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Die Erfindung betrifft Flüssigkeitstanks eines Fahrzeugs und ihre Belüftungsvorrichtungen. Sie betrifft insbesondere Wassertanks, jedoch auch Kraftstofftanks und Tanks für eine Vorstufe von Ammoniak wie etwa Harnstoff.
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Es ist bekannt, ein Fahrzeug mit einem Tank für Wasser auszustatten, das zum Beispiel dazu dient, den Verbrennungsmotor abzukühlen, indem etwas Wasser zur Ansauganlage des Motors gegeben wird.
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Ein solcher Tank muss eine Belüftungsvorrichtung umfassen, die ein Ablassen von Dampf oder Luft erlaubt, wenn ein Überdruck im Tank vorhanden ist, beispielsweise aufgrund einer Temperaturerhöhung des Tanks, einer Zunahme der Höhe oder auch während einer Phase des Befüllens des Tanks, während der das im Tank vorhandene Gas rasch der dort eingeführten Flüssigkeit Platz machen muss. Eine solche Vorrichtung muss auch die Einführung von Gas in den Tank erlauben, beispielsweise wenn sich im Tank aufgrund einer Temperaturverringerung oder einer Verringerung der Höhe oder aufgrund des Verbrauchs von Flüssigkeit aus dem Tank durch das Fahrzeug ein Unterdruck aufbaut.
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Eine solche Belüftungsvorrichtung muss so weit wie möglich die folgenden Vorteile aufweisen. Sie muss kompakt sein. Sie muss den Tank vor einer Verunreinigung durch Elemente schützen, die dem Tank fremd sind. Dabei kann es sich zum Beispiel um Schrott, Staub oder auch Insekten handeln. Sie muss unempfindlich gegenüber Feuchtigkeit sein. Sie muss beständig gegenüber dem Einfrieren und Auftauen der im Tank enthaltenen Flüssigkeit sein. Schließlich muss sie den Tank im Falle eines Durchquerens einer Furt (Ford crossing) schützen. Hierbei handelt es sich um eine Situation, in der das Fahrzeug einen Wasserlauf mit geringer Tiefe durchquert, wobei der Wasserstand die Höhe der Belüftungsvorrichtung des Tanks erreicht oder überschreitet. In einer solchen Situation darf das Wasser den Tank nicht durch die Belüftungsvorrichtung hindurch füllen.
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Man kennt beispielsweise aus dem Dokument
WO2010/106421 eine Belüftungsvorrichtung, die mit einer Membran versehen ist, die für die Flüssigkeit des Tanks undurchlässig ist, jedoch für Dämpfe, die aus dieser Flüssigkeit kommen, sowie Luft durchlässig ist. Sie erfüllt daher einige der vorgenannten Funktionen.
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Diese Vorrichtungen müssen jedoch durch eine Vorrichtung ergänzt werden, die während der Phase des Befüllens eine Entlüftung erlauben, wie etwa einen Belüftungsweg, der vom Tank zum Einfüllkopf führt.
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Allerdings muss die Vorrichtung, insbesondere im Fall eines Wassertanks, mit einer Füllung des Tanks mit hohem Durchfluss kompatibel sein. Tatsächlich kann im Falle eines Wassereinspritztanks die anfängliche Füllung des Tanks in der Fabrik mit einer Pistole mit einem Durchfluss von 15 Liter pro Minute erfolgen. Im Verlauf der Nutzung des Fahrzeugs muss der Tank anschließend mittels einer Flasche aufgefüllt werden, die einen Durchfluss von 4,5 Litern pro Minute hat. Nun kann eine Membran, wie sie dieses Dokument vorsieht, das Ablassen von Gas aus dem Tank während einer Befüllung mit hoher Durchflussgeschwindigkeit, wie sie in der Fabrik stattfindet, nicht effizient sicherstellen.
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Versieht man andererseits eine Belüftungsvorrichtung mit einer direkten und offenen Verbindung des Tanks mit der Atmosphäre, wäre eine solche Entfernung von Gas mit hohem Durchfluss möglich, jedoch ist dieses Mal ein Schutz gegen fremde Elemente und im Falle einer Durchquerung einer Furt ausgeschlossen. Nun ist es insbesondere für Wassertanks unerlässlich, die Belüftungsvorrichtung mit einem Schutz vor dem Eindringen von fremden Elementen zu versehen. So sind diese Tanks sehr empfindlich gegenüber einer Entwicklung von Bakterien.
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Es ist möglich, einen direkten Weg zwischen dem Tank und dem Füllkopf vorzusehen, der so die Entlüftung während des Befüllens erlaubt. Ein solcher Weg erfordert jedoch die Anbringung eines zusätzlichen Belüftungsschlauchs, die in der volumenmäßig eingeschränkten Umgebung an Bord des Fahrzeugs nicht immer durchgeführt werden kann.
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Ein Ziel der Erfindung ist, einen Tank des Fahrzeugs zu belüften und dabei einen Ausgleich von Überdrücken und Unterdrücken sowie das rasche Ablassen einer großen Menge von Gas aus dem Tank zu gestatten, und das in einem Tank, der mit einer Durchquerung von Furten kompatibel ist und eine wirksame Barriere gegen das Eindringen fremder Elemente liefert.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung eine Belüftungsvorrichtung für einen Flüssigkeitstank eines Fahrzeugs vorgesehen, die Folgendes umfasst:
- - ein erstes Belüftungsmittel, das eine Membran umfasst, die für eine vorbestimmte Flüssigkeit undurchlässig ist und für Luft und einen Dampf, der aus dieser Flüssigkeit erzeugt werden kann, durchlässig ist,
- - ein Ventil, das von einer geschlossenen Position in eine offene Position gehen kann, wenn ein Druck eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, und
- - einen Träger, der das erste Belüftungsmittel mit dem Ventil verbindet und auf einem Tank angebracht werden kann, um den Tank zu lüften,
wobei das erste Belüftungsmittel und das Ventil zwei Leitungen bilden, die parallel zueinander bezogen auf ein Gasdurchlassnetz durch die Vorrichtung hindurch montiert sind.
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So gestattet das erste Belüftungsmittel den Ausgleich von Überdrücken und Unterdrücken mit niedrigem Gasdurchfluss, insbesondere bei einer langsamen Entwicklung der Temperatur des Tanks oder dessen Höhe. Das Ventil erlaubt ein Ablassen des Gases aus dem Tank mit einem erhöhten Durchfluss, wenn der Tank mit Flüssigkeit befüllt wird, selbst bei einem erhöhten Durchfluss der Flüssigkeit. So erhöht ein solcher Befüllungsvorgang den Druck im Inneren des Tanks, bis dieser die Schwelle überschreitet, die eine Öffnung des Ventils auslöst. Außerhalb von Befüllungsvorgängen ist dieses Ventil geschlossen. Das Ventil hat also eine andere Funktion als das erste Belüftungsmittel. Tatsächlich dient das Ventil dazu, den Überdruck des Tanks zu verhindern, während das erste Belüftungsmittel dazu dient, den Druck zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Tanks auszugleichen. Anders gesagt ist das erste Belüftungsmittel an sich niemals geschlossen, im Gegensatz zu dem Ventil.
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Die Vorrichtung liefert also einen effizienten Schutz gegen das Eindringen von fremden Elementen, insbesondere von Insekten und Spinnen, die weder die Membran durchqueren, noch das Ventil passieren können. Ebenso kann bei der Durchquerung einer Furt, selbst wenn der Tank untergetaucht wird, Wasser weder durch die Membranen, noch durch das Ventil eindringen. Schließlich kann die Vorrichtung, die diese Elemente umfasst, in kompakter Form ausgeführt werden. Überdies vermeidet die Erfindung aufgrund des Vorhandenseins des Ventils, die Vorrichtung mit einer Belüftungsmembran mit sehr großem Durchmesser auszustatten, was Probleme bei der Ausführung und hinsichtlich des Raumbedarfs bereiten würde. Eine solche Belüftungsvorrichtung kann auf einem Wasser- oder Kraftstofftank oder einem Tank für eine Vorstufe von Ammoniak wie etwa Harnstoff angebracht und darin integriert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Ventil eine Verschlussvorrichtung und einen Ventilsitz, wobei die Verschlussvorrichtung in entgegengesetzte Richtung zum Sitz gleiten kann, wobei das Ventil ein Mittel umfasst, um die Verschlussvorrichtung in Richtung des Sitzes zurückzuholen.
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Es handelt sich um ein Beispiel eines einfach auszuführenden Ventils.
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In einer anderen Ausführungsform umfasst das Ventil eine Verschlussvorrichtung und einen Ventilsitz, wobei sich die Verschlussvorrichtung beim Entfernen vom Sitz verformen kann.
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Es handelt sich um ein anderes Beispiel eines ebenfalls einfach zu realisierenden Ventils, das weniger bewegliche Teile als die erste Ausführungsform umfasst und auch kompakter ist.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung des Weiteren ein Schwimmerventil.
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Es ist in der Tat erwünscht, dass die Belüftungsvorrichtung das Definieren einer Füllgrenze des Tanks erlaubt und gegenüber einer Überfüllung unempfindlich ist. Dies erlaubt das Schwimmerventil. Wenn also die Flüssigkeit in dem Tank im Verlauf des Befüllens ein Niveau erreicht, sodass der Schwimmer am Ventilsitz angelegt wird, ist jeglicher Austritt von Gas aus dem Tank verboten. Ein solches Ereignis erzeugt also einen plötzlichen Überdruck und kann als Indikator nachgewiesen werden, dass eine Befüllungsgrenze erreicht worden ist. Das Problem der Überfüllung ist insbesondere kritisch für Wassertanks, insbesondere wenn der Tank ein geringes Fassungsvermögen aufweist, zum Beispiel 10 Liter oder weniger, und angesichts der Tatsache, dass Wasser bei 0 °C gefriert, was eine relativ hohe Temperatur ist. Bekanntermaßen nimmt das Volumen von Wasser, wenn es zu Eis gefriert, bezogen auf das Volumen im flüssigen Zustand zu, was die Integrität des Tanks im Falle einer übermäßigen Befüllung bedroht. Überdies ist in dieser Ausführungsform erkennbar, dass das Schwimmventil Teil der Vorrichtung ist, die auf dem Tank angebracht werden soll.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Schwimmer einen Körper und eine am Körper befestigte Abdichtung umfasst und mit einem Sitz des Schwimmers, bezogen auf den der Schwimmer beweglich montiert ist, in Kontakt kommen kann.
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In einer Ausführungsform weist die Dichtung eine konische Außenseite auf.
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Diese Art von Dichtung kann einfach auf dem Schwimmer installiert werden und gewährleistet eine sehr gute Dichtigkeit.
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Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung des Weiteren eine gemeinsame Abdeckkappe des ersten Belüftungsmittels und des Ventils.
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Unter „gemeinsamer Abdeckkappe“ ist der Entwurf eines Deckels zu verstehen, der gleichzeitig das Belüftungsmittel und das Ventil am Ausgang der Vorrichtung zur Atmosphäre abdeckt. Dank dieser Konfiguration schützt die Abdeckkappe gleichzeitig das Belüftungsmittel und das Ventil gegen das Eindringen von jeglichem der Vorrichtung fremden Element in die Vorrichtung.
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Überdies ist die Abdeckkappe abnehmbar, um mögliche Wartungsvorgänge des Belüftungsmittels und des Ventils zu erlauben, die beispielsweise im Austausch der Membran bestehen.
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Vorzugsweise kann die Abdeckkappe an dem Träger befestigt werden:
- - unter Bewahrung eines Gasdurchlasses durch das erste Belüftungsmittel und das Ventil entlang der Ventilklappe aus der Vorrichtung nach Außen, und
- - unter Begrenzung des Eindringens von jeglichem der Vorrichtung fremden Körper, der eine kleinere Gesamtabmessung von mehr als einer vorbestimmten Schwelle, insbesondere 2 mm, aufweist, in die Vorrichtung.
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Diese Abdeckkappe bietet so einen ergänzenden Schutz gegen das Eindringen von fremden Elementen. Sie vermeidet insbesondere, dass sich solche Elemente, die ansonsten die Membran verstopfen könnten, durch die Schwerkraft auf der oberen Seite der Membran ablagern.
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Gemäß der Erfindung ist auch ein Tank vorgesehen, der eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.
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Gemäß der Erfindung ist auch ein Flüssigkeitstank eines Fahrzeugs vorgesehen, der Folgendes umfasst:
- - Hauptwände,
- - ein erstes Belüftungsmittel, das eine Membran umfasst, die für die Flüssigkeit undurchlässig ist und für einen Dampf, der aus dieser Flüssigkeit erzeugt werden kann, durchlässig ist,
- - ein Ventil, das von einer geschlossenen Position in eine offene Position gehen kann, wenn ein Druck in dem Tank eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, und
- - einen Träger, der das erste Belüftungsmittel mit dem Ventil verbindet und sich von den Hauptwänden des Tanks unterscheidet,
wobei das erste Belüftungsmittel und das Ventil zwei Leitungen bilden, die parallel zueinander bezogen auf ein Gasdurchlassnetz vom Inneren zum Äußeren des Tanks montiert sind.
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In einer Ausführungsform umfasst der Tank ein Ventil, das einen Schwimmer umfasst, der beweglich in einem Gehäuse montiert ist, das in einer der Hauptwände des Tanks vorgesehen ist.
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So bietet dieses Schwimmerventil die gleichen Vorteile wie vorher erläutert, jedoch ist dieses Mal der Sitz des Ventils Teil einer Hauptwand des Tanks und nicht einer Vorrichtung, die auf Letzterer angebracht wird.
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Der erfindungsgemäße Tank kann einen Wassertank, einen Kraftstofftank oder einen Tank für eine Vorstufe von Ammoniak wie etwa Harnstoff bilden.
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Schließlich ist gemäß der Erfindung ein Fahrzeug vorgesehen, das eine erfindungsgemäße Vorrichtung oder einen erfindungsgemäßen Tank umfasst.
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Wir stellen nun verschiedene Ausführungsformen der Erfindung vor, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben werden, und stützen uns dabei auf die angehängten Figuren, in denen:
- - die 1 und 2 eine perspektivische Ansicht bzw. eine Seitenansicht eines Tanks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind,
- - 3 eine Schnittansicht entlang der vertikalen Achse der Belüftungsvorrichtung des Tanks der vorhergehenden Figuren ist,
- - die 4 und 5 analoge Ansichten von 3 sind, die zwei andere Ausführungsformen des Tanks und der Vorrichtung zeigen,
- - die 6 und 7 jeweils eine perspektivische Ansicht bzw. eine Schnittansicht sind, die die Einzelheiten eines Teils des Tanks in der dritten Ausführungsform zeigen, und
- - 8 eine perspektivische Ansicht des Dichtungsschwimmers des Tanks von 7 ist.
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Wir stellen als erstes in Bezug auf die 1 bis 3 einen Wassertank 2 für ein Fahrzeug vor, der mit einer Belüftungsvorrichtung 104 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung versehen ist.
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Der Tank 2 wird hier durch zwei untere 6 und obere 8 Schalen gebildet, die aus thermoplastischem Material ausgeführt sind. Die beiden Schalen werden auf dem Niveau einer Schweißebene 10 miteinander verschweißt, die sich von einer medianen Zone bis zur Höhe des Tanks erstreckt.
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Im unteren Teil umfasst der Tank eine Auflageplatte 12, die eine untere Öffnung der unteren Schale 6 blockiert und verschiedene Mittel trägt, die zur Bildung eines Moduls 14 zusammengefügt sind, das sich in den Tank erstreckt. Diese Mittel umfassen insbesondere eine Pumpe zum Einspritzen der Flüssigkeit des Tanks aus diesem für eine Verwendung derselben an Bord des Fahrzeugs. Ein solches Modul ist an sich bekannt und wird hier nicht weiter beschrieben.
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Die Belüftungsvorrichtung 104 befindet sich am höchsten Punkt des Tanks oder einem seiner höchsten Punkte. Dieser Punkt bildet hier eine obere Aussparung 16. Die Vorrichtung ist in einer Öffnung 18 der oberen Schale 8 vorgesehen, wobei diese Öffnung in einer der Hauptwände des Tanks vorgesehen ist.
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Die Vorrichtung 104 umfasst ein erstes Belüftungsmittel 33, das eine Membran 20 umfasst, die für Wasser undurchlässig und für Wasserdampf und Luft durchlässig ist. Diese Membran ist zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen oder PTFE ausgeführt. Die Membran ist zum Beispiel in Form einer Ebene, wie etwa einer Scheibe ausgeführt. Die Membran erstreckt sich horizontal und ist an ihrer kreisförmigen umlaufenden Kante auf wasserdichte Weise an einem Träger 22 der Belüftungsvorrichtung auf Höhe einer runden Öffnung dieses Trägers befestigt.
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Die Vorrichtung 104 umfasst zudem ein Ventil 24, das ein Rückschlagventil bildet und von einer geschlossenen Position in eine offene Position gehen kann, wenn ein Druck in dem Tank eine vorbestimmte Schwelle überschreitet. Es handelt sich also um ein Ventil vom Typ OPR (over pressure relief). Dazu umfasst es hier eine Verschlussvorrichtung oder Ventilklappe 26 mit einer Scheibenform, die beweglich für ein vertikales Gleiten in einem Gehäuse 28 montiert ist, das in diesem Träger 22 definiert ist. Die Verschlussvorrichtung kann in entgegengesetzte Richtung zu einem unteren Sitz gleiten, der an eine Öffnung 32 des Trägers angrenzt, wobei das Ventil ein Rückholmittel für die Verschlussvorrichtung in Richtung des Sitzes umfasst. Das Ventil umfasst demnach eine Druckfeder 30 die unten gegen eine obere Seite der Ventilklappe 26 und nach oben gegen eine untere Seite einer oberen Wand des Gehäuses aufliegt. Auf diese Weise zieht die Feder 30, wenn sie in Ruhelage ist, die Ventilklappe 26 gegen den Sitz. Das Gehäuse 28 weist in seinem oberen Teil eine zweite Öffnung 35 in gasförmiger Kommunikation mit der Öffnung 32 auf, wenn die Ventilklappe 26 von Letzterer entfernt ist.
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Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine gemeinsame Abdeckkappe 34 des ersten Belüftungsmittels 33 und des Ventils 24. Unter „gemeinsamer Abdeckkappe“ ist der Entwurf eines Deckels zu verstehen, der gleichzeitig das Belüftungsmittel 33 und das Ventil 24 am Ausgang der Vorrichtung zur Atmosphäre abdeckt. Dank dieser Konfiguration schützt die Abdeckkappe 34 gleichzeitig das Belüftungsmittel 33 und das Ventil 24 gegen das Eindringen von jeglichem der Vorrichtung fremden Element in die Vorrichtung 104.
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Überdies ist die Abdeckkappe 34 abnehmbar, um mögliche Wartungsvorgänge des Belüftungsmittels 33 und des Ventils 24 zu erlauben, die beispielsweise im Austausch der Membran 20 bestehen.
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Des Weiteren kann die Abdeckkappe 34 an dem Träger 22 befestigt werden:
- - unter Bewahrung eines Gasdurchlasses durch das erste Belüftungsmittel 33 und das Ventil 24 entlang der Ventilklappe aus der Vorrichtung nach Außen, und
- - unter Begrenzung des Eindringens von jeglichem der Vorrichtung fremden Körper, der eine kleinere Gesamtabmessung von mehr als einer vorbestimmten Schwelle, insbesondere 2 mm, vor allem 1,5 mm, aufweist, in die Vorrichtung. Dazu umfasst die Kappe im vorliegenden Beispiel eine obere Wand 36 und eine zylindrische Seitenwand 38. Insbesondere beträgt der Abstand d, der in 3 dargestellt ist, zwischen der unteren Seite der oberen Wand 36 der Kappe 34 und der Membran 20 und zwischen dieser gleichen Seite und dem Gehäuse 28 weniger als 2 mm, oder 1,5 mm, um die vorher beschriebene Antieindringwirkung bereitzustellen. Die Kappe 34 wird vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polymer, zum Beispiel aus Polyethylen ausgeführt.
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Die Membran 20 befindet sich im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die obere Wand des Gehäuses 28. Damit kann der Kappe 34 mehr Wirksamkeit verliehen werden. Tatsächlich ist die Kappe 34 umso wirksamer, je länger und gewundener der Weg 37 (oder das Labyrinth) ist, der/das von der Atmosphäre zu den Ventilen durchlaufen werden muss.
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Die Belüftungsvorrichtung umfasst in der vorliegenden Ausführungsform des Weiteren eine Grundplatte 40 in allgemeiner Form eines „T“. Der Träger 22 ist an der oberen Wand der Grundplatte 40 befestigt. Am unteren Teil umfasste die Grundplatte 40 ein Gehäuse 42, das einen Schwimmer 44 umschließt, der beweglich für ein vertikales Gleiten in dem Gehäuse montiert ist, und zwar zwischen einer in 3 dargestellten unteren Position, in der er eine obere, den Sitz des Schwimmers bildende Öffnung 46 freigelegt, die in der oberen Wand der Grundplatte vorgesehen ist, und einer oberen Position, in der er diese Öffnung abdeckt und so jede gasförmige oder flüssige Kommunikation durch diese verhindert. Dieser Aufbau bildet also ein Schwimmerventil. Im vorliegenden Beispiel umfasst der Schwimmer einen Körper, der in Wasser schwimmen kann, und eine am Körper befestigte Abdichtung 48, die mit einem Sitz des Schwimmers in Kontakt kommen kann. Diese Dichtung 48 ist von Art einer Dichtung vom Schirmtyp, die in 8 dargestellt ist. Sie umfasst demnach einen Schaft 47, der von oben in den Körper des Schwimmers eindringt, und eine kegelstumpfförmige Wand 49, die sich zum Äußeren des Schwimmers erstreckt und in Kontakt mit dem Sitz des Schwimmers kommen kann.
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Der Träger 22 ist steif an der Grundplatte 40 befestigt. Diese beiden Elemente sind aus einem Kunststoffmaterial ausgeführt. Die Grundplatte wird beispielsweise durch Schweißen an der Hauptwand des Tanks befestigt und bildet so die obere Schale 8, wobei sie sich durch die Öffnung 18 erstreckt. Im vorliegenden Beispiel ist der obere Rand der Grundplatte gegen eine Außenseite der Hauptwand abgestützt, während sich das Gehäuse des Schwimmers im Inneren des Tanks erstreckt. Dieses Gehäuse weist eine seitliche 50 und eine untere Öffnung 52 auf, die das Innere des Tanks mit der oberen Öffnung 46 des Gehäuses in Kommunikation bringen, wenn sich der Schwimmer in seiner unteren Position befindet. Diese letztere Öffnung ist in gasförmiger Kommunikation mit der Membran 20, sowie mit der Öffnung 32 des Ventils 24. Schließlich sind die Membran und das Ventil entlang der Kappe 34 in gasförmiger Kommunikation mit dem Äußeren des Tanks.
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Man sieht, dass der Träger 22 das erste Belüftungsmittel 33 mit dem Ventil 24 verbindet und auf einem Tank angebracht werden kann, um den Tank zu belüften. Man sieht auch, dass das erste Belüftungsmittel 33 und das Ventil 24 zwei Leitungen bilden, die parallel zueinander bezogen auf ein Gas- und Dampfdurchlassnetz durch die Vorrichtung hindurch montiert sind. Sie befinden sich beide bezogen auf einen Gasstrom, der sie durchquert und den Tank verlässt, hinter dem Schwimmerventil. Man sieht auch, dass das erste Mittel 33 und das Ventil 24 jeweils in der Lage sind, unabhängig voneinander das Innere des Tanks in gasförmige Kommunikation mit dem Äußeren des Tanks zu bringen.
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Des Weiteren umfasst der Tank ein Einfüllrohr 54.
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Die Vorrichtung funktioniert auf folgende Weise.
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Erleidet der Tank aufgrund einer Erhöhung der Temperatur oder der Höhe einen Überdruck, entwickelt sich diese Erhöhung im Allgemeinen langsam, sodass sie nicht zu einer Erhöhung des Drucks im Tank bis zum Erreichen der Schwelle zum Öffnen des Ventils 24 führt. Demzufolge kann der Wasserdampf langsam durch die Öffnungen 50, 52 und 46 gelangen, bis er die Membran 20 erreicht und diese durchquert, um nach Durchwandern der Kappe 34 nach außen in die Atmosphäre zu entweichen.
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Erleidet der Tank aufgrund einer Absenkung der Temperatur oder der Höhe einen Unterdruck, entsteht das gleiche Phänomen in umgekehrter Richtung, nur dass es dieses Mal die Umgebungsluft ist, die unter der Kappe 34 durch die Membran 20 dringt, bis sie das Innere des Tanks erreicht, um dort den Normaldruck wiederherzustellen.
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Unter der Wirkung des Befüllens des Tanks mit Flüssigkeit, kommt es zu einer Druckerhöhung im Inneren des Tanks, welche die Schwelle zum Öffnen des Ventils 24 überschreitet. Die Ventilklappe 26 hebt sich also gegen die Wirkung der Rückholfeder so an, dass die Luft oder der Wasserdampf, die/der sich im Tank befindet, durch die Öffnungen 50, 52, 32 und 35 unter Durchqueren der Kappe 34 entweicht, bis sie/er in die Atmosphäre gelangt. Sobald der Druck abnimmt, insbesondere aufgrund des Endes des Befüllens mit Flüssigkeit, nimmt die Ventilklappe durch die Schwerkraft und unter der Wirkung der Rückholfeder ihre normale Position wieder ein.
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Die Membran und das Klappenventil bieten überdies einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von fremden Elementen. Ein zusätzlicher Schutz für Elemente mit einer sehr kleinen Gesamtabmessung von weniger als 2 mm wird durch die Kappe bereitgestellt.
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Die Membran 20 stellt einen Eintritt und Austritt von Gas in den/aus dem Tank sicher, während das Klappenventil nur das Austreten mit einem relativ hohen Durchfluss erlaubt.
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Die Belüftungsvorrichtung kann auf dem Tank angebracht werden, nachdem dieser ausgeführt wurde, oder während der Herstellung in den Tank eingebaut werden, insbesondere beim Spritzguss oder Blasformen des Letzteren.
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Wir beschreiben nun eine zweite Ausführungsform der Belüftungsvorrichtung des Tanks in Bezug auf 4. Die Merkmale, die dieser und der vorhergehenden Form gemeinsam sind, werden nicht erneut beschrieben.
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Die Belüftungsvorrichtung 204 unterscheidet sich von der vorhergehenden einzig durch die Ausführung des Klappenventils 24. Dieses Mal ist die Ventilklappe 26 eine verformbare Klappe. Sie hat die Form einer Scheibe und ist mit dem Träger 22 allein durch einen Abschnitt des Rands der Scheibe verbunden, die sich hier rechts befindet. Das Ventil umfasst eine Abdichtung 227, über die Klappe 26 anliegt. Da die Klappe verformbar ist, führt sie eine dichte Blockierung des Ventils durch Anlegen gegen die Dichtung aus. Dazu wird sie auch durch das Befestigungsmittel der Klappe am Träger belastet. Die verformbare Klappe kann aus Stahl oder aus einem thermoplastischen Material ausgeführt werden, wobei sie in beiden Fällen so bemessen ist, um sich durch elastische Biegung zu verformen. Beispielsweise wird die Klappe aus Polyoxymethylen, Polyamid, Polyethylen oder Polypropylen ausgeführt. Die Befestigung der Klappe geschieht mittels eines Niet durch direkte Befestigung der Klappe im Träger oder auch mittels einer Lötstelle, wenn das Material von Klappe und Träger dafür kompatibel sind.
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Ebenso wie bei der vorherigen Ausführungsform verformt sich die Ventilklappe, wenn der Druck im Tank eine vorbestimmte Schwelle erreicht, um sich von der Dichtung 227 über den größten Teil ihres Umfangs zu entfernen und den Dampf oder das Gas, der/das Überdruck erzeugt, entweichen zu lassen. Anschließend nimmt sie ihre anfängliche Form ein und legt sich dabei gegen die Dichtung an.
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Wir beschreiben nun eine dritte Ausführungsform der Belüftungsvorrichtung des Tanks in Bezug auf 5. Wiederum werden die Merkmale, die dieser und der ersten Form gemeinsam sind, nicht erneut beschrieben.
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In dieser Ausführungsform unterscheidet sich die Belüftungsvorrichtung 304 von der aus 3 einzig dadurch, dass die Grundplatte fehlt und dass das Gehäuse des Schwimmers direkt in der Hauptwand der Schale 8 des Tanks gebildet ist. Die Öffnung 46 stellt dieses Mal also auch die Öffnung 18 der Wand des Tanks dar. Dieses Mal ist also nur der Teil der Vorrichtung, der die Membran 20 und das Klappenventil 24 mit dem Träger und der Kappe umfasst, auf dem Tank angebracht. Der Schwimmer ist separat in seinem Gehäuse vorgesehen.
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Detaillierte Ansichten der oberen Schale 8 des Tanks 2 und der Belüftungsvorrichtung 304 entsprechend dieser dritten Ausführungsform sind in den 6 und 7 dargestellt.
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Diese Ausführungsformen funktionieren auf die gleiche Weise wie die erste.
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Im Folgenden werden einige Beispiele zur Dimensionierung für die Ausführung der Erfindung auf nicht einschränkende Weise vorgestellt und es versteht sich, dass andere Dimensionierungen in Betracht gezogen werden können.
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Im Falle eines Wassertanks
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Die Öffnung 46 kann ein Loch von 3 mm Durchmesser aufweisen, wobei der Schwimmer einen Durchmesser von 15 mm und eine Höhe von 30 mm hat.
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Die Membran 20 kann einen Durchmesser von 30 mm erhalten. Sie muss die Bereitstellung eines Druckverlusts von 50 mbar (50 hPa oder 5000 Pa) im Tank mit einem Gasdurchfluss von 80 Litern pro Stunde gestatten. Tatsächlich legt die Pumpe des Tanks im Betrieb einen Durchfluss von 80 Litern pro Stunde an und es ist nicht erwünscht, dass der Unterdruck des Tanks 50 mbar überschreitet.
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Man kann die Öffnungsschwelle des Ventils 24 auf einen Wert zwischen 10 und 20 mbar (zwischen 1000 und 2000 Pa) festlegen. Im geöffneten Zustand muss es die Bereitstellung eines Druckverlusts von 25 mbar (2500 Pa) mit einem Gasdurchfluss von 4,5 Litern pro Minute gestatten. Tatsächlich muss es eine Befüllung des Tanks mit einem Flüssigkeitsdurchfluss von 4,5 Litern pro Minute gestatten. Dies bewirkt, dass während des Befüllens eine 25 cm hohe Flüssigkeitssäule entsteht. Diese Flüssigkeitssäule legt den Druck auf den Tank bis zur Öffnung des Ventils 24 an.
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Im Falle eines Tanks für eine Harnstofflösunq
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Die Öffnung 46 kann ein Loch von 12 mm Durchmesser aufweisen, wobei der Schwimmer einen Durchmesser von 20 mm und eine Höhe von 30 mm hat. Dies erlaubt eine Befüllung mit einer Hochdurchsatzpistole mit bis zu 40 Litern pro Minute.
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Die Membran 20 kann einen Durchmesser von 20 mm erhalten. Sie muss die Bereitstellung eines Druckverlusts von 45 mbar (4500 Pa) im Tank mit einem Gasdurchfluss von 15 Litern pro Stunde gestatten.
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Man kann die Öffnungsschwelle des Ventils 24 auf einen Wert zwischen 10 und 20 mbar (zwischen 1000 und 2000 Pa) festlegen. Im geöffneten Zustand muss es die Bereitstellung eines Druckverlusts von 25 mbar (2500 Pa) mit einem Gasdurchfluss von 40 Litern pro Minute gestatten.
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Im Falle eines Tanks für Kraftstoff wie etwa Diesel
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Für einen Kraftstofftank kann vorgesehen sein, das Schwimmerventil mit einer Feder zu versehen, die nach unten gegen die untere Wand des Gehäuses 42 und nach oben gegen den Boden des Schwimmers drückt. Die Feder neigt dazu, den Schimmer in Richtung seines Sitzes zu ziehen. Wenn das Fahrzeug und der Tank in ihrer normalen Nutzung Position sind, d. h., dass der Schwimmer sich auf seinem Sitz befindet, ist das Gewicht des Schwimmers jedoch größer als die Spannung der Feder, sodass der Sitz freigelassen wird. Bei einer Neigung des Fahrzeugs und des Tanks über einen bestimmten Winkel hinaus gleicht dieses Gewicht andererseits die Spannung der Feder nicht mehr aus, sodass der Schwimmer gegen den Sitz gedrückt wird, um den Tank zu blockieren. Es handelt sich um ein Überschlagventil oder ein Roll-over-Ventil.
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Die Öffnung 46 kann ein Loch von 12 mm Durchmesser aufweisen, wobei der Schwimmer einen Durchmesser von 20 mm und eine Höhe zwischen 35 und 50 mm hat. Diese Abmessungen erlauben eine Befüllung mit einer Hochdurchsatzpistole mit bis zu 55 Litern pro Minute.
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Die Membran 20 kann einen Durchmesser von 30 mm erhalten. Sie muss die Bereitstellung eines Druckverlusts von 45 mbar (4500 Pa) im Tank mit einem Gasdurchfluss von 30 Litern pro Stunde gestatten.
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Man kann die Öffnungsschwelle des Ventils 24 auf einen Wert zwischen 10 und 20 mbar (zwischen 1000 und 2000 Pa) festlegen. Im geöffneten Zustand muss es die Bereitstellung eines Druckverlusts von 25 mbar (2500 Pa) mit einem Gasdurchfluss von 55 Litern pro Minute gestatten.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorgestellten Ausführungsformen begrenzt und dem Fachmann sind andere Ausführungsformen offensichtlich.
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Man könnte der Dichtung des Schwimmers eine Kugelform geben. Diese Form ist sehr vorteilhaft, da sie eine Fehlausrichtung zwischen dem Schwimmer und seinem Sitz erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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