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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Entlüftungskreislauf
für Flüssigkeitsbehälter, insbesondere
Kraftstoffbehälter
für Automobile.
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Flüssigkeitsbehälter, insbesondere
Kraftstoffbehälter
für Automobile,
haben im allgemeinen einen Entlüftungskreislauf.
Dieser Kreislauf gestattet das Austragen von Luft und Gas, die in
dem Behälter oberhalb
der Flüssigkeit
vorhanden sind. Man vermeidet auf diese Weise eine Druckbeaufschlagung oder
eine Druckentlastung des Behälters
infolge des sich ändernden
Flüssigkeitsvolumens,
insbesondere bei Temperaturschwankungen oder atmosphärischen
Druckschwankungen oder beim Absinken des Flüssigkeitspegels durch den Verbrauch.
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Aus Platzgründen, insbesondere bedingt durch
den Innenaufbau des Fahrzeuges, kann der Behälter komplexe Form haben. Insbesondere
aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Behälter aus thermoplastischem
Material herzustellen. Er hat häufig
in seiner oberen Wand Hohlräume
oder Bereiche, in denen Gastaschen unabhängig voneinander eingeschlossen
werden können,
wenn die Flüssigkeit
einen erhöhten
Pegel in dem Behälter
erreicht und/oder wenn das Fahrzeug geneigt wird. Jeder dieser Bereiche
muß deshalb
einen Entlüftungspunkt aufweisen,
um seine Verbindung mit Luft sicherzustellen. Die verschiedenen
Entlüftungspunkte
können
direkt mit der Außenumgebung
(durch Parallelschaltung) in Verbindung gesetzt oder einfach untereinander
mit einer einzigen Entlüftungsstelle
verbunden werden. In letzterem Fall haben je nach der Geometrie
des Behälters
die Leitung(en), welche die Entlüftungspunkte
verbindet bzw. verbinden, im allgemeinen einen oder mehrere untere
Abschnitte in Form eines Siphons. Die Wirksamkeit des oder bestimmter
Entlüftungspunkte
kann in Frage gestellt werden, wenn ein Flüssigkeitspfropfen diese Leitungsteile
verlegt, beispielsweise bei Neigungsänderungen des Behälters oder
Wellenbewegungen.
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Eine bekannte Lösung zur Verhinderung der Bildung
dieses Flüssigkeitspfropfens
besteht darin, jeden Entlüftungspunkt
mit einem Schwimmerventil auszustatten. Diese Lösung ist teuer und kann außerdem nicht
verhindern, daß sich
kondensierte Flüssigkeits-
oder Gasmengen in bestimmten Teilen des Entlüftungskreislaufes ansammeln,
insbesondere in dem oder den Siphonen, und den Entlüftungskreislauf
verlegen.
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Das deutsche Patent 4311470, das
als nächster
Stand der Technik erachtet wird, betrifft einen Entlüftungskreislauf
für Kraftstoffbehälter von Automobilen
mit zwei Domen, die durch ein Rohr in Form eines U miteinander verbunden
sind, dessen Enden jeweils im oberen Teil eines der beiden Dome ausmünden. Der
untere Teil dieses Rohres ist durch eine Rohrleitung mit einer Strahlpumpe
verbunden, die durch den überschüssigen Brennstoffstrom
betätigt
wird, der vom Motor zugeführt
wird. Die in diesem Patent vorgeschlagene Lösung ist offensichtlich nur auf
Zuführsysteme
für Brennstoff
anwendbar, die eine Rückleitung
für überschüssigen Brennstoff
aufweisen, und nicht auf Systeme, bei denen die Abgabe derart geregelt
wird, daß dieser Überschuß vermieden
wird. Somit ist die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Systems von
der Arbeitsweise des Motors abhängig,
weil dieser den Brennstoffverbrauch und somit auch das Rückleiten
von überschüssigem Brennstoff
regelt.
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Die Erfindung hat somit zum Ziel,
einen Entlüftungskreislauf
für Flüssigkeitsbehälter vorzuschlagen,
deren obere Wand zumindest zwei Bereiche aufweist, die Gastaschen
aufnehmen können,
wobei der Kreislauf zumindest ein Entlüftungsrohr aufweist, das zumindest
einen Teil in Form eines Siphons hat, und bei welchem die Bildung
eines Flüssigkeitspfropfens
durch eine Vorrichtung verhindert wird, die zweckmäßig und
wirtschaftlich sowie kompatibel mit jeder Art von Flüssigkeitszufuhr
(mit oder ohne Rückkehr
zum Behälter)
ist und konstante Wirksamkeit hat, gleichgültig, welches Betriebssystem
der Motor aufweist.
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Die Erfindung betrifft somit einen
Entlüftungskreislauf
für Flüssigkeitsbehälter, deren
obere Wand zumindest zwei Bereiche aufweist, die Gastaschen aufnehmen
können,
wobei der Kreislauf zumindest ein Entlüftungsrohr, welches Entlüftungsstellen
verbindet, welche im oberen Teil der Bereiche liegen, und zumindest
einen Luftaustritt sowie zumindest einen unteren Teil in Form eines
Siphons aufweist, der durch eine Rohrleitung mit einer Unterdruckstelle
im Inneren des Behälters
verbunden ist, um ein Austragen der im Entlüftungskreislauf vorhandenen
Flüssigkeit
zu gestatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck durch eine
Pumpe zum Heben der Flüssigkeit
erzeugt wird.
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Der Flüssigkeitsbehälter kann
in seiner oberen Wand Bereiche aufweisen, die Gastaschen aufnehmen,
die gleichzeitig auftreten oder nicht, wenn die Flüssigkeit
einen erhöhten
Pegel im Behälter
hat und/oder wenn der Behälter
geneigt wird. Insbesondere hat jeder dieser Bereiche die Form eines
Domes. Bei einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung hat der Behälter
in seiner oberen Wand zwei der vorstehend definierten Bereiche.
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Unter einem Entlüftungskreislauf wird eine Vorrichtung
verstanden, die es gestattet, das in diesen Taschen vorhandene Gas
zu evakuieren und den Druck- oder
einen Unterdruckaufbau in dem Behälter infolge Änderungen
des Flüssigkeitsvolumens,
insbesondere bei Temperaturschwankungen oder Schwankungen des Atmosphärendruckes,
oder durch ein Absinken der Flüssigkeit
infolge Entnahme zu verhindern. Er hat Entlüftungsstellen, die im oberen
Teil der Bereiche liegen, wo sich die Gastaschen befinden können, oberhalb
des in diesem Behälter zulässigen Maximalpegels
der Flüssigkeit,
und die miteinander und mit der Umgebungsluft durch zumindest ein
Entlüftungsrohr
verbunden sind.
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Unter Entlüftung versteht man jede übliche Vorrichtung,
die es gestattet, das in dem Behälter vorhandene
Gas in die Atmosphäre
auszutragen, aus ökologischen
Gründen
gegebenenfalls gereinigt mit Hilfe eines Filters, wie eines Gasfilters.
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Ausgezeichnete Resultate werden erhalten, wenn
die Lüftungsleitung
die verschiedenen Entlüftungspunkte
verbindet, die in jedem Bereich vorhanden sind, der eine Gastasche
aufnehmen kann.
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Der Entlüftungskreislauf kann durch
ein oder mehrere Elemente aus einem oder mehreren Materialien, insbesondere
aus thermoplastischem Material gebildet sein. In vorteilhafter Weise
sind das bzw. die Entlüftungsrohre)
und die Rohrleitung aus einem oder mehreren thermoplastischen Materialien
ausgebildet. Unter einem thermoplastischem Material versteht man
ein oder mehrere thermoplastische Polymere. Die Polymere können Homopolymere,
Copolymere und deren Gemische sein. Als Beispiel für solche
Polymere kann man Polyolefine, Polyamide, Polyketone und Polymerfluoride
anführen.
Gute Resultate werden mit Polyamiden erhalten.
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Dem thermoplastischen Material können ein oder
mehrere Zusätze,
wie Antioxidantien, Stabilisatoren, Pigmente und andere, hinzugefügt sein.
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Der Entlüftungskreislauf kann eine Geometrie,
Konfiguration und Dimensionen haben, die derart gewählt sind,
daß sie
in bekannter Weise mit dem Platzbedarf und der Innen- und/oder Außenkonzeption
des Behälters
sowie mit den Funktionserfordernissen kompatibel sind.
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Die Pumpe zum Austragen der Flüssigkeit
ist eine Pumpe bekannter Art, die durch irgendeinen Motor betätigt wird,
und dazu bestimmt ist, die Flüssigkeit
aus dem Reservoir auszutragen, um einen Flüssigkeitsverteilkreis zu speisen.
Sie erzeugt dadurch einen Unterdruck und mündet in die Rohrleitung aus,
die mit dem unteren Abschnitt des Siphons verbunden ist. Dieser
Unterdruck ist im allgemeinen konstant, wobei der Großteil der
Kraftstoffzuführsysteme
mit oder ohne Rückführung überschüssigen Kraftstoffes
mit einem konstanten Durchsatz der Speisepumpe arbeiten. Die Wirksamkeit
des Entlüftungskreislaufes
gemäß der Erfindung
ist somit allgemein konstant, gleichgültig, welches Betriebssystem der
Motor hat.
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Der Entlüftungskreislauf ist für beliebige
Behälter
bestimmt. Er wird mit Vorteil bei Behältern für Kraftfahrzeuge angewendet.
Ausgezeichnete Resultate werden mit Kraftstoffbehältern erzielt.
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In vorteilhafter Weise ist eine Rückschlagvorrichtung
am Ende der Rohrleitung vorgesehen, welche das Austragen der Flüssigkeit
gestattet und in die Unterdruckstelle im Inneren des Behälters mündet. Diese
Vorrichtung ist von bekannter Art, wie beispielsweise ein Rückschlagventil.
Sie vermeidet, daß die
Flüssigkeit
in der Rohrleitung hochsteigt, welche den unteren Abschnitt des
Siphons mit dem Unterdruckpunkt des Behälters verbindet, wenn der Motor, welcher
die Pumpe betätigt,
stillgesetzt wird.
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Das vorerwähnte Rückschlagventil ist häufig ein
Schwimmerventil, das im allgemeinen ein Gehäuse aufweist, welches den Gasdurchtritt
gestattet und einen beweglichen Teil hat, der in dem Gehäuse gleitet,
um eine Verbindungsöffnung
zwischen den beiden Hohlräumen
zu verschließen.
Sobald die Flüssigkeit
im Hohlraum hochsteigt, in dem sich der bewegliche Teil befindet
und diesen erreicht, schwimmt der Teil an der Oberfläche der
Flüssigkeit
und in dem Gehäuse,
um die Verbindungsöffnung
mit dem anderen Hohlraum zu verschließen. Eine Vorrichtung, welche
die Dichtheit des Ventils in seiner Schließstellung sichert, ist vorzugsweise
in bekannter Weise vorhanden.
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Die Entlüftungsstellen können untereinander durch
eine oder mehrere Entlüftungsrohre
verbunden sein. Sie können
vorteilhaft durch eine einzige Entlüftungsleitung in Reihe geschaltet
sein, welche nacheinander die verschiedenen Bereiche durchsetzt,
wobei die letzte Entlüftungsstelle
mit dem Luftaustritt durch den Endabschnitt der Entlüftungsrohre
verbunden ist.
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Besonders interessante Resultate
werden auch mit einem Entlüftungskreislauf
erzielt, bei welchem die Entlüftungsrohre
ein Netzwerk bilden, welches die Entlüftungsstellen verbindet. Unter
einem Netzwerk versteht man eine Anordnung untereinander verbundener
Leitungen, die an mehr oder weniger regelmäßigen Punkten miteinander in
Verbindung stehen. Vorzugsweise verbindet ein solches Netzwerk auf
homogene Weise alle Bereiche, in denen sich Gastaschen befinden
können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind mehrere Entlüftungsstellen
im Inneren eines oder mehrere Bereiche vorhanden. Die. Verbindung
mehrerer Entlüftungspunkte
in den verschiedenen Bereichen gestattet es, zumindest eine Verbindung
mit der Umgebungsluft sicherzustellen, gleichgültig, wie stark die Neigung des
Behälters
oder dessen Achse ist.
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Im Falle eines Behälters, der
zu Bewegungen angeregt wird, wird eine beträchtliche Reduktion der Schallabgabe
infolge der Mehrfachverbindung der Gastaschen erreicht.
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Wenn die Erfindung mit einem solchen
Netzwerk ausgeführt
wird, erhält
man einen Entlüftungskreislauf,
der zweckmäßig und
wirtschaftlich und mit jeder Zuführvorrichtung
kompatibel ist und der außerdem
die Schallabgabe im Falle von Bewegungen des Behälters reduziert.
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Die Erfindung betrifft somit auch
einen Entlüftungskreislauf,
wie er vorstehend beschrieben wurde, bei welchem die Entlüftungsrohre
ein die Entlüftungspunkte
verbindendes Netzwerk bilden. In vorteilhafter Weise verbindet dieses
Netz die verschiedenen Bereiche, in denen sich Gastaschen befinden könnten.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind
eine oder mehrere Entlüftungsstellen
vorteilhaft mit einem Schwimmerverschluß, wie vorstehend beschrieben,
versehen, um zu verhindern, daß der
Entlüftungskreislauf
verlegt wird, wenn eine besondere Situation des Behälters gegeben
ist.
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Im Falle der Reihenschaltung der
Entlüftungspunkte
werden alle Punkte mit Ausnahme des ersten (des vom Luftaustritt
am weitesten entfernten) vorteilhaft mit einem Schwimmerverschluß versehen.
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Im Falle des Vorhandenseins eines
Netzwerkes für
die Entlüftungspunkte
sind alle Entlüftungspunkte
vorteilhaft mit einem Schwimmerverschluß versehen.
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Bei Vorhandensein der Schwimmerverschlüsse an den
angegebenen Stellen ist die Vorrichtung auch dann wirksam, wenn
der Motor stillgesetzt wird, welcher die Pumpe zum Austragen der
Flüssigkeit
betätigt,
wenn der Behälter
voll und/oder geneigt ist.
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Um jegliche Gefahr auszuschließen, daß Flüssigkeit
in die Atmosphäre
austritt, insbesondere wenn der Behälter umgedreht wird, kann der
Endabschnitt der Entlüftungsrohre
vorteilhaft mit einem Rückschlagventil
für den
Durchtritt der Flüssigkeit ausgestattet
sein.
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Der Entlüftungskreislauf kann sich außerhalb oder
an irgendeiner Stelle innerhalb des Flüssigkeitsbehälters befinden.
Vorzugsweise befindet sich der Entlüftungskreislauf innerhalb des
Flüssigkeitsbehälters.
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Der Flüssigkeitsbehälter kann
aus irgendeinem bekannten Material bestehen. Vorzugsweise wird er
aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Er kann auf irgendeine
bekannte Weise ausgebildet werden, entweder einstöckig oder
durch Zusammenbau mehrerer Teile. Die Ausbildung des oder der Entlüfungsrohre
wird wesentlich erleichtert, wenn ein direkter Zutritt zur oberen
inneren Wand des Behälters gegeben
ist. Folglich wird der Behälter
vorzugsweise durch Zusammenbau von zwei vorgeformten Teilen erzeugt.
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Der vorstehend beschriebene Entlüftungskreislauf
garantiert das Entlüften
eines Flüssigkeitsbehälters f
wirksame und wirtschaftliche Weise und ist mit jeder Art von Flüssigkeitszufuhr
kompatibel (mit und ohne Rückkehr
zum Behälter).
Er ist somit vorzugsweise einem Flüssigkeitsbehälter zugeordnet.
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Die Erfindung betrifft somit auch
einen Flüssigkeitsbehälter, der
mit einem Entlüftungskreislauf ausgestattet
ist, wie er vorstehend definiert worden ist.
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Die Erfindung wird in nicht einschränkender Weise
durch die 1 und 2 illustriert.
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1 zeigt
einen Brennstoffbehälter
für ein Kraftfahrzeug
(1), der in seiner oberen Wand zwei Dome (2),
(2') aufweist,
welche unabhängige
Gastaschen einschließen,
wenn der Kraftstoffpegel die Verbindungsebene zwischen den Domen
(3) erreicht oder überschreitet,
oder auch bei Vorhandensein eines niedrigeren Pegels, wenn der Behälter geneigt ist.
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Ein Entlüftungskreislauf gemäß der Erfindung
wird im Inneren des Kraftstoffbehälters installiert und weist
zwei Entlüftungspunkte
(5), (5')
auf, die mit einem Luftaustritt (8) durch ein Entlüftungsrohr
(4) in Reihe geschaltet sind, wobei der Entlüftungspunkt (5') mit einem
Schwimmerverschluß (7)
ausgestattet ist und außerdem
einen unteren Abschnitt in Form eines Siphons aufweist, der mit
dem durch eine Flüssigkeitsaustragpumpe
(10) erzeugten Unterdruck in Verbindung steht, über eine
Leitung (9), die an ihrem unteren Ende mit einem Rückschlagventil
(11) versehen ist.
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Das Kraftstoffzuführsystem ist so ausgebildet,
daß der
durch die Pumpe erzeugte Unterdruck konstant ist, unabhängig davon,
welches Betriebssystem der Motor aufweist.
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Der Luftaustritt (8) ist
vorzugsweise mit einem Rückschlagventil
(6) versehen, um zu verhindern, daß theoretisch Flüssigkeit
in die Atmosphäre austritt,
insbesondere wenn der Behälter
umgedreht wird.
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Sobald der Motor läuft, fällt unabhängig von der
Neigung und dem Füllniveau
des Behälters
der Kraftstoff in dem Entlüftungsrohr
(4) durch Schwerkraft in die Leitung (9), wo er
durch den von der Pumpe (10) erzeugten Unterdruck angesaugt
wird, wodurch der Kraftstoffpegel in der Leitung (9) unterhalb des
Kraftstoffpegels im Behälter
gehalten wird, wobei die Pegeldifferenz eine Funktion des von der
Pumpe erzeugten Unterdruckes ist. Dieser ist konstant, unabhängig vom
Betriebssystem des Motors.
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Sobald der Motor und somit auch die
Pumpe (10) stillgesetzt wird, verhindert das Rückschlagventil (11),
daß der
Kraftstoff in der Leitung (9) hochsteigt. Wenn anderseits
das Fahrzeug in einer geneigten Stellung stillgesetzt wird, so daß der Entlüftungspunkt
(5') nach
unten zeigt, verhindert der Schwimmerverschluß (7) das Eintreten
von Kraftstoff in das Entlüftungrohr
(4) und somit die Bildung eines Kraftstoffpfropfens, welcher
die Entlüftung
des Domes (2) verhindern könnte.
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2 zeigt
auf schematische Weise, daß die obere
Wand eines Kraftstoffbehälters
für ein
Kraftfahrzeug ein Netz von Entlüftungsrohren
aufweist, welches die verschiedenen Entlüftungspunkte verbindet, die
mit Schwimmerverschlüssen
ausgestattet sind.
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Der Kraftstoffbehälter (1) hat zwei
Dome (2), (2'),
wie im Falle der 1,
die zu beiden Seiten einer Mittelebene (8) liegen.
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Das Netz von Entlüftungsrohren verbindet die
Entlüftungspunkte
an jedem seiner Knoten (3), (4), (5),
(6), außer
im zentralen Punkt (7). Diese Entlüftungspunkte haben jeweils
einen (nicht gezeigten) Schwimmerverschluß. Die Rohre des Netzes haben um
die Mittelebene (8) herum untere Abschnitte in Form eines
Siphons. Der zentrale Punkt (7) steht mit der Entlüftungsstelle
in Verbindung, aber auch über eine
Rohrleitung mit dem von der Kraftstofförderpumpe (nicht gezeigt) erzeugten
Unterdruck. Diese Rohrleitung ist an ihrem unteren Ende nahe dem
Anschluß an
die Pumpe mit einem Rückschlagventil ausgestattet.
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Wie im Falle von 1 wird die Funktionsweise des Entlüftungskreislaufes
auf konstante Weise sichergestellt, gleichgültig, welches Betriebssystem
der Motor hat, und sie ist auch sichergestellt, wenn der Motor stillgesetzt
wird.
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Sobald sich das Fahrzeug anderseits
in Bewegung befindet, wird die Schallabgabe, die aus der Flüssigkeitsbewegung
im Behälter
resultiert, infolge der Mehrzahl an Verbindungen zwischen den beiden Gastaschen
gedämpft.