DE3901978C2 - Einrichtung zum Absaugen von Dämpfen aus Brennstofftanks - Google Patents

Description

Normalerweise sind Brennstofftanks, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, geschlossene Behälter, die meistens nur über eine kleine Belüftungsöffnung mit der Aussenluft in Verbindung stehen. Meist werden diese Belüftungslöcher noch mit einem Druckventil versehen, um eine Emission der Brennstoffdämpfe in die Umgebung zu vermeiden.

Bei solchen Brennstofftanks ist naturgemäss ein Absaugen der Dämpfen aus dem inneren der Tanks nicht möglich, da beim Absaugen ein Unterdruck entstehen und wieder Luft durch die Belüftungslöcher einströmen würde.

Aus der DE-OS 19 42 963 geht eine Sicherheitsvorrichtung zur Be- und Entlüftung von geschlossenen Behältern hervor, wobei als Behälter ein Brennstofftank herangezogen wird, bei dem mehrere Anschlüsse vorgesehen sind. Das Prinzip der in dieser Druckschrift offenbarten technischen Lehre liegt darin, dass der Kraftstoff frei im restlichen Raum des Tanks entgasen kann, wobei bei Überschreiten eines bestimmten Druckes ein Entlüftungsventil geöffnet wird, so dass die entsprechenden Dämpfe oder Gase zum Motor hin entweichen können. Es wird also auch hier die Entgasung des im Brennstoffbehälters eingefüllten Brennstoff zugelassen, das heißt es besteht weiterhin das Problem, dass ein Raum besteht in welchem sich die unerwünschten Gase bilden können.

Zum weiteren Stande der Technik geht aus der US 3,617,034 A ein Tankentlüftungssystem hervor, bei dem die sich im Innenraum des Brennstoffbehältnisses bildenden Gase dem Verbrennungssystem zugeführt werden. Die Gase werden dabei über den Befüllstutzen des Brennstoffbehälters mittels einer entsprechend angeordneten Leitung abgeführt. Diese Leitung ist, in einer Ausführungsform dieser Druckschrift, mit einem im Behältnis angeordneten Schwimmbalg verbunden bzw. durch diesen hindurchgeführt und in dessen mittlerem Bereich an der dem Brennstoff zugewandten Seite über ein Ventil zur Oberfläche des Brennstoffes hin offen. Durch diese Leitungseinbringung in der Mitte des Tankraumes mit Verbindung zu einem Entlüftungssystem wird jedoch wieder die Möglichkeit geschaffen, dass der im Behälter befindliche Brennstoff in diesem Bereich entgasen kann, da in diesem Fall künstlich wieder ein Raum geschaffen wird, der es erst ermöglicht, dass der Brennstoff in diesem Bereich Verdunsten kann und somit Gase bildet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, den nicht mit Brennstoff ausgefüllten Raum des Brennstofftanks so zu beeinflussen, dass dieser mehr oder weniger unabhängig vom Befüllungszustand des Brennstofftanks einen minimalen Raum ausbildet, in dem sich darin befindliches Brennstoff-Luft-Gemisch bilden kann.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den Brennstoffbehälter mit einem Luft­ behälter, gemäss Patentanmeldung Hz 214/P 39 00 499.6 auszustatten und im oberen Bereich des Tanks mindestens einen Absauganschluss vorzusehen.

Bei einer derartigen Kombination ist es nun möglich, im Tank befindliche Dämpfe abzusaugen, wodurch lediglich der Luftbehälter entsprechend dem abgesaugten Volumen, sich vergrössern würde.

Vorteilhaft ist die Anordnung des Absauganschlusses im Füllstutzen, um auch dort vorhandene Dämpfe absaugen zu können.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, den Absauganschluss mit einem Flüssigkeitssperrventil zu kombinieren, oder direkt damit auszustatten, um den Absauganschluss zu sperren, sobald alle Dämpfe abgesaugt sind und der Brennstoff den Absauganschluss erreicht.

Die Beseitigung der Brennstoffdämpfe kann erfindungsgemäss in einfachster Weise dadurch erfolgen, dass der Absauganschluss mit einer Absaugeinrichtung verbunden wird, wobei als Absaugeinrichtung bei einem Verbrennungsmotor die Luftansaugung für den Motor und der in dieser vorhandene Unterdruck genutzt wird.

Auf diese Weise gelangen die Brennstoffdämpfe direkt in den Verbrennungs­ kreislauf des Verbrennungsmotors, werden dort verbrannt und ihre Energie genutzt.

Gleiches gilt für die Zuführung der abgesaugten Dämpfe zum Brenner einer Heizanlage.

Diese ideale Entsorgung vermeidet somit nicht nur schädliche Umwelt­ emissionen, sondern nutzt auch voll die Energie der auftretenden Dämpfe.

Eine andere alternative Lösung für die Zuführung der Dämpfe zu dem Ver­ brennungsmotor oder zu einer Heizanlage ist erfindungsgemäss, die Anord­ nung eines Venturirohres in einer der Brennstoffleitungen, wobei man den Absauganschluss mit dem Sauganschluss des Venturirohres verbindet.

Um bei abgeschalteter Absaugeinrichtung die Emission von Dämpfen aus den Verbindungsleitungen zwischen Absauganschluss und Absaugeinrichtung zu ver­ vermeiden, wird ferner erfindungsgemäss empfohlen, ein Ventil vorzusehen, welches bei fehlendem Unterdruck die Verbindung zwischen Absauganschluss und Absaugeinrichtung sperrt. Ein solches Ventil ist sinnvollerweise möglichst in der Nähe der Einmündung der Rohrleitungen in den Verbrennungs­ kreislauf anzuordnen.

Als gleichwertig anzusehen, ist eine getrennte Absaugeinrichtung, die dem gleichen Zweck dient.

Eine weitere erfindungsgemässe Verbesserung ist die Anordnung einer Dich­ tung im Füllstutzen, in welche die Füllpistole beim Füllen eingesteckt wird.

Eine solche Möglichkeit bestand bisher nicht, da die verdrängten Dämpfe aus dem Füllstutzen entweichen mussten. Luft wurde mit dem Füllstrahl mitgerissen. Durch die Dichtung im Füllstutzen ergeben sich wesentliche Vorteile:
Keine Luft wird in den Tank mitgerissen, daher keine Vermischung mit ent­ stehenden Dämpfen, daher keine Explosionsgefahr. Da alle Tankstellen blasenfrei betanken, ist der Vorteil offensichtlich.

Zusätzlich wird durch das Füllen mit Dichtung der Luftbehälter sozusagen "unter Druck" gesetzt und die Luft herausgepresst.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass am Ende des Füllvorganges, der, wie bisher durch eine automatische Abschaltung beendet wird, kein Treibstoff herausspritzen kann.

Fig. 1 zeigt eine beispielsweise, schematische Darstellung einer Einrichtung, wobei entsprechende Teile, soweit dargestellt, mit den Bezugsziffern der Hauptanmeldung Hz 214/P 39 00 499.6 versehen sind.

Im Brennstoffbehälter (1) mit dem Füllstutzen (2), der normalerweise mit dem Deckel (10) dicht verschlossen ist, befindet sich ein dünnwandiger, flexibler Luftbehälter (5) der am Flansch (14) abgedichtet ist und mit der Aussenluft über die Belüftungsöffnung (3) dauernd in Verbindung steht.

Der Brennstoff (4) wird über das Brennstoffrohr (6) dem Verbraucher, z. B. einem Motor, zugeführt.

Beim Füllen, bzw. beim Entleeren des Tanks durch die Brennstoffentnahme, wird sich die Hülle (7) des Luftbehälters (5) unter dem Einfluss des atmosphärischen Druckes mehr oder weniger entfalten. Dabei werden mehr oder weniger Falten (9) entstehen, wie sie schematisch angedeutet sind.

So besitzt der Brennstoffbehälter (1) einen Absauganschluss (24), der im schematischen Ausführungsbeispiel Fig. 1 direkt mit einem Flüssigkeitssperrventil (26) in Verbindung steht, welches in einfachster Weise aus einer leichten, schwimmenden Kugel (27) bestehen kann, die beim Absaugen der eventuell noch vorhandenen Dämpfe, von der Flüssigkeit hochgehoben und gegen den Ventilsitz (28) gedrückt wird, wodurch sie die Verbindungsleitung (25) sperrt. Die Verbindungsleitung (25) führt zu einem Unterdruckventil (31), welches normalerweise geschlossen ist, d. h. die Feder (30) drückt die Kugel (29) ebenfalls gegen einen Ventilsitz (28).

Das Ventil (31) steht unmittelbar mit dem Luftansaugrohr (33) des Motors in Verbindung, der die für den Verbrennungsvorgang erforderliche Luft über einen Filter (32) in Pfeilrichtung (34) zum Motor ansaugt.

Sobald der Motor läuft, wird durch den dann entstehenden Unterdruck das Ventil (31) geöffnet, und über die Verbindungsleitung (25) so lange Dämpfe aus der Dampfblase (35) im Brennstoffbehälter (1) abgesaugt, bis das Niveau (36) erreicht ist. Dieser Zeitpunkt ist in Fig. 2 dargestellt und zeigt, dass in diesem Zustand die Kugel (27) angehoben und auf dem Ventilsitz (28) aufliegt, wodurch ein weiteres Absaugen gesperrt wird.

Sollte durch Verdampfen, z. B. in Folge von Hitzeeinwirkung im Sommer, wieder Brennstoff verdampfen, so wird wieder eine Dampfblase (35) entstehen, das Niveau des Brennstoffes wird absinken und das Ventil (26) wird wieder geöffnet und so den Absaugvorgang freigeben.

In Fig. 1 ist auch die alternative Anordnung des Absauganschlusses (35) im Füllstutzen (2) dargestellt. Bei dieser Anordnung können auch Dampfreste aus dem Füllstutzen (2) zum grössten Teil abgesaugt werden.

In Fig. 2 ist auch alternativ dargestellt, dass das Unterdruckventil (34) beim Venturirohr (41) angeschlossen ist, welches in der Brennstoffleitung (42) liegt und vom Brennstoff in Pfeilrichtung (40) durchströmt wird.

Der im Venturirohr (41) entstehende Unterdruck bewirkt ebenfalls ein Absaugen der Dämpfe aus dem Brennstofftank (1). Die Anordnung eines Brennstofftankes (1) mit einem flexiblen Luftbehälter (5) gestattet aber auch das Absaugen von Brennstoffdämpfen aus dem Innenraum des Luftbehälters (5), indem ein Absaugrohr (38) vorgesehen wird, welches zweckmässigerweise ebenfalls über ein Unterdruckventil (39) an eine Absaugeinrichtung angeschlossen wird.

Brennstoffdämpfe im inneren des Luftbehälters (5) können unter Umständen aber nur in sehr geringem Maße durch Diffusion des Brennstoffes durch die Membrane (7) der Luftblase gelangen. Die beschriebene Anordnung mit einem Absaugrohr (38) ist in diesem Sinne eigentlich nur als eine zusätzliche Vorsichtsmassnahme zu werten.

Als ähnliche Vorsichtsmassnahme ist die Anordnung des in Fig. 1 dargestellten Sensors (43) zu verstehen, welcher über eine Verbindungsleitung (45) mit einer Alarmanzeige (44) in Verbindung steht.

Diese Alarmanzeige hat die Aufgabe, Treibstoffdämpfe zu melden, welche z. B. bei Beschädigungen der Membrane (7) oder durch Langzeitdiffusion auftreten würden.

Da eine mechanische Belastung der Membrane (7) überhaupt nicht gegeben ist, kommt dieser Alarmanzeige, bei richtiger Auswahl des Membranmaterials nur theoretische Bedeutung zu um bestehende Vorschriften erfüllen zu können.

Trotz der im Prinzip einfachen Anordnung eines Luftbehälters in einem Brennstoffbehälter, sind die Konsequenzen und Möglichkeiten gravierend:
Man kann nun gefährliche und umweltschädliche Dämpfe aus dem Brenn­ stoffbehälter abpumpen, was bisher überhaupt nicht denkbar war und sie direkt einem Verbrennungsprozess zuführen, unter voller Ausnutzung der sonst verlorengehenden Energie. Man kann mit einfachen Mitteln die Sicherheit einer solchen Anordnung überwachen und selbst kleinste Dampfmengen einer Direktnutzung zuführen.

Die vorliegende Erfindung geht ebenso wie die Hauptanmeldung Hz 214/P 39 00 499.6 vom Gedanken aus, keine Schadstoffe zu entsorgen und aufwendig zu beseitigen, sondern sofort an Ort und Stelle einer vollen Nutzung zuzuführen.

Damit hat diese Erfindung zahlreiche Vorteile gegenüber der bisherigen Methode, z. B. Benzindämpfe aus Kraftfahrzeugen in Tankstellen "umzuladen" um sie von dort über Tankfahrzeuge zur Raffinerie zu bringen und mit grossem Aufwand und schlechtem Wirkungsgrad rückzugewinnen.

Die einfache schematische Darstellung des Erfindungsgedankens ist in keiner Art beschränkend aufzufassen, sondern soll den Gedanken der Erfindung leicht verständlich machen und zu einer konstruktiven Gestaltung anregen.

Claims (8)

1. Brennstofftank mit einem Luftbehälter, wobei im oberen Bereich des Tanks mindestens ein Absauganschluß vorhanden ist, der im Füllstutzen und/oder im oberen Bereich des Brennstoffbehälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftbehälter (5) frei schwimmend auf dem Kraftstoffspiegel im Tank (1) angeordnet ist, im oberen Bereich des Tanks (1) mindestens ein Absauganschluss (24) vorhanden ist, und der Innenraum des Luftbehälters (5) mit einem weiteren Absauganschluß (37) und zusätzlich mit der umgebenden Atmosphäre über eine Belüftungsöffnung (3) offen verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absauganschluss (24) mit einem Flüssigkeitssperrventil (26) in Verbindung steht oder ein solches enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung vom Absauganschluss (24) zu einer Absaugeinrichtung besteht.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Absaugeinrichtung die Luftansaugung eines Verbrennungsmotors oder einer Heizungsanlage dient, die mit dem Absauganschluss (24) verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Absaugeinrichtung ein Venturirohr vorgesehen ist, welches in einer der Brennstoffleitungen liegt und mit dem Absauganschluss (24) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Absauganschluss (24) und der Absaugeinrichtung ein Ventil (31) angeordnet ist, welches bei fehlendem Unterdruck die Verbindung zwischen Absauganschluss und Absaugeinrichtung sperrt.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absauganschluss (38) zum Innenraum des Luftbehälters (5) vorhanden ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Füllstutzen (2) eine Dichtung zur Aufnahme der Füllpistole vorhanden ist.