DE4431547C1 - Zapfventil für das Einfüllen von Ottomotor-Kraftstoff über eine Zapfsäule in einen Kraftstofftank eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zapfventil für das Einfüllen von Ottomotor-Kraftstoff über eine Zapfsäule in einen Kraft­ stofftank eines Kraftfahrzeuges,
mit einem Zapfventilgehäuse, einem einerseits an das Zapfventilgehäuse angeschlossenen Kraftstoff­ abgabe-Rohrstutzen und einem andererseits an das Zapfventilgehäuse angeschlossenen Zapfschlauch, welcher Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen beim Einfüllen des Ottomotor-Kraftstoffs in den Kraftstofftank mehr oder weniger steil nach unten und in Park­ stellung an der Zapfsäule nach oben weist, und
mit einer Einrichtung für die Absaugung von beim Einfüllen des Kraftstoffes in den Kraftfahrzeugtank freiwerdenden Kraftstoffdämpfen,
bei welchem Zapfventil die Einrichtung für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe ein über einen Gasschlauch an eine Unter­ druckquelle angeschlossenes Gasventil aufweist, welches im Bereich des Kraftstoffeintrittes in das Zapfventilgehäuse eingesetzt und beim Einfüllen des Kraftstoffes von diesem umströmt ist, während die Kraftstoffdämpfe durch das ge­ öffnete Gasventil und den Gasschlauch absaugbar sind,
wobei das Gasventil einen Gasventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz und einen Stellmagneten aufweist, der in einem nichtferromagnetischen Stellmagnetgehäuse, gasventilöffnend und gasventilschließend, verschiebbar gelagert ist und
wobei auf das Stellmagnetgehäuse ein Betätigungsmagnet für den Stellmagneten aufgesetzt ist, welcher Betätigungsmagnet eine Ausgangsstellung aufweist, sich unter dem Einfluß des strömenden Kraftstoffes in Strömungsrichtung des Kraft­ stoffes aus der Ausgangsstellung heraus bis zu einem An­ schlag bewegt sowie dabei durch magnetische Ankopplung den Stellmagneten mitnimmt und das Gasventil öffnet und welcher Betätigungsmagnet unter dem Einfluß einer Rückstellkraft sich bei nichtströmendem Kraftstoff in seine Ausgangsstel­ lung zurückbewegt, den Stellmagneten mitnimmt und das Gas­ ventil schließt. - Im Rahmen der Erfindung liegt es, daß nur einer der Magnete als Permanentmagnet ausgebildet und der andere von diesem magnetisiert ist.

Das Zapfventil, auf das sich die Erfindung bezieht, ist in bezug auf das Einfüllen des Ottomotor-Kraftstoffes in be­ kannter Weise (vgl. z. B. DE-GM 18 94 230) so ausgerichtet und ausgelegt, daß es schließt, wenn der Spiegel des Otto­ motor-Kraftstoffes im Kraftstofftank die Mündung des über den Einfüllstutzen in den Kraftfahrzeugtank eingeführten Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen erreicht oder eine Kraftstoff­ abgabe mit nach oben weisendem Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen versucht wird. Neuerdings erfolgt bei solchen Zapfventilen beim Einfüllen des Kraftstoffs ein Absaugen der dabei aus dem Kraftfahrzeugtank austretenden Kraftstoffdämpfe, die mit Luft vermischt sein können. Die abgesaugten Kraftstoffdämpfe werden zum Beispiel in den Erdtank der Tankstelle zurück­ geführt. Um ein bezüglich der Kraftstoffdampfbeseitigung wirkungsloses und z. B. hinsichtlich der Zündfähigkeit im Erdtank gefährliches Absaugen unnötiger Luftmengen zu ver­ meiden bzw. zu vermindern, wird am Zapfventil ein Gasventil (vgl. z. B. DE 43 13 679 C1) eingesetzt, dessen Zweckbe­ stimmung es ist, den Absaugvorgang auf das Zeitintervall zu beschränken, während dem tatsächlich Kraftstoff abgegeben und Kraftstoffdampf aus dem zu füllenden Fahrzeugtank verdrängt wird.

Bei dem Zapfventil mit Gasventil, von dem die Erfindung ausgeht (vgl. Firmendruckschrift der ELAFLEX-Gummi Ehlers GmbH, ELAFLEX-Gasventil "AUF/ZU" für ZVA 200-GR), wird das Gasventil mittels eines vom Kraftstoffstrom beaufschlagten Betätigungsmagneten und eines damit gekoppelten Stellmagne­ ten allein nach Maßgabe des Vorhandenseins eines Kraftstoff­ stromes geöffnet; wobei die für die Bewegung des Betäti­ gungsmagneten in Schließrichtung des Gasventils erforder­ liche Rückstellkraft von einer Rückstellfeder erzeugt wird, welche bei Nichtvorhandensein eines Kraftstoffstromes stets ein Schließen des Gasventils bewirkt, d. h. unabhängig davon, ob das Zapfventil mit dem Kraftstoffabgabe-Rohr­ stutzen nach oben oder nach unten weist. Das hat sich bewährt, läßt jedoch ohne weiteres eine sog. Trockenprüfung der Einrichtung für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe nicht zu.

Einrichtungen für Absaugung von beim Einfüllen von Kraft­ stoff in den Kraftfahrzeugtank freiwerdenden Kraftstoff­ dämpfen müssen nach der Installation sowie nach jedem Ein­ griff oder mindestens einmal jährlich einer behördlich vor­ geschriebenen Effizienzprüfung (vgl. US 5 220 822) unter­ zogen werden. Diese Prüfung wurde in der Vergangenheit als eine sog. Naßprüfung durchgeführt. Dabei wurde jede Ein­ richtung mit angeschlossenem Gasschlauch überprüft und nach­ justiert. Die Naßprüfung ist aufwendig, verursacht Kraft­ stoffverbrauch und häufig, wenn Kraftstoff unkontrolliert freikommt, eine Belastung der Umwelt. Das gilt insbesondere für große Tankstellen mit einer Vielzahl von Zapfstationen in Form von Selbstbedienungsstationen, wo häufig dreißig und mehr Zapfschläuche mit Zapfventilen vorgesehen sind und bezüglich der Einrichtungen für die Absaugung der Kraft­ stoffdämpfe überprüft werden müssen (vgl. EP 0 598 928 A1). Neuerdings wird an Stelle der Naßprüfung eine Trockenprüfung verlangt. Bei der Trockenprüfung wird die Kraftstoffabgabe in der Zapfsäule mechanisch oder elektronisch simuliert. Bei der Prüfung muß die Kraftstoffpumpe laufen können, ohne daß Kraftstoff naß abgegeben wird. Um bei der Trockenprüfung den Volumenstrom der Kraftstoffdämpfe prüfen zu können, muß das Gasventil in Aufstellung gebracht werden. Das ist bisher auf einfache Weise und ohne den Einsatz besonderer additiver und zusätzlich einzuführender Bauteile zum Zwecke der Öffnung des Gasventils nicht möglich. Bedienungsfehler können folglich nicht ausgeschlossen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zapfventil des eingangs beschriebenen Aufbaus und der eingangs beschrie­ benen Zweckbestimmung so auszubilden, daß ohne Einsatz besonderer Bauteile die beschriebene Trockenprüfung durchge­ führt werden kann. Die Zweckbestimmung des am Zapfventil eingesetzten Gasventils soll dabei zumindest in dem Maße erfüllt bleiben, daß das Gasventil zu Beginn des Tankvor­ ganges frühestens dann öffnet, wenn das Zapfventil nach der Entnahme aus der nach oben weisenden Parkstellung nach unten zum Einfüllstutzen des Fahrzeugtanks geneigt wird und zum Ende des Tankvorganges spätestens dann wieder schließt, wenn das Zapfventil in die nach oben weisende Parkstellung zurückgebracht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem eingangs beschrie­ benen Zapfventil die Kombination der folgenden Merkmale vorgeschlagen:

• 1.1) Die Rückstellkraft ist allein die Schwerkraft, die der Betätigungsmagnet oder eine mit dem Betäti­ gungsmagneten verbundene schwere Masse erzeugt,
• 1.2) die Schwerkraft, welche bei nach oben weisendem Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen in Richtung auf die Ausgangsstellung des Betätigungsmagneten wirkt, bewegt diesen in die Ausgangsstellung und schließt das Gasventil,
• 1.3) die Schwerkraft, welche bei nach unten weisendem Zapfventilgehäuse von der Ausgangsstellung weg wirkt, bewegt den Betätigungsmagneten aus der Aus­ gangsstellung heraus und öffnet das Gasventil auch dann, wenn kein Kraftstoff strömt,

wobei durch das Merkmal 1.3 eine Trockenprüfung der Einrich­ tung für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe durchführbar ist.

Im einzelnen bestehen mehrere Möglichkeiten der weiteren Ausbildung und Gestaltung eines erfindungsgemäßen Zapf­ ventils. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind der Gasventilkörper und der Ventilsitz als stufenweise öff­ nendes Differentialventil ausgebildet. Das ermöglicht es, beim Öffnen des Gasventils mit verhältnismäßig geringen Stellkräften zu arbeiten (vgl. US 4 596 278 oder US 4 523 700).

Insbesondere besteht die Möglichkeit, das stufenweise öffnende Differentialventil, den Stellmagneten und den Betätigungsmagneten für eine Betätigung durch eine schwere Masse von unter 50 g auszulegen. Im Rahmen der Erfindung liegt es, das Gasventil mit seinem Stellmagneten, seinem Betätigungsmagneten und seiner schweren Masse als eine in ein Zapfventil ein- und ausbaubare Patrone aus­ zubilden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß für die Be­ tätigung des Gasventils eine Rückstellfeder nicht unbedingt erforderlich ist, wenn man die Ventilbetätigung der lage­ abgängig wirkenden Schwerkraft überläßt (vgl. z. B. DE-GM 18 94 230). Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß das Zapfventil an einer üblichen Zapfsäule eine Parkstellung einnimmt, bei der das Zapfventilgehäuse nach oben weist, während beim Betankungsvorgang der Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen mehr oder weniger stark nach unten weist. Die dadurch bestimmte Orientierung des Zapfventils insgesamt erlaubt es, als alleinige Rückstellkraft die Schwerkraft einzusetzen, die der Betätigungsmagnet selbst oder die eine mit dem Betätigungsmagneten verbundene schwere Masse erzeugt. Das Gasventil kann folglich, wie üblich, durch den strömenden Kraftstoff und außerdem durch die Schwerkraft geöffnet werden und wird bei entsprechendem Hochschwenken des Zapf­ ventils in Richtung auf die Parkstellung unter dem Einfluß der Schwerkraft wieder geschlossen.

Je nach der Orientierung des Kraftstoffabgabe-Rohrstutzens bei Beginn des Befüll­ vorganges ist der Druckverlust, den der Kraftstoffstrom erfährt, null oder verschwindend klein, weil bereits die Schwerkraft allein den Öffnungsvorgang bewirken kann. Bei der Trockenprüfung ist es lediglich erforderlich, das Zapf­ ventil in eine Position zu bringen, bei der der Kraft­ stoffabgabe-Rohrstutzen ausreichend nach unten weist. Irgendwelche besonderen Betätigungsmaßnahmen und der Einsatz zusätzlicher Bauteile sind nicht erforderlich. Folglich kann die erforderliche Trockenprüfung ohne großen Aufwand kurz­ zeitig und funktionssicher durchgeführt werden, was bei großen Tankstellen von erheblichem Vorteil ist und eine beachtliche Zeitersparnis bedeutet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Zapfventil im Längsschnitt, ausschnittsweise,

Fig. 2 im gegenüber der Fig. 1 wesentlich vergrößertem Maß­ stab den Ausschnitt A aus dem Gegenstand der Fig. 1 und

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2, verkleinert, im oberen Bildteil mit geöffnetem Gasventil, im unteren Bild­ teil mit geschlossenem Gasventil.

Das in den Figuren dargestellte Zapfventil 1 ist für das Einfüllen von Ottomotor-Kraftstoff über eine Zapfsäule in einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges bestimmt.

Zum grundsätzlichen Aufbau gehören ein Zapfventilgehäuse 2, ein an das Zapfventilgehäuse 2 angeschlossener Kraftstoff­ abgabe-Rohrstutzen 3, der beim Einfüllen des Kraftstoffs in den Kraftstofftank mehr oder weniger steil nach unten und in Parkstellung an der Zapfsäule, ebenso wie das Zapfventil­ gehäuse 2, nach oben weist, und andererseits ein an das Zapfventilgehäuse 2 angeschlossener Zapfschlauch 4. Das Zapfventil 1 funktioniert in bezug auf das Abschalten bei gefülltem Kraftstofftank auf bekannte Art und Weise, wie eingangs erläutert wurde. Zum grundsätzlichen Aufbau gehört aber fernerhin eine Einrichtung 5 für die Absaugung von beim Einfüllen des Ottomotor-Kraftstoffs in den Kraftstofftank freiwerdenden Kraftstoffdämpfen, die mit Luft vermischt sein können. Die Strömungswege für den Kraftstoff wurden durch ausgezogene Pfeile, die Strömungswege für die Kraftstoff­ dämpfe durch strichpunktierte Pfeile angedeutet.

Die Einrichtung 5 für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe weist ein über einen Gasschlauch 6 an eine Unterdruckquelle angeschlossenes Gasventil 7 auf, welches im Bereich des Kraftstoffeintrittes in dem Zapfventilgehäuse 1 angeordnet und beim Einfüllen des Kraftstoffes in den Kraftstofftank von diesem Kraftstoff umströmt ist, während die Kraftstoff­ dämpfe durch das geöffnete Gasventil 7 und den Gasschlauch 6 absaugbar sind. Es versteht sich, daß in üblicher Weise Einrichtungen vorgesehen sind, die an der Mündung des Kraftstoffabgabe-Rohrstutzens 3 die Kraftstoffdämpfe auf­ fangen und dem Gasventil 7 zuführen. Man erkennt insbe­ sondere in der Fig. 2, daß das Gasventil 7 einen Gasventil­ körper 8 mit zugeordnetem Ventilsitz 9 aufweist. Der Gasventilkörper 8 ist an einen Stellmagneten 10 angeschlos­ sen, der in einem nichtferromagnetischen Stellmagnetgehäuse 11, gasventilöffnend und gasventilschließend, verschiebbar gelagert ist. Auf das Stellmagnetgehäuse 11 ist ein Betäti­ gungsmagnet 12 für den Stellmagneten 10 aufgesetzt.

Der Betätigungsmagnet 12 für den Stellmagneten 10 weist eine Ausgangsstellung 13 auf, die in der Fig. 3 oben erkennbar ist. Der Betätigungsmagnet 12 bewegt sich unter dem Einfluß des strömenden Kraftstoffes in Strömungsrichtung des Kraft­ stoffes aus der Ausgangsstellung heraus bis zu einem An­ schlag 14 (vgl. Fig. 3 unten). Der Betätigungsmagnet 12 nimmt dabei durch magnetische Ankopplung den Stellmagneten 10 mit und öffnet so das Gasventil 7. Der Betätigungsmagnet 12 ist fernerhin unter dem Einfluß einer Rückstellkraft bei nichtströmenden Kraftstoff in seine Ausgangsstellung 13 zurückbewegbar. Er nimmt dabei den Stellmagneten 10 mit und schließt das Gasventil 7.

Die Rückstellkraft ist allein die Schwerkraft, die der Betätigungsmagnet 12 oder eine mit dem Betätigungsmagneten 12 verbundene schwere Masse 15 erzeugt. In den Figuren ist das Gasventil 7 in waagerechter Stellung dargestellt. Man erkennt jedoch, daß die Schwerkraft bei nach oben weisendem Zapfventilgehäuse 2 und Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen 3 den Betätigungsmagneten 12 in seine Ausgangsstellung bewegt. Da der Betätigungsmagnet 12 den Stellmagneten 10 mitnimmt, schließt das Gasventil 7. Die Schwerkraft wirkt bei nach unten weisendem Zapfventilgehäuse 2 von der Ausgangsstellung 13 weg, bewegt den Betätigungsmagneten 12 aus der Ausgangs­ stellung heraus, nimmt den Stellmagneten 10 entsprechend mit und öffnet das Gasventil 7 auch dann, wenn kein Kraftstoff strömt. Die Anordnung ist so getroffen, daß durch das zuletzt beschriebene Merkmal die sog. Trockenprüfung der Einrichtung 5 für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe ohne weiteres durchführbar ist. Der Kraftstoff umströmt die Kanäle 16, über die das Gas abgesaugt wird.

Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind der Gasventilkörper 8 und der Ventilsitz 9 als stufenweise öffnendes Differentialventil ausgebildet, wie man in der Fig. 2 ohne weiteres erkennt. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß das Differentialventil durch eine schwere Masse von unter 50 g betätigbar ist. - Man er­ kennt in den Figuren, daß das Gasventil 7 mit seinem Stell­ magneten 10, seinem Betätigungsmagneten 12 und seiner schweren Masse 15, ebenso wie das aus der eingangs genannten Firmendruckschrift bekannte Gasventil, als eine in das Zapfventil 1 ein- und ausbaubare Patrone ausgeführt ist.

Claims (5)

1. Zapfventil (1) für das Einfüllen von Ottomotor-Kraftstoff über eine Zapfsäule in einen Kraftfahrzeugtank eines Kraftfahrzeuges,
mit einem Zapfventilgehäuse (2), einem einerseits an das Zapfventilgehäuse (2) angeschlossenen Kraft­ stoffabgabe-Rohrstutzen (3) und einem andererseits an das Zapfventilgehäuse (2) angeschlossenen Zapf­ schlauch (4), welcher Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen (3) beim Einfüllen des Ottomotor-Kraftstoffs in den Kraftstofftank mehr oder weniger steil nach unten und in Parkstellung an der Zapfsäule nach oben weist, und
mit einer Einrichtung (5) für die Absaugung von beim Einfüllen des Kraftstoffes in den Kraftstoff­ tank freiwerdenden Kraftstoffdämpfen,
bei welchem Zapfventil (1) die Einrichtung (5) für die Ab­ saugung der Kraftstoffdämpfe ein über einen Gasschlauch (6) an eine Unterdruckquelle angeschlossenes Gasventil (7) auf­ weist, welches im Bereich des Kraftstoffeintrittes in das Zapfventilgehäuse (2) eingesetzt und beim Einfüllen des Kraftstoffes von diesem umströmt ist, während die Kraft­ stoffdämpfe durch das geöffnete Gasventil (7) und den Gas­ schlauch (6) absaugbar sind,
wobei das Gasventil (7) einen Gasventilkörper (8) mit zuge­ ordnetem Ventilsitz (9) und einen Stellmagneten (10) auf­ weist, der in einem nichtferromagnetischen Stellmagnet­ gehäuse (11), gasventilöffnend und gasventilschließend, ver­ schiebbar gelagert ist und
wobei auf das Stellmagnetgehäuse (11) ein Betätigungsmagnet (12) für den Stellmagneten (10) aufgesetzt ist, welcher Be­ tätigungsmagnet (12) eine Ausgangsstellung aufweist, sich unter dem Einfluß des strömenden Kraftstoffes in Strömungs­ richtung des Kraftstoffes aus der Ausgangsstellung (13) heraus bis zu einem Anschlag (14) bewegt sowie dabei durch magnetische Ankopplung den Stellmagneten (10) mitnimmt und das Gasventil (7) öffnet und welcher Betätigungsmagnet (12) unter dem Einfluß einer Rückstellkraft sich bei nichtströ­ mendem Kraftstoff in seine Ausgangsstellung (13) zurückbe­ wegt, den Stellmagneten (10) mitnimmt und das Gasventil (7) schließt, gekennzeichnet durch die Kom­ bination der folgenden Merkmale:

• 1.1) Die Rückstellkraft ist allein die Schwerkraft, die der Betätigungsmagnet (12) oder eine mit dem Betätigungsmagneten verbundene schwere Masse (15) erzeugt,
• 1.2) die Schwerkraft, welche bei nach oben weisendem Kraftstoffabgabe-Rohrstutzen (3) in Richtung auf die Ausgangsstellung (13) des Betätigungsmagneten (12) wirkt, bewegt diesen in die Ausgangsstellung und schließt das Gasventil (7),
• 1.3) die Schwerkraft, welche bei nach unten weisendem Zapfventilgehäuse (2) von der Ausgangsstellung (13) weg wirkt, bewegt den Betätigungsmagneten (12) aus der Ausgangsstellung heraus und öffnet das Gas­ ventil (7) auch dann, wenn kein Kraftstoff strömt,

wobei durch das Merkmal 1.3 eine Trockenprüfung der Ein­ richtung (5) für die Absaugung der Kraftstoffdämpfe durch­ führbar ist.

2. Zapfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasventilkörper (8) und der Ventilsitz (9) als stufen­ weise öffnendes Differentialventil ausgebildet sind.

3. Zapfventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das stufenweise öffnende Differentialventil, der Stell­ magnet (10) und der Betätigungsmagnet (12) für eine Betäti­ gung durch eine schwere Masse von unter 50 g ausgelegt sind.

4. Zapfventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gasventil (7) mit seinem Stellmagneten (10), seinem Betätigungsmagneten (12) und seiner schweren Masse (15) als eine in ein Zapfventil (1) ein- und ausbau­ bare Patrone ausgeführt ist.