DE2352805A1

DE2352805A1 - Zapfhahn

Info

Publication number: DE2352805A1
Application number: DE19732352805
Authority: DE
Inventors: Johnson Everett Malcolm
Original assignee: Texaco Development Corp
Current assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1972-10-24
Filing date: 1973-10-20
Publication date: 1974-04-25
Also published as: FR2203773B1; FR2203773A1; IT998863B; CA999268A; NL7313359A; JPS4973531A; US3845792A; GB1397708A

Description

ZAPFHAHN

Die Erfindung betrifft einen Zapfhahn für das Oberleiten einer leicht flüchtigen Flüssigkeit, insbesondere eines Kraftstoffes, von einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle in einen mit einem Einfüllstutzen versehenen Flüssigkeitsbehälter, mit einem einen inneren Durchflußkanal aufweisenden und an seinem äußeren Ende mit einer Auslaßöffnung versehenen Auslaufrohr, das in den Einfüllstutzen des Flüssigkeitsbehälters einführbar ist, und mit einem zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses von der Druckflüssigkeitsquelle zu dem Flüssigkeitsbehälter dienenden Ventil.

Beim Betanken eines Fahrzeuges wie z.B. eines Kraftfahrzeuges, Schiffes, Bootes, Flugzeuges oder dgl- wird normalerweise ein verflüchtigbarer Kraftstoff in flüssiger Phase unter Druck in den Kraftstoffbehälter des Fahrzeuges eingeführt= Zu Beginn der Befüllung ist der Kraftstoffbehälter in der Regel leer oder nur teilweise gefüllt und enthält im übrigen Raum Kraftstoff dämpfe. . .

Beim Einfüllen von flüssigem Kraftstoff in den teilweise leeren Kraftstoffbehälter werden die in diesem enthaltenen Kraftstoffdämpfe normalerweise durch den Einfüllstutzen hindurch

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aus dem Behälter verdrängt und gelangen auf diese Weise unmittelbar in die Atmosphäre. Bekanntlich stellt besonders in abgeschlossenen Räumen die Abgabe solcher Dämpfe an die Atmosphäre eine beträchtliche Brand- oder Explosionsgefährdung dar. Im Freien tragen diese Dämpfe andererseits zur Luftverschmutzung bei.

Zur Lösung dieses zunehmend ernsteren Problems sind bereits von staatlicher und kommunaler Seite Gesetze und Vorschriften erlassen worden, in denen eine bessere Reinhaltung der Luft zur Auflage gemacht wird. Aus diesen Gründen ist in Anbetracht des zunehmenden Kraftstoffverbrauchs für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren von besonderem Interesse,.ein umweltfreundliches System zu entwickeln. Bei einem solchen System muß entweder der Kraftstoff in einem geschlossenen Kreislauf geführt oder das Entweichen von Kraftstoffdämpfen in die Atmosphäre verhindert werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Zapfhahns. der eingangs genannten Ausführung, welcher das Entweichen von Dämpfen jeder Art wie z.B. Kraftstoffdämpfen beim Umfüllen einer leicht flüchtigen Flüssigkeit wie z.B. Kraftstoff von einem zu einem anderen Behälter zuverlässig unterbindet, für unterschiedliche Ausführungen von Einfüllstutzen an Flüssigkeits- und insbesondere Kraftstoffbehältern verwendbar und preiswert herstellbar ist.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Zapfhahn ist gekennzeichnet durch eine an der Außenseite des Auslaufrohrs angeordnete, radial aufblähbare und zur Ausbildung einer im wesentlichen flüssigkeitsdichten Ringdichtung mit dem Einfüllstutzen des Flüssigkeitsbehälters in Eingriff mit der Wandung des Einfüllstutzens bringbare Dichtung, ein die aufblähbare Dichtung mit dem Ansatzpunkt des Auslaufrohrs verbindendes und bei Betätigung des Ventils in die Öffnungsstellung und Beginn von Flüssig-

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keitsdurchfluß durch das Auslaufrohr zum Zuführen "von leicht flüchtiger Flüssigkeit in die aufblähbare Dichtung dienendes Verbindungsrohr und eine in Verbindung mit dem Flüssigkeitsbehälter bringbare und beim Befüllen desselben mit Flüssig- keit zum Abführen von Dämpfen aus diesem dienende Dampfabführleitung. , .

Weitere Merkmale bilden den Gegenstand der Unteransprüche 2 -

Der vorgeschlagene Zapfhahn ist zur Verwendung an einer Tankstelle geeignet, an welcher Kraftstoff in die Kraftstoffbehalter von Kraftfahrzeugen wie z.B. Personenkraftwagen, Lastkraftwagen und dgl. eingefüllt wird. Die Kraftstoff-Vorratsbehälter einer solchen Tankstelle bestehen normalerweise aus unterirdischen Tanks, aus denen der flüssige Kraftstoff abgepumpt und über Durchfluß-Heß- und Steuervorrichtungen unmittelbar in den Kraftstoffbehälter eines Fahrzeuges eingeleitet wird.

Die an dem Zapfhahn angeordnete, radial aufblähbare, elastische Dichtung verhindert beim Befüllen des Kraftstoffbehälters das Entweichen der in diesem enthaltenen Kraftstoffdämpfe zur freien Atmosphäre. Im aufgeblähten Zustand steht die Dichtung in Dichtungseingriff mit dem Einfüllstutzen an dem Kraftstoffbehälter und bildet daher eine dampfdichte .Ringdichtung. Beim Befüllen des Kraftstoffbehälters mit Kraftstoff sind daher die Dämpfe innerhalb des Systems eingeschlossen und können durch die Dampfabführleitung zur Kraftstoffquelle„ beispielsweise dem unterirdischen Tank_s-zurückgeführt oder in einem dafür vorgesehenen Behälter zur Absorption gebracht werden»

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert»

Fig» 1 veranschaulicht ein Anwendungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zapfhahns.

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Fig. 2 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Zapfhahns von Fig. 1.

Fig. 3 ist ein Teilquerschnitt durch den Zapfhahn von Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch ein Anwendungsbeispiel dargestellt, bei welchem die Flüssigkeitsquelle aus einer Tankstelle 10 mit wenigstens einem, jedoch in der Regel mehreren unterirdischen Tanks 11 besteht, in welchen Benzin oder ein anderer verflüchtigbarer Kraftstoff enthalten ist. Jedem Tank sind Entnahmevorrichtungen für Benzin zugeordnet, vermittels welcher, gleichzeitig die Entnahmemenge gemessen wird. Zu diesem Zweck ist der unterirdische Tank 11 über ein langes Saugrohr 12, dessen Einlaßöffnung sich im unteren Bereich des Tanks 11 befindet, mit einer oberirdischen Tankpumpe 13 verbunden.

Die Benzin-Tankpumpe 13 besteht im wesentlichen aus einer* elektrisch angetriebenen Pumpe 14, deren Saugseite mit dem Saugrohr 12, und deren Druck- oder Abgabeseite mit einem Zapfschlauch 16 verbunden ist. Durchfluß-Meß- und Steuervorrichtungen wie z.B. ein Ventil 17 am Zapfschlauch 16 dienen zur Steuerung und Messung des Umfüllvorgangs. Ein am freien äußeren Ende des Zapfschlauchs 16 angeordneter Zapfhahn 18 ist mit einem von Hand betätigbaren Ventil 19 versehen, mit dem der Kraftstoffdurchfluß durch den Zapfhahn gesteuert werden kann.

Das in der Tankpumpe 13 angeordnete Ventil 17 ist üblicherweise von Hand betätigbar und dient zum An- und Ausschalten der Benzin aus dem Tank 11 absaugenden Pumpe 14. Der Kraftstoffbehälter 21 eines Fahrzeuges ist üblicherweise von der Fahrzeugaußenseite her zugänglich und mit einem Einfüllstutzen 22 versehen, der sich, bei Kraftfahrzeugen an der Seite oder am hinteren Ende desselben befindet. Das obere Ende des Einfüllstutzens 2 2 ist normalerweise durch einen abnehmbaren

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Deekfel 5& verschlössen.. Mit: dem Kraftstoffliehälter 21 1st außerdem· eine Kraft Stoff leitung Z3/ verbunden, durch die vermittels, einer Pumpe oder auf andere Waise Kraftstoff beim Betrieb des Fahrzeuges gefordert; wird:.

Der am Ende des Zapfschlauehs 16; angebrachte? Zapfhahn IE wird normalerweise irr den· zylindrisch ausgebildeten. Einfüllstutzen 2;2i eingesteckt: und⁵ dann das Ventil 19 betätigt, so daß Kraft- stoff aus dem unterirdischen Speichertank 11 in den Kraftstoffbehälter 21 abgegeben werden: kann.

Der Zapfhahn 18 besteht in der Regel -aus einem mittigen Zapfhahngehäüse-26 mit einem Einlaßstutzen 2,7 , über den der Z apf hahn, mit der unter Druck stehendeη Kraftstoffquelle verbunden ist.. Das Zapfhahngehäuse 26 weist einen ersten Durchlaßkanal 28 auf, in dem. sich das Ventil 19 befindet;,· das einen im Zapfhahngehäüse 26 gleitend- verschiebbar geführten Plunger 29 aufweist, der an einem von Hand betätigbaren Hebel in Form eines Drückers 31 angelenkt ist..

Zur Herstellung, eines Flüssigkeitsdurchflusses durch den Durehlafikanal 2 8 wird der Drücker 31 nach oben in die öffnungsstellung gedrückt _y, wpdureh. der Plunger 29 nach oben verschoben und dadurch das Ventil 19 geöf fnet wird"... Der durch; das Ventil 19 hindurchtretendie Kraftstoff gelangt in eine Zapfhahnkammer 32..

Wie aus; Fig., 3^: ersichtlich:,: ist; der Zapfhahn; 18 mit einem Auslaufrohr 3i3 von -allgemein z^lindrlsßhem^ Querschnitt versehen, das in; den; vom; Einfüllstutzen 22 gebildeten Einfüllkamal einsteckBar ist.. Das Äus;laufr©hr 3;3 steht an, denu gehäus;eseltlgen Endfer mit der auslaßcseltigen, Ziapfhahnkammer 3:2 In; Verbindung; und Ist Ihi seiner^ Iiänge ausreichend; lang, bemes sen,, um im ein— gesteckten Zustand: in. den Einfüllstutzen.: 22 seihe Lage während der Kraftstoff über leitung in; den. Kraftstoffbehälter nicht zu

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verändern,; jedoch; leicht wieder aus- dem: Einfüllstutzen herausziehbar zu sein. An dem gehäuseseitigem Ende; des; Äusläufrahrs 33 ist ein Kreisf lanseh 3.Ct angeordnet und. d-ureh; Befestigungsmittel wie z.B. mehrere Befestigungsschrauben:; 3.7 in. abdichtender¹ tage gegen das Zapfhahngehäuse: 2K gehalten*

Zwischen, dem Kreisflansch 3® und der mit diesem in; Eingriff stehenden Oberfläche des ZäpiFhähngeJiäuses 26 ist eine; dünne-Öffnungaplatte 38 eingesetzt, die eine mittige; öffnung: 39 aufweist, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als; der Durchmesser der Zapfhahrikammex¹ 32 oder des Aus lauf r ohr s, 33 . Somit erfolgt, eine Drosselung des. aus der Kammer 3;2 in d;en Durchlaß— kanal des Auslaufrohrs 33 austretenden Kraftstoffs an der Öffnungsplatte 38, wodurch ein. Druckdifferential zwischen beiden Seiten der Platte bedingt ist.

Zur Ausbildung einer flüssigkeitsdiehten Abdichtung zwischen Zapfhahngehäuse 26 und Auslaufrohr 33 sind zwei elastische Dichtungen *fl und f2 auf beiden Seiten der Öffnungsplatte 38 unter Druck eingespannt und bilden nach Festziehen der Befestigungsschrauben 37 entsprechende Randdiehtungen.

Am Zapfhahngehäuse 26 befindet such eine seitliche öffnung ^lk3» die wie welter unten beschrieben als; Durchlaß; für. Kraftstoff dient» An der öffnung ^3 befindet sich ein Gewindenippel oder eine Fitting Mi, deren oberer Anschnitt von dem Zapfhaftagie vorsteht und zur. lösbaren Befestigung eines Endes; eines; Verbindungsrohrs 46 dient, welches über dem Kreisflanseh 3Q hinweg zum vorderen Zapf hahnende geführt ist. und: mit dem Ihnen^ raum einer Dleüfcung in; Form ednes auftilähbarea^i Eieh-tringsf Si verbunden ist.

Der Diehtring 51 besteht aus einem BreMsörpe-r mit; elastischen Wänden, wobei sein Innendurchmesser so bemessen Ist.* daß der Diehtring 51 gleitend verschiebbar' auf das ÄuslaufrOhr 33

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aufschiebbar ist und im aufgeblähten oder im zusammengezogenen Zustand in Eingriff mit' der Außenwand des Auslaufrohrs steht. Der Dichtring 51 bildet eine innere, .ausdehbare'Kammer 52, welche mit dem Verbindungsrohr 46 in Verbindung steht. Wenn flüssiger Kraftstoff in die innere Kammer 52 des Dichtrings gedrückt wird, dehnt sich die Außenwand des Dichtrings 51 aus und kommt in Eingriff mit der diese umgebenden Wandfläche des Einfüllstutzens 22.

Normalerweise ist der Dichtring 51 entsprechend der Darstellung von Fig. 2 am Ende des Auslaufrohrs 33 unmittelbar neben dem Kreisflansch 30 angeordnet. Im nicht aufgeblähten Zustand liegt der Dichtring 51 im wesentlichen"flach gegen die Rohroberfläche an, so daß sich das Auslaufrohr 3 3 ungehindert in den Einfüllstutzen 22 einführen laßt. Wenn der Dichtring 51 durch in die innere Kammer 52 zugeführten flüssigen Kraftstoff aufgebläht wird, dehnt sich die Außenwand des Rings aus und gelangt wie in Fig. 3 dargestellt in Eingriff mit dem Umfangsflansch 47 des- Einfüllstutzens 22, indem er eine Ringdichtung bildet. . "

Zur Erzielung einer möglichst guten Abdichtung ist der Dichtring. 51 im wesentlichen biegsam und mit verhältnismäßig dünnen, elastischen Wänden ausgebildet. Der mittige Abschnitt der Ringinnenwand verbleibt jedoch sowohl im aufgeblähten als auch im' zusammengezogenen Zustand vorzugsweise in festem Eingriff mit der Außenfläche des Auslaufrohrs-33. Zu diesem Zweck wird die Ringinnenwand mit bestimmter Elastizität ausgebildet, indem die Innenwand mit einem elastischen Werkstoff verkleidet oder mit elastischen Einsätzen versehen wird. Die ausdehnbare Außenwand und die Enden des Dichtrings 51 sind vorzugsweise hoch elastisch, so daß sie beim Aufblähen des Dichtrings ent-· sprechend der Darstellung in Fig. 3 nach außen verformt werden. Der Dicirtring 5.1 kann gleichförmige Wandstärke,-aufweisen oder mit Verbundwänden aus mehreren, mit einander ;\Viea?.b,un denen- Seg-

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menten an der elastischen Innenwand und der äußeren, ausdehnbaren und.stärker elastischen Außenwand ausgebildet sein.

Beim Befüllen eines Kraftstoffbehälters 21 wird im allgemeinen zunächst der Einfüllstutzendeckel 56 vom Einfüllstutzen abgenommen, so daß der Einfüllkanal des Einfüllstutzens frei zugänglich ist. Dann wird der Zapfhahn 18 mit dem Dichtring 51 im zusamnunengezogenen Zustand so weit in den Einfüllstutzen 22 eingeführt, daß sich der Dichtring 51 im Bereich des Umfangsflansches 47 befindet. Während dieser Handreichungen kann ggf. eine kleine Menge an Kraftstoffdämpfen, welche von Temperatur und Druck im Inneren des Kraftstoffbehälters 21 abhängig ist, aus dem Kraftstoffbehälter 21 in die Atmosphäre gelangen.

Zur Ausbildung eines geschlossenen Kreises zwischen Kraftstoffbehälter 21 und Zapfhahn 18 wird der Kraftstoffdurchfluß durch den Zapfhahn durch Verschwenken des Drückers 31 von Hand um seinen Drehpunkt 2H eingeleitet. In der Betätigungsstellung gelangt der Drücker 31 entsprechend der Darstellung von Fig. 2 in Eingriff mit einem Anschlag 25.

Durch die Verstellung des Drückers 31 wird der Plunger 2 9 nach oben verschoben, so daß Kraftstoff aus dem Durchlaßkanal 28 durch das Ventil 19 hindurch in die Kammer 32 gelangt. Die verengte öffnung 3 9 führt zur Ausbildung eines Drucks in dem Kraftstoff, so daß Kraftstoff durch die seitliche Öffnung 43 und das Verbindungsrohr 46 hindurch in die innere Kammer 52 des Dichtrings 51 gedruckt wird.

Durch Ausdehnung der Außenwand des Dichtrings 51 nach außen legt sich diese Außenwand gegen den Umfangsflansch 4 7 an, so daß eine Ringdichtung ausgebildet wird. Dabei wird gleichzeitig eine ggf. und insbesondere bei älteren Fahrzeugtypen anzutreffende Entlüftungsleitung 57 am Einfüllstutzen 22 ab-

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gedichtet. Der Kraftstoff gelangt dann aus der Zapfhahnkanuner 32 durch das Auslauf rohr 3 3 hindurch in den Kraftstoffbehälter 21. Wahrend der Flüssigkeitspegel im Kraftstoffbehälter 21 allmählich ansteigt, werden die aus diesem ver-r drängten Kraftstoffdämpfe durch die Dampfabführleitung 53 abgeleitet. ,

Die aus dem Kraftstoffbehälter 21 beispielsweise an der mit 54 bezeichneten Stelle aus der Dampfabführleitung 53 austretenden Kraftstoffdämpfe werden normalerweise zur Kraftstoffquelle zurückgeführt und entweder verflüssigt oder zum unterirdischen Tank 11 zurückgepumpt. In jedem Falle verbleibt während der Befüllung des Kraftstoffbehälters 21 der Dichtring 51 so lange im aufgeblähten Zustand, bis der Kraftstoffbehälter 21 gefüllt ist.

Zu Ende des Füllvorgangs wird die.Kraftstoffzufuhr selbsttätig oder von Hand gesperrt. Bei der für Kraftstoffzapfhähne bekannten selbsttätigen Abschaltung der Kraftstoffzufuhr wird der Drücker 31 aus der Betätigungsstellung in die in Fig. 2 dargestellte Sperrstellung zurückgebracht. Entsprechende selbsttätige AbschaItvorrichtungen sind bekannt, und eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der U.S. Patentschrift 3 586 069 beschrieben.

Sobald der Plunger 2 9 in seine Ausgangsstellung zurückkehrt, wird das Ventil 19 geschlossen und unterbricht den Kraftstoffdurchflußo Während der restliche Kraftstoff aus der Zapfhahnkammer 32 ausläuft, fällt der Druck innerhalb der Kammer ab, so daß der in der inneren Kammer 52 des Dichtrings 51 befindliche Kraftstoff durch'das Verbindungsrohr 46 hindurch in die Kammer 32 zurückströmte Sobald sämtlicher Kraftstoff aus der Dichtringskammer 52 ausgetreten ist, zieht sich der Dichtring auf seine ursprüngliches in Fig»- 2 dargestellte Formgebung um das Auslauf rohr 33 herum zusammen.,

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Der Zapfhahn 18 läßt sich dann ungehindert aus dem Einfüllstutzen 22 herausziehen, welcher wiederum durch den Einfüllstutz endeckel 56 verschlossen wird, um Verdanipfungsverluste und die Abgabe von verdampftem Kraftstoff an die Atmosphäre zu vermeiden.

- Patentansprüche : —
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Claims

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Patentansprüche :

Ί.) Zapfhahn für das Ober leiten einer leicht flüchtigen Flüssigkeit, insbesondere eines Kraftstoffs, von einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle in einen mit einem Einfüllstutzen versehenen Flüssigkeitsbehälter, mit einem einen inneren Durchflußkanal aufweisenden und an seinem äußeren Ende mit einer Auslaßöffnung versehenen Auslaufrohr, das in den Einfüllstutzen des Flüssigkeitsbehälters einführbar ist, und mit einem zur Steuerung des Flüssigkeitsdurchflusses von der Dr.uckf lüssigke its quelle zu dem Flüssigkeitsbehälter dienenden Ventil, gekennzeichnet durch eine an der Außenseite des Auslaufrohrs (33) angeordnete, radial aufblähbare und zur Ausbildung einer im wesentlichen flüssigkeitsdichten Ringdichtung mit dem Einfüllstutzen (22) des Flüssigkeitsbehälters (21) in Eingriff mit der Wandung des Einfüllstutzens bringbare Dichtung (51), ein die aufblähbare Dichtung mit dem Ansatzpunkt des Auslaufrohrs verbindende und bei Betätigung des Ventils (19) in die Öffnungsstellung und Beginn von Flüssigkeitsdurchfluß durch das Auslaufrohr zum Zuführen von leicht flüchtiger Flüssigkeit in die aufblähbare Dichtung dienendes Verbindungsrohr (H6) und eine in Verbindung mit dem Flüssigkeitsbehälter (21) bringbare und beim Befüllen desselben mit Flüssigkeit zum Abführen von Dämpfen aus diesem dienende Dampfabführleitung (53).
2. Zapfhahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Durchflußkanal des Auslaufrohrs (33) auf der Abstromseite des Ansatzpunktes eine zur Ausbildung eines Druckdifferentials an dieser Stelle dienende Drosselstelle (38) angeordnet ist.
3. Zapfhahn nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle aus einer verengten Öffnung (39) besteht.

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4-, Zapfhahn nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß die verengte öffnung (39) quer zum Durchflußkanal des Auslauf rohrs (33) ausgerichtet ist.
5. Zapfhahn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufhlähbare Dichtung (51) aus einem wulstf örmigen Dichtring mit elastischer Innen- und Außenwand besteht, wobei die Innenwand in Paßsitz auf die Außenwand des Auslauf rohrs zusammenziehbar, und die Außenwand in Eingriff gegen die Innenwand des Einfüllstutzens (22) ausdetuibar ausgebildet ist.
6) Zapfhahn nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß der wulstformige Dichtring in der Weise ausgebildet ist, daß er im nicht aufgeblähten Zustand entlang der Außenwand des Auslauf rohr s verschiebbar und von diesem abnehmbar ist.

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