitze des Befüllrohrelements 102.
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Das Ventilelement kann bei einem einstellbaren Befülldruck bis 3,0 bar verschließbar sein. Das Ventilelement kann also oberhalb des einstellbaren Befülldrucks geöffnet werden. Bei einem einstellbaren Befülldruck bis 3,0 bar ist es verschließbar. Das Ventilelement ist am Befüllrohrelement 102 auswechselbar angeordnet. Der Durchmesser des Ventilelements ist so groß, dass ein zusätzlicher Füllstandssensor 107 und/oder das Venturielement spritzgeschützt sind.
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Der Füllstandssensor 107 ist, wie insbesondere 1 zeigt, bis zum Ende des Füllrohrelements 102 geführt. Er ist, wie insbesondere 2 zeigt, am Rohr 102 neben dem Füllrohrrippenelement 121.4 angeordnet.
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Am Tankstutzen 111 kann ein Gasrückführungselement 112 angeordnet werden. Auf das Gasrückführungselement 112 kann ein Entlüftungsschlauch gesteckt, sodass das Harnstoff-Luft-Gemisch, das beim Tanken vedrängt wird, gezielt abgeleitet werden kann.
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Am Tankstutzen 111 ist ein Tankanschlußelement 108 angeordnet, mit dem der Tankstutzen am Tank 130 befestigt wird. Das Tankanschlußelement 108 ist gegenüber dem Tankstutzen 111 in einem Winkel α zwischen 15° und 50° abgewinkelt.
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Alle Teile des Harnstoffbefüllkopfs 200 sind aus Edelstahl. Es können auch andere Materialien, wie z. B. Kunststoff zum Einsatz kommen.
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Besondere Sorgfalt wird auf das Einsetzen des Harnstoffbefüllkopfs 200 in den Tankstutzen und damit den Tankvorgang gelegt.
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Der Harnstoffbefüllkopf 200 wird dabei wie eine herkömmliche Tankpistole in den Tankstutzen eingeführt. Die Füllrohrrippenelement 121.1, ..., 121.4 sorgen für Abstände von der Innenfläche des Tankstutzens 111, sodass quasi 4 Entlüftungskanäle für entweichende Luft aus dem Tank 130 bei der offenen Betankung zur Verfügung stehen. Das Füllrohrelement 102 mit dem Venturielement 105 wird solange in den Tankstutzen geschoben, bis der Zentrieraußenhohlkörper auf den Tankstutzen 111 aufsetzt. Hierbei reicht das Ende des Füllrohrelements 102 mit dem Venturielement 105 bis in Höhe des Gasrückführungselements 112 und damit bis zum zu erwartenden Flüssigskeitsspiegel 106.1 bei vollen Tank 130.
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Beim Befüllvorgang selbst nimmt die Harnstoff-Lösung den Weg vom Vorratsbehältnis über den Schlauch, durch das Füllrohrelement 102 mit dem Venturielement 105 durch den Stutzen 111 in Richtung Tank. Die auf ein Ventil zuströmende Harnstoff-Lösung 106 öffnet dieses solange, bis die Harnstofflösung für die Füllung den Flüssigkeitsspiegels 106.1 erreicht und den Venturisensor 140 des Venturielements 105 auslöst, der den Harnstoff-Zufluß unterbricht. Der Harnstoffbefüllkopfs 200 verhält sich beim Tanken wie eine eine bekannte Tankpistole. Der Fahrzeugführer ist sich dadurch nicht bewusst, eine Harnstofflösung zu tanken, sodass ihm die Scheu vor der für Fahrzeuge neuen Tankflüssigkeit genommen wird. Hierdurch werden durch Ängstlichkeit entstehende Bedienungsfehler wirksam vermieden.
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Zur Steuerung des Harnstoff-Zuflusses kann darüber hinaus der Füllstandssensor 107 herangezogen werden. In Verbindung mit weiteren Sensoren lassen sich weitere Zustände feststellen und regeln. Die Abluft kann noch zusätzlich, falls erforderlich, ständig über das Gasrückführungselement 112 abgeführt werden.
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Ist der Befüllvorgang beendet, wird der Harnstoffbefüllkopfs 200 aus dem Stutzen 111 gezogen und so vom Tank möglichst unter Einhaltung einer Abtropfzeit getrennt und steht wieder für den nächsten Befüllvorgang zur Verfügung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19535413 C1 [0002]
- DE 10164408 A1 [0003]
- DE 202004001186 U1 [0003]
- US 20080035239 A1 [0004]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Auszug aus „Harnstoff optimiert den Kat” ‚Interview mit Wolfgang Maus’, VDI nachrichten, 22. August 2008, Nr. 34, S. 9 [0036]
