EP2281774A1 - Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit Download PDF

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EP2281774A1
EP2281774A1 EP10169423A EP10169423A EP2281774A1 EP 2281774 A1 EP2281774 A1 EP 2281774A1 EP 10169423 A EP10169423 A EP 10169423A EP 10169423 A EP10169423 A EP 10169423A EP 2281774 A1 EP2281774 A1 EP 2281774A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filling
tube
centering
sensor
liquid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10169423A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Apel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apel Helga
Original Assignee
Apel Helga
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202009009646U external-priority patent/DE202009009646U1/de
Application filed by Apel Helga filed Critical Apel Helga
Publication of EP2281774A1 publication Critical patent/EP2281774A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/42—Filling nozzles
    • B67D7/425—Filling nozzles including components powered by electricity or light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/42—Filling nozzles
    • B67D7/44—Filling nozzles automatically closing
    • B67D7/46—Filling nozzles automatically closing when liquid in container to be filled reaches a predetermined level
    • B67D7/465—Electrical probes sensing the level of the liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B67—OPENING, CLOSING OR CLEANING BOTTLES, JARS OR SIMILAR CONTAINERS; LIQUID HANDLING
    • B67D—DISPENSING, DELIVERING OR TRANSFERRING LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B67D7/00—Apparatus or devices for transferring liquids from bulk storage containers or reservoirs into vehicles or into portable containers, e.g. for retail sale purposes
    • B67D7/06—Details or accessories
    • B67D7/42—Filling nozzles
    • B67D7/54—Filling nozzles with means for preventing escape of liquid or vapour or for recovering escaped liquid or vapour

Definitions

  • the invention relates to a device for filling a container with a liquid, in particular urea solution.
  • the tank in question must be refilled regularly. It should be noted, however, that the urea solution used is a chemically quite aggressive substance, so that a safe and clean filling should be guaranteed.
  • the device according to the invention is provided to fill a container, namely, in particular, a tank of a passenger vehicle, which has a connection piece element, with a liquid, namely in particular with urea solution.
  • the device according to the invention has a connecting hollow body, a filling and venting element arranged therein with a filling tube and a centering tube and a valve element provided at the tip of the filling tube.
  • the filling tube serves to supply the liquid, preferably at its tip exit.
  • the operation of the valve element is such that it opens at sufficient flow pressure of the liquid in the filling tube, but is closed when falling below a pressure threshold, that has the function of a check valve.
  • the valve element may, for example, be designed as a ball check valve with a spring-loaded ball.
  • the valve may be replaceable provided, for example. With a screw thread.
  • the pressure threshold that is, the filling pressure necessary to open the valve can be adjustable up to, for example, 3.0 bar.
  • the check valve By the check valve, and in particular by its arrangement at the top of the filling tube, defined states are ensured when filling the container.
  • the intended filling takes place.
  • the valve closes, so that after-running or dripping is prevented, regardless of the position of the filling tube. It can thus be ensured that the volume of the filling tube is always filled with the liquid and it does not come to a void volume. Due to the arrangement of the valve at the tip of the filling tube, the trailing volume, i. H. the volume of liquid remaining after the filling process has been reduced to a minimum.
  • a liquid-tight filling between the filling device, in particular the filling nozzle collar and the connecting piece element is preferred. This ensures that the liquid, in particular urea solution, can not escape to the outside.
  • the filling with the liquid on the one hand and the discharge of air displaced from the container during the filling process on the other hand is ensured by the filling and venting element, which can be designed, for example, as a filling and venting hollow body element.
  • the connecting hollow body can be arranged to be rotatable about the filling and venting element and a thread or a lock (for example, bayonet closure) can be provided on the filler neck collar for connection to the connecting piece element.
  • a thread or a lock for example, bayonet closure
  • the filling and venting element With the filling and venting element, at least one level sensor in the connection hollow body are arranged, which can be led out at least partially with a filling length of the filling nozzle element.
  • the level sensor detects whether the container is already filled. By means of a corresponding sensor length, it and the filling and venting element can project at least partially into the connecting piece and thus enable the liquid level to be detected before reaching the upper edge of the connecting piece element.
  • the sensor length can be, for example, 5-500 mm.
  • the fill level sensor is preferably a liquid sensor which emits an electrical sensor signal when wetted with liquid.
  • the fill level sensor can be, for example, an optical measuring element and / or a conductive measuring element. Particularly preferably, it is a heated liquid sensor in which the cooling by contact with the liquid triggers the sensor signal. For example. a heated PTC or NTC element can be used here.
  • the level sensor can be guided to the end of the centering tube.
  • the fill level sensor can have a plug system as an electrical connection. This makes it possible to electrically disconnect the level sensor during disassembly of the device.
  • the filling and venting element has a centering tube and arranged therein a filling tube.
  • the centering tube then serves to center the filling tube, which can be done, for example, with filling tube rib elements arranged between the tubes and / or with an end cap. Between the centering tube and the filling tube remains a gap through which the venting during filling is possible.
  • the end of the filling tube protrudes further from the Grestutzenkragen than the end of the Zentrierrohres, that extends deeper into the connection piece, so that the displaced air in the upper, liquid-free area enter the centering tube and can be vented from there, without liquid entering the venting path.
  • the centering tube except the opening at the end has at least one venting recess, preferably a plurality of venting recesses, which are spaced from each other.
  • You can around the circumference of the pipe around be distributed and, for example, rectangular, round, oval or formed in other shapes.
  • they can be arranged in rows parallel to the longitudinal axis of the centering tube, wherein a plurality of these rows can be distributed side by side on the circumference. This ensures that even with a liquid level that already extends to the top of the centering tube and beyond, there is no suction of the liquid through the vent paths, but still a vent on the higher-lying vent recesses is possible.
  • the level sensor is arranged between the filling tube and the centering tube and there particularly preferably is guided to the top of the centering tube. It is further preferred that for this purpose a stop on the filling tube or on the centering tube is provided, up to which the preferably elongated, for example. Rod-shaped level sensor is advanced during assembly and positioned in line with the stop.
  • a closure cap is provided on the centering tube or on the filling tube, which may be formed as a separate part or integrally with the centering tube or the filling tube.
  • the end cap preferably has a recess through which the filling tube is centered.
  • a defined, fixed arrangement of the filling tube within the centering tube is possible.
  • in the end cap of the level sensor is held, for example.
  • the filling level sensor within the recess has a small distance of, for example, at least 0.1 mm, that is, it does not lie directly against it.
  • a splash guard is also provided, preferably in the region of the end of the filling tube.
  • the splash guard should serve to prevent the liquid from spattering onto the areas of the filling device behind the splash guard, in particular the filling level sensor and / or the ventilation paths.
  • the splash guard may, for example, be provided on the filling tube or centering tube; According to a preferred embodiment, it is provided on the valve element, for example as a circulating common edge bridge. This avoids that during the filling process splashes of the liquid wet the level sensor and it comes to error detections.
  • a splash guard also provided on the filling tube stop web can be used for positioning the level sensor.
  • At least one splash guard labyrinth element can be arranged around the filling neck or filling hose. It may have ventilation holes.
  • vent body In the vent body several vent channels can be introduced. Their number and cross section determine the venting effect.
  • the level sensor can be maintained.
  • the robust venting body ensures an excellent grip for the sensor.
  • the vent body may have at least one hose connection pin for venting.
  • a hose can be attached to it in a liquid-tight manner.
  • At least one Verg cordausNeillung be introduced in a rear lid of the filling.
  • Verg mangniteausNeillung casting resin and / or a thermoplastic can be filled through which the individual components can be securely locked and sealed.
  • the led out of the filling nozzle element filling length of the Greelements can be bent, angled, multiple cranked formed.
  • a hollow connecting body can be bent, angled, repeatedly cranked.
  • the filling angle does not always contribute 90 °. Rather, it can be inclined from 30 °. Therefore, the terminal hollow body, the level sensor and the filling tube can at least partly made of an elastic material.
  • At least the elastic part of the filling tube may be held in spaced guide bodies.
  • the elastic part of the guide element may have bending regions between the guide bodies. As a result, all filling lines can be followed.
  • the terminal hollow body, the Zentrierrohrhalteelement, the centering tube, the filling tube, the lid member and the hose connection element may be made of plastic, metal or the like. It is particularly preferable to produce the filling tube and the centering tube from metal and therefore to provide a connecting hollow body made of plastic.
  • the filling tube and / or the centering tube can be formed in one piece or several pieces.
  • Fig. 1 shows a filler neck 14 and a front mounted filling device 10, which is connected via a connecting pipe 36 with a supply line (not shown).
  • the filling device 10 is a tank (not shown) on board a motor vehicle be filled. The filling takes place via the fuel tank connected to the socket 14, to which the filling device 10 is placed.
  • the filling device 10 has a rotatable connection hollow body 18, which tapers in the front to a filling nozzle collar 20 with an internal thread 22. From the Grestutzenkragen 20 protrudes a filling and venting element 24 by a length L.
  • the filling device 10 As in Fig. 4 shown mounted on the filler neck 14, wherein the protruding filling and venting element 24 is inserted into the tank neck 14.
  • the filling device 10 is then attached by screwing the Grestutzenkragens 20 sealingly on the filler neck 14. Subsequently, the urea solution is filled by the filling and venting element 24, the structure of which is explained in more detail below, and at the same time the air displaced thereby from the tank is removed.
  • a filling tube 26 is arranged, to which in the rear region of the filling device 10, a feed tube (or hose) 28 is mounted.
  • a valve element 30 is provided at the top of the filling tube 26, so that hereby the urea solution is passed to the tip of the filling tube 26, where it is discharged through the formed as a ball check valve member 30 at the front openings in the tank neck 14.
  • the front region of the filling tube 26 is in this case arranged within a centering tube 32 which has a number of elongate holes 34.
  • the centering tube 32 serves for guiding and centering the filling tube 26 and at the same time for venting, ie for discharging the displaced during the filling of urea solution from the tank air. This gets as in Fig. 4 indicated by the double-dotted / dashed line, through the holes 34 in the interior of the centering tube 32 and is there in the space between the centering tube 32 and the filling tube 26 arranged therein in the rear region of the filling device 10, where it is discharged through a arranged around the feed tube 28 vent tube 36.
  • Fig. 7 shows how the individual elements of the filling device 10 are composed substantially concentric.
  • the connecting tube 36 is attached to the rear with the concentrically disposed therein feed tube 28.
  • a Zentrierrohrhalteelement 40 is placed over the filling tube 26, in which the centering tube 32 is inserted so that the front part of the filling tube 26 extends in the interior of the centering tube 32.
  • the valve element 30 is screwed onto the tip of the filling tube 26.
  • the connecting hollow body 18 is finally slipped over the centering tube 32 and Zentrierrohrhalteelement 40 and held by a latching connection so that it is axially fixed but rotatably mounted.
  • an end cap 27 is provided, which may be formed integrally with the filling tube 26 or the centering tube 32, in the preferred example shown but is provided as a separate part made of plastic.
  • the end cap 27 has a central recess through which the filling tube 26 passes. Outwardly, the end cap 27 is supported, as from the magnification in Fig. 6 clearly visible on the centering tube 32 from. It thus centers the filling tube 26 accommodated in its central recess within the centering tube 32, so that the tubes are positioned relative to one another.
  • 32 may be provided between the filling tube 26 and the centering tube longitudinally extending rib members (not shown) supporting and centering the filling tube 26 within the centering tube 32, while leaving a gap for the venting in the longitudinal direction.
  • the rib elements come to lie between the arranged in rows holes 34 in the centering tube 32, so that they are not covered.
  • the filling device 10 has two sensors, with which the operation is monitored, namely a level sensor 42, with which it can be determined whether the liquid level the liquid filled in the filler neck 14 has already reached the filling and venting element 24 and a position sensor 44 with which it can be determined whether the filling device 10 is correctly connected to the filler neck 14.
  • the rod-shaped level sensor 42 is mounted within the centering tube 32 adjacent to the fill tube 26 and extends parallel thereto.
  • the actual sensor element is here in the top, which, as in Fig. 6 is shown in enlargement, arranged at the front of the filling and venting element 24, but covered with respect to the opening of the valve 30 by a splash guard 46.
  • the splash guard is formed as a circumferential ring on the housing of the valve 30.
  • the end of the sensor 42 is, as in the magnification in Fig. 6 represented centered in a recess of the end cap 27, so that a defined position of the sensor between the filling tube 26 and the centering tube 32 is ensured.
  • the sensor 42 is designed as a liquid sensor, in the illustrated preferred example as a heated PTC sensor.
  • the sensor element 42 is heated to an elevated temperature of, for example. 80 ° C and monitors the resistance of the PTC element. Upon contact with liquid, the temperature drops abruptly, whereby a change of the resistance value as a sensor output signal becomes measurable.
  • the sensor 42 is, for example, from Fig. 3 .
  • Fig. 4 can be seen, connected via an electrical cable 43, to which a plug device (not shown) may be provided.
  • the sensor element 42 is arranged such that the liquid level rising in the filler neck 14 at the end of the filling process reaches the sensor element 42 before it arrives at the upper edge of the filler neck 14 itself.
  • the filling process can be controlled by the sensor signal.
  • the arrangement of the sensor 42 above the filling opening in the valve 30 and by the additionally provided splash guard 46 prevents the sensor 42 from being wetted when filling liquid.
  • the in Fig. 5 shown in magnification position sensor 44 serves to determine the correct position of the filling device 10 on the filler neck 14.
  • the sensor 44 is an optical sensor with a superior light guide part 48.
  • the position sensor 44 is connected via a cable connection 45.
  • the filling device 10 is connected via the supply pipe 28 and the connecting pipe 36 or via corresponding hoses with a stationary refueling device (not shown), in which also an electrical control is provided, to which the sensors 42, 44 are connected via the cable connections 43, 45 are.
  • a tapping point for urea solution (not shown) is installed with a storage tank, a liquid pump and an electronic controller for this purpose.
  • the filler neck 14 is first opened, the filling device 10 connected via the pump to the storage tank is fitted and screwed by rotation of the connecting hollow body 10, so that, as in Fig. 4 shown, the filling and venting element 24 comes to rest inside the tank nozzle 14. Only when the signal is received from the position sensor 44, that the filler neck 14 in the correct position - and thus sealing - is connected to the filling device 10, the filling can start, for example. By pressing a release button or other control.
  • urea solution is then supplied via the supply pipe 28 to the filling pipe 26, the non-return valve 30 being opened by the pressure of the pumped solution.
  • the tank of the car is filled via the filler neck 14 (dotted line in Fig. 4 ).
  • the signal of the level sensor 42 is monitored.
  • the inflowing urea solution wets due to the splash guard 46 does not touch the sensor 40. But as soon as within the fuel nozzle 14, the liquid level rises so much that the sensor 42 is wetted, this is detected as a corresponding sensor signal, so that the control device switches off the pump and the Filling process so finished.
  • the separation of the filling device 10 from the filler neck 14 by unscrewing the connecting hollow body 18 is preferably carried out only after a dripping time.
  • the filling tube 26, the centering tube 34 and the valve element 30 are made of metal, here in particular stainless steel.
  • the remaining parts of the construction of the filling element 10, d. H. in particular the connecting hollow body 18 and the Zentrierrohrhalteelement 40 are made of plastic and are preferably produced by plastic injection molding.
  • the centering tube 32 and / or the filling tube 26 can be made of plastic.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit. Ein Anschlusshohlkörper (18) mit einem Befüllstutzenkragen (20) ist zum Anschluss an ein Anschlussstutzenelement (14) des Behältnisses vorgesehen. Im Anschlusshohlkörper (18) ist ein Befüll- und Entlüftungselement (24) mit einem Füllrohr (26) und einem Zentrierrohr (32) angeordnet. Um das Befüllen des Behältnisses mit Flüssigkeit insbesondere Harnstoff-Lösung möglichst sicher und sauber zu gewährleisten, ist an der Spitze des Füllrohrs (26) ein Ventilelement (30) vorgesehen, das bei ausreichendem Fließdruck der Flüssigkeit öffnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit, insbesondere Harnstoff-Lösung.
  • Um künftige, erhöhte Anforderungen an die Abgasreinheit erfüllen zu können, ist es bekannt, an Bord eines Kraftfahrzeugs einen Tank zur Befüllung mit Harnstoff-Lösung vorzusehen. Bei der Abgasreinigung im Katalysator wird diese Harnstoff-Lösung eingespritzt.
  • Der betreffende Tank muss regelmäßig nachgefüllt werden. Hierbei ist aber zu beachten, dass es sich bei der verwendeten Harnstoff-Lösung um eine chemisch recht aggressive Substanz handelt, so dass eine sichere und saubere Befüllung gewährleistet sein soll.
  • Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit, insbesondere Harnstoff-Lösung vorzuschlagen, bei der die Befüllung sicher und sauber möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Abhängige Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorgesehen, um ein Behältnis, nämlich insbesondere einen Tank eines PKWs, der ein Anschlussstutzenelement aufweist, mit einer Flüssigkeit, nämlich insbesondere mit Harnstoff-Lösung zu befüllen. Hierfür weist die Vorrichtung erfindungsgemäß einen Anschlusshohlkörper, ein darin angeordnetes Befüll- und Entlüftungselement mit einem Füllrohr und einem Zentrierrohr und ein an der Spitze des Füllrohrs vorgesehenes Ventilelement auf.
  • Das Füllrohr dient hierbei zum Zuführen der Flüssigkeit, die bevorzugt an seiner Spitze austritt. Die Arbeitsweise des Ventilelements ist so, dass es bei ausreichendem Fließdruck der Flüssigkeit im Füllrohr öffnet, aber beim Unterschreiten einer Druckschwelle geschlossen ist, also die Funktion eines Rückschlagventils hat. Das Ventilelement kann bspw. als Kugelrückschlagventil mit einer federbelasteten Kugel ausgebildet sein. Das Ventil kann auswechselbar vorgesehen sein, bspw. mit einem Schraubgewinde. Die Druckschwelle, d. h. der zum Öffnen des Ventils notwendige Befülldruck kann bis bspw. 3,0 bar einstellbar sein.
  • Durch das Rückschlagventil, und insbesondere durch dessen Anordnung an der Spitze des Füllrohres, werden beim Befüllen des Behältnisses definierte Zustände sichergestellt. Bei Zuführung der Flüssigkeit mit ausreichendem Fließdruck erfolgt die vorgesehene Befüllung. Sobald die Druckschwelle unterschritten wird, schließt das Ventil, so dass ein Nachlaufen bzw. Nachtropfen unabhängig von der Lage des Füllrohrs unterbunden ist. Es kann so gewährleistet werden, dass das Volumen des Füllrohrs stets mit der Flüssigkeit befüllt bleibt und es nicht zu einem Leervolumen kommt. Durch die Anordnung des Ventils an der Spitze des Füllrohrs ist das Nachlaufvolumen, d. h. das nach Ende des Befüllvorgang noch ggf. nachlaufende Volumen an Flüssigkeit auf ein Minimum reduziert.
  • Bei der Befüllung ist eine flüssigkeitsdichte Befüllung zwischen der Befüllvorrichtung, hier insbesondere dem Befüllstutzenkragen und dem Anschlussstutzenelement bevorzugt. So ist gesichert, dass die Flüssigkeit, insbesondere Harnstoff-Lösung, nicht nach außen dringen kann. Die Befüllung mit der Flüssigkeit einerseits und die Ableitung von aus dem Behältnis verdrängter Luft beim Füllvorgang andererseits wird durch das Befüll- und Entlüftungselement, das bspw. als Befüll- und Entlüftungshohlkörperelement ausgebildet sein kann, gewährleistet.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Anschlusshohlkörper um das Befüll- und Entlüftungselement drehbar angeordnet sein und am Befüllstutzenkragen ein Gewinde oder eine Verriegelung (bspw. Bajonettverschluss) zur Verbindung mit dem Anschlussstutzenelement vorgesehen sein.
  • Mit dem Befüll- und Entlüftungselement kann wenigstens ein Füllstandssensor im Anschlusshohlkörper angeordnet werden, der wenigstens teilweise mit einer Fülllänge aus dem Befüllstutzenelement herausgeführt werden kann. Der Füllstandssensor stellt fest, ob das Behältnis bereits fertig gefüllt ist. Durch eine entsprechende Fühlerlänge können er und das Befüll- und Entlüftungselement wenigstens teilweise in den Anschlussstutzen hineinragen und so eine Feststellung des Flüssigkeitsspiegels vor Erreichen der Oberkante des Anschlussstutzenelements ermöglichen. Die Fühlerlänge kann bspw. 5-500 mm betragen. Der Füllstandssensor ist bevorzugt ein Flüssigkeitssensor, der bei Benetzung mit Flüssigkeit ein elektrisches Sensorsignal abgibt. Der Füllstandssensor kann bspw. ein optisches Messelement und/oder ein konduktives Messelement sein. Besonders bevorzugt handelt es sich um einen geheizten Flüssigkeitssensor, bei dem die Abkühlung durch Kontakt mit der Flüssigkeit das Sensorsignal auslöst. Bspw. kann hier ein geheiztes PTC- oder NTC-Element verwendet werden. Der Füllstandssensor kann bis zum Ende des Zentrierrohrs geführt werden.
  • Der Füllstandssensor kann als elektrischen Anschluss ein Steckersystem aufweisen. Hiermit ist es möglich, bei einer Demontage der Vorrichtung den Füllstandssensor elektrisch zu trennen.
  • In einer besonders bevorzugten Konstruktion, die auch im nachfolgenden Ausführungsbeispiel näher erläutert ist, weist das Befüll- und Entlüftungselement ein Zentrierrohr und darin angeordnet ein Füllrohr auf. Das Zentrierrohr dient dann zum Zentrieren des Füllrohres, was bspw. mit zwischen den Rohren angeordneten Füllrohrrippenelementen und/oder mit einer Abschlusskappe erfolgen kann. Zwischen dem Zentrierrohr und dem Füllrohr verbleibt ein Zwischenraum, durch den beim Befüllvorgang die Entlüftung möglich ist. Hierfür ist es bevorzugt, dass das Ende des Füllrohres weiter aus dem Füllstutzenkragen herausragt als das Ende des Zentrierrohres, sich also tiefer in den Anschlussstutzen erstreckt, so dass die verdrängte Luft im oberen, flüssigkeitsfreien Bereich in das Zentrierrohr eintreten und von dort entlüftet werden kann, ohne dass Flüssigkeit in den Entlüftungsweg gerät.
  • Besonders bevorzugt ist es, dass das Zentrierrohr außer der Öffnung am Ende mindestens eine Entlüftungsausnehmung aufweist, bevorzugt mehrere Entlüftungsausnehmungen, die voneinander beabstandet sind. Sie können um den Umfang des Rohres herum verteilt sein und bspw. rechteckig, rund, oval oder in anderen Formen ausgebildet sein. Bevorzugt können sie in Reihen parallel zur Längsachse des Zentrierrohres angeordnet sein, wobei mehrere dieser Reihen nebeneinander am Umfang verteilt sein können. So ist gewährleistet, dass auch bei einem Flüssigkeitsspiegel, der bereits bis an die Spitze des Zentrierrohres und darüber hinaus reicht, es nicht zu einem Ansaugen der Flüssigkeit durch die Entlüftungswege kommt, sondern weiterhin eine Entlüftung über die höher gelegenen Entlüftungsausnehmungen möglich ist.
  • In einer bevorzugt konzentrischen Anordnung mit Aufnahme des Füllrohrs innerhalb des Zentrierrohres ist es weiter bevorzugt, dass der Füllstandssensor zwischen dem Füllrohr und dem Zentrierrohr angeordnet und dort besonders bevorzugt bis zur Spitze des Zentrierrohres geführt ist. Es ist weiter bevorzugt, dass hierfür ein Anschlag am Füllrohr oder am Zentrierrohr vorgesehen ist, bis zu dem der bevorzugt längliche, bspw. stabförmige Füllstandssensor bei der Montage vorgeschoben und durch den Anschlag lagegerecht positioniert wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist am Zentrierrohr oder am Füllrohr eine Abschlusskappe vorgesehen, die als separates Teil oder auch einstückig mit dem Zentrierrohr oder dem Füllrohr ausgebildet sein kann. Die Abschlusskappe weist bevorzugt eine Ausnehmung auf, durch die das Füllrohr zentriert wird. So ist eine definierte, fixierte Anordnung des Füllrohrs innerhalb des Zentrierrohres möglich. Weiter ist bevorzugt, dass in der Abschlusskappe der Füllstandssensor gehalten ist, bspw. in einer Ausnehmung zur Zentrierung des Füllstandssensors. Auch für den Füllstandssensor ist so eine lagegerechte Aufnahme möglich. Besonders bevorzugt ist es, dass der Füllstandssensor innerhalb der Ausnehmung einen geringen Abstand von bspw. mindestens 0,1 mm aufweist, also nicht direkt anliegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ferner ein Spritzschutz vorgesehen, bevorzugt im Bereich des Endes des Füllrohrs. Der Spritzschutz soll dazu dienen, ein Spritzen der Flüssigkeit auf die hinter dem Spritzschutz liegenden Bereiche der Befüllvorrichtung, insbesondere den Füllstandssensor und/oder die Entlüftungswege zu vermeiden. Der Spritzschutz kann bspw. am Füllrohr oder Zentrierrohr vorgesehen sein; gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist er am Ventilelement vorgesehen, bspw. als umlaufender verbreiteter Randsteg. So wird vermieden, dass beim Befüllvorgang Spritzer der Flüssigkeit den Füllstandssensor benetzen und es zu Fehlerfassungen kommt. Als Spritzschutz kann auch ein am Füllrohr vorgesehener Anschlagssteg zur Positionierung des Füllstandssensors eingesetzt werden.
  • Es sind eine Anzahl weiterer, optionaler Fortbildungen der Erfindung möglich.
  • Um den Befüllstutzen bzw. den Füllschlauch kann mindestens ein Spritzschutzlabyrinthelement angeordnet werden. Es kann Lüftungsbohrungen aufweisen.
  • Es kann ein Entlüftungskörper mit wenigstens einem Entlüftungskanal vorgesehen sein. Im Entlüftungskörper können mehrere Entlüftungskanäle eingebracht sein. Ihre Anzahl und der Querschnitt bestimmen den Entlüftungseffekt.
  • Im Entlüftungskörper des Füllkörperelements kann der Füllstandssensor gehalten werden. Der robuste Entlüftungskörper sichert einen ausgezeichneten Halt für den Sensor.
  • Der Entlüftungskörper kann wenigstens einen Schlauchanschlusszapfen für die Entlüftung aufweisen. Auf ihn lässt sich ein Schlauch flüssigkeitsdicht aufstecken.
  • In einem rückseitigen Deckel der Befüllvorrichtung kann wenigstens eine Vergießausnehmung eingebracht sein. Durch die Vergießausnehmung kann Gießharz und/oder ein Thermoplast eingefüllt werden, durch den die einzelnen Bauteile sicher arretiert und abgedichtet werden können.
  • Die aus dem Befüllstutzenelement herausgeführte Fülllänge des Füllrohrelements kann gebogen, abgewinkelt, mehrfach verkröpft ausgebildet werden.
  • Ebenso kann ein Anschlusshohlkörper gebogen, abgewinkelt, mehrfach verkröpft ausgebildet sein.
  • Der Füllwinkel beiträgt nicht immer 90°. Vielmehr kann er ab 30° geneigt sein. Deshalb können der Anschlusshohlkörper, der Füllstandssensor und das Füllrohr wenigstens teilweise aus einem elastischen Material bestehen.
  • Wenigstens der elastische Teil des Füllrohrs kann in beabstandet angeordneten Führungskörpern gehalten sein.
  • Der elastische Teil des Führungselements kann zwischen den Führungskörpern Knickbereiche aufweisen. Hierdurch kann allen Füllstrecken gefolgt werden.
  • Der Anschlusshohlkörper, das Zentrierrohrhalteelement, das Zentrierrohr, das Füllrohr, das Deckelelement und das Schlauchanschlusselement können aus Kunststoff, Metall oder dgl. hergestellt sein. Besonders bevorzugt ist es, das Füllrohr und das Zentrierrohr aus Metall herzustellen und darum einen Anschlusshohlkörper aus Kunststoff vorzusehen.
  • Das Füllrohr und/oder das Zentrierrohr kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Hierbei zeigen
    • Fig.1
    eine perspektivische Darstellung eines Tankstutzens und einer davor angeordne- ten Befüllvorrichtung;
    Fig. 2
    eine Frontansicht der Befüllvorrichtung aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Schnittansicht der Befüllvorrichtung aus Fig. 1, Fig. 2, wobei der Schnitt entlang der Linie B..B in Fig. 2 geführt ist;
    Fig. 4
    eine Schnittansicht der mit dem Tankstutzen verbundenen Befüllvorrichtung aus Fig. 1, Fig. 2, wobei der Schnitt entlang der Linie A..A in Fig. 2 geführt ist;
    Fig. 5
    eine vergrößerte Ansicht des Bereichs C aus Fig. 4;
    Fig. 6
    eine vergrößerte Ansicht des Bereichs D aus Fig. 4;
    Fig. 7
    eine Explosionsdarstellung der Befüllvorrichtung aus Fig. 1-4.
  • Fig. 1 zeigt einen Tankstutzen 14 und eine davor angeordnete Befüllvorrichtung 10, die über ein Anschlussrohr 36 mit einer Zuführleitung (nicht dargestellt) verbunden ist. Mit der Befüllvorrichtung 10 soll ein Tank (nicht dargestellt) an Bord eines Kraftfahrzeugs befüllt werden. Die Befüllung erfolgt über den mit dem Tank verbundenen Tankstutzen 14, auf den die Befüllvorrichtung 10 aufgesetzt wird.
  • Die Befüllvorrichtung 10 weist einen drehbaren Anschlusshohlkörper 18 auf, der sich vorne zu einem Befüllstutzenkragen 20 mit einem Innengewinde 22 verjüngt. Aus dem Befüllstutzenkragen 20 ragt ein Befüll- und Entlüftungselement 24 um eine Länge L hervor.
  • Zum Füllen des Tanks wird die Befüllvorrichtung 10 wie in Fig. 4 gezeigt auf den Tankstutzen 14 aufgesetzt, wobei das hervorstehende Befüll- und Entlüftungselement 24 in den Tankstutzen 14 eingeführt wird. Die Befüllvorrichtung 10 wird dann durch Aufschrauben des Befüllstutzenkragens 20 auf den Tankstutzen 14 dichtend angebracht. Anschließend wird durch das Befüll- und Entlüftungselement 24, dessen Aufbau unten noch näher erläutert wird, die Harnstofflösung eingefüllt und gleichzeitig die hierdurch aus dem Tank verdrängte Luft abgeführt.
  • Nachfolgend wird der Aufbau der Befüllvorrichtung 10 insbesondere anhand der Schnittdarstellungen Fig. 3, Fig. 4 und anhand der Explosionsdarstellung Fig. 7 erläutert.
  • Zentral in der Befüllvorrichtung 10 ist ein Füllrohr 26 angeordnet, an das im hinteren Bereich der Befüllvorrichtung 10 ein Zuführrohr (oder Schlauch) 28 angebracht ist. An der Spitze des Füllrohrs 26 ist ein Ventilelement 30 vorgesehen. Das Zuführrohr 28 ist flüssigkeitsdicht mit dem ebenfalls dichten Füllrohr 26 verbunden, so dass hierüber die Harnstoff-Lösung bis zur Spitze des Füllrohrs 26 geleitet wird, wo sie durch das als Kugelrückschlagventil ausgebildete Ventilelement 30 an dessen frontseitigen Öffnungen in den Tankstutzen 14 abgegeben wird.
  • Der vordere Bereich des Füllrohres 26 ist hierbei innerhalb eines Zentrierrohres 32 angeordnet, das eine Anzahl von länglichen Löchern 34 aufweist. Das Zentrierrohr 32 dient zur Führung und Zentrierung des Füllrohres 26 und gleichzeitig zur Entlüftung, d. h. zum Abführen der beim Einfüllen von Harnstoff-Lösung aus dem Tank verdrängten Luft. Diese gelangt, wie in Fig. 4 durch die doppelt gepunktete/gestrichelte Linie angedeutet, durch die Löcher 34 in das Innere des Zentrierrohres 32 und wird dort im Zwischenraum zwischen dem Zentrierrohr 32 und dem darin angeordneten Füllrohr 26 in den hinteren Bereich der Befüllvorrichtung 10 geleitet, wo sie durch ein um das Zuführrohr 28 angeordnetes Entlüftungsrohr 36 abgeführt wird.
  • Die Explosionsdarstellung in Fig. 7 zeigt, wie die einzelnen Elemente der Befüllvorrichtung 10 im Wesentlichen konzentrisch zusammengesetzt sind. An das Füllrohr 26 mit einem hinteren, verdickten Entlüftungskörper mit längs angeordneten Lüftungskanälen (nicht dargestellt) wird hinten das Anschlussrohr 36 mit dem konzentrisch darin angeordneten Zuführrohr 28 angebracht. Von vorne wird über das Füllrohr 26 ein Zentrierrohrhalteelement 40 gestülpt, in das das Zentrierrohr 32 so eingesteckt wird, dass der vordere Teil des Füllrohrs 26 im Inneren des Zentrierrohres 32 verläuft. Das Ventilelement 30 wird auf die Spitze des Füllrohres 26 aufgeschraubt. Der Anschlusshohlkörper 18 wird schließlich über das Zentrierrohr 32 und Zentrierrohrhalteelement 40 gestülpt und durch eine Rastverbindung so gehalten, dass er axial fixiert aber drehbar angebracht ist.
  • Am Ende des Füllrohrs 26 ist eine Abschlusskappe 27 vorgesehen, die einstückig mit dem Füllrohr 26 oder dem Zentrierrohr 32 gebildet sein kann, im gezeigten, bevorzugten Beispiel aber als separates Teil aus Kunststoff vorgesehen ist. Die Abschlusskappe 27 weist eine mittlere Ausnehmung auf, durch die das Füllrohr 26 hindurch tritt. Nach außen hin stützt sich die Abschlusskappe 27, wie aus der Vergrößerung in Fig. 6 deutlich erkennbar, am Zentrierrohr 32 ab. Sie zentriert so das in ihrer zentralen Ausnehmung aufgenommene Füllrohr 26 innerhalb des Zentrierrohrs 32, so dass die Rohre zueinander positioniert sind. Alternativ oder ergänzend hierzu können zwischen dem Füllrohr 26 und dem Zentrierrohr 32 längs verlaufende Rippenelemente vorgesehen sein (nicht dargestellt), die das Füllrohr 26 innerhalb des Zentrierrohres 32 stützen und zentrieren, dabei aber in Längsrichtung einen Zwischenraum für die Entlüftung freilassen. Die Rippenelemente kommen dabei zwischen den in Reihen angeordneten Löchern 34 im Zentrierrohr 32 zu liegen, so dass diese nicht verdeckt werden.
  • Die Befüllvorrichtung 10 weist zwei Sensoren auf, mit denen der Betrieb überwacht wird, nämlich einen Füllstandssensor 42, mit dem festgestellt werden kann, ob der Flüssigkeitsspiegel der in den Tankstutzen 14 eingefüllten Flüssigkeit bereits das Befüll- und Entlüftungselement 24 erreicht hat und einen Lagesensor 44, mit den festgestellt werden kann, ob die Befüllvorrichtung 10 korrekt mit dem Tankstutzen 14 verbunden ist.
  • Der stabförmige Füllstandssensor 42 ist innerhalb des Zentrierrohres 32 neben dem Füllrohr 26 angebracht und erstreckt sich parallel zu diesem. Das eigentliche Sensorelement befindet sich hierbei in der Spitze, die, wie in Fig. 6 in Vergrößerung dargestellt ist, vorne am Befüll- und Entlüftungselement 24 angeordnet, aber gegenüber der Öffnung des Ventils 30 durch einen Spritzschutz 46 abgedeckt ist. Im gezeigten Beispiel ist der Spritzschutz als umlaufender Ring am Gehäuse des Ventils 30 gebildet.
  • Das Ende des Sensors 42 ist, wie in der Vergrößerung in Fig. 6 dargestellt, in einer Ausnehmung der Abschlusskappe 27 zentriert, so dass eine definierte Lage des Sensors zwischen dem Füllrohr 26 und dem Zentrierrohr 32 gewährleistet bleibt.
  • Der Sensor 42 ist als Flüssigkeitssensor, im gezeigten, bevorzugten Beispiel als geheizter PTC-Sensor ausgeführt. Das Sensorelement 42 wird auf eine erhöhte Temperatur von bspw. 80° C aufgeheizt und der Widerstandswert des PTC-Elements überwacht. Bei Kontakt mit Flüssigkeit sinkt die Temperatur schlagartig, wobei eine Änderung des Widerstandswerts als Sensorausgangssignal messbar wird. Der Sensor 42 ist wie bspw. aus Fig. 3, Fig. 4 ersichtlich, über ein elektrisches Kabel 43 angeschlossen, an dem auch eine Steckervorrichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein kann.
  • Das Sensorelement 42 ist so angeordnet, dass der im Tankstutzen 14 am Ende des Befüllvorgangs ansteigende Flüssigkeitspegel das Sensorelement 42 erreicht, bevor er an der Oberkante des Tankstutzens 14 selbst anlangt. Somit kann der Befüllvorgang anhand des Sensorsignals gesteuert werden. Durch die Anordnung des Sensors 42 oberhalb der Befüllöffnung im Ventil 30 und durch den zusätzlich vorgesehenen Spritzschutz 46 wird vermieden, dass beim Befüllen Flüssigkeit den Sensor 42 benetzt.
  • Der in Fig. 5 in Vergrößerung dargestellte Lagesensor 44 dient dazu, die korrekte Lage der Befüllvorrichtung 10 am Tankstutzen 14 festzustellen. Der Sensor 44 ist ein optischer Sensor mit einem vorgesetzten Lichtleiterteil 48. Wenn der Befüllstutzenkragen 20 auf den Tankstutzen 14 aufgeschraubt ist, liegt, wie in Fig. 5 vergrößert dargestellt, die Oberkante des Tankstutzens 14 vor dem Ende des Lichtleiter-Vorsatzes 48. Am optischen Sensor 44 kann die korrekte Positionierung der Oberkante des Tankstutzens 14 vor dem Lichtleiter 48 durch Änderung des Reflexionsverhältnisses auf optischem Wege erkannt und so der aufgeschraubte Sitz der Vorrichtung 10 am Tankstutzen 14 festgestellt werden. Der Lagesensor 44 ist über eine Kabelverbindung 45 angeschlossen.
  • Die Befüllvorrichtung 10 ist über das Zuführrohr 28 und das Anschlussrohr 36 bzw. über entsprechende Schläuche mit einer stationären Betankungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden, in der auch eine elektrische Steuerung vorgesehen ist, an die über die Kabelverbindungen 43, 45 die Sensoren 42, 44 angeschlossen sind.
  • Der Befüllvorgang läuft zusammengefasst wie folgt ab:
  • In einer Tankstelle ist eine Zapfstelle für Harnstoff-Lösung (nicht dargestellt) installiert mit einem Vorratstank, einer Flüssigkeitspumpe und einer elektronischen Steuerung hierfür. Zur Befüllung eines Tanks an Bord eines PKWs wird zunächst der Tankstutzen 14 geöffnet, die über die Pumpe mit dem Vorratstank verbundene Befüllvorrichtung 10 aufgesetzt und durch Drehung des Anschlusshohlkörpers 10 verschraubt, so dass, wie in Fig. 4 gezeigt, das Befüll- und Entlüftungselement 24 im Inneren des Tankstutzens 14 zum Liegen kommt. Erst wenn vom Lagesensor 44 das Signal empfangen wird, dass der Tankstutzen 14 lagerichtig - und damit dichtend - mit der Befüllvorrichtung 10 verbunden ist, lässt sich der Befüllvorgang starten, bspw. durch Betätigung eines Auslöseknopfes oder anderen Bedienelements. Durch Betreiben der Pumpe wird dann über das Zuführrohr 28 zum Füllrohr 26 Harnstoff-Lösung zugeführt, wobei durch den Druck der zugepumpten Lösung das Rückschlagventil 30 öffnet. So wird der Tank des PKWs über den Tankstutzen 14 befüllt (gepunktete Linie in Fig. 4).
  • Dabei wird aus dem Tank Luft verdrängt, die aufgrund des dichtenden Abschlusses nicht frei entweichen kann, sondern über die Entlüftung abgeführt wird. Der Weg der verdrängten Luft geht hierbei wie in Fig. 4 mit der gestrichelten/doppelgepunkteten Linie angedeutet, durch die Langlöcher 34 im Zentrierrohr 32 außen um das Füllrohr 26 über Entlüftungskanäle bis in den hinteren Bereich der Befüllvorrichtung 10, wo die Luft über das Anschlussrohr 36 abgeführt wird.
  • Während des Befüllvorgangs wird das Signal des Füllstandssensors 42 überwacht. Die einströmende Harnstoff-Lösung benetzt aufgrund des Spritzschutzes 46 nicht den Sensor 40. Sobald aber innerhalb des Tankstutzens 14 der Flüssigkeitspegel so weit ansteigt, dass der Sensor 42 benetzt wird, wird dies als entsprechendes Sensorsignal detektiert, so dass die Steuervorrichtung die Pumpe abschaltet und den Befüllvorgang so beendet. Die Trennung der Befüllvorrichtung 10 vom Tankstutzen 14 durch Abschrauben des Anschlusshohlkörpers 18 erfolgt bevorzugt erst nach einer Abtropfzeit.
  • Bei der gezeigten bevorzugten Ausführung sind das Füllrohr 26, das Zentrierrohr 34 und das Ventilelement 30 aus Metall, hier insbesondere Edelstahl gefertigt. Die übrigen Teile der Konstruktion des Befüllelements 10, d. h. insbesondere der Anschlusshohlkörper 18 und das Zentrierrohrhalteelement 40 bestehen aus Kunststoff und sind bevorzugt im Kunststoff-Spritzgussverfahren herstellbar. In einer alternativen Ausgestaltung können auch das Zentrierrohr 32 und/oder das Füllrohr 26 aus Kunststoff gefertigt werden.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Befüllen eines Behältnisses mit einer Flüssigkeit, mit
    - einem Anschlusshohlkörpers (18) mit einem Befüllstutzenkragen (20) zum Anschluss an ein Anschlussstutzenelement (14) des Behältnisses
    - wobei im Anschlusshohlkörper (18) ein Befüll- und Entlüftungselement (24) mit einem Füllrohr (24) und einem Zentrierrohr (32) angeordnet ist,
    - und wobei an der Spitze des Füllrohrs (24) ein Ventilelement (30) vorgesehen ist, das bei ausreichendem Fließdruck der Flüssigkeit öffnet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der
    - der Anschlusshohlkörper (18) um das Befüll- und Entlüftungselement (24) drehbar angeordnet ist,
    - wobei am Befüllstutzenkragen (20) ein Gewinde oder eine Verriegelung zur Verbindung mit dem Anschlussstutzenelement (14) vorgesehen ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - das Befüll- und Entlüftungselement (24) und wenigstens ein Füllstandssensor (42) so angeordnet sind, dass sie mit einer Fühlerlänge (L) aus dem Befüllstutzenkragen (20) herausgeführt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - das Befüll- und Entlüftungselement (24) ein Zentrierrohr (32) und darin angeordnet ein Füllrohr (26) aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der
    - das Zentrierrohr (32) mindestens eine Entlüftungsausnehmung (34) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der
    - mehrere, untereinander beabstandete Entlüftungsausnehmungen (34) vorgesehen sind.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, bei der
    - Füllrohrrippenelemente zwischen dem Füllrohr (26) und dem Zentrierrohr (32) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - ein Füllstandssensor (42) bis zum Ende des Zentrierrohres (32) geführt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der
    - am Zentrierrohr (32) eine Abschlusskappe (27) vorgesehen ist,
    - wobei der Füllstandssensor (42) in der Abschlusskappe (27) gehalten ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der
    - der Füllstandssensor (42) zwischen dem Füllrohr (26) und dem Zentrierrohr (32) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8-10, bei der
    - der Füllstandssensor (42) ein geheizter Flüssigkeitssensor ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - am Zentrierrohr (32) eine Abschlusskappe (27) vorgesehen ist,
    - wobei das Füllrohr (26) in einer Ausnehmung der Abschlusskappe zentriert wird.
  13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - ein Spritzschutz zwischen dem Ende des Füllrohrs (26) und dem Füllstandssensor (42) angeordnet ist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der
    - der Spritzschutz (46) am Ventilelement (30) vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der
    - das Ende des Füllrohres (26) weiter aus dem Befüllstutzenkragen (20) herausragt als das Ende des Zentrierrohrs (32).
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