DE2932014C2 - Rückflußtank - Google Patents

Description

einstellbar. Die Anordnung hat den weiteren Vorteil, daß der Rückflußtank nur ein kleines Volumen zu besitzen braucht

Es ist an sich bekannt, ein Ventil durch Biegen einer Membran zu öffnen. Bei einem bekannten Ventil (GB-PS 14 86 277) überdeckt ein aufrollbares Membranblatt eine schlitzförmige Auslaßöffnung in einem vertikaler. Aus'.aufrohr und legt bei Hebung eines Schwimmers, mit dem sie verbunden ist, die Auslaßöffnung durch Aufrollen gradweise frei.

Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen betreffen günstige Ausgestaltungen des Ventils.

Eine Ausführungsform des Rückflußtanks gemäß der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben, in denen

F i g. 1 schematisch die Einschaltung eines Rückflußtanks in ein Kraftstoffzuführsystem mit Kraftstoffmeßuhr für Kraftfahrzeuge zeigt;

F i g. 2 ein Schnitt in größerem Maßstab durch den Rückflußtank mit Schwimmer ist;

Fig.3 die im Ventil angewendete Membran in unmontiertem Zustand zeigt;

Fig.4-6 die Ventilfunktion bei verschiedenen Schwimmerlagen zeigen.

Das in F i g. 1 gezeigte Kraftstoffzuführsystem enthält einen Kraftstofftank 10, eine Kraftstoffmeßuhr 11, eine Kraftstoffpumpe 12 und einen Rückflußtank 13. Die Kraftstoff meßuhr 11 ist in eine Rohrleitung 14 zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Pumpe 12 eingesetzt, und der Rückflußtank 13 ist an eine Rücklaufleitung 15 von der Pumpe 12 angeschlossen. Der Rückflußtank 13 ist ferner durch eine Lüftungsleitung 16 mit dem oberen Teil des Kraftstofftanks 10 verbunden. Im Rückflußtank

13 ist ein Schwimmer 17 angeordnet, der ein Ventil 18 an einem Auslauf 19 vom Rückflußtank 13 zur Rohrleitung

14 zwischen der Kraftstoffmeßuhr 11 und der Kraftstoffpumpe 12 steuert Der sich zwischen dem Rückflußtank 13 und der Pumpe 12 erstreckende Teil der Rohrleitung 14 ist mit 14a bezeichnet Der Rückflußtank 13 hat die Aufgabe, den von der Kraftstoffpumpe 12 durch die Leitung 15 kommenden Fluß aufzunehmen und ihn in einem Punkt nach der Kraftstoff meßuhr 11, in Strömungsrichtung gesehen, wieder zur Zuführleitung 14 zurückzuführen, damit die Kraftstoffmessung nicht vom Rückfluß beeinflußt wird. Die Lüftungsleitung 16 mündet in den Kraftstofftank 10, so daß der Rückfluß wieder zum Kraftstofftank 10 zurückgeleitet werden kann, falls das Ventil 18 im Rückflußtank 13 sich in geschlossener Lage aufhängt In solchem Fall wird die Kraftstoffmessung nicht korrekt.

An der Kraftstoffpumpe gilt:

Am Rückflußtank soii gelten:
Φι«, = Φΐ5 + Φι«

Eliminiert man in den Gleichungen (1) und (2) Φμ,,, ergibt sich:

Φμ + Φ|5 = Φ|5 + Φ|4,

Die Kraftstoffmeßuhr mißt somit den Verbrauchsfluß. Dies gilt bei konstantem Kraftstoffinhalt im Rückflußlank. Ist das nicht der Fall, wird zuweilen falsch gemessen. Läßi man den Kraftstoffstand steigen, wird während des Anstiegs mehr Kraftstoff vom Tank entnommen, als der Motor verbraucht Während dieser Zeit mißt man einen höheren spezifischen Kraftstoffverbrauch (l/h oder l/km) als der Verbrauch wirklich ist Wenn der Kraftstoffstand im Rückflußtank wieder sinkt wird wenig oder kein Kraftstoff vom Tank entnommen. Der Verbrauchsfluß wird vom Oberschuß im Rückflußtank genommen. Während dieser Zeit mißt man einen niedrigeren spezifischen Kraftstoffverbrauch als er wirklich ist

ίο Fig.2 ist ein Schnitt durch den Rückflußtank mit Schwimmer. Der Rückflußtank besteht aus einem Behälter, der aus einem zylindrischen Rohr 20 mit einem Unterteil 21 und einem Oberteil 22 zusammengesetzt ist Im Oberteil 22 befinden sich ein Einlauf 23 für den Rückfluß, der an die Leitung 15 in F i g. 1 angeschlossen ist und eine Lüftungsöffnung 24, die an die Lüftungsleitung 16 in F i g. 1 angeschlossen ist Im Unterteil 21 befindet sich ein Auslauf 25, der an die Leitung 14 in F i g. 1 angeschlossen ist, und de>· aus einer Auslauföffnung besteht, die von einer durchlöcherten Platte 26 bedeckt ist, die zusammen mit einem dazwischenliegenden Dichtring 27 am Unterteil 21 befestigt ist Die Lochplatte 26 ist mit einem klen'en mittigen Loch 28 und einer Anzahl rundumliegender größerer Löcher 29 versehen. Die äußeren Löcher 29 sind symmetrisch um das mittige Loch 28 auf einer Kreislinie angeordnet und so bemessen, daß sie Durchströmung des maximalen RücKflusses, den der Rückflußtank aufnehmen kann, ermöglichen. Im Rückflußtank ist ein Schwimmer in Form eines Hohlkörpers 30 angeordnet Der Schwimmer 30 ist mit einem aufwärts und einem abwärts vorragenden Führungsstift 31,32 versehen, die längs der vertikalen Achse des Schwimmers 30 angeordnet und vorgesehen sind, die Führung des Schwimmers 30

J5 während dessen Auf- und Abwärtsbewegung im Rückflußtank zu ermöglichen. Der untere Führungsstift 31 läuft in dem mittigen Loch 28 in der Lochplatte 26, das einen Durchmesser hat, der etwas größer als der Durchmesser des Führungsstiftes 31 ist Der obere Führungsstift 32 ist in einem entsprechenden Loch 33 in einem über dem Schwimmer 30 eingesetzten Deckel 34 geführt der in einem solchen Abstand vom Unterteil des Rückflußtanks eingesetzt ist daß der Schwimmer 30 sich in genügendem Ausmaß in der Höhe bewegen kann, um die Abgabe von Rückfluß vom Rückflußtank zwischen Minimum und Maximum zu regeln, wie nachstehend näher erklärt werden wird. Der Deckel 34 ist auch mit einer Anzahl großer Löcher 35 versehen, um ein Durchströmen des Rückflusses zuzulassen.

Um die Durchströmung des Rückflusses zwischen Minimum und Maximum regeln zu können, ist der Schwimmer 30 unten mit einer Ventileinrichtung versehen. Sie besteht aus einer weichen, elastischen Membran 36 aus Gummi oder ähnlichem Material und einem Ventilkörper 31a in Form eines stumpfen Kegels, der auf dem Führungsstift 31 angeordnet ist. Die Membran 36 <st zu im wesentlichen ovaltr Form gebogen und derart an der Unterseite des Schwimmers 30 befestigt, daß sie den Ventilkörper 31a umschließt.

Die Membran 36 hat einen Mittelteil, der die Durchströmlöc'ier in der Lochplatte 26 decken kann, auch wenn der Schwimmer 30 um seine vertikale Mittelachse gedreht wird.

Die Membran 36 besteht aus einem Band der in Fig.3 gezeigten Form. Das Band besteht aus drei Sektionen 37,38,39, von denen die zwei äußeren 37,39 mit der mittlere;; 38 durch dünne Zungen oder Stege 40 verbunden sind, die das Biegen des Bandes erleichtern

sollen, so daß die mittlere Sektion 38 auch nach Biegen und Befesfigen des Bandes eine im wesentlichen ebene Form hat. Jede Sektion ist mit einem durchgehenden Loch 41,42,43 für den Führungsstift 31 versehen, so daß das Membranband, so wie in Fig. 2 gezeigt, auf dem Führungsstift 31 angebracht werden kann. Zumindest das Loch 42 in der mittleren Sektion 38 hat einen Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser des Führungsstiftes 31 ist, so daß die mittlere Sektion 38 des Membranbandes sich frei auf dem Führungsstift 31 bewegen und längs diesem verschoben werden kann.

Der Rückflußtank ist mil einem Rohr 44 aus feinmaschigem Gewebe oder feinmaschigem Netz versehen, das im unteren Teil des Rückflußtanks gegen die Zylinderwand anliegt und im oberen Teil des Rückflußtanks sich aufwärts verjüngt, so daß es im Oberteil des Rückflußtanks innen vor der Einlaufmündung für den Rückfluß liegt. Der Rückfluß fällt infolgedessen eine kurze Strecke frei und trifft dann das Geweberohr, wonach er längs diesem Rohr über eine große Fläche des Rohres zum Flüssigkeitsspiegel im Tank niederrinnt. Der Rückfluß fließt in einem dünnen Film längs der Außenoberfläche des Rohres ohne weiteren freien Fall. Während dieses Niederrinnens, bei dem der Kraftstoff auch durch das Geweberohr passiert, gehen im Kraftstoff eventuell vorkommende Gas- oder Luftbläschen ab. Das Geweberohr fungiert als ein Filter für Gas- und Luftbläschen.

Die Funktion des Rückflußtanks wird nachstehend unter Bezugnahme auf F i g. 2,4, 5 und 6 beschrieben, die jo die vom Schwimmer gesteuerte Ventileinrichtung mit dem Schwimmer in einigen verschiedenen Lagen zeigen. Wenn der Schwimmer sich in der in Fig. 2 gezeigten Lage befindet, ist das Ventil völlig geschlossen, da die Ventilmembran durch die Schwere des μ Schwimmers gegen die Lochplatte gepreßt wird und dadurch die Löcher in ihr verschließt. Das mittige Loch für den Führungsseil durch die Lochplatte und die mittlere Sektion der Membran wird von dem auf dem Führungsstift angeordneten konischen Ventilkörper verschlossen. Der Flüssigkeitsspiegel im Rückflußtank ist dabei auf dem niedrigsten Stand, und es gelangt kein Rückfluß in den Tank. Wenn Rückfluß in den Tank zu strömen beginnt, wird er während des Strömens längs dem Geweberohr, wie beschrieben, von Bläschen befreit λ? und erhöht dann den Flüssigkeitsstand im Tank, wobei der Schwimmer beginnt, sich aufwärts zu bewegen. Da der Schwimmer eine Querschnittsfläche hat, die im wesentlichen gleich groß mit der Querschnittsfläche des Rückflußtanks ist. ist der Spalt zwischen dem Schwimmer und der Innenwand des Tanks sehr klein, so daß auch nur ein geringer zusätzlicher Fluß erforderlich ist, um den Schwimmer zu veranlassen, sich zu heben. Bei dieser beginnenden Hebung wird zuerst das Loch am Führungsstift geöffnet, da der konische Ventilkörper fest auf dem Führungsstift sitzt und bei Hebung des Schwimmers mit dem Stift mitgeht. Hierdurch wird der Druckunterschied über der Membran etwas vermindert, ist aber nach wie vor genügend groß, damit die Membran an der Lochplatte festgesaugt gehalten wird, to so daß die übrigen Löcher in der Lochplatte weiterhin geschlossen sind. Wenn der Schwimmer weiter steigt, wird die Membran allmählich von der Lochplatte abgehoben, wobei die Löcher allmählich von der Außenkante der Lochplatte zu deren Zentrum, wie in F i g. 5 gezeigt freigelegt werden. Bei weiterem Heben des Schwimmers werden die Löcher in der Lochplatte allmählich immer mehr 'geöffnet, bis schließlich die Löcher völlig frei liegen, und die Ventilmembran keinen Kontakt mehr mit der Lochplatte hat, wie in Fig. 6 gezeigt. Durch die Spannung in der Membran aufgrund ihrer Biegung erhält sie, wenn der Schwimmer so angehoben ist, daß die Membran nicht gegen die Lochplatte anliegt, eine im wesentlichen ovale Form, bei der die große Achse quer zum Führungsstift ist, und die kleine Achse mit der Achse des Führungsstiftes zusammenfäiii. Die kieine Achse ist größer ais die Höhe des konischen Ventiloberteiles, so daß die mittlere Sektion der Membran ein Stück unter der Spitze des konischen Körpers liegt. Da die Ventilmembran weich und elastisch ist, so daß sie während des Hebens des Schwimmers gebogen werden kann, und da der Ventilkörper zuerst das kleine mittige Loch am Führungsstift freilegt, ohne daß die Membran von der Lochplatte abgehoben wird, ist nur eine sehr geringe Hubkraft des Schwimmers erforderlich, dem deshalb kleine Abmessungen und ein geringes Volumen, beispielsweise der Größenordnung 0,2 Liter, gegeben werden können. Wenn die Löcher in der Lochplatte durch Hebung des Schwimmers ganz oder teilweise freigelegt werden, kann Kraftstoff vom Rückflußtank abgesaugt werden. Bei Verminderung des Rückflusses senkt sich der Schwimmer, bis er wieder seine niedrigste Lage einnimmt. Der Auslauf des Rückflußtanks ist dann wieder geschlossen.

Es wiirde zwar nur eine Ausführungsform beschrieben und dargestellt. Es ist jedoch offensichtlich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens eine Vielzahl von Variationen und Modifikationen möglich ist. Die Ventilmembran beispielsweise kenn aus einem ballähnlichen Mittel bestehen, vorausgesetzt, daß es weich und elastisch genug ist, um das gradweise Öffnen der Löcher in der Lochplatte durch Biegen der Membran zu ermöglichen. Bei Anwendung eines Bandes als Membran kann dieses mit konstanter Breite, oder mit Einschnitten oder die Sektionen miteinander verbindenden Zungen oder Stegen einer anderen Form als bei der in Fig.3 gezeigten Ausführungsform ausgeführt werden. Den Löchern in der Lochplatte können viele verschiedene Formen gegeben werden. Anstelle mehrerer kleiner Löcher kann auch ein großes Loch angebracht und mit einem Netz od. dgl. abgedeckt werden, um Festsaugen der Membran im Loch zu verhüten, was eine größere Hubkraft des Schwimmers erforderlich machen würde. Das Loch oder die Löcher können dabei alternativ direkt im Boden oder Unterteil des Rückflußtanks angebracht werden. Da die Biegsamkeit der Membran erfindungsgemäß in verminderter Forderung an Hubkraft resultiert, ist die Anorc¹ .ung eines besonderen Ventilkörpers, der das Öffnen eines kleinen Loches bewirkt, bevor das eigentliche Heben der Membran beginnt, nicht absolut notwendig, oft aber vorteilhaft. Das Mittel zur Befreiung des einlaufenden Rücklaufkraftstoffes von Gasbläschen kann auch sehr verschieden ausgebildet werden und beispielsweise aus Platten mit großen Flächen oder aus den Seitenwänden des Behälters bestehen. Der Rückflußtank kann auch für andere Zwecke als Sammlung des Rückflusses von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen mit Kraftstoffmeßuhren angewendet werden.

Die Membran 36 war in der Ausführungsfonri, die dem Prototyp des Anmeldungsgegenstandes zugrunde gelegen hat, aus Fluorsilikonkautschuk hergestellt, sie kann jedoch natürlich aus jedem anderen beliebigen Material, beispielsweise Blattfederstahl, hergestellt werden, wenn es die Forderungen erfüllt, die hinsichtlich

Kederung im Rahmen des Erfindungsgedankens an die Arbeitsweise der Membran gestellt werden.

Gemäß dem Erfindungsgedanken ist es auch möglich, das zylindrische Rohr 20 mit Kühlflanschen zu versehen, um den einlaufenden Rückflußkraftstoff zu kühlen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Rückflußtank für ein Flüssigkeitsmeßsystem, das einen zwischen einem Durchflußmesser in der Zuleitung und einem Flüssigkeitsverbraucher eingeschalteten in sich geschlossenen aus Zu- und Rückflußleitung zum und vom Verbraucher gebildeten Kreislauf aufweist, in dem überschüssige nicht verbrauchte Flüssigkeit umläuft, insbesondere für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Behälter mit obenliegendem Einlauf für den Rückfluß, einem untenliegenden Auslauf, der mit dem Zufluß und dem Ausgang des Durchflußmessers verbunden ist einer Entlüftungsöffnung, einem Führungsmittel zum Niederleiten des einströmenden Rückflusses und einem im Behälter angeordneten Schwimmer, der ein Ventil am Behälterauslauf so steuert, daß die Flüssigkeitsmenge im Behälter nahezu konstant bleibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (26, 36, 31a) ein weiches und elastisches Membran!» ind (36) in Form einer ovalen Schleife umfaßt, dessen große Achse quer zur Bewegungsrichtung des Schwimmers (30) verläuft und dessen eines zur großen Achse allgemein paralleles Mittelstück mit dem Schwimmer (30) verbunden ist, dessen kleine Achse mit der Achse eines Führungsstiftes (31) zusammenfällt, der von dem Schwimmer (30) in Richtung der Schwimmerachse nach unten durch die Schleife und durch ein Loch (42) in dem anderen Mittelstück (38) des Membranbandes hindurchragt, daß der Führungsstift (31) einen etwas kleineren Dn^rchmesser als das Loch (42) aufweist und mit einem mit der Spitze nach unten weisenden konischen Ventilkörper (3Id) versehen ist, der innerhalb der Schleife liegt und dessen Höhe im Fall jj der freien Lage des Membranba.ides (36) kleiner ist als die kleine Achse der Schleife, und daß bei Hebung des Schwimmers (30) zuerst der Ventilkörper (31a) von dem Loch (42) abhebbar und bei weiterer Hebung der Auslauf (25) durch Hochbiegen des Membranbandes (36) gradweise freilegbar ist.

2. Rückflußtank nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Membranband (36) drei hintereinander angeordnete Sektionen (37, 38, 39) umfaßt und jede Endsektion (37, 39) mit der mittleren Sektion (38) durch eine schmale Zunge (40) verbunden ist. und daß die äußeren Enden der Endsektionen (37, 39) des zur Schleife gebogenen Membranbandes (36) am Schwimmer (30) befestigt sind. in

3. Rückflußtank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslauf (25) eine flache Scheibe (26) mit mindestens einem Durchströmloch (29) umfaßt, gegen die das Membranband (36) in der untersten Stellung des Schwimmers (30) flach anliegt, und die Scheibe (26) mit einem Loch (28) für den Führungsstift (31) versehen ist.

4. Rückflußtank nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flache Scheibe (26) mit mehreren kranzförmig um das mittige Loch (28) bo angeordneten Durchströmlöchern (29) versehen ist,

5. Rückflußtank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (30) eine Querschnittsfläche quer zu seiner Bewegungsrichtung hat. die von fast gleicher tn Größe wie die Querschnittsfläche des Behälters (20, 21,22) ist.

Die Erfindung betrifft einen Rückflußtank für ein Flüssigkeitssystem, das einen zwischen einem Durchflußmesser in der Zuleitung und einem Flüssigkeitsverbraucher eingeschalteten in sich geschlossenen aus Zu- und Rückflußleitung zum und vom Verbraucher gebildeten Kreislauf aufweist, in dem überschüssige nicht verbrauchte Flüssigkeit umläuft, insbesondere für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einem Behälter mit oben liegendem Einlauf für den Rückfljiß, einem unten liegenden Auslauf, der mit dem Zufluß und dem Ausgang des Durchflußmessers verbunden ist, einer Entlüftungsöffnung,· einem Führungsmittel zum Niederleiten des einströmenden Rückflusses und einem im Behälter angeordneten Schwimmer, der ein Ventil am Behälterauslauf so steuert, daß die Flüssigkeitsmenge im Behälter nahezu konstant bleibt.

Der Rückflußtank ist in erster Linie zur Aufnahme von Rückflußkraftstoff an Verbrennungsmotoren mit Kraftstoff-Meßuhr, zum Beispiel in Kraftfahrzeugen, vorgesehen. Die Kraftstoffpumpen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen liefern unter bestimmten Betriebsbedingungen wesentlich mehr Kraftstoff zum Motor, als dieser verbraucht. Der Überschuß, der 90% betragen kann, muß in Form eines Rückflusses wieder zur Ansaugseite der Kraftstoffpumpe zurückgeleitet werden.

Wenn die Kraftstoff-Meßuhr zwischen dem Kraftstofftank und der kraftstoffpumpe angeordnet ist und der Rückfluß vom Motor in den Kraftstofftank zurückgeleitet wird, wird die Kraftstoffmessung nicht korrekt. Dieser Nachteil wird bei einem bekannten Rückflußtank der eingangs genannten Art (US-PS 37 50 463) vermieden. Da der Auslauf dieses Rückflußtanks an die Verbindungsleitung zwischen der Kraftstoff-Meßuhr und der Kraftstoffpumpe angeschlossen ist. der Kraftstoff also der Kraftstoffpumpe wieder zugeführt wird, ohne nochmals gemessen zu werden, und durch den Schwimmer und das mit diesem verbundene Auslaufventil der Füllstand in dem Rückflußtank konstant gehalten wird, isi nwt der Kraftstoffmeßuhr der momentane Verbrauch meßbar, was bei Kraftfahrzeugen wünschenswert ist. um die Fahrweise zu optimieren.

Das Ventil dieses bekannten Rückflußtanks ist aber als durch einen Schwimmer gesteuertes Kugelventil ausgebildet, was den Nachteil hat, daß entweder die Durchflußmenge nicht in weiten Grenzen veränderlich ist. oder keine große Genauigkeit bei ihrer Dosierung erzielbar ist. und Haß eine relativ große Kraft zum Heben des Ventils erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rückflußtank der eingangs genannten Art zu schaffen. be. welchem durch Vorsehen eines geeigneten Auslaufventils die Durchflußmenge in weiten Grenzen veränderbar und genau einstellbar ist und nur eine relativ kleine Hubkraft zur Betätigung des Ventils benötigt wird. Die Anordnung soll außerdem einfach im Aufbau sein. Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst.

Da das Membranband weich und elastisch ist. so daß es beim Heben des Schwimmers gebogen wird, und da der Ventilkörper zuerst das kleine inittige Loch am Führungsstift freilegt, ohne daß das Membranband von dem Auslauf abgehoben wird, wird nur eine sehr kleine Hubkraft zur Betätigung des Ventils benötigt; durch allmähliches Wegbiegen des Membranbandes von dem Auslauf ist die Größe der Auslaßöffnung in sehr weiten Grenzen veränderbar und die Durchflußmenee genau