EP4385942A2 - Dispensing nozzle - Google Patents
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- EP4385942A2 EP4385942A2 EP24173233.8A EP24173233A EP4385942A2 EP 4385942 A2 EP4385942 A2 EP 4385942A2 EP 24173233 A EP24173233 A EP 24173233A EP 4385942 A2 EP4385942 A2 EP 4385942A2
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- B67D7/52—Filling nozzles automatically closing and provided with additional flow-controlling valve means
Definitions
- the present invention relates to a nozzle for dispensing a fluid.
- the nozzle comprises an inlet for connecting a fluid supply line and a main channel that connects the inlet to an outlet of the nozzle.
- the nozzle comprises a main valve for controlling a total volume flow through the main channel and a vacuum line that opens into the main channel.
- a vacuum is generated by utilizing the Venturi effect with the help of the vacuum line that opens into the main channel.
- a decrease in the relative proportion of the total volume flow that flows through the partial channel means that with larger total volume flows (for example from 5 l/min) the bridging channel(s) are also used to absorb part of the total volume flow.
- the bridging channel(s) are also used to absorb part of the total volume flow.
- the vacuum generated by the taper also changes less as the total volume flow increases or can even be kept constant over large operating ranges.
- an automatic shutdown device connected to the vacuum line experiences a constant vacuum over large operating ranges, so that the shutdown device can ensure automatic shutdown over a large flow range with a structurally simple design.
- a fluid pressure prevailing upstream is converted into a larger force due to the larger surface, so that the overflow valve with the larger front surface opens first and the overflow valve with the smaller front surface only opens when the first overflow valve is closed. a higher fluid pressure.
- the dispensing valve comprises an automatic shut-off device for actuating the main valve, wherein the vacuum line is connected to the automatic shut-off device.
- an automatic shut-off device for actuating the main valve, wherein the vacuum line is connected to the automatic shut-off device.
- the adjustable flow restrictor is designed separately from the main valve. This means that the flow restrictor can be set to the first or second maximum volume flow regardless of the state of the main valve.
- the flow restrictor can be arranged at a distance from the main valve upstream or downstream of the main valve.
- the flow restrictor is arranged downstream of the main valve.
- the flow restrictor is preferably arranged in an outlet pipe of the nozzle.
- the outlet pipe can be replaced as a separate unit, so that in the event of a malfunction, it can be easily repaired. It is also possible to retrofit nozzles with the flow restrictor according to the invention by replacing the outlet pipe.
- the first adjustable maximum volume flow can be less than 15 l/min, preferably it is between 5 l/min and 15 l/min, more preferably between 5 l/min and 10 l/min. Additionally or alternatively, the second adjustable maximum volume flow can be less than 50 l/min, preferably it is between 10 l/min and 50 l/min, more preferably between 20 l/min and 40 l/min.
- the flow limiter is set to the first adjustable maximum volume flow as standard, with the second adjustable maximum volume flow only being set when the actuating device detects the signal element.
- the detection of the signal element can take place in particular through the interaction between the actuating device and the signal element.
- the actuating device is designed to interact with a ring magnet of a filler neck according to ISO 22241-4.
- the signal element can therefore comprise a ring magnet of a filler neck according to ISO 22241-4.
- the flow limiter can be actuated to selectively set the first or second maximum volume flow magnetically and/or mechanically (for example by means of spring elements) and/or pneumatically (for example by means of compressed air) and/or electrically (for example by means of a servomotor).
- the actuating device has a displaceably arranged magnetic element which is designed for mechanical actuation of the flow limiter. A magnetic force generated between the magnetic element and the ring magnet can be mechanically transmitted to the flow limiter in order to actuate it.
- the magnetic element can be connected to the flow limiter by a mechanical signal transmission device, for example by a transmission rod.
- the flow restrictor can have a throttle valve body, wherein the mechanical signal transmission device or the transmission rod is preferably connected to the throttle valve body.
- the magnetic force can be transmitted to the throttle valve body via the transmission rod in order to to open or close the flow restrictor.
- the throttle valve body is preferably movable in a first direction when the flow restrictor is actuated by the signal transmission device.
- a return element connected to the throttle valve body is also provided, which can in particular be designed to urge the throttle valve body in a direction opposite to the first direction.
- the flow limiter can also have a throttle valve seat, wherein the throttle valve body can preferably be moved downstream into a closed position in which it rests against the throttle valve seat.
- the flow limiter can also be referred to as a throttle valve in this embodiment. It is preferably provided that the throttle valve body can be moved into the closed position for optionally limiting the fluid flow to the first maximum volume flow and into an open position for optionally limiting the fluid flow to the second maximum volume flow.
- the movement into the open position can be carried out by the transmission of the magnetic force by means of the signal transmission device to the throttle valve body.
- the movement of the throttle valve body into the closed position can be carried out by the return element or be supported by it, for example.
- the movement of the throttle valve body into the closed position can also be achieved by the throttle valve body being pushed into the closed position by the fluid pressure when the nozzle is inserted into a filler neck without a ring magnet.
- the above-mentioned standard setting of the flow restrictor to the first maximum volume flow can be achieved by the movement of the throttle valve body into the closed position generated by the return element or by the fluid pressure. can be achieved.
- a magnetic force acts between the ring magnet and the magnetic element.
- the magnetic force acting between the ring magnet and the magnetic element is designed to bring the throttle valve body into the open position against a closing force generated by the fluid pressure and by the return element, if present, and to hold it there against the closing forces generated by the fluid pressure.
- a flow guide device is arranged upstream of the throttle valve body, which is designed to reduce a closing force exerted by the flowing fluid on the throttle valve body.
- the flow guide device can, in particular, have guide surfaces that are inclined relative to an axial direction of the throttle valve body.
- the guide surfaces can also be designed to divert the fluid flow from an upstream-facing rear surface of the throttle valve body in the radial direction (i.e. perpendicular to the axial direction of the throttle valve body), so that preferably at least part of the fluid flow is guided past the rear surface.
- the guide surfaces are designed to divert the fluid flow radially outwards from an axis running centrally through the throttle valve body. This can ensure a lateral flow onto the throttle valve body, which reduces the closing forces generated by the fluid.
- the mobility of the throttle valve body can be limited in the upstream direction by a stop. By limiting the mobility of the throttle valve body, it assumes a defined position in the open position.
- a bypass channel is provided that bridges the flow restrictor. Due to the bypass channel, the flow restrictor does not completely prevent the fluid flow through the nozzle valve, but merely reduces the fluid flow.
- the bypass channel is designed to allow the first maximum volume flow to pass when the flow restrictor is closed.
- the bypass channel can have a through opening for the fluid flow that extends through the throttle valve body.
- the bypass channel can also have a secondary arm that is spaced apart from the flow restrictor and runs parallel to a fluid flow that passes through the open flow restrictor.
- the nozzle can have a safety valve arranged downstream of the flow limiter, which is forced into a closed position downstream by a return element, wherein the safety valve can be moved into an open position by interaction with a filler neck of the tank.
- a safety valve is known, for example, from EP 2 733 113 A1
- the nozzle also has an automatic shut-off device that automatically interrupts the filling process when the tank is full.
- a sensor line can be provided that extends to the outlet end of the nozzle and is in pneumatic connection with the automatic shut-off device.
- the safety valve serves as an anti-drip valve to prevent the unwanted leakage of residual amounts of fluid, for example when the main valve is closed.
- the actuating device relative to a valve stem of the safety valve is designed to be displaceable, wherein the valve stem of the safety valve preferably has a cavity in which the magnetic element of the actuating device is arranged displaceably. It has been shown that the arrangement of the magnetic element within the valve stem of the safety valve enables a particularly space-saving construction. If the actuating device has a transmission rod, this can be guided through a through opening in a rear wall of the valve stem.
- the present invention further relates to a method for dispensing a fluid with the aid of a dispensing valve according to the invention, in which a first portion of the fluid flow is passed through the partial channel and a second portion of the fluid flow is passed through the at least one bridging channel, wherein the portion of the fluid flow passed through the partial channel is used to generate a vacuum.
- the at least one bridging channel has an overflow valve, wherein the overflow valve is used to adjust the proportion of the fluid flow flowing through the partial channel.
- the method according to the invention can be further developed by further features already described above in connection with the nozzle valve according to the invention.
- the nozzle comprises a housing 1 with an inlet 2 to which a supply line for supplying a fluid is connected. (not shown).
- a discharge pipe 3 is inserted, at the front end of which an outlet 25 is located.
- the outlet 25 can, for example, be inserted into a filler neck 22, 26 of a vehicle (see Figures 5 and 7 ).
- a main channel 16 extends from the inlet 2 to the outlet 25, in which a main valve 5 is arranged to control the total volume flow.
- the main valve 5 comprises a main valve body 6 (see Figure 2 ), which can be moved against a main valve seat 27 to close the main valve 5.
- the valve body 6 is coupled to a switching lever 4 and to an automatic shut-off device 30 via a valve stem 15 in a basically known manner.
- the valve stem 15 has an outer sleeve 24, which holds the valve body 6 in the closed position (see Figures 1 and 2 ) with a large closing force against the valve seat 27.
- the valve stem 15 also comprises an inner piston 12 which is designed to be movable relative to the outer sleeve 24 and which is urged upstream by a return element 13 (see Figure 2 ).
- the valve body 6 is connected to the inner piston 12.
- the switching lever 4 When the switching lever 4 is operated by a user, the outer sleeve 24 of the valve stem 15 is moved downstream and thereby lifted off the valve body 6.
- the valve body 6 is now pressed into the closed position only by the restoring force of the restoring element 13 (see also Figure 4 ).
- the restoring force of the restoring element 13 is so small that the valve body 6 together with the inner piston 12 can be moved into the open position by a normal fluid pressure.
- the automatic shut-off device 30 is designed to move the main valve 5 into a closed position regardless of the position of the switching lever 4.
- the functioning of the automatic shut-off device is basically known (see for example EP 2 386 520 A1 ) and will not be explained in more detail here.
- the nozzle is designed to optionally deliver a first maximum volume flow or a second maximum volume flow.
- the nozzle comprises a throttle valve arranged in the outlet pipe, which is designed to optionally limit the fluid flow to the first or second maximum volume flow.
- the throttle valve is actuated by interaction with a ring magnet of a filler neck according to ISO 22241-4. By default, i.e. if there is no ring magnet, the nozzle is set to deliver the first maximum volume flow. If the outlet pipe 3 is inserted into a filler neck without a ring magnet, the first maximum volume flow can be delivered by operating the switch lever 4.
- the first maximum volume flow is 9 l/min in this case.
- the nozzle can deliver the second maximum volume flow, which is 20 l/min in this case.
- the functionality of the throttle valve is explained in conjunction with the Figures 9 to 11 explained in more detail.
- the functioning of the automatic shutdown device 30 requires that it be subjected to a vacuum.
- the vacuum is generated as described below.
- the main channel 16 merges downstream of the main valve 5 in the area 14 into a sub-channel 10 and into five parallel bridging channels 20a to 20e (see Figure 3 ).
- the partial channel 10 is delimited by a wall 31.
- the partial channel 10 has an opening 32 defined by the wall 31 and a section 33 tapering conically from the opening 32 in the direction of flow (see Figure 2 ). In the area of section 33 there is an inlet 8 of a vacuum line 9 into the partial channel 10. Due to the tapering section 33, the flow speed of the fluid in the partial channel 10 increases, so that the static pressure drops.
- the bridging channels 20a to 20e each have a means for prioritizing the fluid flow, which in the present case is designed as an overflow valve 21a to 21e, whereby the overflow valves 21d and 21e are not visible in the sectional view shown.
- the Figure 2 The overflow valve 21c shown in FIG. 1 is described. It comprises a shaft 19 and a closing body 17, which is tensioned upstream into a closed position by a return element 18. In the Figures 1 to 3 the main valve 5 is closed so that no fluid flows through the main channel 16. The closing body 17 of the overflow valve 21c is held in the closed position by the return element 18. The other overflow valves are also in the Figures 1 to 3 accordingly in their closed position.
- the return elements 18 of the overflow valves 21a to 21e have different return forces, so that different fluid pressures are required to open the overflow valves 21a to 21e. This will be explained below in connection with the Figures 5 to 8 explained in more detail.
- valve stem 15 By operating the control lever 4, the valve stem 15 is moved downstream so that the outer sleeve 24 of the valve stem 15 is released from the valve body 6 (see Figure 4 ). If no fluid is supplied to the inlet 2, the valve body 6 initially remains in the closed position, as already explained above, in which it is pressed against the valve seat 27 by the return element 13. This is in the Figure 4 illustrated.
- the valve body 6 Only when a fluid with a certain fluid pressure is supplied to the inlet 2, the valve body 6 gives way to the opening pressure and moves against the force of the return element 13 into an opening position. This is shown in the Figures 5 and 6 shown.
- the fluid can now enter from the inlet 2 into the area 14 in front of the partial channel 10 and the bridging channels 20a - 20e. Part of the fluid flows into the partial channel 10 and another part of the fluid in the direction of the overflow valves 21a to 21e. Since the overflow valves 21a to 21e are initially forced into the closed position by the return elements 18, a larger proportion of the fluid initially flows through the partial channel 10, so that a flow occurs there shortly after the main valve 5 opens and a vacuum is generated.
- a fluid pressure builds up on the upstream-facing front surfaces of the closing bodies 17 of the overflow valves 21a to 21e, which depends on the supply pressure of the fluid, the opening position of the main valve and the available flow cross-sections within the nozzle downstream of the overflow valves 21a to 21e.
- the nozzle according to the invention is shown after the outlet pipe has been inserted into a filler neck 22 of a vehicle and the main valve has been opened.
- the filler neck 22 is designed in accordance with ISO 22241-5 and does not have a ring magnet. Accordingly, the throttle valve located in the outlet pipe 3 is in the closed position and allows a maximum flow through the outlet pipe 3 of approximately 9 l/min.
- the restoring forces of the overflow valves are set in particular so that the resulting fluid flow through the partial channel 10 assumes an optimal value for vacuum generation.
- the overflow valves 21d and 21e which cannot be seen in this view, also have a greater restoring force than the overflow valve 21b and therefore remain closed.
- FIGS. 7 and 8 show the nozzle according to the invention after it has been inserted into a filler neck 26 according to ISO 22241-4 with ring magnet 23.
- the ring magnet 23 actuates the throttle valve in a manner explained in more detail below, so that the nozzle can now deliver a maximum volume flow of 20 l/min. Due to the increased maximum volume flow, there is a higher fluid pressure in the area 14 in front of the partial channel 10 and the bridging channels 20a-20e, so that all overflow valves 21a-21e open (see Figure 8). By opening all overflow valves, the volume flow flowing through the partial channel 10 can be increased compared to the volume flow in the
- Figures 5 and 6 shown state can be kept almost the same.
- the vacuum generated by the partial channel 10 is thus essentially constant, regardless of whether the first maximum volume flow of approximately 9 l/min or the second maximum volume flow of approximately 20 l/min is delivered with the dispensing valve. Even with other volume flows, which can be set in particular with the aid of the hand lever and an opening position of the main valve corresponding to the hand lever position, the overflow valves according to the invention lead to an equalization of the vacuum generated.
- Figure 9 shows a side sectional view through the outlet pipe 3 of the nozzle according to the invention.
- the sensor line 34 can be seen, which is in pneumatic connection with the automatic shut-off device 30.
- an accompanying pressure change leads to a triggering of the automatic shut-off device 30 and thus to a closing of the main valve 5.
- a safety valve 7 is also provided, which has a valve stem 35 and which closes downstream against a valve seat 36 (please refer Figure 10 ).
- the upstream end of the valve stem 35 is provided with a magnet 37.
- the outlet pipe 3 also has a sleeve 39 which can be displaced along its axial direction and which is moved by a spring 40 into the Figure 9
- a ring-shaped magnet 41 is arranged on the sleeve 39, which moves the valve stem 35 and the safety valve into the position shown in the Figure 9 shown closed position.
- the sensor line 34 has a sensor line valve 38 arranged at the outlet end with a valve stem 42, which closes against a valve seat with its outlet end.
- the valve stem 42 comprises an actuating magnet 43 at the opposite end, which holds the valve stem 42 in the closed position by interacting with the active magnet 41.
- the throttle valve 49 has a valve body 50, which is connected to a magnetic element 52 by means of a transmission rod 51.
- the magnetic element 52 is arranged in a cavity 53 within the valve stem 35 of the safety valve 7 and is displaceable relative to the valve stem 35 in the axial direction of the outlet pipe 3.
- the transmission rod 51 is also displaceable relative to the valve stem 35 and passes through a through opening located in an upstream-facing rear wall of the valve stem 35.
- the magnetic element 52 and the transmission rod 51 together form an actuating device for the throttle valve 49.
- the valve body 50 In the Figure 9 In the state shown, the valve body 50 is in a closed position in which it rests downstream against a valve seat 54 of the throttle valve 49. The valve body 50 is pushed downstream relative to the valve stem 35 by a return element 55 and is thereby clamped into the valve seat 54.
- the functioning of the actuating device 51, 52 and the setting of the throttle valve 49 to the second maximum volume flow is carried out in conjunction with the Figures 10 and 11 explained.
- the Figure 10 shows the outlet pipe 3 after it has been inserted into a filler neck 22 of a vehicle tank.
- the main valve 5 was moved into an open position by actuating the shift lever 4.
- the filler neck 22 in this case is the filler neck of a urea tank of a passenger car according to ISO 22241-5 without a ring magnet.
- the filler neck 22 is in a basically known manner (see EP 3 369 700 A1 ) is designed to move the sleeve 39 upstream of the outlet pipe 3 relative to the sleeve 39 when inserting the outlet pipe 3.
- Figure 9 shown blocking position into an open position.
- the associated magnet 41 also moves upstream relative to the outlet pipe 3, whereby it is guided by magnetic Interaction takes along the magnet 37 fixed to the valve stem 35 and the actuating magnet 43 fixed to the valve stem 42 and thus opens the sensor line valve 38 and the safety valve 7.
- the magnetic element 52 is sufficiently far away from the active magnet 41 so that it is not influenced by the displacement of the active magnet 41 or only in a negligible way. Since the magnetic element 52, the transmission rod 51 and the valve body 50 connected to it are movable relative to the valve stem 35 and are pushed into the closed position by the return element 55, the valve body 50 remains in the closed position. In the sectional view of the Figures 9 to 11 not visible through holes through which a certain volume flow can pass through the outlet pipe 3 even when the valve body 50 is in the closed position. This certain volume flow is at most as large as the first maximum volume flow of the throttle valve, which in this case is 9 l/min.
- the volume flow passing through the opening of the main valve 5 is therefore limited by the closed throttle valve 49 to the first maximum volume flow of the nozzle valve.
- through holes in the valve seat 54 through holes can also be provided in the valve body 50 in an alternative embodiment.
- the Figure 11 shows the outlet pipe after it has been inserted into a filler neck 26, which, in contrast to the filler neck 22 of the Figure 10 is the filler neck of a urea tank of a passenger car according to ISO 22241-4 with ring magnet 23.
- the main valve 5 is in an open position.
- the sleeve 39 When inserting the outlet pipe, the sleeve 39, as already described in connection with the Figure 10 described, is displaced relative to the outlet pipe 3 through the filler neck 26, so that both the sensor line valve 38 and the safety valve 7 are opened by the interaction between the active magnet 41 and the magnets 37 and 43.
- the ring magnet 23 and the magnetic element 52 are arranged in such a way that when the outlet pipe 3 is inserted into the filler neck 26, poles of the same name initially face each other and a repulsive force is thus exerted on the magnetic element 52.
- the magnetic element 52 is designed in such a way that the magnetic force exceeds the opposing restoring force of the restoring element 55. The repulsive force therefore leads to a displacement of the magnetic element 52 in an upstream direction relative to the outlet pipe 3. Due to the connection of the magnetic element 52 to the valve body 50 formed by the transmission rod 51, the valve body 50 is moved into an open position against the restoring force of the restoring element 55. The movement of the valve body 50 is limited upstream by a stop 56.
- the throttle valve 49 In the open position of the throttle valve 49, at a given fluid pressure at the inlet of the nozzle, a larger volume flow can pass through the outlet pipe than in the Figure 10 shown closed position.
- the throttle valve 49 in the state shown is designed, when the main valve 5 is sufficiently opened, to allow the second maximum volume flow through the outlet pipe 3, which in the present case is 20 l/min.
- the magnetic force acting between the ring magnet 23 and the magnetic element 52 is so large that the valve body 50 is held in the open position against the fluid pressure and against the restoring force of the restoring element 55.
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Abstract
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass (2) zur Verbindung einer Fluidzuleitung, einem Hauptkanal (16), der den Einlass (2) mit einem Auslass (25) verbindet, einem Hauptventil (5) zur Steuerung eines Gesamtvolumenstroms durch den Hauptkanal (16), und mit einer in den Hauptkanal (16) mündenden Vakuumleitung (9). Der Hauptkanal (16) weist einen Teilkanal (10) mit einer Verjüngung (33) auf und die Vakuumleitung (9) mündet im Bereich der Verjüngung (33) in den Teilkanal (10), wobei sich der Hauptkanal stromabwärts des Hauptventils (5) in einen Teilkanal (10) sowie in zumindest einen parallel zum Teilkanal (10) verlaufenden Überbrückungskanal (20a - 20e) aufteilt, wobei der Teilkanal (10) und/oder der zumindest eine Überbrückungskanal (20a - 20e) Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses aufweisen, welche derart ausgestaltet sind, dass ein durch den Teilkanal (10) fließender relativer Anteil des Gesamtvolumenstroms bei zunehmendem Gesamtvolumenstrom abnimmt. Erfindungsgemäß weist das Hauptventil (5) einen Ventilkörper (6) und einen stromabwärts des Ventilkörpers (6) angeordneten Ventilschaft (15) auf, wobei zumindest ein Abschnitt des Teilkanals (10) in Radialrichtung neben dem Ventilschaft (15) angeordnet ist. Durch den erfindungsgemäßen Teilkanal wird die Vakuumerzeugung deutlich verbessert, so dass die Zuverlässigkeit einer vom Vakuum beaufschlagten automatischen Abschalteinrichtung verbessert wird.The subject of the present invention is a dispensing valve for dispensing a fluid, with an inlet (2) for connecting a fluid supply line, a main channel (16) which connects the inlet (2) to an outlet (25), a main valve (5) for controlling a total volume flow through the main channel (16), and with a vacuum line (9) opening into the main channel (16). The main channel (16) has a partial channel (10) with a taper (33) and the vacuum line (9) opens into the partial channel (10) in the region of the taper (33), the main channel downstream of the main valve (5) dividing into a partial channel (10) and into at least one bridging channel (20a - 20e) running parallel to the partial channel (10), the partial channel (10) and/or the at least one bridging channel (20a - 20e) having means for prioritizing the fluid flow, which are designed such that a relative proportion of the total volume flow flowing through the partial channel (10) decreases as the total volume flow increases. According to the invention, the main valve (5) has a valve body (6) and a valve stem (15) arranged downstream of the valve body (6), wherein at least a section of the partial channel (10) is arranged in the radial direction next to the valve stem (15). The partial channel according to the invention significantly improves the vacuum generation, so that the reliability of an automatic shutdown device acted upon by the vacuum is improved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids. Das Zapfventil umfasst einen Einlass zur Verbindung einer Fluidzuleitung und einen Hauptkanal, der den Einlass mit einem Auslass des Zapfventils verbindet. Zudem umfasst das Zapfventil ein Hauptventil zur Steuerung eines Gesamtvolumenstroms durch den Hauptkanal und eine in den Hauptkanal mündende Vakuumleitung. Ein solches Zapfventil ist beispielsweise aus dem Dokument
Bei vorbekannten Zapfventilen ist der vom Zapfventil abzugebende Volumenstrom oftmals variabel einstellbar. So kann üblicherweise durch die Stellung eines Handhebels der Öffnungshub des Hauptventils manuell gewählt und so der Volumenstrom eingestellt werden. Weiterhin sind Zapfventile zur Ausbringung einer wässrigen Harnstofflösung (Adblue) bekannt, welche standardmäßig zur Abgabe eines ersten maximalen Volumenstroms ausgebildet sind, wobei durch Wechselwirkung mit dem Tank eines Kraftfahrzeugs ein zweiter maximaler Volumenstrom einstellbar ist, der größer ist als der erste maximale Volumenstrom (vgl.
Ein Problem bei den vorstehend beschriebenen Zapfventilen ist, dass aufgrund des variablen Volumenstroms auch das durch den Volumenstrom erzeugte Vakuum entsprechenden Schwankungen unterliegt. Eine vom Vakuum beaufschlagte automatische Abschalteinrichtung muss daher grundsätzlich dazu ausgelegt sein, innerhalb des durch die Schwankungen vorgegebenen Vakuumbereichs für eine sichere Abschaltung zu sorgen. Dies konstruktiv zu gewährleisten ist aufwändig. Insbesondere bei zu geringen Volumenströmen oder zu großen Schwankungen des Volumenstroms sind die Toleranzanforderungen an die zu fertigenden Bauteile und die Kosten sehr hoch. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zapfventil bereitzustellen, welches eine verbesserte Vakuumerzeugung ermöglicht. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.A problem with the nozzles described above is that, due to the variable volume flow, the vacuum generated by the volume flow is also subject to corresponding fluctuations. An automatic shutdown device acted upon by the vacuum must therefore fundamentally be designed to ensure safe shutdown within the vacuum range specified by the fluctuations. Ensuring this is complex in terms of construction. In particular, if the volume flow is too low or the volume flow fluctuates too much, the tolerance requirements for the components to be manufactured and the costs are very high. Based on this prior art, the object of the present invention is to provide a nozzle valve which enables improved vacuum generation. This object is achieved with the features of the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Erfindungsgemäß geht der Hauptkanal stromabwärts des Hauptventils in einen Teilkanal sowie in zumindest einen parallel zum Teilkanal verlaufenden Überbrückungskanal über, wobei der Teilkanal und/oder der zumindest eine Überbrückungskanal Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses aufweisen, welche derart ausgestaltet sind, dass ein durch den Teilkanal fließender relativer Anteil des Gesamtvolumenstroms bei zunehmendem Gesamtvolumenstrom abnimmt. Weiterhin weist der Teilkanal erfindungsgemäß eine Verjüngung auf, wobei die Vakuumleitung im Bereich der Verjüngung in den Teilkanal mündet.According to the invention, the main channel downstream of the main valve merges into a sub-channel and into at least one bridging channel running parallel to the sub-channel, wherein the sub-channel and/or the at least one bridging channel have means for prioritizing the fluid flow, which are designed such that a relative proportion of the total volume flow flowing through the sub-channel decreases as the total volume flow increases. Furthermore, according to the invention, the sub-channel has a taper, wherein the vacuum line opens into the sub-channel in the region of the taper.
Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Wenn ein Hauptkanal in zwei parallel verlaufende Kanäle (Teilkanal und Überbrückungskanal) übergeht, bedeutet dies im Sinne der vorliegenden Beschreibung, dass sich der Hauptkanal beim Übergang aufteilt, so dass ein Fluid entweder durch den Teilkanal oder durch den Überbrückungskanal fließen kann. Die geometrische Form oder Ausrichtung der Kanäle relativ zueinander wird durch den Begriff "parallel" nicht eingeschränkt. Eine Verjüngung des Teilkanals kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass ein durch eine Bewandung des Teilkanals gegebener Durchflussquerschnitt in Strömungsrichtung abnimmt. Der Teilkanal kann vorzugsweise zusammen mit der darin einmündenden Vakuumleitung eine Venturidüse ausbilden.First, some terms used in the context of the invention are explained. If a main channel merges into two parallel channels (partial channel and bridging channel), this means in the sense of the present description that the main channel splits at the transition so that a fluid can flow either through the partial channel or through the bridging channel. can flow. The geometric shape or alignment of the channels relative to one another is not restricted by the term "parallel". A tapering of the partial channel can be achieved in particular by a flow cross-section given by a wall of the partial channel decreasing in the direction of flow. The partial channel can preferably form a Venturi nozzle together with the vacuum line opening into it.
Das Hauptventil ist bevorzugt auf grundsätzlich bekannte Weise mit einem Schalthebel gekoppelt, um das Hauptventil zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung zu bewegen. Das Hauptventil kann außerdem mit einer automatischen Abschalteinrichtung gekoppelt sein. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die automatische Abschalteinrichtung auf grundsätzlich bekannte Weise (siehe beispielsweise
Durch den erfindungsgemäßen Teilkanal, welcher eine Verjüngung mit einer daran angeschlossenen Vakuumleitung aufweist, wird die Vakuumerzeugung vom Hauptventil sowie von dem durch den Hauptkanal fließenden Gesamtvolumenstrom entkoppelt. Insbesondere wird durch den Teilkanal ein Teil des Durchflussquerschnitts des Hauptkanals abgegrenzt und vom übrigen Teil des Durchflussquerschnitts, welcher dem zumindest einen Überbrückungskanal zugeordnet ist, separiert.The partial channel according to the invention, which has a taper with a vacuum line connected to it, decouples the vacuum generation from the main valve and from the total volume flow flowing through the main channel. In particular, a part of the flow cross section of the main channel is delimited by the partial channel and separated from the remaining part of the flow cross section, which is assigned to the at least one bridging channel.
Da der Hauptkanal in den Teilkanal sowie den Überbrückungskanal übergeht, kann ein Teil des Gesamtvolumenstroms durch den Teilkanal und ein anderer Teil des Gesamtvolumenstroms durch den Überbrückungskanal fließen. Durch die erfindungsgemäßen Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses wird die Aufteilung des Gesamtvolumenstroms auf die beiden parallel verlaufenden Kanäle in Abhängigkeit vom Gesamtvolumenstrom so beeinflusst, dass bei steigendem Gesamtvolumenstrom der durch den Teilkanal fließende relative Anteil abnimmt. Dies bedeutet beispielsweise, dass bei kleinem Gesamtvolumenstrom ein größerer relativer Anteil des Gesamtvolumenstroms durch den Teilkanal fließen kann. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei einem geringen Gesamtvolumenstrom zwischen 0 und 5 l/min der Gesamtvolumenstrom vollständig oder im Wesentlichen vollständig durch den Teilkanal fließt. Dadurch kann im Teilkanal (aufgrund des im Vergleich zum gesamten Hauptkanal kleineren Durchflussquerschnitts) bereits bei kleinem Gesamtvolumenstrom ein vergleichsweise hoher "Teilkanalvolumenstrom" erzeugt werden, welcher wiederum zur Erzeugung eines gewünschten Vakuums ausgenutzt werden kann.Since the main channel merges into the partial channel and the bridging channel, part of the total volume flow can flow through the partial channel and another part of the total volume flow can flow through the bridging channel. The means according to the invention for prioritizing the fluid flow make it possible to divide of the total volume flow on the two parallel channels depending on the total volume flow is influenced in such a way that as the total volume flow increases, the relative proportion flowing through the sub-channel decreases. This means, for example, that with a small total volume flow, a larger relative proportion of the total volume flow can flow through the sub-channel. For example, it can be provided that with a low total volume flow of between 0 and 5 l/min, the total volume flow flows completely or essentially completely through the sub-channel. As a result, a comparatively high "sub-channel volume flow" can be generated in the sub-channel (due to the smaller flow cross-section compared to the entire main channel) even with a small total volume flow, which in turn can be used to generate a desired vacuum.
Eine Abnahme des relativen Anteils des Gesamtvolumenstroms, welcher durch den Teilkanal fließt, bedeutet, dass bei größeren Gesamtvolumenströmen (beispielsweise ab 5 l/min) auch der oder die Überbrückungskanäle genutzt werden, um einen Teil des Gesamtvolumenstroms aufzunehmen. Bei steigendem Gesamtvolumenstrom wird also ein größerer Anteil des Gesamtvolumenstroms durch die Überbrückungskanäle geleitet, so dass der "Teilkanalvolumenstrom" weniger stark ansteigt oder im Optimalfall sogar konstant gehalten werden kann. Dadurch verändert sich auch das mittels der Verjüngung erzeugte Vakuum bei steigendem Gesamtvolumenstrom weniger stark oder kann sogar über große Betriebsbereiche konstant gehalten werden. Eine mit der Vakuumleitung verbundene automatische Abschalteinrichtung erfährt in diesem Fall über große Betriebsbereiche ein konstantes Vakuum, so dass die Abschalteinrichtung bei konstruktiv einfacher Ausgestaltung über einen großen Durchflussbereich eine automatische Abschaltung gewährleisten kann.A decrease in the relative proportion of the total volume flow that flows through the partial channel means that with larger total volume flows (for example from 5 l/min) the bridging channel(s) are also used to absorb part of the total volume flow. As the total volume flow increases, a larger proportion of the total volume flow is therefore passed through the bridging channels, so that the "partial channel volume flow" increases less or, in the best case, can even be kept constant. As a result, the vacuum generated by the taper also changes less as the total volume flow increases or can even be kept constant over large operating ranges. In this case, an automatic shutdown device connected to the vacuum line experiences a constant vacuum over large operating ranges, so that the shutdown device can ensure automatic shutdown over a large flow range with a structurally simple design.
Die Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses können zur Ablenkung und/oder Steuerung des Fluidstroms ausgebildet sein. Insbesondere können die Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses dazu eingerichtet sein, bei geringem Gesamtvolumenstrom einen größeren relativen Anteil des Gesamtvolumenstroms in den Teilkanal zu lenken und bei großem Gesamtvolumenstrom einen größeren relativen Anteil des Gesamtvolumenstroms in den zumindest einen Überbrückungskanal zu lenken. Die Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses können dazu beispielsweise einen starren Lenkabschnitt zur Lenkung des Fluidstroms aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses bewegbare Lenkabschnitte aufweisen, welche dazu ausgebildet sind, den Teilkanal und/oder den zumindest einen Überbrückungskanal nach Art eines Ventils zumindest teilweise zu verschließen.The means for prioritizing the fluid flow can be designed to divert and/or control the fluid flow. In particular, the means for prioritizing the fluid flow can be designed to direct a larger relative proportion of the total volume flow into the partial channel when the total volume flow is low and to direct a larger relative proportion of the total volume flow into the at least one bridging channel when the total volume flow is high. The means for prioritizing the fluid flow can, for example, have a rigid steering section for directing the fluid flow. Alternatively or additionally, it can also be provided that the means for prioritizing the fluid flow have movable steering sections which are designed to at least partially close the partial channel and/or the at least one bridging channel in the manner of a valve.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses ein Überströmventil auf, das dazu ausgebildet ist, den Überbrückungskanal zumindest teilweise zu verschließen. Das Überströmventil kann weiter vorzugsweise zum vollständigen verschließen des Überbrückungskanals ausgebildet sein. Indem der Überbrückungskanal durch das Überströmventil zumindest teilweise oder vollständig verschließbar ist, kann die Durchflussmenge, welche durch den Teilkanal fließt, gesteuert werden. Insbesondere kann bei einem geringen Gesamtvolumenstrom durch ein vollständiges Verschließen des Überströmventils der Gesamtvolumenstrom vollständig durch den Teilkanal geleitet werden. Bei hohem Gesamtvolumenstrom kann ein Teil des Gesamtvolumenstroms durch Öffnen des Überströmventils durch den Überbrückungskanal geleitet werden, so dass der durch den Teilkanal fließende relative Anteil des Gesamtvolumenstroms verringert wird. Das Überströmventil kann auch einen steuerbaren variablen Ventilhub aufweisen, so dass der durch den Überbrückungskanal fließende Volumenstrom durch den Ventilhub steuerbar ist. Durch das verschließbare Überströmventil kann ein gleichmäßiger Durchfluss durch den Teilkanal und damit eine gleichmäßige Vakuumerzeugung gewährleistet werden. Wenn mehrere (parallel zueinander verlaufende) voneinander getrennte Überbrückungskanäle vorhanden sind, können mehrere der Überbrückungskanäle oder auch alle Überbrückungskanäle jeweils ein Überströmventil aufweisen.In a preferred embodiment, the means for prioritizing the fluid flow comprise an overflow valve which is designed to at least partially close the bypass channel. The overflow valve can further preferably be designed to completely close the bypass channel. By making the bypass channel at least partially or completely closable by the overflow valve, the flow rate that flows through the partial channel can be controlled. In particular, if the total volume flow is low, the total volume flow can be completely guided through the partial channel by completely closing the overflow valve. If the total volume flow is high, part of the total volume flow can be guided through the bypass channel by opening the overflow valve, so that the relative proportion of the total volume flow flowing through the partial channel is reduced. The overflow valve can also have a controllable variable valve stroke, so that the volume flow through the bridging channel can be controlled by the valve stroke. The closable overflow valve can ensure a uniform flow through the partial channel and thus a uniform vacuum generation. If there are several (parallel to each other) separate bridging channels, several of the bridging channels or even all of the bridging channels can each have an overflow valve.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Überströmventil durch einen stromaufwärts des Überströmventils herrschenden Fluiddruck öffenbar ist. Dies hat den Vorteil, dass bei kleinen Durchflussmengen, welche mit einem entsprechend kleinem Fluiddruck einhergehen, das Überströmventil zunächst verschlossen bleibt und somit eine größere bzw. die gesamte Fluidmenge zunächst durch den Teilkanal fließt und dort für eine sichere Vakuumerzeugung sorgt. Bei größeren Durchflussmengen erhöht sich der Fluiddruck stromaufwärts des Überströmventils, so dass dieses vom Fluiddruck geöffnet wird und einen Teil des durch den Hauptkanal fließenden Fluidstroms aufnimmt. Der durch den Teilkanal fließende Anteil des Fluidstroms sowie das damit einhergehende Vakuum wird auf diese Weise automatisch vergleichmäßigt. Das oder die Überströmventile können insbesondere einen stromaufwärts in eine Schließstellung vorgespannten Schließkörper aufweisen. Dadurch kann die fluiddruckabhängige Öffenbarkeit der Überströmventile auf einfache Weise realisiert werden. Möglich ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch eine aktive Steuerung der Überströmventile, beispielsweise durch eine Betätigungsmechanik, welche die Überströmventile in Abhängigkeit des Gesamtvolumenstroms betätigt.Preferably, the overflow valve can be opened by a fluid pressure prevailing upstream of the overflow valve. This has the advantage that with small flow rates, which are accompanied by a correspondingly low fluid pressure, the overflow valve initially remains closed and thus a larger or the entire fluid quantity initially flows through the partial channel and ensures a reliable vacuum generation there. With larger flow rates, the fluid pressure upstream of the overflow valve increases so that it is opened by the fluid pressure and absorbs part of the fluid flow flowing through the main channel. The portion of the fluid flow flowing through the partial channel and the associated vacuum are automatically equalized in this way. The overflow valve or valves can in particular have a closing body pre-tensioned upstream into a closed position. This makes it easy to open the overflow valves depending on the fluid pressure. Within the scope of the invention, active control of the overflow valves is also possible in principle, for example by an actuating mechanism that actuates the overflow valves depending on the total volume flow.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Hauptkanal zumindest zwei parallel zum Teilkanal verlaufende Überbrückungskanäle auf, wobei vorzugsweise jeder der beiden Überbrückungskanäle jeweils ein Überströmventil zum Verschließen des Überbrückungskanals umfasst. Die Überströmventile weisen vorzugsweise jeweils einen stromaufwärts in eine Schließstellung vorgespannten Schließkörper auf und sind durch einen vor dem Überströmventil herrschenden Fluiddruck öffenbar. Indem zwei Überbrückungskanäle vorhanden sind, kann das Fluid entweder durch den einen oder durch den anderen Überbrückungskanal am Teilkanal vorbeifließen. Die Zuverlässigkeit der Vakuumerzeugung kann dadurch weiter erhöht werden, da bei Ausfall eines Überbrückungskanals (beispielsweise durch Verstopfung oder Fehlfunktionen des zugeordneten Überströmventils) noch immer ein weiterer Überbrückungskanal bereitsteht, welcher zumindest einen Teil des Fluidflusses aufnehmen kann.In a preferred embodiment, the main channel has at least two bridging channels running parallel to the partial channel wherein each of the two bridging channels preferably comprises an overflow valve for closing the bridging channel. The overflow valves preferably each have a closing body pre-tensioned upstream into a closed position and can be opened by a fluid pressure prevailing in front of the overflow valve. By having two bridging channels, the fluid can flow past the partial channel either through one or the other bridging channel. The reliability of the vacuum generation can be further increased as a result, since if one bridging channel fails (for example due to blockage or malfunction of the associated overflow valve), another bridging channel is still available which can absorb at least part of the fluid flow.
Vorzugsweise ist bei einer Ausführungsform mit zwei Überbrückungskanälen ein erstes der Überströmventile dazu ausgebildet, bei Überschreiten eines ersten Fluiddrucks in die Öffnungsstellung bewegt zu werden, wobei ein zweites der Überströmventile dazu ausgebildet ist, bei Überschreiten eines zweiten, vom ersten verschiedenen Fluiddrucks in die Öffnungsstellung bewegt zu werden. Beispielsweise kann eine Vorspannung des Schließkörpers des ersten Überströmventils von einer Vorspannung des Schließkörpers des zweiten Überströmventils verschieden sein. Alternativ oder zusätzlich können die Schließkörper des ersten und zweiten Überströmventils auch stromaufwärts weisende vom Fluiddruck beaufschlagbare Frontflächen aufweisen, die sich durch unterschiedliche Form und/oder unterschiedliche Größe voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Frontfläche des ersten Überstromventils größer sein als die Frontfläche des zweiten Überstromventils. Ein stromaufwärts herrschender Fluiddruck wird aufgrund der größeren Fläche in eine größere Kraft umgewandelt, so dass das Überströmventil mit der größeren Frontfläche zuerst öffnet und das Überströmventil mit der kleineren Frontfläche erst bei einem höheren Fluiddruck öffnet. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Überströmventile kann mit hoher Genauigkeit und Sicherheit vorgegeben werden, welcher Anteil des Volumenstroms durch den Teilkanal fließen soll, so dass sich auch das dort erzeugte Vakuum mit hoher Zuverlässigkeit über einen großen Durchflussbereich einstellt.Preferably, in an embodiment with two bridging channels, a first of the overflow valves is designed to be moved into the open position when a first fluid pressure is exceeded, wherein a second of the overflow valves is designed to be moved into the open position when a second fluid pressure, different from the first, is exceeded. For example, a preload of the closing body of the first overflow valve can be different from a preload of the closing body of the second overflow valve. Alternatively or additionally, the closing bodies of the first and second overflow valves can also have upstream-facing front surfaces that can be acted upon by the fluid pressure and that differ from one another in terms of different shape and/or size. For example, the front surface of the first overflow valve can be larger than the front surface of the second overflow valve. A fluid pressure prevailing upstream is converted into a larger force due to the larger surface, so that the overflow valve with the larger front surface opens first and the overflow valve with the smaller front surface only opens when the first overflow valve is closed. a higher fluid pressure. The design of the overflow valves described above makes it possible to specify with high accuracy and certainty which portion of the volume flow should flow through the partial channel, so that the vacuum generated there is also set with high reliability over a large flow range.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Hauptventil einen Hauptventilkörper und einen stromabwärts des Hauptventilkörpers angeordneten Ventilschaft auf, wobei zumindest ein Abschnitt des Teilkanals in Radialrichtung neben dem Ventilschaft angeordnet ist. Die Anordnung des Abschnitts des Teilkanals radial neben dem Ventilschaft bedeutet vorliegend, dass der Abschnitt von einer vom Ventilschaft ausgehenden, senkrecht zur Axialrichtung des Ventilschafts stehenden gedachten Achse geschnitten wird. Durch die Anordnung des Teilkanals radial neben dem Ventilschaft kann die Vakuumerzeugung auf platzsparende Weise unmittelbar stromabwärts des Hauptventils erfolgen. Der Abstand zu einer gegebenenfalls vorhandenen automatischen Abschalteinrichtung kann klein gehalten werden, wodurch auch die Größe bzw. Länge der zu evakuierenden Räume und Leitungen reduziert werden kann. Der Arbeitsbereich der automatischen Abschalteinrichtung kann dadurch weiter verbessert werden. Darüber hinaus ist es aufgrund der Anordnung des Teilkanals neben dem Ventilschaft nicht erforderlich, Modifikationen an dem mit dem Ventilschaft verbundenen Mechanismus zur Betätigung des Hauptventils bzw. an der damit verbundenen automatischen Abschalteinrichtung vorzunehmen.In a preferred embodiment, the main valve has a main valve body and a valve stem arranged downstream of the main valve body, with at least a section of the partial channel being arranged radially next to the valve stem. The arrangement of the section of the partial channel radially next to the valve stem means in this case that the section is cut by an imaginary axis extending from the valve stem and perpendicular to the axial direction of the valve stem. By arranging the partial channel radially next to the valve stem, the vacuum can be generated in a space-saving manner immediately downstream of the main valve. The distance to any automatic shutdown device that may be present can be kept small, which also means that the size or length of the rooms and lines to be evacuated can be reduced. The working range of the automatic shutdown device can thus be further improved. In addition, due to the arrangement of the partial channel next to the valve stem, it is not necessary to make modifications to the mechanism connected to the valve stem for actuating the main valve or to the automatic shutdown device connected to it.
Der Teilkanal und der zumindest eine Überbrückungskanal können in Umfangsrichtung vorzugweise gleichmäßig um den Ventilschaft herum verteilt sein. Die Anzahl der Überbrückungskanäle kann mehr als zwei, vorzugsweise mehr als drei und weiter vorzugsweise fünf betragen. Die gleichmäßige Anordnung führt zu einem gleichmäßig verteilten Fluiddurchfluss und zu einer Minimierung von turbulenten Strömungen. Bevorzugt ist der Ventilschaft in Bezug auf einen Querschnitt des Hauptkanals im Wesentlichen mittig angeordnet, wobei der Teilkanal und/oder die Überbrückungskanäle weiter vorzugsweise außermittig in Bezug auf den Querschnitt des Hauptkanals angeordnet sind.The partial channel and the at least one bridging channel can preferably be distributed uniformly around the valve stem in the circumferential direction. The number of bridging channels can be more than two, preferably more than three and more preferably five. The uniform arrangement leads to a evenly distributed fluid flow and minimizing turbulent flows. Preferably, the valve stem is arranged substantially centrally with respect to a cross section of the main channel, wherein the partial channel and/or the bridging channels are further preferably arranged off-center with respect to the cross section of the main channel.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Zapfventil eine automatische Abschalteinrichtung zur Betätigung des Hauptventils, wobei die Vakuumleitung mit der automatischen Abschalteinrichtung verbunden ist. Der Aufbau einer solchen automatischen Abschalteinrichtung ist grundsätzlich bekannt und soll daher vorliegend nicht genauer erläutert werden.In a preferred embodiment, the dispensing valve comprises an automatic shut-off device for actuating the main valve, wherein the vacuum line is connected to the automatic shut-off device. The structure of such an automatic shut-off device is basically known and will therefore not be explained in more detail here.
Das Zapfventil kann einen ersten einstellbaren maximalen Volumenstrom sowie einen zweiten, vom ersten verschiedenen maximalen Volumenstrom aufweisen. Die Ausgestaltung eines Zapfventils zur Abgabe verschiedener maximaler Volumenströme ist beispielsweise aus dem Dokument
Zur Einstellung des ersten oder zweiten maximalen Volumenstroms wurde in der
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Zapfventil die nachfolgenden Merkmale:
- das Zapfventil weist einen ersten maximalen Volumenstrom und einen zweiten maximalen Volumenstrom auf, wobei der zweite maximale Volumenstrom größer ist als der erste,
- das Zapfventil weist einen separat vom Hauptventil ausgebildeten einstellbaren Strömungsbegrenzer auf, welcher dazu ausgebildet ist, den Fluiddurchfluss wahlweise auf den ersten oder zweiten maximalen Volumenstrom zu begrenzen,
- das Zapfventil weist eine Betätigungseinrichtung auf, die zur Wechselwirkung mit einem dem Tank eines Kraftfahrzeugs zugeordneten Signalelement sowie zur wahlweisen Einstellung des Strömungsbegrenzers auf den ersten oder den zweiten maximalen Volumenstrom ausgebildet ist.
- the nozzle has a first maximum volume flow and a second maximum volume flow, the second maximum volume flow being greater than the first,
- the nozzle valve has an adjustable flow restrictor which is designed separately from the main valve and is designed to limit the fluid flow optionally to the first or second maximum volume flow,
- the nozzle has an actuating device which is designed to interact with a signal element assigned to the tank of a motor vehicle and to selectively adjust the flow limiter to the first or the second maximum volume flow.
Die vorstehend beschriebene Idee eines Zapfventils mit einem ersten und zweiten maximalen Volumenstrom weist gegebenenfalls unabhängig von den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 einen erfinderischen Gehalt auf.The above-described idea of a nozzle with a first and a second maximum volume flow may have an inventive content independently of the characterizing features of claim 1.
Der Begriff Zapfventil kann in diesem Fall eine Vorrichtung zur Kontrolle des Flüssigkeitsdurchflusses während eines Betankungsvorgangs bezeichnen. Die Anforderungen an die Bau- und Arbeitsweise von automatischen Zapfventilen für die Benutzung an Zapfsäulen sind in der DIN EN 13012 geregelt.In this case, the term nozzle can refer to a device for controlling the flow of liquid during a refueling process. The requirements for the construction and The operation of automatic nozzles for use at fuel pumps is regulated in DIN EN 13012.
Das Zapfventil weist in der bevorzugten Ausführungsform einen einstellbaren Strömungsbegrenzer auf, welcher dazu ausgebildet ist, den Fluiddurchfluss wahlweise auf den ersten oder den zweiten maximalen Volumenstrom zu begrenzen. Dies bedeutet, dass durch den Strömungsbegrenzer bei vorgegebenem konstanten Fluiddruck am Eingang des Zapfventils jeweils höchstens der jeweils eingestellte maximale Volumenstrom hindurchtreten kann. Insbesondere kann der Benutzer mittels eines Schalthebels sowie des damit gekoppelten Hauptventils den Volumenstrom jeweils nur bis zu dem jeweils eingestellten ersten oder zweiten maximalen Volumenstrom steuern. Der jeweils eingestellte maximale Volumenstrom begrenzt somit die maximale Flüssigkeitsabgabe pro Zeiteinheit. Der zweite maximale Volumenstrom ist höher als der erste maximale Volumenstrom. Die bevorzugte Ausführungsform ist nicht auf ein Zapfventil mit genau zwei einstellbaren maximalen Volumenströmen beschränkt, sie umfasst auch Ausführungsformen, bei denen der Strömungsbegrenzer auf drei oder mehr einstellbare maximale Volumenströme einstellbar ist.In the preferred embodiment, the nozzle has an adjustable flow limiter which is designed to selectively limit the fluid flow to the first or second maximum volume flow. This means that at a given constant fluid pressure at the nozzle inlet, only the set maximum volume flow can pass through the flow limiter. In particular, the user can use a switching lever and the main valve coupled to it to control the volume flow only up to the set first or second maximum volume flow. The set maximum volume flow thus limits the maximum liquid delivery per unit of time. The second maximum volume flow is higher than the first maximum volume flow. The preferred embodiment is not limited to a nozzle with exactly two adjustable maximum volume flows; it also includes embodiments in which the flow limiter can be set to three or more adjustable maximum volume flows.
Der einstellbare Strömungsbegrenzer ist in der oben beschriebenen Ausführungsform separat vom Hauptventil ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Strömungsbegrenzer unabhängig vom Zustand des Hauptventils auf den ersten oder zweiten maximalen Volumenstrom einstellbar ist. Der Strömungsbegrenzer kann vom Hauptventil beabstandet stromaufwärts oder stromabwärts des Hauptventils angeordnet sein.In the embodiment described above, the adjustable flow restrictor is designed separately from the main valve. This means that the flow restrictor can be set to the first or second maximum volume flow regardless of the state of the main valve. The flow restrictor can be arranged at a distance from the main valve upstream or downstream of the main valve.
Indem der erfindungsgemäße einstellbare Strömungsbegrenzer separat vom Hauptventil ausgebildet ist, erfolgt die wahlweise Begrenzung des Fluiddurchflusses unabhängig vom Hauptventil und dessen Abschaltautomatik. Es sind daher keine aufwändigen Modifikationen an der Abschaltautomatik und/oder am Hauptventil erforderlich, wodurch die Konstruktion des Zapfventils vereinfacht und die Funktionssicherheit erhöht werden kann. Die Anordnung eines Strömungsbegrenzers separat vom Hauptventil ermöglicht außerdem bei Fehlfunktionen eine deutlich einfachere Reparatur. Der Strömungsbegrenzer kann ggf. außerdem dazu ausgebildet sein, bei bereits bestehenden Zapfventilen nachgerüstet zu werden.Since the adjustable flow limiter according to the invention is designed separately from the main valve, the optional limitation of the fluid flow is independent of the main valve and its automatic shut-off. Therefore, no complex Modifications to the automatic shut-off and/or the main valve are required, which can simplify the design of the nozzle and increase functional reliability. The arrangement of a flow limiter separate from the main valve also makes repairs much easier in the event of a malfunction. The flow limiter can also be designed to be retrofitted to existing nozzles.
In einer Ausführungsform ist der Strömungsbegrenzer stromabwärts des Hauptventils angeordnet. Vorzugsweise ist der Strömungsbegrenzer in einem Auslaufrohr des Zapfventils angeordnet. Durch die Anordnung des Strömungsbegrenzers im Auslaufrohr kann das Auslaufrohr als eigenständige Einheit ausgetauscht werden, so dass bei Fehlfunktionen eine einfache Reparatur stattfinden kann. Zudem ist es möglich, Zapfventile durch einen Austausch des Auslaufrohres mit dem erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzer nachzurüsten.In one embodiment, the flow restrictor is arranged downstream of the main valve. The flow restrictor is preferably arranged in an outlet pipe of the nozzle. By arranging the flow restrictor in the outlet pipe, the outlet pipe can be replaced as a separate unit, so that in the event of a malfunction, it can be easily repaired. It is also possible to retrofit nozzles with the flow restrictor according to the invention by replacing the outlet pipe.
Der erste einstellbare maximale Volumenstrom kann weniger als 15 l/min betragen, vorzugsweise liegt er zwischen 5 l/min und 15 l/min, weiter vorzugsweise zwischen 5 l/min und 10 l/min. Zusätzlich oder alternativ kann der zweite einstellbare maximale Volumenstrom weniger als 50 l/min betragen, vorzugsweise liegt er zwischen 10 l/min und 50 l/min, weiter vorzugsweise zwischen 20 l/min und 40 l/min.The first adjustable maximum volume flow can be less than 15 l/min, preferably it is between 5 l/min and 15 l/min, more preferably between 5 l/min and 10 l/min. Additionally or alternatively, the second adjustable maximum volume flow can be less than 50 l/min, preferably it is between 10 l/min and 50 l/min, more preferably between 20 l/min and 40 l/min.
Vorzugsweise ist der Strömungsbegrenzer standardmäßig auf den ersten einstellbaren maximalen Volumenstrom eingestellt, wobei der zweite einstellbare maximale Volumenstrom nur dann eingestellt wird, wenn die Betätigungseinrichtung das Signalelement detektiert. Die Detektion des Signalelements kann dabei insbesondere durch die Wechselwirkung zwischen der Betätigungseinrichtung und dem Signalelement erfolgen. Indem standardmäßig der kleinere erste maximale Volumenstrom eingestellt ist, erfolgt standardmäßig die Abgabe des kleineren Volumenstroms, wobei größere Volumenströme nur dann ausgebracht werden, wenn durch die Erkennung des entsprechenden Signalelements sichergestellt ist, dass der zu betankende Tank aufgrund seiner Größe auch für den größeren zweiten maximalen Volumenstrom geeignet ist.Preferably, the flow limiter is set to the first adjustable maximum volume flow as standard, with the second adjustable maximum volume flow only being set when the actuating device detects the signal element. The detection of the signal element can take place in particular through the interaction between the actuating device and the signal element. By setting the second adjustable maximum volume flow as standard If the smaller first maximum volume flow is set, the smaller volume flow is delivered as standard, whereby larger volume flows are only delivered if the detection of the corresponding signal element ensures that the tank to be refuelled is also suitable for the larger second maximum volume flow due to its size.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungseinrichtung zur Wechselwirkung mit einem Ringmagneten eines Einfüllstutzens nach ISO 22241-4 ausgebildet. Das Signalelement kann in diesem Fall also einen Ringmagneten eines Einfüllstutzens nach ISO 22241-4 umfassen.In a preferred embodiment, the actuating device is designed to interact with a ring magnet of a filler neck according to ISO 22241-4. In this case, the signal element can therefore comprise a ring magnet of a filler neck according to ISO 22241-4.
Die Betätigung des Strömungsbegrenzers zur wahlweisen Einstellung des ersten oder zweiten maximalen Volumenstroms kann magnetisch und/oder mechanisch (beispielsweise mittels Federelementen) und/oder pneumatisch (beispielsweise mittels Druckluft) und/oder elektrisch (beispielsweise mittels eines Stellmotors) erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Betätigungseinrichtung ein verschiebbar angeordnetes Magnetelement auf, das zur mechanischen Betätigung des Strömungsbegrenzers ausgestaltet ist. Eine zwischen dem Magnetelement und dem Ringmagnet erzeugte Magnetkraft kann mechanisch auf den Strömungsbegrenzer übertragen werden, um diesen zu betätigen. Insbesondere kann das Magnetelement durch eine mechanische Signalübertragungsvorrichtung, beispielsweise durch eine Übertragungsstange, mit dem Strömungsbegrenzer verbunden sein.The flow limiter can be actuated to selectively set the first or second maximum volume flow magnetically and/or mechanically (for example by means of spring elements) and/or pneumatically (for example by means of compressed air) and/or electrically (for example by means of a servomotor). In a preferred embodiment, the actuating device has a displaceably arranged magnetic element which is designed for mechanical actuation of the flow limiter. A magnetic force generated between the magnetic element and the ring magnet can be mechanically transmitted to the flow limiter in order to actuate it. In particular, the magnetic element can be connected to the flow limiter by a mechanical signal transmission device, for example by a transmission rod.
Der Strömungsbegrenzer kann einen Drosselventilkörper aufweisen, wobei vorzugweise die mechanische Signalübertragungsvorrichtung bzw. die Übertragungsstange mit dem Drosselventilkörper verbunden ist. Die Magnetkraft kann über die Übertragungsstange auf den Drosselventilkörper übertragen werden, um den Strömungsbegrenzer zu öffnen bzw. zu schließen. Der Drosselventilkörper ist dabei vorzugsweise bei einer Betätigung des Strömungsbegrenzers durch die Signalübertragungsvorrichtung in eine erste Richtung bewegbar. Vorzugsweise ist weiterhin ein mit dem Drosselventilkörper verbundenes Rückstellelement vorgesehen, das insbesondere dazu ausgebildet sein kann, den Drosselventilkörper in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung zu drängen.The flow restrictor can have a throttle valve body, wherein the mechanical signal transmission device or the transmission rod is preferably connected to the throttle valve body. The magnetic force can be transmitted to the throttle valve body via the transmission rod in order to to open or close the flow restrictor. The throttle valve body is preferably movable in a first direction when the flow restrictor is actuated by the signal transmission device. Preferably, a return element connected to the throttle valve body is also provided, which can in particular be designed to urge the throttle valve body in a direction opposite to the first direction.
Der Strömungsbegrenzer kann zudem einen Drosselventilsitz aufweisen, wobei der Drosselventilkörper vorzugsweise stromabwärts in eine Schließstellung bewegbar ist, in der er gegen den Drosselventilsitz anliegt. Der Strömungsbegrenzer kann in dieser Ausführungsform auch als Drosselventil bezeichnet werden. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Drosselventilkörper zur wahlweisen Begrenzung des Fluiddurchflusses auf den ersten maximalen Volumenstrom in die Schließstellung und zur wahlweisen Begrenzung des Fluiddurchflusses auf den zweiten maximalen Volumenstrom in eine Öffnungsstellung bewegbar ist. Die Bewegung in die Öffnungsstellung kann durch die Übertragung der Magnetkraft mittels der Signalübertragungsvorrichtung auf den Drosselventilkörper erfolgen. Die Bewegung des Drosselventilkörpers in die Schließstellung kann beispielsweise durch das Rückstellelement erfolgen oder durch dieses unterstützt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung des Drosselventilkörpers in die Schließstellung auch dadurch erreicht werden, dass der Drosselventilkörper, wenn das Zapfventil in einen Einfüllstutzen ohne Ringmagnet eingeführt ist, vom Fluiddruck in die Schließstellung gedrückt wird.The flow limiter can also have a throttle valve seat, wherein the throttle valve body can preferably be moved downstream into a closed position in which it rests against the throttle valve seat. The flow limiter can also be referred to as a throttle valve in this embodiment. It is preferably provided that the throttle valve body can be moved into the closed position for optionally limiting the fluid flow to the first maximum volume flow and into an open position for optionally limiting the fluid flow to the second maximum volume flow. The movement into the open position can be carried out by the transmission of the magnetic force by means of the signal transmission device to the throttle valve body. The movement of the throttle valve body into the closed position can be carried out by the return element or be supported by it, for example. Alternatively or additionally, the movement of the throttle valve body into the closed position can also be achieved by the throttle valve body being pushed into the closed position by the fluid pressure when the nozzle is inserted into a filler neck without a ring magnet.
Insbesondere kann die oben erwähnte standardmäßige Einstellung des Strömungsbegrenzers auf den ersten maximalen Volumenstrom durch die durch das Rückstellelement oder durch den Fluiddruck erzeugte Bewegung des Drosselventilkörpers in die Schließstellung erreicht werden. Sofern das Zapfventil in einen Einfüllstutzen eingeführt wird, welcher einen Ringmagneten aufweist, wirkt zwischen dem Ringmagneten und dem Magnetelement eine Magnetkraft. In der vorliegend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ist die zwischen Ringmagnet und Magnetelement wirkende Magnetkraft dazu ausgestaltet, den Drosselventilkörper gegen eine vom Fluiddruck sowie vom ggf. vorhandenen Rückstellelement erzeugte Schließkraft in die Öffnungsstellung zu bringen und dort auch gegen die vom Fluiddruck erzeugten Schließkräfte zu halten.In particular, the above-mentioned standard setting of the flow restrictor to the first maximum volume flow can be achieved by the movement of the throttle valve body into the closed position generated by the return element or by the fluid pressure. can be achieved. If the nozzle is inserted into a filler neck which has a ring magnet, a magnetic force acts between the ring magnet and the magnetic element. In the preferred embodiment described here, the magnetic force acting between the ring magnet and the magnetic element is designed to bring the throttle valve body into the open position against a closing force generated by the fluid pressure and by the return element, if present, and to hold it there against the closing forces generated by the fluid pressure.
Vorzugsweise ist stromaufwärts des Drosselventilkörpers eine Strömungsleiteinrichtung angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, eine vom strömenden Fluid auf den Drosselventilkörper ausgeübte Schließkraft zu reduzieren. Die Strömungsleiteinrichtung kann dazu insbesondere Leitflächen aufweisen, welche relativ zu einer Axialrichtung des Drosselventilkörpers geneigt sind. Die Leitflächen können weiterhin dazu ausgebildet sein, den Fluidstrom von einer stromaufwärts weisenden Rückfläche des Drosselventilkörpers in Radialrichtung (also senkrecht zur Axialrichtung des Drosselventilkörpers) abzuleiten, so dass vorzugsweise zumindest ein Teil des Fluidstroms an der Rückfläche vorbeigeleitet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Leitflächen dazu eingerichtet sind, den Fluidstrom von einer zentral durch den Drosselventilkörper verlaufenden Achse radial nach außen abzuleiten. Dadurch kann für eine seitliche Anströmung des Drosselventilkörpers gesorgt werden, wodurch die vom Fluid erzeugten Schließkräfte vermindert werden.Preferably, a flow guide device is arranged upstream of the throttle valve body, which is designed to reduce a closing force exerted by the flowing fluid on the throttle valve body. The flow guide device can, in particular, have guide surfaces that are inclined relative to an axial direction of the throttle valve body. The guide surfaces can also be designed to divert the fluid flow from an upstream-facing rear surface of the throttle valve body in the radial direction (i.e. perpendicular to the axial direction of the throttle valve body), so that preferably at least part of the fluid flow is guided past the rear surface. For example, it can be provided that the guide surfaces are designed to divert the fluid flow radially outwards from an axis running centrally through the throttle valve body. This can ensure a lateral flow onto the throttle valve body, which reduces the closing forces generated by the fluid.
Eine Bewegbarkeit des Drosselventilkörpers kann in Richtung stromaufwärts durch einen Anschlag begrenzt sein. Durch die Begrenzung der Bewegbarkeit des Drosselventilkörpers nimmt dieser in der Öffnungsstellung eine definierte Position ein. Vorzugsweise ist ein den Strömungsbegrenzer überbrückender Bypasskanal vorgesehen. Aufgrund des Bypasskanals verhindert der Strömungsbegrenzer den Fluiddurchfluss durch das Zapfventil nicht vollständig, sondern bewirkt lediglich eine Verringerung des Fluiddurchflusses. Vorzugsweise ist der Bypasskanal bei geschlossenem Strömungsbegrenzer zum Durchlassen des ersten maximalen Volumenstroms ausgebildet. Der Bypasskanal kann eine sich durch den Drosselventilkörper erstreckende Durchgangsöffnung für den Fluiddurchfluss aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Bypasskanal auch einen vom Strömungsbegrenzer beabstandeten Nebenarm aufweisen, welcher parallel zu einem durch den geöffneten Strömungsbegrenzer hindurchführenden Fluidstrom verläuft.The mobility of the throttle valve body can be limited in the upstream direction by a stop. By limiting the mobility of the throttle valve body, it assumes a defined position in the open position. Preferably, a bypass channel is provided that bridges the flow restrictor. Due to the bypass channel, the flow restrictor does not completely prevent the fluid flow through the nozzle valve, but merely reduces the fluid flow. Preferably, the bypass channel is designed to allow the first maximum volume flow to pass when the flow restrictor is closed. The bypass channel can have a through opening for the fluid flow that extends through the throttle valve body. Alternatively or additionally, the bypass channel can also have a secondary arm that is spaced apart from the flow restrictor and runs parallel to a fluid flow that passes through the open flow restrictor.
Das Zapfventil kann ein stromabwärts des Strömungsbegrenzers angeordnetes Sicherheitsventil aufweisen, das stromab durch ein Rückstellelement in eine Schließstellung gedrängt wird, wobei das Sicherheitsventil durch Wechselwirkung mit einem Einfüllstutzen des Tanks in eine Öffnungsstellung bewegbar ist. Ein solches Sicherheitsventil ist beispielsweise aus der
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Betätigungseinrichtung relativ zu einem Ventilschaft des Sicherheitsventils verschiebbar ausgebildet ist, wobei der Ventilschaft des Sicherheitsventils vorzugsweise einen Hohlraum aufweist, in dem das Magnetelement der Betätigungseinrichtung verschiebbar angeordnet ist. Es hat sich gezeigt, dass die Anordnung des Magnetelements innerhalb des Ventilschafts des Sicherheitsventils eine besonders platzsparende Konstruktion ermöglicht. Wenn die Betätigungseinrichtung eine Übertragungsstange aufweist, kann diese durch eine Durchgangsöffnung in einer Rückwand des Ventilschafts geführt sein.In particular, it can be provided that the actuating device relative to a valve stem of the safety valve is designed to be displaceable, wherein the valve stem of the safety valve preferably has a cavity in which the magnetic element of the actuating device is arranged displaceably. It has been shown that the arrangement of the magnetic element within the valve stem of the safety valve enables a particularly space-saving construction. If the actuating device has a transmission rod, this can be guided through a through opening in a rear wall of the valve stem.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zum Ausbringen eines Fluids mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Zapfventils, bei dem ein erster Anteil des Fluidstroms durch den Teilkanal und ein zweiter Anteil des Fluidstroms durch den zumindest einen Überbrückungskanal geleitet wird, wobei der durch den Teilkanal geleitete Anteil des Fluidstroms zur Erzeugung eines Vakuums verwendet wird.The present invention further relates to a method for dispensing a fluid with the aid of a dispensing valve according to the invention, in which a first portion of the fluid flow is passed through the partial channel and a second portion of the fluid flow is passed through the at least one bridging channel, wherein the portion of the fluid flow passed through the partial channel is used to generate a vacuum.
Vorzugsweise weist der zumindest eine Überbrückungskanal ein Überströmventil auf, wobei das Überströmventil zur Einstellung des durch den Teilkanal fließenden Anteils des Fluidstroms verwendet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann durch weitere vorstehend bereits in Verbindung mit dem erfindungsgemä-ßen Zapfventil beschriebenen Merkmale fortgebildet werden.Preferably, the at least one bridging channel has an overflow valve, wherein the overflow valve is used to adjust the proportion of the fluid flow flowing through the partial channel. The method according to the invention can be further developed by further features already described above in connection with the nozzle valve according to the invention.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- ein erfindungsgemäßes Zapfventil in einer seitlichen Schnittdarstellung;
- Figur 2:
- einen Ausschnitt aus der
Figur 1 in einer vergrößerten Ansicht; - Figur 3:
- eine Querschnittsansicht entlang der in
Figur 1 gezeigten Linie H-H; - Figur 4:
- den in
gezeigten Ausschnitt nach der Betätigung des Hauptventils ohne Fluidstrom;Figur 2 - Figur 5:
- das erfindungsgemäße Zapfventil der
Figuren 1 während der Ausbringung eines Fluids mit einem ersten maximalen Volumenstrom;bis 4 - Figur 6:
- ein Ausschnitt aus der
Figur 5 in einer Vergrößerten Ansicht; - Figur 7:
- das erfindungsgemäße Zapfventil der
Figuren 1 während der Ausbringung eines Fluids mit einem zweiten maximalen Volumenstrom;bis 6 - Figur 8:
- ein Ausschnitt aus der
Figur 7 in einer Vergrößerten Ansicht; - Figur 9:
- eine seitliche Schnittansicht durch ein Auslaufrohr des erfindungsgemäßen Zapfventils vor der Beätigung des Hauptventils;
- Figur 10:
- eine seitliche Schnittansicht durch das Auslaufrohr des erfindungsgemäßen Zapfventils während der Ausbringung eines Fluids mit dem ersten maximalen Volumenstrom;
- Figur 11:
- eine seitliche Schnittansicht durch das Auslaufrohr des erfindungsgemäßen Zapfventils während der Ausbringung eines Fluids mit dem zweiten maximalen Volumenstrom.
- Figure 1:
- a nozzle according to the invention in a side sectional view;
- Figure 2:
- an excerpt from the
Figure 1 in an enlarged view; - Figure 3:
- a cross-sectional view along the
Figure 1 shown line HH; - Figure 4:
- the in
Figure 2 shown section after actuation of the main valve without fluid flow; - Figure 5:
- the inventive nozzle of the
Figures 1 to 4 during the application of a fluid with a first maximum volume flow; - Figure 6:
- an excerpt from the
Figure 5 in an enlarged view; - Figure 7:
- the inventive nozzle of the
Figures 1 to 6 during the application of a fluid with a second maximum volume flow; - Figure 8:
- an excerpt from the
Figure 7 in an enlarged view; - Figure 9:
- a side sectional view through an outlet pipe of the nozzle valve according to the invention before the main valve is actuated;
- Figure 10:
- a side sectional view through the outlet pipe of the nozzle according to the invention during the discharge of a fluid with the first maximum volume flow;
- Figure 11:
- a side sectional view through the outlet pipe of the nozzle according to the invention during the dispensing of a fluid with the second maximum volume flow.
Das Zapfventil umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Einlass 2, an den eine Zuleitung zur Zuführung eines Fluids angeschlossen werden kann (nicht gezeigt). Am vorderen Ende des Gehäuses 1 ist ein Auslaufrohr 3 eingesetzt, an dessen vorderem Ende sich ein Auslass 25 befindet. Der Auslass 25 kann beispielsweise in einen Einfüllstutzen 22, 26 eines Fahrzeugs eingeführt werden (siehe
Vom Einlass 2 zum Auslass 25 erstreckt sich ein Hauptkanal 16, in dem ein Hauptventil 5 zur Steuerung des Gesamtvolumenstroms angeordnet ist. Das Hauptventil 5 umfasst einen Hauptventilkörper 6 (siehe
Die automatische Abschalteinrichtung 30 ist dazu ausgebildet, das Hauptventil 5 unabhängig von der Stellung des Schalthebels 4 in eine Schließstellung zu bewegen. Die Funktionsweise der automatischen Abschalteinrichtung ist grundsätzlich bekannt (siehe beispielsweise
Von der automatischen Abschalteinrichtung 30 erstreckt sich eine in den
Das Zapfventil ist dazu ausgebildet wahlweise einen ersten maximalen Volumenstrom oder einen zweiten maximalen Volumenstrom abzugeben. Dazu umfasst das Zapfventil ein im Auslaufrohr angeordnetes Drosselventil, welches dazu ausgebildet ist, den Fluiddurchfluss wahlweise auf den ersten oder zweiten maximalen Volumenstrom zu begrenzen. Das Drosselventil wird durch Wechselwirkung mit einem Ringmagneten eines Einfüllstutzens nach ISO 22241-4 betätigt. Standardmäßig, d.h. wenn kein Ringmagnet vorhanden ist, ist das Zapfventil auf die Abgabe des ersten maximalen Volumenstroms eingestellt. Wenn das Auslaufrohr 3 also in einen Einfüllstutzen ohne Ringmagneten eingeführt wird, kann durch Betätigung des Schalthebels 4 maximal der erste maximale Volumenstrom abgegeben werden. Der erste maximale Volumenstrom beträgt vorliegend 9 l/min. Sofern das Auslaufrohr 3 in einen Einfüllstutzen nach ISO 22241-4 mit Ringmagneten eingeführt wird, kann mit dem Zapfventil der zweite maximale Volumenstrom abgegeben werden, welcher vorliegend 20 l/min beträgt. Die Funktionsweise des Drosselventils wird in Verbindung mit den
Die Funktionsweise der automatischen Abschalteinrichtung 30 erfordert es, dass diese mit einem Vakuum beaufschlagt wird. Das Vakuum wird wie nachfolgend beschrieben erzeugt. Der Hauptkanal 16 geht stromabwärts des Hauptventils 5 im Bereich 14 in einen Teilkanal 10 sowie in fünf parallel dazu verlaufende Überbrückungskanäle 20a bis 20e über (siehe
Die Überbrückungskanäle 20a bis 20e weisen jeweils ein Mittel zur Priorisierung des Fluiddurchflusses auf, welches vorliegend jeweils als Überströmventil 21a bis 21e ausgebildet ist, wobei die Überströmventile 21d und 21e in der gezeigten Schnittdarstellung nicht erkennbar sind. Nachfolgend wird das in der
Die Rückstellelemente 18 der Überströmventile 21a bis 21e weisen vorliegend voneinander verschiedene Rückstellkräfte auf, so dass zur Öffnung der Überströmventile 21a bis 21e unterschiedlich große Fluiddrücke erforderlich sind. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit den
Durch Betätigung des Schalthebels 4 wird der Ventilschaft 15 stromabwärts verschoben, so dass sich die Außenhülse 24 des Ventilschafts 15 vom Ventilkörper 6 löst (siehe
Erst wenn am Einlass 2 ein Fluid mit einem gewissen Fluiddruck zugeführt wird, gibt der Ventilkörper 6 dem Öffnungsdruck nach und bewegt sich gegen die Kraft des Rückstellelements 13 in eine Öffnungsstellung. Dies ist in den
In den
Im Bereich 14 vor den Überströmventilen 21a bis 21e herrscht in diesem Zustand ein Fluiddruck, welcher ausreichend ist, um den Schließkörper des Überströmventils 21c entgegen der Kraft des Rückstellelements 18 in die Öffnungsstellung zu bewegen (siehe
Die
Im Bereich des Auslaufendes des Auslaufrohrs 3 ist weiterhin ein Sicherheitsventil 7 vorgesehen, das einen Ventilschaft 35 aufweist und das stromab gegen einen Ventilsitz 36 schließt (siehe
Das Auslaufrohr 3 weist außerdem eine entlang dessen Axialrichtung verschiebbare Hülse 39 auf, welche durch eine Feder 40 in die in
Die Fühlerleitung 34 weist ein am auslaufseitigen Ende angeordnetes Fühlerleitungsventil 38 mit einem Ventilschaft 42 auf, der mit seinem auslaufseitigen Ende gegen einen Ventilsitz schließt. Der Ventilschaft 42 umfasst am gegenüberliegenden Ende einen Betätigungsmagneten 43, der den Ventilschaft 42 durch Wechselwirkung mit dem Wirkmagneten 41 in der geschlossenen Stellung hält.The
In dem in der
In dem Auslaufrohr 3 befindet sich weiterhin ein einstellbarer Strömungsbegrenzer, welcher vorliegend durch ein Drosselventil 49 ausgebildet ist. Mit Hilfe des Drosselventils 49 kann ein Fluiddurchfluss durch das Zapfventil bzw. durch das Auslaufrohr 3 wahlweise auf den ersten maximalen Volumenstrom oder den zweiten maximalen Volumenstrom begrenzt werden. Das Drosselventil 49 weist einen Ventilkörper 50 auf, der mittels einer Übertragungsstange 51 mit einem Magnetelement 52 verbunden ist. Das Magnetelement 52 ist in einem Hohlraum 53 innerhalb des Ventilschafts 35 des Sicherheitsventils 7 angeordnet und ist relativ zum Ventilschaft 35 in Axialrichtung des Auslaufrohres 3 verschiebbar. Die Übertragungsstange 51 ist ebenfalls relativ zum Ventilschaft 35 verschiebbar und durch eine in einer stromaufwärts weisenden Rückwand des Ventilschafts 35 befindlichen Durchgangsöffnung durchgeführt.In the
Das Magnetelement 52 und die Übertragungsstange 51 bilden zusammen eine Betätigungseinrichtung für das Drosselventil 49. In dem in der
Die
Der Einfüllstutzen 22 ist auf grundsätzlich bekannte Weise (siehe
Das Magnetelement 52 ist ausreichend weit vom Wirkmagneten 41 entfernt, so dass es durch die Verbschiebung des Wirkmagneten 41 nicht oder nur auf vernachlässigbare Weise beeinflusst wird. Da das Magnetelement 52, die Übertragungsstange 51 und der damit verbundene Ventilkörper 50 relativ zum Ventilschaft 35 beweglich sind und vom Rückstellelement 55 in die Schließstellung gedrängt werden, verbleibt der Ventilkörper 50 in der Schließstellung. In dem Ventilsitz 54 befinden sich in der Schnittansicht der
Die
Beim Einführen des Auslaufrohrs wird die Hülse 39, wie bereits in Verbindung mit der
Außerdem kommt es vorliegend zu einer Wechselwirkung zwischen dem Ringmagneten 23 und dem Magnetelement 52. Insbesondere sind Ringmagnet 23 und Magnetelement 52 so angeordnet, dass sich beim Einführen des Auslaufrohres 3 in den Einfüllstutzen 26 zunächst gleichnamige Pole gegenüberstehen und so eine Abstoßende Kraft auf das Magnetelement 52 ausgeübt wird. Das Magnetelement 52 ist dabei so ausgestaltet, dass die Magnetkraft die entgegenwirkende Rückstellkraft des Rückstellelements 55 übersteigt. Die abstoßende Kraft führt daher zu einer Verschiebung des Magnetelements 52 in Richtung stromaufwärts relativ zum Auslaufrohr 3. Aufgrund der durch die Übertragungsstange 51 gebildeten Verbindung des Magnetelements 52 mit dem Ventilkörper 50 wird der Ventilkörper 50 entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements 55 in eine Öffnungsstellung bewegt. Die Bewegung des Ventilkörpers 50 wird stromaufwärts durch einen Anschlag 56 begrenzt.In addition, there is an interaction between the
In der Öffnungsstellung des Drosselventils 49 kann bei vorgegebenem Fluiddruck am Eingang des Zapfventils ein größerer Volumenstrom durch das Auslaufrohr hindurchtreten als in der in der
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