EP3978425A1

EP3978425A1 - Zapfventil mit diskret schaltendem gasventil und anordnung umfassend ein solches zapfventil und eine gasrückführungsanlage

Info

Publication number: EP3978425A1
Application number: EP21196198.2A
Authority: EP
Inventors: Stefan Kunter; Lasse Schulz-Hildebrandt; Matthias Fedde
Original assignee: Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Current assignee: Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2021-09-13
Publication date: 2022-04-06
Also published as: CN114314489A; AU2021240203A1

Abstract

Ein Zapfventil zur Ausbringung einer Flüssigkeit in einen Tank, welches die nachfolgenden Merkmale aufweist: a) das Zapfventil weist eine Einrichtung zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen auf, die ein über einen Gasschlauch an eine Unterdruckquelle anschließbares Gasventil (20) umfasst; b) das Gasventil (20) umfasst einen Gasventilkörper (17) und einen Gasventilsitz (15) und ist dazu ausgebildet, diskret zwischen einer Schließstellung, in der der Gasventilkörper (17) dichtend am Gasventilsitz (15) anliegt, und einer Öffnungsstellung, in der ein maximaler Öffnungsquerschnitt freigegeben ist, umzuschalten; c) der Gasventilkörper (17) ist mit einem Stellmagneten (16) verbunden, welcher in einem nicht ferromagnetischen Stellgehäuse (14) das Gasventil (20) öffnend und schließend verschiebbar gelagert ist; d) das Zapfventil weist einen außerhalb des Stellgehäuses (14) zwischen einer Ausgangsstellung und einer durch einen Anschlag (5) festgelegten Endstellung verschiebbar gelagerten, magnetisch mit dem Stellmagneten (160) gekoppelten Betätigungsmagneten (9) auf. Erfindungsgemäß ist außerhalb des Stellgehäuses (14) ein Segelelement (7) verschiebbar so gelagert ist, dass es durch die auszubringende Flüssigkeit beaufschlagbar und dadurch entgegen der Kraft eines Rückstellelements (12) bewegbar ist, wobei das Segelelement (7) einen mit dem Betätigungsmagneten (9) koppelbaren Segelmagneten (8) aufweist. Durch das mit dem Rückstellelement versehene Segelelement kann der Betätigungsmagnet sicher in die Schließstellung gedrängt werden, so dass das Zapfventil weniger Schmutzanfällig und flexibel in einer Multidispenser-Gasrückführungsanlage einsetzbar ist.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zapfventil zur Ausbringung einer Flüssigkeit in einen Tank. Das Zapfventil weist eine Einrichtung zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen auf, die ein über einen Gasschlauch an eine Unterdruckquelle anschließbares Gasventil umfasst. Das Gasventil weist einen Gasventilkörper und einen Gasventilsitz auf und ist dazu ausgebildet, diskret zwischen einer Schließstellung, in der der Gasventilkörper dichtend am Gasventilsitz anliegt, und einer Öffnungsstellung, in der ein maximaler Öffnungsquerschnitt freigegeben ist, umzuschalten. Der Gasventilkörper ist mit einem Stellmagneten verbunden, welcher in einem nicht ferromagnetischen Stellgehäuse das Gasventil öffnend und schließend verschiebbar gelagert ist. Das Zapfventil weist außerdem einen außerhalb des Stellgehäuses zwischen einer Ausgangsstellung und einer durch einen Anschlag festgelegten Endstellung verschiebbar gelagerten, magnetisch mit dem Stellmagneten gekoppelten Betätigungsmagneten auf.
Beim Einfüllen von Flüssigkeiten aus einem Vorratsbehälter in einen Tank werden im Tank vorhandene Flüssigkeitsdämpfe aus dem Tank verdrängt. Insbesondere bei gesundheits- bzw. umweltschädlichen Flüssigkeitsdämpfen (wie beispielsweise Kraftstoffdämpfen) ist es erforderlich zu verhindern, dass diese in die Umgebung entweichen. Im Stand der Technik ist es daher üblich, die Flüssigkeitsdämpfe am Auslass des Zapfventils aufzusaugen und zurück in den Vorratsbehälter zu leiten. Dazu kann im Bereich des Auslaufrohrs des Zapfventils ein Gasabsaugstutzen vorgesehen sein, welcher über das Gasventil mit dem Gasschlauch sowie der Unterdruckquelle verbunden ist.
Das Gasvolumen der aus dem Tank verdrängten Gasmenge entspricht (sofern man Volumenänderungen aufgrund von Temperaturunterschieden vernachlässigt) dem Flüssigkeitsvolumen der aus dem Vorratsbehälter in den Tank gefüllten Flüssigkeit. Aus dem Stand der Technik ist es daher bekannt, die Menge der rückgeführten Flüssigkeitsdämpfe so zu steuern, dass das Gasvolumen dem ausgebrachten Flüssigkeitsvolumen entspricht. Auf diese Weise kann einerseits sichergestellt werden, dass kein Flüssigkeitsdampf in die Umgebung entweicht. Andererseits kann verhindert werden, dass über das verdrängte Gasvolumen hinaus Umgebungsluft angesaugt und in den Vorratsbehälter geführt wird.
Zur Steuerung der Gasrückführung ist es möglich, das ausgebrachte Flüssigkeitsvolumen zu messen und die Leistung der Unterdruckquelle entsprechend anzupassen, so dass das rückgeführte Gasvolumen dem ausgebrachten Flüssigkeitsvolumen entspricht. Während der Kraftstoffausbringung ist es dabei notwendig, das im Zapfventil befindliche Gasventil zu öffnen, um die Gasrückführung zu ermöglichen. Aus dem Dokument EP 0 703 186 A2 ist ein Zapfventil der eingangs genannten Art bekannt, bei dem während der Ausbringung der Betätigungsmagnet von der strömenden Flüssigkeit beaufschlagt und dadurch stromabwärts verschoben wird, wodurch der mit dem Betätigungsmagneten gekoppelte Stellmagnet und der damit verbundene Gasventilkörper in die Öffnungsstellung bewegt werden.
Neben einer Betätigung durch die strömende Flüssigkeit ist der Betätigungsmagnet beim vorbekannten Zapfventil auch durch geeignete Ausrichtung desselben mit Hilfe der Schwerkraft verschiebbar. Insbesondere wird das vorbekannte Zapfventil beim Einstecken in einen Tankstutzen nach unten geneigt, wodurch das Gasventil geöffnet wird. Bei einem nachfolgenden Einhängen des Zapfventils in eine Zapfsäule wird das Zapfventil nach oben geneigt, so dass der Betätigungsmagnet durch die Schwerkraft in die Ausgangsstellung zurück bewegt und das Gasventil entsprechend geschlossen wird.
Die Betätigung des Gasventils mittels Schwerkraft ermöglicht außerdem eine sogenannte Trockenprüfung, bei der die Funktionsfähigkeit des Gasventils überprüft werden kann, ohne dass dazu eine Flüssigkeitsausbringung erforderlich ist.
Das Erfordernis, das Gasventil des vorbekannten Zapfventils sowohl durch den Kraftstoffstrom, als auch durch die Schwerkraft betätigen zu können, bringt hohe Anforderungen an die Bauteiltoleranzen mit sich. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass sich keine Verschmutzungen, welche beispielsweise in der auszubringenden Flüssigkeit enthalten sein können, zwischen Betätigungsmagnet und Stellgehäuse ablagern und die Funktion beeinträchtigen.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein diskret zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung schaltbares Zapfventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches auf konstruktiv einfache Weise mit hoher Zuverlässigkeit und Sicherheit einsetzbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist außerhalb des Stellgehäuses ein Segelelement verschiebbar gelagert, welches durch die auszubringende Flüssigkeit beaufschlagbar und dadurch entgegen der Kraft eines Rückstellelements bewegbar ist, wobei das Segelelement einen mit dem Betätigungsmagneten koppelbaren Segelmagneten aufweist.
Zunächst werden einige in Verbindung mit der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriffe erläutert.
Ein diskretes Umschalten des Gasventils zwischen der Schließstellung und der Öffnungsstellung bedeutet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung, dass ausgehend von der Schließstellung bereits durch einen kleinen Ventilhub der maximale Öffnungsquerschnitt des Gasventils erreicht wird. Der Öffnungsquerschnitt steigt somit ausgehend von der Schließstellung in Abhängigkeit des Ventilhubs stark (insbesondere überproportional oder sprunghaft) bis zu einem maximalen Öffnungsquerschnitt an, wobei ein weiterer Ventilhub keine oder nur noch eine geringfügige Änderung des Öffnungsquerschnitts bewirkt. Der Ventilhub bis zum Erreichen des maximalen Öffnungsquerschnitts kann beispielsweise weniger als 8 mm und bevorzugt weniger als 7 mm betragen. Ein diskret schaltbares Gasventil unterscheidet sich somit wesentlich von einem sogenannten Proportionalventil, bei dem der Öffnungsquerschnitt über einen langen Ventilhub (von beispielsweise mehr als 10 mm) proportional zu diesem Ventilhub ansteigt.
Der Segelmagnet ist mit dem Betätigungsmagneten koppelbar. Im gekoppelten Zustand kann eine Bewegung des Segelelements durch diese magnetische Kopplung auf den Betätigungsmagneten und somit - über die weitere magnetische Kopplung - auf den Gasventilkörper übertragen. Der Gasventilkörper kann daher im gekoppelten Zustand gemeinsam mit dem Segelelement bewegt werden. Vom gekoppelten Zustand ist ein entkoppelter Zustand zu unterscheiden, in dem zwischen Segelmagnet und Betätigungsmagnet ein ausreichender Abstand besteht, so dass die magnetische Anziehungskraft nicht ausreicht, um eine Bewegung des einen Elements auf das andere Element zu übertragen.
Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch den verschiebbar gelagerten Schwebekörper, dessen Schwebekörpermagnet mit dem Betätigungsmagneten koppelbar ist, das aus EP 0 703 186 A2 vorbekannte Zapfventil gleich in zweierlei Hinsicht verbessert wird.
Zum einen wird bei zwischen Segelmagnet und Betätigungsmagnet hergestellter Kopplung die auf das Segelelement wirkende Kraft des Rückstellelements über den Stellmagneten auf den Gasventilkörper übertragen, um diesen in die Schließstellung zu drängen. Es hat sich gezeigt, dass das Gasventil aufgrund dieser Ausgestaltung gegenüber Verschmutzungen deutlich weniger anfällig ist, da die Rückstellkraft durch Verschmutzung verursachte Reibungskräfte überwinden kann.
Darüber hinaus wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass das erfindungsgemäße Zapfventil sich gegenüber einem vorbekannten Zapfventil deutlich besser dazu eignet, in einer für mehrere Zapfstellen ausgelegten Gasrückführungsanlage (nachfolgend auch Multidispenser-Gasrückführungsanlage) verwendet zu werden. In der einfachsten Ausgestaltung weisen solche Multidispenser-Gasrückführungsanlagen eine einzelne für mehrere Zapfstellen ausgelegte Vakuumquelle sowie ein Regelorgan auf, das dafür sorgt, dass die Gesamtmenge des angesaugten Gasvolumens ebenso groß ist wie die Gesamtmenge des von den angeschlossenen Zapfventilen abgegebenen Flüssigkeitsvolumens. Wenn bei einer solchen Gasrückführungsanlage der Tankvorgang eines (vorbekannten) ersten Zapfventils beendet ist und keine Flüssigkeit mehr ausgebracht wird, das Zapfventil jedoch weiterhin noch längere Zeit nach unten geneigt im Tankstutzen verbleibt, bleibt auch das Gasventil des ersten Zapfventils (aufgrund der nach unten gerichteten Neigung des Auslaufrohrs) geöffnet. Wird nun gleichzeitig mit einem zweiten an die Gasrückführungsanlage angeschlossenen Zapfventil Flüssigkeit ausgebracht, bleibt die Gasrückführungsanlage aktiv, so dass die Gefahr besteht, dass über das noch immer geöffnete Gasventil des ersten Zapfventils weiterhin Gas angesaugt wird, obwohl keine Flüssigkeitsausbringung stattfindet. Wegen der fehlenden Flüssigkeitsausbringung am ersten Zapfventil kann in diesem Fall Umgebungsluft aufgenommen und in den Vorratsbehälter eingebracht werden, was unerwünscht ist. Es ist daher beim vorbekannten Zapfventil notwendig, für jede einzelne Zapfstelle eine eigene Vakuumquelle oder ein eigenes Regelorgan für das rückgeführte Gas vorzusehen, was die Gasrückführungsanlage deutlicher aufwändiger und unwirtschaftlicher macht.
Hingegen kann beim erfindungsgemäßen Zapfventil durch das Rückstellelement erreicht werden, dass der Gasventilkörper automatisch in die Schließstellung bewegt wird, wenn keine Flüssigkeit ausgebracht wird. Im Unterschied zu dem aus EP 0 703 186 A2 vorbekannten Zapfventil, dessen Gasventil bei nach unten geneigtem Auslaufrohr in der Öffnungsstellung verbleibt, schließt das Gasventil des erfindungsgemäßen Zapfventils automatisch, sobald die Flüssigkeitsabgabe abgeschlossen ist.
Das erfindungsgemäße Zapfventil eignet sich daher besonders für eine Multidispenser-Gasrückführungsanlage der eingangs genannten Art, welche eine einzelne für mehrere Zapfstellen ausgelegte Vakuumquelle sowie ein Regelorgan aufweist, das dafür sorgt, dass die Gesamtmenge des angesaugten Gasvolumens ebenso groß ist wie die Gesamtmenge des von den angeschlossenen Zapfventilen abgegebenen Flüssigkeitsvolumens. Es ist somit bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zapfventile an einer Multidispenser-Gasrückführungsanlage nicht erforderlich, für jedes Zapfventil eine eigene Vakuumquelle bzw. ein eigenes Regelorgan vorzusehen.
Eine Rückstellkraft des Rückstellelements ist vorzugsweise so gewählt, dass das Rückstellelement das Gasventil bei fehlendem Flüssigkeitsstrom in die Schließstellung drängt, wenn die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet und Segelmagnet hergestellt und das Zapfventil nach unten geneigt ist. Nach unten geneigt bedeutet hier eine Stellung, die das Zapfventil bei einem üblichen Tankvorgang einnimmt, bei dem ein Neigungswinkel zwischen dem Auslaufrohr und der Horizontalen beispielsweise im Bereich zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 5° und 70°, weiter vorzugsweise zwischen 10° und 60° liegt. Die Rückstellkraft kann also insbesondere größer gewählt sein als eine Gesamtgewichtskraft des Gasventilkörpers und der damit verbundenen und magnetisch gekoppelten Elemente, wenn die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet und Segelmagnet hergestellt ist. Dies führt dazu, dass bei fehlendem Flüssigkeitsstrom das Gasventil geschlossen wird, auch wenn das Zapfventil nach unten geneigt ist. Sobald die Flüssigkeitsabgabe beendet ist, wird der Gasventilkörper des erfindungsgemäßen Zapfventils in die Schließstellung bewegt, so dass kein Flüssigkeitsdampf mehr angesaugt wird und der Unterdruck der Vakuumquelle einer angeschlossenen Multidispenser-Gasrückführungsanlage vollständig für weitere in Benutzung befindliche Zapfventile zur Verfügung steht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Rückstellkraft des Rückstellelements einstellbar ist. Beispielsweise kann das Rückstellelement durch eine Rückstellfeder gebildet sein, welche vorzugsweise durch ein stufenloses oder abgestuftes Stellelement in ihrer Rückstellkraft einstellbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass nur einer der Betätigungs- und Stellmagnete als Permanentmagnet und das andere Teil aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass nur einer der Betätigungs- und Segelmagnete als Permanentmagnet und das andere Teil aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in geschlossener Stellung des Gasventils und bei in Ausgangsstellung befindlichem Segelelement die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet und Segelmagnet so stark ist, dass der Gasventilkörper bei fehlender Flüssigkeitsabgabe und bei nach unten geneigtem Zapfventil im gekoppelten Zustand gehalten wird. Die magnetische Kopplung kann also insbesondere so ausgestaltet sein, dass sie in oben genanntem Fall stärker ist als eine Gewichtskraft des Betätigungsmagneten sowie der damit (ggf. über magnetische Kopplung) verbundenen Elemente.
Die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet und Segelmagnet kann weiter vorzugsweise in geschlossener Stellung des Gasventils und bei in Ausgangsstellung befindlichem Segelelement so stark sein, dass die magnetische Kopplung trotz fehlender Flüssigkeitsabgabe durch eine von einem Benutzer ausgeübte ruckartige Bewegung entgegen einer Öffnungsrichtung des Stellmagneten trennbar ist, so dass eine Trockenprüfung der Einrichtung zur Absaugung von Flüssigkeitsdämpfen durchführbar ist. Durch die Lösbarkeit der Kopplung kann der Betätigungsmagnet vom Segelmagneten getrennt werden, so dass der Betätigungsmagnet das Gasventil in die Öffnungsstellung bewegen kann, auch wenn keine Flüssigkeit abgegeben wird. Dies ermöglicht eine Trockenprüfung der Einrichtung zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen sowie der damit verbundenen Gasrückführungsanlage.
In einer Ausführungsform umfasst das Zapfventil eine Einrichtung zur wahlweisen mechanischen Fixierung des Segelelements am Betätigungsmagneten. Durch eine mechanische Fixierung des Segelelements am Betätigungsmagneten, folgt der Betätigungsmagnet - und damit auch der Gasventilkörper - zwangsläufig einer Bewegung des Segelelements. Eine Trockenprüfung, welche eine Trennung von Segelement und Betätigungsmagnet erfordert, ist somit nach Herstellung der Fixierung nicht mehr möglich. Durch die vorstehend beschriebene wahlweise Fixierbarkeit kann die Möglichkeit der Trockenprüfung auf einfache Weise abgeschaltet werden. Dies ist von Vorteil, da die Bereitstellung der Möglichkeit einer Trockenprüfung in manchen Jurisdiktionen verboten ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anordnung umfassend zumindest ein erfindungsgemäßes Zapfventil und eine Gasrückführungsanlage, die zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen einer Mehrzahl von Zapfventilen ausgebildet ist, wobei die Gasrückführungsanlage eine an das Gasventil angeschlossene Unterdruckquelle, eine Messeinheit zur Bestimmung eines von den Zapfventilen abgegebenen Gesamtflüssigkeitsvolumenstroms und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Unterdruckquelle in Abhängigkeit des Gesamtflüssigkeitsvolumenstroms aufweist.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Zapfventils;
Figur 2:: eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts aus Figur 1, in dem das Zapfventil in einem ersten Zustand gezeigt ist;
Figur 3:: die Ansicht der Figur 2, wobei sich das Zapfventil in einem zweiten Zustand befindet;
Figur 4:: die Ansicht der Figur 2, wobei sich das Zapfventil in einem dritten Zustand befindet;
Figur 5:: einen Ausschnitt einer seitlichen Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils;
Figur 6:: eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zapfventil in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Das Zapfventil weist ein Gehäuse 21 auf, in dessen vorderes Ende ein Auslaufrohr 22 eingesetzt ist, das in den Tank eines Kraftfahrzeugs eingeführt werden kann, um diesen mit Kraftstoff zu befüllen. Am hinteren Ende des Zapfventils befindet sich ein Anschluss 23 zur Verbindung mit einem in der Figur nicht gezeigten Zapfschlauch.
Das Zapfventil weist einen Steuerhebel 24 auf, welcher auf grundsätzlich bekannte und hier nicht näher erläuterte Weise zur Betätigung eines Hauptventils ausgebildet ist. Nach einer Öffnung des Hauptventils kann ein durch den angeschlossenen Zapfschlauch zugeführter Kraftstoff durch das Zapfventilgehäuse 21 sowie das Auslaufrohr 22 hindurchtreten, so dass der Tank des Kraftfahrzeugs befüllt wird.
Um zu verhindern, dass dabei aus dem Tank verdrängte Kraftstoffdämpfe in die Umwelt entweichen, weist das Zapfventil eine Auffangstutzen 26 auf, welcher das Auslaufrohr 22 umgibt. Zwischen dem Auslaufrohr 22 und dem Auffangstutzen 26 ist ein Zwischenraum vorhanden, durch den Kraftstoffdämpfe angesaugt werden können. Der Zwischenraum wird innerhalb des Gehäuses 21 bis zum Gasventil 20 weitergeführt. Das Gasventil 20 ist wiederum mit einem in der Figur nicht gezeigten Gasschlauch verbunden. Der Gasschlauch verläuft koaxial innerhalb des Zapfschlauchs und ist mit einer in der Figur nicht gezeigten Unterdruckquelle verbunden.
Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Figur 1 in vergrößerter Ansicht. In dieser Ansicht ist erkennbar, dass das Gasventil 20 einen zentralen Ventilsitz 15 und einen Gasventilkörper 17 aufweist. Bei geöffnetem Gasventil 20 strömt der Kraftstoffdampf entlang der in Figur 2 eingezeichneten Pfeile 34 durch das Gasventil 20 hindurch in den Gasschlauch. In dem in Figur 2 gezeigten Zustand liegt der Gasventilkörper 17 allerdings dichtend am Ventilsitz 15 an, so dass die Verbindung zwischen dem Auffangstutzen 26 und dem Gasschlauch verschlossen ist. Neben dem Strömungsweg des Gases ist in Figur 2 auch der durch einen Kraftstoffkanal führende Strömungsweg des Kraftstoffs durch Pfeile 33 illustriert.
Der Gasventilkörper 17 ist mit einem Stellmagneten 16 verbunden, welcher innerhalb eines Stellgehäuses 14 verschiebbar gelagert ist. Radial außerhalb des Stellgehäuses 14 ist zudem ein Betätigungsmagnet 9 angeordnet, welcher mit dem Stellmagneten 16 magnetisch gekoppelt ist. Am Stellmagneten 9 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Zusatzgewicht 10 befestigt.
Eine (bezogen auf den Kraftstoffstrom) stromabwärts gerichtete Verschiebung des Betätigungsmagneten 9 führt aufgrund der magnetischen Kopplung dazu, dass der Stellmagnet 16 - und somit der Gasventilkörper 17 - mitgenommen und somit in eine Öffnungsstellung bewegt wird. Bereits bei einem Ventilhub von etwa 5 mm ist der gesamte Öffnungsquerschnitt des Gasventils 20 für den Gasstrom freigegeben. Eine darüber hinaus gehende Bewegung des Gasventilkörpers 17 in Öffnungsrichtung erhöht den Öffnungsquerschnitt nicht.
Weiterhin ist innerhalb des Kraftstoffkanals ein Segelelement 7 angeordnet, welches bei geöffnetem Hauptventil vom Kraftstoff beaufschlagt wird. Dies ist in Figur 3 illustriert.
Figur 3 zeigt den Ausschnitt der Figur 2 in einem Zustand nach Öffnung des Hauptventils. Der durch das Zapfventil entlang der Pfeile 33 strömende Kraftstoff trifft auf das Segelelement 7 und bewegt dieses dadurch entgegen der Kraft einer Feder 12 stromabwärts (in Figur 2 nach links). Das Segelelement 7 liegt während dieser Bewegung am Betätigungsmagneten 9 (bzw. an einer den Betätigungsmagneten 9 zumindest teilweise umgebenden Abdeckung) an, so dass dieser zusammen mit dem Segelelement 7 stromabwärts verschoben wird. Aufgrund der oben beschriebenen magnetischen Kopplung zwischen Betätigungsmagnet 9 und Stellmagnet 16 wird der Gasventilkörper 17 ebenfalls stromabwärts in eine Öffnungsstellung bewegt, so dass die Absaugung von Kraftstoffdämpfen erfolgen kann.
Bei Beendung der Kraftstoffabgabe verschwindet auch die vom Kraftstoffdruck auf das Segelelement 7 ausgeübte stromabwärts weisende Kraft. Durch die Rückstellkraft der Feder 12 wird das Segelelement 7 daraufhin zurück in die in Figur 1 gezeigte Ausgangsposition gedrängt. An der stromaufwärtigen Seite des Segelelements 7 ist ein Segelmagnet 8 angeordnet, welcher in den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Zuständen mit dem Betätigungsmagneten 9 magnetisch gekoppelt ist. Aufgrund der magnetischen Kopplung wird der Betätigungsmagnet 9 vom Segelmagneten 8 mitgenommen, so dass sich der Betätigungsmagnet 9 ebenfalls zurück in die in Figur 2 gezeigte Ausgangsposition bewegt. Dabei wird der Ventilkörper 17 - aufgrund der oben bereits erwähnten magnetischen Kopplung zwischen Betätigungsmagnet 9 und Stellmagnet 16 - zurück in die in Figur 2 gezeigte Schließstellung gebracht. Es wird auf diese Weise sichergestellt, dass das Gasventil nach Beendung der Flüssigkeitsabgabe verschlossen wird. Die Rückstellkraft der Feder 12 ist dabei größer als die während des Tankvorgangs aus der Neigung des Zapfventils resultierende Gesamtgewichtskraft, welche von den durch die Feder 12 bewegten Elementen (Segelelement 7, Segelmagnet 8, Betätigungsmagnet 9, Zusatzgewicht 10, Stellmagnet 16, Ventilkörper 17, ggf. weitere Elemente wie z.B. Abdeckungen) ausgeübt wird.
Figur 4 zeigt den Ausschnitt der Figur 1, wobei sich das Zapfventil in einem Trockenprüfungszustand befindet. In diesem Zustand fließt kein Kraftstoff durch das Zapfventil, so dass der Segelköper 7 durch die Kraft der Feder 12 in die in Figur 2 gezeigte Ausgangsstellung gedrängt wird. Ausgehend von dem Zustand der Figur 2 wurde das Zapfventil zur Herstellung des Zustands der Figur 4 von einem Benutzer ruckartig entgegen der Öffnungsrichtung des Gasventils 20 bewegt. Aufgrund der Trägheit des Stellmagneten 9 sowie der damit verbundenen Zusatzmasse 10 hat diese ruckartige Bewegung dazu geführt, dass die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet 9 und Segelmagnet 8 getrennt wurde. Der Betätigungsmagnet 9 kann sich entsprechend vom Segelmagneten 8 entfernen und dabei den Gasventilkörper 17 in die Öffnungsstellung bewegen. In diesem Zustand kann die Funktionsfähigkeit der Einrichtung zur Rückführung von Kraftstoffdämpfen sowie der gesamten Gasrückführungsanlage geprüft werden, ohne dass eine Kraftstoffausbringung erforderlich ist.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils in einer seitlichen Schnittansicht. Die Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 überein. Ein Unterschied zur Ausführungsform der Figuren 1 bis 4 liegt lediglich darin, dass ein Fixierungselement am Außenumfang des Zusatzgewichts 10 befestigt ist, welches in der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft als Spiralzugfeder 18 ausgestaltet ist. Die Spiralzugfeder 18 ist in eine korrespondierende Nut am Außenumfang des Zusatzgewichts 10 eingelassen und reicht in radialer Richtung über den Außenumfang des Zusatzgewichts 10 hinaus.
Wenn eine stromabwärts weisende Kraft auf das Magnetelement 9 bzw. auf das damit verbundene Zusatzgewicht 10 wirkt (ausgelöst beispielsweise durch die oben beschriebene ruckartige Bewegung), stößt die Spiralzugfeder 18 gegen einen nach innen weisenden Vorsprung 19 des Segelelements 7, so dass das Magnetelement 9 daran gehindert wird, sich unabhängig vom Segelelement 7 stromabwärts zu bewegen. Der Betätigungsmagnet 9 kann somit lediglich gemeinsam mit dem Segelelement 7 bewegt werden. Da das Segelelement 7 aber durch die Feder 12 stromaufwärts in die Ausgangsstellung gedrängt wird, verbleibt auch der Betätigungsmagnet 9 in der Ausgangsstellung. Eine Trockenprüfung, welche eine unabhängige Bewegbarkeit von Betätigungsmagnet 9 und Segelelement 7 erfordert, ist daher bei dieser Ausführungsform nicht möglich. Der Gasventilkörper 17 wird bei dieser Ausführungsform bei fehlendem Kraftstoffstrom stets in die Schließstellung bewegt. Figur 6 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung umfassend vier erfindungsgemäße Zapfventile 40 und eine Gasrückführungsanlage 35. Die Gasrückführungsanlage 35 umfasst eine Unterdruckquelle 36, an die die erfindungsgemäßen Zapfventile 40 mittels geeigneter Gasschläuche 41 angeschlossen sind.
Die Gasrückführungsanlage 35 weist zudem eine Messeinheit 37 zur Bestimmung eines von den Zapfventilen 40 abgegebenen Gesamtvolumenstroms auf. Die Messeinheit 37 fragt vorliegend den abgegeben Gesamtvolumenstrom unmittelbar bei einer Kraftstoffpumpe 39 ab, welche die Zapfventile 40 mit Kraftstoff versorgt, was in Figur 6 durch eine Verbindung der Messeinheit 37 mit der Kraftstoffpumpe 39 illustriert ist. In einer alternativen Ausführungsform können auch mehrere Kraftstoffpumpen vorgesehen sein, welche die jeweils abgegebenen Volumenströme an die Messeinheit 37 weiterleiten, um dieser die Ermittlung des Gesamtvolumenstroms zu ermöglichen. Die Gasrückführungsanlage 35 umfasst weiterhin eine Steuereinrichtung 38, welche dazu ausgebildet ist, einen den ermittelten Gesamtvolumenstrom repräsentierenden Messwert zu empfangen und in Abhängigkeit des Messwerts die Unterdruckquelle 36 zu steuern.
Sofern beispielsweise bei einem ersten der Zapfventile 40 ein Kraftstoffvolumenstrom von 20 l/min, bei einem zweiten der Zapfventile ein Kraftstoffvolumenstrom von 20 l/min ausgebracht wird und die beiden weiteren Zapfventile 40 nicht in Benutzung sind, wird von der Messeinheit 37 ein Gesamtvolumenstrom von 40 l/min ermittelt. Die Unterdruckquelle 36 wird von der Steuereinrichtung 38 entsprechend so eingestellt, dass ein Gasvolumen von 40 l/min abgesaugt wird. Da lediglich das erste und zweite Zapfventil 40 in Benutzung sind, sind die Gasventile beim ersten und zweiten Zapfventil geöffnet, während die Gasventile des dritten und vierten Zapfventils verschlossen bleiben. Der erzeugte Unterdruck "teilt" sich daher auf die beiden in Benutzung befindlichen Zapfventile 40 auf, so dass an beiden Zapfventilen 40 das jeweils erforderliche Kraftstoffdampfvolumen abgesaugt und zurückgeführt wird. Von der Unterdruckquelle 36 wird das Rückgeführte Gasvolumen in einen Vorratstank 42 abgegeben.

Claims

Zapfventil zur Ausbringung einer Flüssigkeit in einen Tank, welches die nachfolgenden Merkmale aufweist:
a) das Zapfventil weist eine Einrichtung zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen auf, die ein über einen Gasschlauch an eine Unterdruckquelle anschließbares Gasventil (20) umfasst;

b) das Gasventil (20) umfasst einen Gasventilkörper (17) und einen Gasventilsitz (15) und ist dazu ausgebildet, diskret zwischen einer Schließstellung, in der der Gasventilkörper (17) dichtend am Gasventilsitz (15) anliegt, und einer Öffnungsstellung, in der ein maximaler Öffnungsquerschnitt freigegeben ist, umzuschalten;

c) der Gasventilkörper (17) ist mit einem Stellmagneten (16) verbunden, welcher in einem nicht ferromagnetischen Stellgehäuse (14) das Gasventil (20) öffnend und schließend verschiebbar gelagert ist;

d) das Zapfventil weist einen außerhalb des Stellgehäuses (14) zwischen einer Ausgangsstellung und einer durch einen Anschlag (5) festgelegten Endstellung verschiebbar gelagerten, magnetisch mit dem Stellmagneten (16) gekoppelten Betätigungsmagneten (9) auf;
dadurch gekennzeichnet, dass
außerhalb des Stellgehäuses (14) ein Segelelement (7) verschiebbar so gelagert ist, dass es durch die auszubringende Flüssigkeit beaufschlagbar und dadurch entgegen der Kraft eines Rückstellelements (12) bewegbar ist, wobei das Segelelement (7) einen mit dem Betätigungsmagneten (9) koppelbaren Segelmagneten (8) aufweist.
Zapfventil gemäß Anspruch 1, bei dem eine Rückstellkraft des Rückstellelements (12) so gewählt ist, dass das Rückstellelement (12) das Gasventil (20) bei fehlendem Flüssigkeitsstrom in die Schließstellung drängt, wenn die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet (9) und Segelmagnet (8) hergestellt ist und das Zapfventil nach unten geneigt ist.
Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem nur einer der Betätigungs- (9) und Stellmagnete (16) als Permanentmagnet und das andere Teil aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist.
Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem nur einer der Betätigungs- (9) und Segelmagnete (8) als Permanentmagnet und das andere Teil aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist.
Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem in geschlossener Stellung des Gasventils (20) und bei in Ausgangsstellung befindlichem Segelelement (7) die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet (9) und Segelmagnet (8) so stark ist, dass der Betätigungsmagnet (9) bei fehlender Flüssigkeitsabgabe und bei nach unten geneigtem Zapfventil im gekoppelten Zustand gehalten wird.
Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in geschlossener Stellung des Gasventils (20) und bei in Ausgangsstellung befindlichem Segelelement (7) die magnetische Kopplung zwischen Betätigungsmagnet (9) und Segelmagnet (8) so stark ist, dass die magnetische Kopplung trotz fehlender Flüssigkeitsabgabe durch eine von einem Benutzer ausgeübte ruckartige Bewegung entgegen einer Öffnungsrichtung des Stellmagneten trennbar ist, so dass eine Trockenprüfung der Einrichtung zur Absaugung von Flüssigkeitsdämpfen durchführbar ist.
Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, welches eine Einrichtung zur wahlweisen mechanischen Fixierung des Segelelements am Betätigungsmagneten aufweist.
Anordnung umfassend zumindest ein Zapfventil (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine Gasrückführungsanlage (35), die zur Rückführung von Flüssigkeitsdämpfen einer Mehrzahl von Zapfventilen (40) ausgebildet ist, wobei die Gasrückführungsanlage (35) eine an das Gasventil (20) angeschlossene Unterdruckquelle (36), eine Messeinheit (37) zur Bestimmung eines von den Zapfventilen (40) abgegebenen Gesamtvolumenstroms und eine Steuereinrichtung (38) zur Steuerung der Unterdruckquelle (36) in Abhängigkeit des Gesamtvolumenstroms aufweist.