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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil mit Füllstandsbegrenzer für einen Treibstoffbehälter.
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Die meisten der Treibstoffbehälter für Kraftfahrzeuge sind heutzutage mit einem Belüftungskreis ausgestattet. Dieser Kreis ermöglicht es der Luft, in den Behälter im Falle eines Unterdrucks einzudringen (um insbesondere das verbrauchte Flüssigkeitsvolumen auszugleichen), und den in dem Behälter enthaltenen Gasen, im Falle eines Überdrucks abgeleitet zu werden (insbesondere im Falle einer Überhitzung). Dieser Kreis ermöglicht es auch, die Gase, die in die Atmosphäre freigesetzt werden sollen zu befördern und auch zu filtern, um die immer strengeren Umweltauflagen zu erfüllen.
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Der Belüftungskreis umfasst im Allgemeinen ein Ventil des Typs ROY („roll-over valve”, wobei das Ventil auch „Klappe” genannt wird), das die Flüssigkeit möglichst daran hindert, aus dem Behälter im Falle eines Umdrehens oder einer übermäßigen Neigung dieses Behälters auszutreten. Dieses Ventil muss rasch und zuverlässig reagieren, wenn die Bedingungen für seine Auslösung eintreten, muss aber sehr wenig empfindlich für störende Umstände bleiben, wie insbesondere einen sehr hohen Füllstand, einen Überdruck in dem Behälter oder Turbulenzen mit geringer Amplitude im Behälter. Dieser Ventiltyp schließt somit eine Belüftungsfunktion, eine Umdrehschutzfunktion und eine Flüssigkeits-/Dampf-Trennfunktion mit ein.
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Der Belüftungskreis kann auch ein Ventil des Typs FLV („fill limit valve”, „Ventil mit Füllstandsbegrenzer” auf Deutsch) umfassen, das den maximalen Füllstand des Behälters festlegt. Ein solches Ventil erfüllt somit die Funktion eines Füllstandsbegrenzers.
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Gewisse Ventile erfüllen die Funktionen eines ROV und eines FLV. Sie werden FLVV („fill limit vent valve”, „Belüftungsventil mit Füllstandsbegrenzer” auf Deutsch) genannt.
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Die bekannten Ventile FLVV umfassen eine Kammer, d. h. einen Körper, der eine Öffnung umfasst, die als Abschaltpunkt („shut-off point” auf Englisch) dient. Der Abschaltpunkt ist derart festgelegt, dass er den maximalen Füllstand des Behälters in dem Sinne fixiert, als das Ventil derart ausgeführt ist, dass sich die den Abschaltpunkt bildende Öffnung für die Gase schließt und die Unterbrechung des Füllvorgangs bewirkt, wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Behälter den maximalen Füllstand des Behälters erreicht hat.
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Bei gewissen Ventilmodellen, insbesondere jenen, die für zweiteilige sattelförmige Behälter, auch „saddle tanks” genannt, bestimmt sind, ist zumindest ein Tauchrohr vorgesehen, das von der Kammer des Ventils ausgeht und mit dem Inneren derselben in Verbindung steht. Das untere Ende des Rohrs, das offen ist, stellt den Abschaltpunkt dar, der den maximalen Füllstand des Behälters bestimmt, d. h. dass, wenn dieses Ende durch den im Behälter vorhandenen flüssigen Treibstoff verschlossen ist, der maximale Füllstand erreicht ist.
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Gewisse Verlegungen des Abschaltpunktes können entstehen, wenn die Flüssigkeit in dem Behälter nicht ruhig genug ist, was unter den bereits erwähnten störenden Umständen der Fall ist. Diese Verlegungen werden ungewollte „shut-offs” oder Fehlerfassungen genannt. In Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie beispielsweise der Füllmenge, dem Durchgangsquerschnitt der Belüftungsleitung oder der Geometrie des Behälters, kann es zu Fehlerfassungen kommen, bevor der Behälter tatsächlich gefüllt ist. Es wird somit angenommen, dass das Füllen des Behälters erst nach einer gewissen Anzahl von „shut-offs”, beispielsweise vier, als vollständig angesehen werden kann. Aber in manchen Fällen kann die Erfassung auch zu spät erfolgen, d. h. dass das Füllen des Behälters erste anhält, wenn der Behälter über seinen maximalen Füllstand hinaus gefüllt ist.
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Aus offensichtlichen Qualitätsgründen fordern die Kraftfahrzeughersteller ein reproduzierbares Verhalten des Ventils in einem vorbestimmten Füllmengenbereich.
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Ein Ziel der Erfindung ist es, die Instabilität gewisser Ventile zu beseitigen, wenn sie unter den genannten störenden Umständen verwendet werden, um ein reproduzierbares Verhalten dieser Ventile auch unter Störbedingungen zu erhalten.
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Die Erfindung soll somit diese Nachteile beseitigen, wobei sie ein Ventil mit Füllstandsbegrenzer für einen Flüssigtreibstoffbehälter vorschlägt, das für einen Belüftungskreis des Treibstoffbehälters bestimmt ist, wobei das Ventil mindestens ein Tauchrohr mit einem Durchgang für die Gase, die aus dem Behälter von dem flüssigen Treibstoff, der in den Behälter während des Füllens des Behälters eingeleitet wird, ausgetrieben werden, wobei der Durchgang einen Durchgangsquerschnitt bietet, der ausreicht, um alleine die Ableitung der Gase während des Füllens des Behälters zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang zusätzlich zu dem vorgenannten Durchgangsquerschnitt einen zusätzlichen Durchgangsquerschnitt aufweist, der ausreicht, um alleine die Ableitung der vom Behälter kommenden Gase während des Füllens des Behälters zu ermöglichen.
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Die Tatsache, dass der Durchgangsquerschnitt oder der zusätzliche Durchgangsquerschnitt alleine die Ableitung der Gase ermöglicht, bedeutet, dass er einen ausreichenden Durchgang für die Gase bietet, damit der flüssige Treibstoff während des Füllens nicht zurück gefördert wird. Mit anderen Worten, wenn der Durchgangsquerschnitt verschlossen ist, können die Gase aus dem Behälter durch den zusätzlichen Durchgangsquerschnitt in ausreichender Menge austreten, um einen Überdruck in dem Behälter zu vermeiden, der eine Zurückförderung des flüssigen Treibstoffes in das Füllrohr hervorrufen würde.
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Dank der Erfindung sind die Störungen, die üblicherweise zu häufig falsche Erfassungen verursachen, ohne Auswirkung auf das Schließen des Tauchrohrs, solange der maximale Füllstand des Behälters nicht erreicht ist.
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Mit anderen Worten, wenn der flüssige Treibstoff zufällig den Durchgangsquerschnitt des Tauchrohrs erreicht, verschließt sich letztgenannter nicht fest und dauerhaft genug, da der zusätzliche Querschnitt offen bleibt. Es wird somit eine ungewollte Unterbrechung der Belüftung, die zum Anhalten des Füllens führt, vermieden.
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Erfindungsgemäß ist unter Rohr ein länglicher Hohlkörper zu verstehen, umfassend einen inneren Kanal. Das Rohr kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, aber nicht notwendigerweise. Dieser Querschnitt kann quadratisch, rechteckig sein oder sich ganz allgemein auf jede geschlossene Figur stützen. Ferner kann der Querschnitt des Rohrs erfindungsgemäß entlang seiner Länge variieren.
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Bei einer besonderen Ausführungsart ist das Tauchrohr aus Thermoplast.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung besitzt das Tauchrohr einen inneren Kanal, der dazu bestimmt ist, mit dem Belüftungskreis des Treibstoffbehälters verbunden zu werden, und der Durchgang besteht aus mindestens einer Öffnung besteht, die den inneren Kanal des Tauchrohrs mit dem Äußeren des Tauchrohrs verbindet.
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Vorzugsweise haben der Durchgangsquerschnitt und der zusätzliche Querschnitt jeweils im Wesentlichen dieselbe Oberfläche wie der Querschnitt des inneren Kanals, so dass der Durchgangsquerschnitt und der zusätzliche Durchgangsquerschnitt in Summe eine deutlich größere Oberfläche als der Querschnitt des inneren Kanals aufweisen.
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Unter im Wesentlichen dieselbe Oberfläche ist die Tatsache zu verstehen, dass sie bis auf 50% eine selbe Fläche aufweisen.
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Unter deutlich größer als eine Größe ist die Tatsache zu verstehen, dass mindestens gleich zweimal diese Größe gemeint ist.
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Vorzugsweise befindet sich der zusätzliche Querschnitt auf einem höheren horizontalen Niveau als jenem des Durchgangsquerschnitts, wenn das Ventil in einem Behälter in normaler Füllposition montiert ist.
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Bei einer ersten Variante ist die Öffnung von einem freien Ende, das den inneren Kanal des Tauchrohrs läng verlängert, und von einem seitlichen Schlitz gebildet, der die Endöffnung vergrößert.
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Vorzugsweise ist die Öffnung von einer Endöffnung, die läng den inneren Kanal des Tauchrohrs verlängert, und von einem seitlichen Schlitz gebildet, der die Endöffnung vergrößert. Der seitliche Schlitz kann zum Rohr längs angeordnet sein.
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Nach einer besonderen Variante dieser ersten Ausführungsart erstreckt sich der Schlitz in eine Vertikalrichtung auf einer Höhe von 10 mm, bis auf 10%, wenn sich das Ventil in normaler Verwendungsposition befindet.
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Nach einer besonderen Variante dieser ersten Ausführungsart hat der Schlitz eine Breite von 3 mm, bis auf 10%.
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Nach einer weiteren Ausführungsart besteht der Durchgang aus mindestens zwei getrennten Öffnungen, die einerseits den Durchgangsquerschnitt und andererseits den zusätzlichen Durchgangsquerschnitt begrenzen.
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Vorzugsweise ist eine der Öffnungen eine Endöffnung, die den inneren Kanal des Tauchrohrs längs verlängert.
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Ebenso ist es vorteilhaft, dass eine der Öffnungen eine seitliche Öffnung ist, die in der Wand des Tauchrohrs ausgebildet ist.
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Nach einer weiteren Ausführungsart umfasst das Ventil mindestens zwei Tauchrohre, die jeweils einen inneren Kanal haben, der dazu bestimmt ist, mit dem Belüftungskreis des Treibstoffbehälters verbunden zu werden, wobei jedes der Tauchrohre ein freies Ende hat, durch das der innere Kanal an einer Endöffnung mündet.
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Bei dieser Ausführungsart ist anzumerken, dass gute Ergebnisse im Hinblick auf die Reproduzierbarkeit des Verhaltens des Ventils erzielt werden, auch wenn nur eines der Tauchrohre des Ventils mit einem zusätzlichen Durchgangsquerschnitt versehen ist.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ist das Ventil auch ein Ventil des Typs ROV und umfasst eine Kammer, die dazu bestimmt ist, mit dem Belüftungskreis des Behälters verbunden zu werden, wobei mit dieser Kammer das Tauchrohr verbunden ist, und diese Kammer enthält ein Verschlussmittel, das sich dem Durchgang der Flüssigkeit im Falle eines Umdrehens oder einer zu starken Neigung des Ventils widersetzt. Unter zu starker Neigung ist eine Neigung von über 45° zu verstehen.
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Die Erfindung wird durch die Studie der beiliegenden Figuren besser verständlich, die als Beispiele angeführt sind und keinen einschränkenden Charakter haben:
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1 stellt schematisch und im Schnitt einen Treibstoffbehälter in Form eines Reitsattels dar.
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2 ist eine dreidimensionale Ansicht des Ventils aus 1.
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3 ist eine Detailansicht entlang von III aus 2.
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4 ist eine Ansicht eines Endabschnitts eines Tauchrohrs nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung.
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5 ist eine Ansicht ähnlich jener aus 3 von einer weiteren Ausführungsart der Erfindung.
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Es wird nun auf 1 Bezug genommen. In dieser Figur ist ein Treibstoffbehälter 1 in Form eines Reitsattels zu sehen, umfassend zwei Abteilungen 3 und 5, die durch eine zentrale Brücke 7, die ihre oberen Teile verbindet, verbunden sind. Zwischen den beiden Abteilungen 3 und 5 und unter der Brücke 7 gibt der Behälter einen Raum 9 frei, der die Lagerung eines Teils (nicht dargestellt), der den Behälter auf dem Kraftfahrzeug umgibt, ermöglicht, wie dies bekannt ist.
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Ein Belüftungskreis 11 ist im oberen Teil des Behälters vorgesehen. Dieser Belüftungskreis umfasst Rohre 13, ein Ventil des Typs FLVV 15 und zwei Ventile des Typs ROV 17. Die Funktion dieses Belüftungskreises ist hier nicht beschrieben.
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Ein Füllrohr 19, dringt in den Behälter 1 in eine 5 der beiden Abteilungen ein. Dieses Rohr 19 erstreckt sich von oben nach unten von einer Einfüllmündung 21, die an der Karosserie (nicht dargestellt) des Fahrzeugs vorhanden ist.
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Wie besser in 2 zu sehen ist, umfasst das Ventil 15 eine Kammer 23 und zwei Tauchrohre 25 und 27. Die beiden Tauchrohre 25 und 27 sind nach unten gerichtet (wenn sich das Ventil 15 in normaler Verwendungsposition befindet) und bilden zwischen sich einen Winkel, der hier ungefähr 95° beträgt, wobei dieser Wert nicht einschränkend ist.
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Bei der dargestellten Ausführungsart bilden die Kammer 23 und die beiden Tauchrohre 25 und 27 einen einzigen Teil. Dieser einzige Teil kann beispielsweise durch ein Kunststoffgussverfahren hergestellt sein. Bei einer weiteren Ausführungsart können die beiden Tauchrohre 25 und 27 unabhängig von der Kammer 23 hergestellt und mit der Kammer beispielsweise durch Clippen oder Einrasten verbunden werden.
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Jedes der Rohre 25 und 27 ist hohl. Es umfasst einen inneren Kanal 31 (siehe 3), der mit dem Inneren der Kammer 23 in Verbindung steht. Jedes Rohr 25 und 27 umfasst ein erstes oberes Ende 25a, 27a, das mit der Kammer 23 verbunden ist, und ein zweites unteres Ende 25b, 27b, das dem ersten Ende gegenüberliegt und frei ist. Das zweite Ende 25a, 27a ist offen. Der innere Kanal 31 mündet durch dieses zweite Ende durch eine Endöffnung 33 nach außen, die einen Durchgangsquerschnitt mit einer im Wesentlichen selben Oberfläche wie der Querschnitt des inneren Kanals 31 aufweist. Dieser Durchgangsquerschnitt, der bei dieser nicht einschränkenden Ausführungsart kreisförmig ist, ist ausreichen, um das Austreten der in dem Behälter enthaltenen Gase durch den Belüftungskreis 11 in einer Menge zu ermöglichen, die eine Erhöhung des Drucks in dem Behälter, der zu einer Zurückförderung des flüssigen Treibstoffes während des Füllens des Behälters führt, vermeidet.
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Hier hat der Querschnitt der Endöffnung 33 eine unbedingt größere Oberfläche als der Querschnitt des inneren Kanals 31, da das Ende 25b des Rohrs 25 abgeschrägt ist. Allerdings ist im Sinne der Erfindung der Querschnitt der Endöffnung 33 im Wesentlichen gleich dem Querschnitt des Kanals 31, da er bis auf 50% dieselbe Fläche aufweist, d. h. dass er zwischen der Fläche des Querschnitts des Kanals, verringert um 50%, und derselben Fläche, vergrößert um 50%, enthalten ist, was folgendermaßen ausgedrückt werden kann: 0,5SKanal < SÖffnung < 1,5SKanal wobei SÖffnung die Fläche des Durchgangsquerschnitts der Öffnung ist
und SKanal die Fläche des Durchgangsquerschnitts des Kanals ist.
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Die Endöffnung 33 des zweiten Endes 25b befindet sich mit der Kammer 23 des Ventils 15 über den inneren Kanal 31 des Rohrs in Fluidverbindung.
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In 1 ist zu sehen, das jede der beiden Tauchrohre 25, 27 in eine Abteilung 3, 5 eintaucht, und dass sich sein freies Ende 25b, 27b über dem Füllvolumen dieser Abteilung befindet.
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Eines der beiden Tauchrohre, hier das Tauchrohr 25, das in die linke Abteilung 3 in 1 eintaucht, ist an seinem freien Ende gespalten Das Rohr 25 umfasst nämlich einen seitlichen Schlitz 29, der sich längs zum Rohr erstreckt. Die Breite 1 dieses seitlichen Schlitzes 29 beträgt 3 mm und seine Höhe h in Vertikalrichtung beträgt 10 mm. Diese Werte sind nicht einschränkend. Der seitliche Schlitz 29 begrenzt einen zusätzlichen Durchgangsquerschnitt im Sinne der vorliegenden Erfindung. Er grenzt an die Öffnung 33 an.
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So bietet der seitliche Schlitz 29, der sich mit dem inneren Kanal des Rohrs in Fluidverbindung befindet, einen alternativen Weg für die in dem Behälter enthaltenen Gase, wenn die Endöffnung 33 verlegt ist. Der Durchgangsquerschnitt der Endöffnung 33 und der zusätzliche Durchgangsquerschnitt des seitlichen Schlitzes 29 haben in Summe eine deutlich größere Gesamtfläche als der Querschnitt des inneren Kanals 31.
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Mit anderen Worten ist gemäß der Erfindung: SÖffnung + SSchlitz > 2 × SKanal wobei SÖffnung die Fläche des Durchgangsquerschnitts der Öffnung ist
und SSchlitz die Fläche des zusätzlichen Durchgangsquerschnitts des Schlitzes ist
und SKanal die Fläche des Querschnitts des Kanals ist.
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Der seitliche Schlitz 29 ist nur auf einer Seite des Tauchrohrs 25 vorhanden, aber es ist nicht verboten, einen weiteren diametral zum ersten gegenüberliegenden vorzusehen oder nicht.
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Ebenso ist nur das Rohr 25, das in die Abteilung 3 eintaucht, in dem beschriebenen Beispiel gespalten, aber es wäre erfindungsgemäß möglich, ein gespaltenes Ende auf dem anderen Rohr 27 vorzusehen.
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Die Kammer 23 des Ventils 15 umfasst Rohre für ihren Anschluss an den Belüftungskreis 11. Im Inneren der Kammer 23 sind Mittel (nicht dargestellt) vorgesehen, um sich dem Durchgang des flüssigen Treibstoffes im Falle eines Umdrehens oder einer zu starken Neigung des Behälters zu widersetzen.
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Die Mittel zur Befestigung des Ventils in dem Behälter sind nicht dargestellt.
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Bei der Ausführungsart der 4 umfasst ein Tauchrohr 35 einen inneren Kanal 37, der durch eine Endöffnung 39 am freien Ende 41 des Rohrs mündet. Der Durchgangsquerschnitt der Endöffnung 39 weist eine Fläche auf, die im Sinne der Erfindung im Wesentlichen gleich dem Querschnitt des inneren Rohrs 37 ist. Die Endöffnung 39 stellt eine erste Öffnung dar.
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Die Wand des Tauchrohrs 35 umfasst zwei weitere seitliche Öffnungen 43 und 44, die im Sinne der Erfindung zweite Öffnungen darstellen, die zusätzliche Durchgangsquerschnitte bieten, die in Summe mit dem Durchgangsquerschnitt der Öffnung 39 eine deutlich größere Fläche als der Querschnitt des inneren Kanals 37 haben.
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Wie bei der vorhergehenden Ausführungsart kommt es beim Füllen des Behälters vor, dass das Niveau des flüssigen Treibstoffes gelegentlich die Endöffnung 39 erreicht, wobei die seitlichen Öffnungen 43 und 44 oder zumindest eine von ihnen offen bleibt, und der innere Kanal 37 nicht durch den flüssigen Treibstoff verlegt wird.
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Bei der Ausführungsart der 5 umfasst eine Kammer 46 ein Tauchrohr 48, das zu einem zweiten Tauchrohr 50 verzweigt ist. Jedes der beiden Tauchrohre ist mit einer Endöffnung 52, 54 versehen, die sich mit dem inneren Kanal 56, 58 ihres Rohrs in Fluidverbindung befindet, wobei die beiden inneren Kanäle 56, 58 miteinander und mit dem Inneren der Kammer 46 verbunden sind. Die Endöffnung 52 begrenzt einen Durchgangsquerschnitt für die Gase, und die Endöffnung 54 begrenzt einen zusätzlichen Durchgangsquerschnitt für die Gase. Die Vergleiche zwischen summierten Durchgangsquerschnitten der Öffnungen 52, 54 und dem Querschnitt des inneren Kanals sind mit den vorhergehenden Ausführungsarten identisch.
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Wie bei den vorhergehenden Ausführungsarten führt die zufällige Verlegung der einen oder der anderen der beiden Endöffnungen 52 und 54 nicht zur Verlegung der Gaszirkulation zwischen dem Inneren des Behälters und der Kammer 46.
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Bei dieser Ausführungsart ist es nicht notwendig, dass das zweite Tauchrohr eine Verzweigung des ersten ist. Die beiden Rohre können direkt an die Kammer angeschlossen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsarten beschränkt, und weitere Ausführungsarten sind für den Fachmann deutlich zu erkennen. Es ist insbesondere möglich, ein Ventil vorzusehen, das die Funktion eines ROV nicht erfüllt.
