DE3516182A1 - Vapour-tight tank for liquids of variable vapour pressure - Google Patents

Vapour-tight tank for liquids of variable vapour pressure

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K15/00—Arrangement in connection with fuel supply of combustion engines or other fuel consuming energy converters, e.g. fuel cells; Mounting or construction of fuel tanks
    • B60K15/03—Fuel tanks

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Abstract

In order to prevent vapour escaping from a tank for liquids of variable vapour pressure, said tank is designed without "venting" as a bellows made of flexible film, specifically in such a way that the vapour-air mixture above the liquid always takes up only a very small part (</= 2%) of the capacity. As a result, the change in volume of the tank which is possible due to the flexibility when the vapour pressure of the liquid changes is also small and thus unproblematic because a small relative change in the tank volume already constitutes a large relative change of the vapour-air volume and can change the partial pressure of the air therein so greatly that the change in the partial pressure of the vapour is compensated. <IMAGE>

Description

Zum Beispiel bei Kraftstofftanks für Fahrzeuge tritt das Problem auf, daß der Dampfdruck der Flüssigkeit sich stark mit der Temperatur ändert; z. B. bei Benzin etwa zwischen 10 u. 50 kPa (0,1 . . . 0,5 bar) für T zwischen 10 u. 50°C.This happens, for example, with fuel tanks for vehicles Problem on that the vapor pressure of the liquid is strong changes with temperature; e.g. B. in gasoline between 10 u. 50 kPa (0.1 ... 0.5 bar) for T between 10 u. 50 ° C.

Dieses Problem löst man herkömmlich mit einer "Entlüftung": Steigt die Temperatur und damit der Dampfdruck der Flüssig­ keit (etwa, weil das Fahrzeug in der Sonne steht), dann wird so lange Luft und Dampf durch die "Entlüftung" aus dem Tank herausgedrückt, bis der Partialdruck der Luft im Tank so niedrig ist, daß er zusammen mit dem gestiegenen Partialdruck des Dampfes gerade den atmosphärischen Luftdruck ergibt.This problem is traditionally solved with "ventilation": The temperature and thus the vapor pressure of the liquid increases then (for example because the vehicle is in the sun) is so long air and steam through the "ventilation" pushed out of the tank until the partial pressure of air in the tank is so low that, together with the increased Partial pressure of the steam just the atmospheric Air pressure results.

Somit entweicht bei gegebener Temperaturerhöhung umso mehr Dampf, je größer das Dampf-Luft-Volumen im Tank ist. Dieses Entweichen von Dampf ist unerwünscht: Es verun­ reinigt die Luft und stellt einen Verlust von Flüssigkeit dar. Daher hält man bei herkömmlichen Tanks teilweise den Dampf mit Aktivkohlefiltern in der Entlüftung zurück.This means that the temperature escapes all the more Steam, the greater the volume of steam and air in the tank. This escape of steam is undesirable: it does not work purifies the air and represents a loss of fluid Therefore, with conventional tanks you sometimes hold the Steam back with activated carbon filters in the vent.

Die Erfindung betrifft einen Tank, bei dem die notwendige Verringerung des Partialdrucks der Luft über der Flüssigkeit bei Erwärmung ohne "Entlüftung" erzielt wird, nämlich dadurch, daß das Dampf-Luft-Volumen wächst.The invention relates to a tank in which the necessary Reduction of the partial pressure of the air above the liquid is achieved when heated without "venting", namely in that the steam-air volume increases.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Flüssigkeit sich in einem nicht prall gefüllten Balg aus einer flexiblen Folie befindet, die beständig und dicht ist gegen die Flüssigkeit. Ober- und Unterseite sind versteift. Der Füllstutzen befin­ det sich am Rand der Oberseite. Die Oberseite ist mit Gewichten beschwert, und zwar verstärkt auf der dem Füll­ stutzen gegenüberliegenden Seite, so daß beim Betanken Dampf-Luft-Blasen aus dem Tank herausgedrückt werden. Damit wird das Dampf-Luft-Volumen klein gehalten, so daß man für dessen Ausdehnung nur wenig Platz im Behälter vorsehen muß: Bei Benzin verdoppelt sich das Dampf-Luft- Volumen ja in etwa bei Erwärmung von 0 auf 50°C und kon­ stantem Druck, s. o.This is achieved in that the liquid is in a not filled bellows made of a flexible film which is resistant and tight against the liquid. The top and bottom are stiffened. The filler neck is located is on the edge of the top. The top is with Weights weighed down, especially on the filling trim opposite side, so when refueling Steam-air bubbles are pushed out of the tank. So that the steam-air volume is kept small, so that only a little space in the container for its expansion  must provide: With gasoline, the vapor-air Volume yes when heated from 0 to 50 ° C and con constant pressure, s. O.

Der Balg kann auch in einem starren, geschlossenen Behälter liegen, der einem herkömmlichen Tank ähnelt. Dieser weist oben eine Durchführung zum Füllen des Balges auf, unten eine zum entleeren; außerdem oben ein kleines Luftloch, das Volumenänderungen des inneren flexiblen Behälters ermög­ licht und durch das wirklich nur Luft (kein Dampf) hindurchtritt.The bellows can also be in a rigid, closed container lying, which resembles a conventional tank. This points a feed-through for filling the bellows above, below one to empty; also a small air hole at the top, the volume changes of the inner flexible container light and really only air (no steam) passes through.

Die Verbindung zwischen dem äußeren Einfüllstutzen des starren Behälters und dem Füllstutzen des Balges bildet ein flexibler Schlauch, der in einer so bemessenen Schleife gelegt ist, daß er stets knickfrei ist. Um beim Betanken eine Blockierung durch Luftblasen zu verhindern, ist an der Oberseite des rechtwinkligen Anschlusses des großen Schlau­ ches am Balg noch ein kleiner Luftschlauch angeschlossen, der ebenfalls zum Einfüllstutzen des starren Behälters führt und dort vom Tankdeckel mit verschlossen wird.The connection between the outer filler neck of the rigid container and the filler neck of the bellows a flexible hose that is looped in this way is laid that it is always kink-free. To refuel Preventing air bubble blockage is essential Top of the Big Socket Right Angle Connector a small air hose is connected to the bellows, which also leads to the filler neck of the rigid container and there is also closed by the fuel cap.

Gegenüber einem herkömmlichen Tank mit Entlüftung weist der erfindungsgemäße Tank folgende Vorteile auf:Compared to a conventional vented tank the tank according to the invention has the following advantages:

  • a) Er ist einfacher; so entfallen ja z. B. auch die Probleme mit in die Entlüftung geratener Flüssigkeit, die für Tanks, die Querbeschleunigungen ausgesetzt sind, recht komplizierte Entlüftungssysteme erforderlich machen.a) It is simpler; so yes no longer apply. B. also the problems with liquid that has got into the vent, which is for Tanks that are subjected to lateral accelerations, right require complicated ventilation systems.
  • b) Er ist zuverlässiger, weil er zum Zurückhalten des Dampfes keinen Filter mit begrenzter Lebensdauer braucht.b) It is more reliable because it is used to withhold the Steam does not need a filter with a limited lifespan.
  • c) Er hält den Dampf vollständig zurück und verhindert jeden Flüssigkeitsverlust.c) It completely retains and prevents the steam any loss of fluid.
  • d) Er ist bei brennbaren Flüssigkeiten sicherer, weil das hochexplosive Dampf-Luft-Gemisch nur in einem sehr kleinem Raum vorhanden ist.d) It is safer with flammable liquids because that highly explosive vapor-air mixture only in one very small space is available.

Eine Ausführung des Tanks mit in einem starren Behälter liegenden Balg zeigt Fig. 1; er faßt etwa 50 l und ist ca. 50 cm breit.An embodiment of the tank with bellows lying in a rigid container is shown in FIG. 1; it holds about 50 l and is about 50 cm wide.

Zur Verbesserung von Zu- und Abfluß sind Ober- und Unterseite des starren Behälters etwas gegen die Waagerechte geneigt. Die die Oberseite des Balges beschwerenden Gewichte sind mit ca. 1,5 kg so bemessen, daß sie die Flüssigkeit bei offenem Tankdeckel etwa 1 cm in den Einlaßstutzens des Balges hochdrücken. Der Anschluß des Luftschlauches an diesen liegt deutlich über diesem Niveau.To improve the inflow and outflow are top and bottom  of the rigid container is slightly inclined towards the horizontal. The weights that weigh down the top of the bellows are measured with about 1.5 kg so that they are the liquid with the tank cap open, about 1 cm in the inlet port of the Push up the bellows. The connection of the air hose this is well above this level.

Die Gewichte auf dem Balg bilden gleichzeitig Sicherheits­ abstandshalter zur Oberseite des starren Behälters, die auch ein Plattdrücken der Schläuche mit verhindern. Die Steifigkeit der Balgoberseite ist so bemessen, daß einerseits der Druck der Gewichte sie nicht nennenswert ver­ biegt, andererseits aber bei teilweisem Kontakt mit der Oberseite des starren Behälters eine gewisse Verbiegung möglich ist.The weights on the bellows also form safety spacers to the top of the rigid container that also prevent the tubes from being flattened. The rigidity of the top of the bellows is such that on the one hand, the pressure of the weights does not verify them significantly bends, but on the other hand with partial contact with the A certain bend in the top of the rigid container is possible.

Die Schläuche sind so steif, daß sie von dem Balg nicht plattgedrückt werden können. Der Luftschlauch ist oben auf dem Hauptschlauch geführt.The hoses are so stiff that they are not from the bellows can be flattened. The air hose is on top the main hose.

Der Füllstutzen des Balges löst, wenn er sich der Oberseite des starren Behälters nähert, ein Signal aus, woraufhin man das Betanken beenden sollte.The bellows filler neck releases when it is on the top of the rigid container approaches a signal, whereupon you should stop refueling.

Die Lage des Einfüllstutzens des starren Behälters ist so bemessen, daß der Tank überläuft, bevor die Balgoberseite ganz gegen die Oberseite des starren Behälters gedrückt wird. So ist stets genügend Raum für die Ausdehnung des Balges da.The position of the filler neck of the rigid container is like this dimensioned so that the tank overflows before the top of the bellows fully pressed against the top of the rigid container becomes. So there is always enough space for the expansion of the Balges there.

Die Mündung des Luftschlauches im Einfüllstutzen des Tanks ist so ausgeführt, daß man hier eine kleine Handluftpumpe ansetzen kann, um in dem Fall, daß durch Fehlbedienung Flüssigkeit in den Luftschlauch geraten sein sollte, diesen mit der Pumpe "freidrücken" zu können.The mouth of the air hose in the filler neck of the tank is designed so that you have a small hand pump can start in the event that due to incorrect operation Liquid should have gotten into the air hose to be able to "press free" with the pump.

Zur doppelten Sicherheit befindet sich im Tankdeckel ein Überdruckventil.For double security is located in the fuel cap Pressure relief valve.

Die Ausführung der Balgwände und die Lage des Abflußstutzens gewährleisten, daß die Balgwände sich nicht über den Auslaß legen und so den Abfluß blockieren können. The design of the bellows walls and the location of the drainage connection ensure that the bellows walls are not over the outlet lay and can block the drain.  

Um den nach außen gegen die Balgwände wirkenden Druck der Flüssigkeit aufzunehmen, sind die "Einbuchtungen" des Balges (Stellen geringsten Querschnitts) innen jeweils mit Netzen "verspannt", s. Fig. 2, oder, bei Bälgen mit kreisförmiger Grundfläche, Ringe um sie gelegt.In order to absorb the pressure of the liquid acting outwards against the bellows walls, the "indentations" of the bellows (places with the smallest cross-section) are each "braced" on the inside with nets, see. Fig. 2, or, in bellows with a circular base, rings placed around them.

Bei großen, bewegten Tanks wird man zur Vermeidung störender Gewichtsverlagerungen mehrere kleinere Bälge verwenden, die durch starre Wände getrennt sind, die die Funktion von Prallblechen übernehmen.Large, moving tanks make you more annoying to avoid Use several smaller bellows to shift weight which are separated by rigid walls that function as Take over baffle plates.

Claims (4)

1. Flüssigkeitstank, gekennzeichnet dadurch, daß die Flüs­ sigkeit sich in einem flexiblen Behälter befindet, der bis auf einen Entnahmeabfluß dicht verschlossen ist und der einerseits gewährleistet,
daß das Dampf-Luft-Gemisch über der Flüssigkeit stets nur einen sehr kleinen Teil des Fassungsvermögens ein­ nimmt (2%),
und andererseits, daß ein Anstieg des Dampfdrucks der Flüssigkeit aufgrund von Erwärmung ausgeglichen wird durch ein Sinken des Partialdruckes der Luft im Dampf- Luft-Volumen infolge dessen Ausdehnung, die durch die Flexibilität des Behälters ermöglicht wird.1. Liquid tank, characterized in that the liquid is in a flexible container which is tightly sealed except for a discharge drain and which on the one hand ensures
that the vapor-air mixture above the liquid only takes up a very small part of the capacity (2%),
and on the other hand that an increase in the vapor pressure of the liquid due to heating is compensated for by a decrease in the partial pressure of the air in the vapor-air volume due to its expansion, which is made possible by the flexibility of the container. 2. Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter die Form eines Balges hat mit versteifter Ober- und Unterseite, daß der Einfüllstut­ zen am Rand der Oberseite liegt, und daß die Oberseite mit Gewichten beschwert ist, und zwar verstärkt auf der dem Füllstutzen gegenüberliegenden Seite, so daß beim Betanken Dampf-Luft-Blasen aus dem Behälter herausgedrückt werden.2. Liquid tank according to claim 1, characterized in that that the flexible container has the shape of a bellows with stiffened top and bottom that the filler zen is on the edge of the top, and that the top is weighed down with weights, namely on the the filler neck opposite side, so that Refueling steam-air bubbles pushed out of the container will. 3. Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexible Behälter in einem starren Behälter eingebettet ist, der Durchführungen für Ein- und Auslaß aufweist und oben ein kleines Luftloch, welches Volumen­ änderungen des inneren, flexiblen Behälters ermöglicht.3. Liquid tank according to claim 1, characterized in that the flexible container in a rigid container is embedded, the bushings for inlet and outlet has and a small air hole at the top, which volume allows changes to the inner, flexible container. 4. Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Einfüllstutzen des starren Behälters zu dem des flexiblen Behälters ein flexibler Schlauch führt, der in einer so bemessenen Schleife ge­ legt ist, daß er stets ungeknickt ist, und ein zweiter, dünner Luftschlauch, der an der Oberseite des rechtwink­ ligen Anschlusses des dicken Schlauches am Balg ansetzt und beim Betanken eine Blockierung des dicken Schlauches durch Luftblasen verhindert.4. Liquid tank according to claim 1, 2 and 3, characterized characterized in that from the filler neck of the rigid Container to that of the flexible container a more flexible Hose leads, which ge in such a loop is that he is always unbent, and a second, thin air tube that is at the top of the right connection of the thick hose to the bellows and blocking the thick hose when refueling prevented by air bubbles.
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