-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Füllen eines
Flüssigkeitsbehälters, insbesondere
eines Kraftstoffbehälters.
-
Flüssigkeitsbehälter sind
häufig
mit einem unabhängigen
Füllrohr
ausgestattet, d.h., daß dieses keinen
integralen Teil des Behälters
bildet, sondern mit Hilfe eines Anschlußsystems an diesem befestigt ist.
Diese Systeme müssen
natürlich
verschiedenen Anforderungen entsprechen, insbesondere an die Dichtheit,
wobei bestimmte dieser Anforderungen für den betreffenden Bereich
spezifisch sind. Insbesondere müssen
auf dem Bereich von Fahrzeugen, die mit Verbrennungsmotoren ausgestattet
sind, wie Automobilen und Lastkraftwagen, immer striktere Normen
eingehalten werden, was die gasförmigen
-
Kraftstoffemissionen
durch Lecken oder durch Permeation über die Wand der Organe betrifft, die
zur Aufnahme bzw. zum Transport des Kraftstoffes bestimmt sind.
Ferner ist es im Falle eines Unfalles wesentlich, die Gefahr eines
Reißens
des Behälters
und eines Austrittes des Kraftstoffes aus dem Behälter auf
ein Minimum zu reduzieren. Schließlich ist es erwünscht, daß trotz
aller dieser Einschränkungen
die verwendeten Anschlußsysteme
geringe Herstellungs- und Montage- bzw. Demontagekosten haben.
-
Das
deutsche Gebrauchsmuster DE-U-29507683, offenbart eine Vorrichtung
zum Verteilen von Beton unter Druck, die aufweist
- – einen
rohrförmigen
Stutzen (50);
- – ein
rohrförmiges
Endstück
(30), das mit einem ersten Ende in den Stutzen (50)
eingesetzt ist und an seiner Außenfläche eine
Umfangsrippe (36) aufweist, die in der Nähe des ersten
Endes angeordnet ist;
- – eine
zylindrische Dichtung (44), die koaxial zwischen dem Rohr
(30) und dem Stutzen (50) angeordnet ist und deren
Axialposition zwischen der Rippe (36) und dem Stutzen (50)
liegt;
- – einen
Umfangsabsatz (54) im Inneren des Stutzens (50);
- – ein
Verriegelungsteil (74), das koaxial auf der Außenseite
des Stutzens (50) vorgesehen und mit Verriegelungsmitteln,
die es gestatten, den Teil bezüglich
des Stutzens (50) festzulegen, und mit einem nach innen
gerichteten Umfangsvorsprung ausgestattet ist, der in der Nähe jenes
der Enden liegt, welches von dem Stutzen (50) am weitesten entfernt
ist;
- – wobei
der Vorsprung des Verriegelungsteiles (74) es gestattet,
indirekt einen Axialdruck auf die Umfangsrippe (36) des
Rohres (30) in Richtung des Stutzens (50) auszuüben, wodurch
auf diese Weise ein axiales Zusammenpressen der Dichtung (44)
zwischen der Umfangsrippe (36) und dem Rohr (30)
sowie dem Absatz (54) im Inneren des Stutzens (50)
hervorgerufen wird, so daß ein dichter
Anschluß zwischen
dem Stutzen (50) und dem Rohr (30) sichergestellt
wird.
-
Das
Dokument US-A-4 936 544, welches den nächsten Stand der Technik darstellt,
zeigt eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
-
In
dieser Hinsicht betrifft die vorliegende Erfindung gemäß dem Anspruch
1 eine Vorrichtung zum Füllen
eines Behälters,
der eine Anschlußvorrichtung
aufweist, mit
- – einem flexiblen Füllrohr,
das mit einem ersten Ende in den Stutzen eingeführt und an seiner Außenseite
mit einer Umfangsrippe versehen ist, die in der Nähe des ersten
Endes des Rohres liegt;
- – zumindest
einer zylindrischen Dichtung, die koaxial zwischen dem Rohr und
dem Stutzen angeordnet ist und deren Axiallage sich zwischen der Umfangsrippe
des Rohres und einem Umfangsabsatz des Stutzens befindet;
- – einem
Verriegelungsteil, der koaxial an der Außenseite des Stutzens vorgesehen
und mit Verriegelungsmitteln ausgestattet ist, die es ermöglichen,
ihn bezüglich
des Stutzens zu fixieren, wobei der Teil mit einem Umfangsvorsprung
versehen ist, der nach innen gerichtet und nahe jenem Ende gelegen
ist, das vom Behälter
am weitesten entfernt ist;
wobei der Vorsprung des Verriegelungsteiles
es gestattet, direkt oder indirekt einen Axialdruck auf die Umfangsrippe
des Rohres in Richtung des Behälters
auszuüben,
wodurch eine Dichtung zwischen der Umfangsrippe des Rohres und dem
Innenabsatz zusammengedrückt
wird, derart, daß ein
dichter Anschluß zwischen
dem Stutzen und dem Rohr geschaffen wird.
-
Der
Behälter
kann beliebige Form und Dimensionen haben; er kann auch aus einem
beliebigen Material hergestellt werden. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung
ist jedoch speziell im Hinblick auf eine Anwendung bei einem Behälter auf
Grundlage von Kunststoff entwickelt worden, der beispielsweise durch
Extrusionsblasformung hergestellt wird.
-
Der
rohrförmige
Stutzen kann beliebigen Querschnitt haben; er hat häufig im
wesentlichen kreisförmigen
Querschnitt. Der Stutzen kann ein integraler Teil des Behälters oder
an diesem hermetisch, z.B. durch Schweißung, nach der Herstellung
des eigentlichen Behälters
befestigt sein.
-
Der
Umfangsabsatz im Inneren des Stutzens hat eine Fläche, die
im wesentlichen angenähert
ringförmig,
u.zw. im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Achse des Absatzes
ist. Dieser Absatz kann aus einer einfachen Umfangsrippe bestehen,
die im Inneren des Stutzens ausgebildet ist. Diese Rippe kann auch
das Ende eines Stutzenabschnittes bilden, der sich gegen den eigentlichen
Behälter
erstreckt und einen Innendurchmesser hat, der kleiner als der Abschnitt
ist, der sich von diesem Absatz gegen das Ende des Stutzens erstreckt,
das vom Behälter
am weitesten entfernt ist. Die Funktion dieses Absatzes wird nachfolgend
im Detail beschrieben.
-
Das
Füllrohr
hat die Aufgabe, ein Füllen
des Behälters
ohne Flüssigkeitsaustritt
ausgehend von einem Punkt zu ermöglichen,
der sich nicht in unmittelbarer Nähe seines Ansatzes befindet.
Es ist beispielsweise im Falle von Personenkraftwagen üblich, daß sich der
Kraftstoffbehälter
an einer wenig zugänglichen
Stelle befindet und durch eine Fülleitung mit
einer durch einen Verschlußteil
verschließbaren Öffnung verbunden
ist, die an einer leicht zugänglichen
Stelle der Fahrzeugkarosserie liegt. Die Leitung kann aus irgendeinem
Material bestehen, beispielsweise aus Metall oder aus einem Kunststoffinaterial, das
starr oder nachgiebig ist. Ferner kann das Material ausreichende
Undurchlässigkeit
gegenüber
Flüssigkeit
aufweisen, die in dem Behälter
enthalten ist. Falls erforderlich, kann dem Rohr durch bekannte Mittel
eine erhöhte
Undurchlässigkeit
erteilt werden, wie beispielsweise (im Falle eines Kunststoffrohres) durch
Hinzufügen
einer Trennschicht (beispielsweise durch Koextrusion) oder durch
eine entsprechende Oberflächenbehandlung
(beispielsweise durch Bedampfung).
-
Das
Rohr hat beliebigen Querschnitt; um es in den Stutzen des Behälters einsetzen
zu können, muß sein Ende
jedoch eine Form und Abmessungen haben, die mit jenen des Stutzens
kompatibel sind. Im allgemeinen hat das Rohr Kreisquerschnitt.
-
Gegebenenfalls
können
eine oder mehrere Zonen des Rohres (die von dem in den Behälterstutzen
eingesteckten Ende entfernt sind) erhöhte Nachgiebigkeit haben, beispielsweise
durch Wellung oder örtliche
Schwächungsstellen
(gerillte Zonen). Diese Nachgiebigkeit erleichtert die Montage/Demontage der
Füllvorrichtung
oder des gesamten Behälters, wenn
die Vorrichtung vor der Montage an diesem fixiert worden ist. Ferner
erhöht
diese Nachgiebigkeit die Sicherheit, indem sie die Gefahr eines
Reißens oder
einer Beschädigung
des Rohres verhindert, im Fall, sich die Enden unbeabsichtigt relativ
zueinander verlagern.
-
Das
erste Ende des Rohres hat einen Außendurchmesser, der kleiner
als der Innendurchmesser des Behälterstutzens
ist (oder zumindest kleiner als der Durchmesser, der von dem Stutzenabschnitt gebildet
wird, welcher vom eigentlichen Behälter am weitesten entfernt
ist), derart, daß er
in den Stutzen eingesteckt werden kann. Er hat vorzugsweise eine Außenfläche, die
im wesentlichen glatt ist (mit Ausnahme einer Umfangsrippe, die
nachstehend erwähnt
wird). Das Rohr hat an der Außenfläche und
in der Nähe
des ersten Endes eine ringförmige
Rippe, die einen integralen Teil des Rohres bildet. Diese Rippe
hat vorzugsweise im wesentlichen rechteckigen Querschnitt (im Schnitt
nach einer Diametralebene).
-
Die
zylindrischen Dichtungen, die verwendet werden, haben etwa in einer
Ebene die gleiche Form wie der Stutzen und das Rohr, beispielsweise
Zylinderform. Mit dem Ausdruck „zylindrisch", wie er im vorliegenden
Fall verwendet wird, soll lediglich angedeutet werden, daß es sich
um Elemente handelt, die eine zentrale Öffnung haben, und es soll damit
nicht gemeint sein, daß diese
genau exakt der Definition eines Zylinders entspricht. Die Dichtungen
haben im allgemeinen symmetrische Gestalt unter Berücksichtigung
der Tatsache, daß das
Rohr und der Stutzen ebenfalls im allgemeinen eine solche Symmetrie
aufweisen. Der Abschnitt der Dichtungen (durch eine Ebene, die ihre
Achse enthält)
hat häufig
im wesentlichen Kreisform (Torusdichtungen) oder im wesentlichen
rechteckige Form (zylindrische Dichtungen). Diese Dichtungen werden
unter Axialdruck durch den Verriegelungsteil gehalten, der indirekt,
d.h. unter Mitwirkung der Umfangsrippe des Rohres und eines oder
gegebenenfalls mehrerer zylindrischer Hülsen, wie nachfolgend erwähnt wird.
Es versteht sich, daß die
Dichtungen) aus einem widerstandsfähigen Material und einem für Flüssigkeit
undurchlässigen
Material bestehen müssen,
wie der Behälter,
der zur Aufnahme der Flüssigkeit
bestimmt ist.
-
Der
Verriegelungsteil kann aus irgendeinem adäquaten Material bestehen, das
ausreichende mechanische Steifigkeit hat; es kann sich vorteilhaft
um ein Kunststoffmaterial handeln, wie ein Polyamid oder ein Polymer
von Propylen, gegebenenfalls mit Fasern verstärkt. Dieser Teil hat im allgemeinen
Zylinderform, wobei diese Angabe nicht bedeutet, daß der Verriegelungsteil
drehzylindrische Gestalt haben muß. Es kann sich beispielsweise
um einen Teil mit einer Außenfläche mit
sechseckigem Querschnitt handeln (gesehen in einer Ebene, d.h. im
Schnitt durch eine Ebene senkrecht zur Achse des Teiles).
-
Die
Verriegelungsmittel können
beliebig ausgebildet sein; es kann sich insbesondere um ein Gewinde
handeln, das mit einem ähnlichen
Gewinde zusammenwirkt, welches auf der Außenfläche des Behälterstutzens vorgesehen ist.
Alternativ können
die Verriegelungsmittel auch ein oder mehrere einzelne Befestigungselemente
aufweisen, beispielsweise einen Metallring, der einen U- oder V-förmigen Querschnitt
hat (im Schnitt durch eine Diametralebene), welcher mit einem Teil
zusammenwirkt, der in Umfangsrichtung vorspringt und an der Außenfläche des Verriegelungsteiles
in der Nähe
seines dem Behälter am
nächsten
liegenden Endes vorgesehen ist, und anderseits mit einem ähnlichen
Umfangsabsatz (etwa des gleichen Durchmessers), der an der Außenfläche des
Behälterstutzens
in der Nähe
des vom Behälter
am weitesten entfernten Endes liegt.
-
Der
nach innen gerichtete Vorsprung des Verriegelungsteiles kann kontinuierlich
sein oder aus Segmenten bestehen, deren Enden voneinander getrennt
sind. Dieser Vorsprung hat Dimensionen, die ihm eine ausreichende
mechanische Festigkeit sichern. Die Hauptfunktion des Vorsprunges
besteht darin, einen Druck auf die Umfangsrippe des Rohres in Richtung
des Behälters
auszuüben.
Zu diesem Zweck hat der Vorsprung vorzugsweise eine im wesentlichen
ringförmige
Fläche,
die im wesentlichen eben in einer Ebene senkrecht zur Achse des
Verriegelungsteiles ist. Dieser Druck kann auch direkt ausgeübt werden,
wobei der Vorsprung in Kontakt mit der Rippe steht, oder indirekt
unter Zwischenschaltung eines hohlen Zwischenelementes, das im wesentlichen
steif und als zylindrische Hülse
geformt ist. Vorzugsweise übt
der Verriegelungsteil einen Druck auf die Umfangsrippe des Rohres
unter Zwischenschaltung zumindest einer zylindrischen Hülse aus. Diese
Hülse kann
aus beliebigem Material bestehen, beispielsweise aus Metall oder
Kunststoff; wie vorher erwähnt,
bedeutet die Tatsache, daß sie
zylindrisch sein soll nicht, daß sie
dem Merkmal eines Zylinders im strengen geometrischen Sinn des Ausdruckes entsprechen
muß; insbesondere
kann sie von Öffnungen
oder Schlitzen durchdrungen sein, um sie leichter zu machen. Sie
unterliegt auch keinen Dichtigkeitsanforderungen. Gleichermaßen können mehrere
solcher Hülsen
gegebenenfalls in Kombination verwendet werden, beispielsweise,
wenn man keine einzige Hülse
hat, welche die gewünschte
Länge aufweist.
-
Unter
der Wirkung des Druckes des Vorsprunges des Verriegelungsteiles übt die Umfangsrippe
des Rohres ihrerseits einen Druck auf die Dichtung aus, wie dies
vorstehend beschrieben wurde. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform
der Vorrichtung, die nicht gemäß der Erfindung
ausgebildet ist, steht eine einzige Dichtung mit einem Teil der Rippe
des Rohres und anderseits mit dem Umfangsabsatz im Inneren des Behälterstutzens
in Berührung,
wobei auf diese Weise eine hermetische Verbindung ausgebildet wird,
die verhindert, daß das
im Behälter
enthaltene Fluid austritt, indem es zwischen dem Behälterstutzen
und dem Rohr entweicht. (Tatsächlich
besteht die Rolle des Verriegelungsteiles nicht darin, die Anschlußdichtheit
sicherzustellen.) Gemäß der Erfindung
wird die Dichtheit zwischen dem Stutzen und dem Rohr durch zwei
zylindrische Dichtungen sichergestellt, die voneinander durch eine
zylindrischen Hülse
getrennt sind, wobei die eine dieser Dichtungen in Kontakt mit der
Rippe des Rohres und die andere Dichtung in Kontakt mit dem Umfangsabsatz
im Inneren des Behälterstutzens steht.
Es ist in diesem Falle natürlich
zweckmäßig, daß die Seitenwand
der verwendeten Hülse
die nötige
Festigkeit und Undurchlässigkeit
bezüglich
dem in dem Behälter
enthaltenen Fluid aufweist. Diese Konstruktion ist zweckmäßig, im
Falle der Abstand zwischen der Rippe des Rohres und dem Umfangsabsatz
im Inneren des Behälterstutzens
groß ist.
Zwei zylindrische Hülsen
können
vorteilhaft verwendet werden, damit eine Dichtung zwischen jedem
Paar aufeinanderfolgender Hülsen
angeordnet werden kann oder damit ihre Dichtheit in ihrer Kontaktzone
sichergestellt wird.
-
Wie
man feststellt, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung befähigt, in
verschiedenen Konfigurationen angewendet zu werden und auf diese
Weise die Herstellung der Behälter
mit einer großen
Anzahl von Anschlußvorrichtungen
unterschiedlichen Typs zu vermeiden.
-
Vom
Standpunkt der Sicherheit aus und insbesondere von der Sicherung
der Abdichtung im Falle eines Aufpralles oder einer zusätzlichen
Verlagerung des Rohres kann zunächst
festgestellt werden, daß die
Umfangsrippe des Rohres vom Behälter nicht
sehr weit entfernt ist, weil sie durch den nach innen gerichteten
Vorsprung des Verriegelungsteiles (entweder direkt oder indirekt
mit Hilfe einer Hülse) gehalten
ist. Das Rohr kann sich deshalb von dem Behälter nicht lösen und
auch nicht ausreichend weit entfernen, um einen Leckaustritt auf
der Höhe
der Dichtungen) hervorzurufen. Der Widerstand der Vorrichtung gegen
Zugkräfte
kann erhöht
werden, wenn, wie vorstehend ausgeführt, das Rohr eine Zone mit einem
Balgen oder Rippen aufweist, die eine bestimmte Axialverlagerung
und seitliche Verlagerung des Rohrendes gestatten, welches vom Behälter am weitesten
entfernt ist, ohne sein Lösen
oder sein Reißen
zu bewirken.
-
Im
entgegengesetzten Sinn kann sich das Rohr ein wenig in das Innere
des Stutzens bewegen, und dies über
einen Abstand, der einerseits von der Form und den mechanischen
Eigenschaften der Dichtungen bestimmt wird und anderseits durch
das allfällige
Vorhandensein eines Absatzes oder innerer Vorsprünge im Inneren des Behälterstutzens
begrenzt ist, die verhindern, daß das Ende des Rohres in den
Behälter
eindringt.
-
Eine
der Funktionen der gegebenenfalls vorhandenen Hülse bzw. Hülsen, die zwischen dem Vorsprung
des Verriegelungsteiles und der Rippe des Rohres vorgesehen sind,
besteht darin, einen allfälligen
Leckaustritt auf der Höhe
der Dichtungen) zu verhindern oder zumindest auf ein annehmbares
Niveau zu reduzieren, wobei dieser Leckaustritt nicht auf eine allfällige Biegung
zurückzuführen ist,
die das Rohr (Flexibilität)
in einem bestimmten Abstand von dem Behälter erleidet. Tatsächlich hat
die Hülse
bzw. haben die Hülsen
insbesondere den Zweck, eine im wesentlichen lineare Rohrgestalt
nahe dem ersten Ende aufrechtzuerhalten, und insbesondere an den Stellen,
an denen die Dichtheit erforderlich ist, was ebenfalls jeglichen
unbeabsichtigten Leckaustritt verhindert.
-
Gemäß einer
außerordentlich
vorteilhaften Variante weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung ferner eine
Antistauvorrichtung auf, die verhindert, daß Flüssigkeit, die in dem Behälter enthalten
ist, austritt, wenn ein übermäßiges Füllen auftritt
oder im Falle eines unbeabsichtigten Reißens des Rohres.
-
Die
Vorrichtungen, die zu diesem Zweck geeignet sind, sind bekannt.
Ein Beispiel ist beispielsweise in dem Dokument FR-A-2419834 beschrieben.
-
Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
angeschlossenen Figuren zeigen in nicht einschränkender Weise verschiedene
Ausführungsvarianten
der Vorrichtung.
-
1 zeigt
eine Vorrichtung gemäß der Erfindung
zum Füllen
eines Kraftstoffbehälters
(1) (nur ein kleiner Teil der Wand ist gezeigt). Der Behälter hat einen
rohrförmigen
Stutzen (2); er erstreckt sich nach außen, ist hermetisch mit dem
Behälter
durch Schweißen
verbunden und hat einen Innenabsatz (9), der ringförmig ist,
entsprechend einer Verengung (12) des Innenquerschnittes
des Stutzens im Sinne Äußeres > Inneres.
-
Diese
Vorrichtung weist auf:
- – ein flexibles Füllrohr (3),
das mit einem Ende in den Stutzen (2) eingesteckt ist und
an seiner Außenseite
eine Umfangsrippe (4) hat, die sich in der Nähe des ersten
Endes befindet;
- – zwei
ringförmige
Dichtungen (5), die koaxial zwischen dem Rohr (3)
und dem Stutzen (2) vorgesehen und voneinander durch eine
starre zylindrische Hülse
(10) getrennt sind, und deren Axialposition zwischen der
Rippe (4) des Rohres und einem inneren Absatz (9)
des Stutzens entspricht;
- – einen
Verriegelungsteil (6), der zylindrisch ist und koaxial
zum Stutzen (2) vorgesehen ist, wobei er mit einem Gewinde
(7) versehen ist, welches mit einem ähnlichen Gewinde zusammenwirkt,
das auf der Außenseite
des Stutzens ausgebildet ist, und mit einem kontinuierlichen Umfangsvorsprung
(8) versehen ist, der nach innen gerichtet ist.
-
Mit
Hilfe einer zweiten starren zylindrischen Hülse (11) übt der Vorsprung
(8) des Verriegelungsteiles (6) einen Axialdruck
auf die Umfangsrippe (4) des Rohres aus und verursacht
ein axiales Zusammendrücken
der Dichtung (5) zu beiden Seiten der Hülse (10) zwischen
dieser Rippe und dem Absatz (9) im Inneren des Stutzens
(2), wodurch die Dichtheit zwischen dem Stutzen (2)
und dem Rohr (3) sichergestellt wird.
-
Die
Verengung (12) des Stutzens (2) begrenzt das Einstecken
des Rohres (3) und verhindert somit, daß sein Ende unbeabsichtigt
in den Kraftstoffbehälter
eindringt.
-
2 zeigt
eine andere Vorrichtung, die nicht gemäß der Erfindung ausgebildet
ist und eine Anzahl von schwächeren
Teilen hat. Der Vorsprung (8) des Verriegelungsteiles (6) übt einen
direkten Druck auf die Rippe (4) des Rohres (3)
aus, wobei diese Rippe (4) nicht vom inneren Absatz (9)
des Stutzens (2) durch eine Dichtung (5) getrennt
ist, die etwa zylindrische Form hat. Der Verriegelungsteil (6) ist
bezüglich
des Stutzens (2) mit Hilfe eines metallischen Ringes (7)
festgelegt, der mit einer Schraube (nicht gezeigt) ausgestattet
ist.