EP4514740B1 - Zapfventil - Google Patents

Zapfventil

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EP4514740B1
EP4514740B1 EP23719782.7A EP23719782A EP4514740B1 EP 4514740 B1 EP4514740 B1 EP 4514740B1 EP 23719782 A EP23719782 A EP 23719782A EP 4514740 B1 EP4514740 B1 EP 4514740B1
Authority
EP
European Patent Office
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main valve
valve body
restoring
opening cross
section
Prior art date
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Active
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EP23719782.7A
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English (en)
French (fr)
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EP4514740A1 (de
Inventor
Lasse Schulz-Hildebrandt
Matthias Fedde
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Elaflex Hiby GmbH and Co KG
Original Assignee
Elaflex Hiby GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP4514740A1 publication Critical patent/EP4514740A1/de
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Publication of EP4514740B1 publication Critical patent/EP4514740B1/de
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    • B67D7/44—Filling nozzles automatically closing
    • B67D7/52—Filling nozzles automatically closing and provided with additional flow-controlling valve means

Definitions

  • the present invention relates to a dispensing valve for a fluid, comprising an inlet for connecting a fluid supply line, an outlet, and a main channel connecting the inlet to the outlet.
  • the dispensing valve also includes a main valve assembly for controlling the fluid flow through the main channel and a control lever for actuating the main valve assembly.
  • the dispensing valve includes an automatic safety shut-off designed to move the main valve assembly to a closed position, regardless of the control lever position, when the fluid pressure at the inlet falls below a minimum value.
  • the dispensing valve includes a pre-tensioning device that pre-tensions the main valve assembly to the closed position and causes a variable opening cross-section of the main valve assembly depending on the fluid pressure at the inlet.
  • Such a dispensing valve is made from the EP 2 386 520 B1 It is well-known. It can be used, in particular, for dispensing fuel into a vehicle's tank. A user can operate the dispensing nozzle using the control lever to open the main valve and close it again after dispensing the desired amount of fuel.
  • the fuel is supplied by a delivery pump, which is usually connected to the dispensing nozzle via a fuel hose.
  • the delivery pump regularly allows the user to preselect a desired amount of fuel. In such a case, the user can wait for the preselected amount of fluid to be dispensed.
  • the fuel pump automatically shuts off after the pre-selected amount of fluid has been dispensed, thus ending fuel dispensing. It is not strictly necessary for the control lever, and consequently the main valve, to return to the closed position after the fuel pump shuts off. If the main valve remains in the open position, there is a risk of uncontrolled fuel leakage during subsequent refueling. To prevent this risk, the known fuel nozzle features the automatic safety shut-off described above, which moves the main valve to the closed position if the inlet pressure falls below a minimum value, particularly after the fuel pump has shut off.
  • the aforementioned pre-tensioning device generates an increased back pressure upstream of the main valve in the known dispensing nozzle during fluid delivery. This pressure dissipates after the fuel pump is switched off.
  • the pre-tensioning device thus contributes to generating a sufficient pressure differential, which can be utilized in a known manner within the automatic shut-off device to ensure reliable shutdown. Furthermore, the pre-tensioning device prevents fuel remaining within the fuel hose from leaking uncontrollably, even if the fuel hose is full of fluid after the fuel pump has been switched off and the automatic shut-off device has not yet been triggered.
  • the object of the present invention is to provide a dispensing valve that at least partially avoids the aforementioned disadvantages.
  • This object is achieved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
  • the pre-tensioning device is configured to generate a discontinuous opening characteristic of the main valve assembly such that a closing force acting on the main valve assembly is reduced in a first opening cross-sectional area extending from the closed position of the main valve assembly to a limit opening cross-section.
  • fluid includes substances in liquid, gaseous, or mixed states.
  • the main valve assembly can have exactly one, two, or more valve bodies.
  • the opening cross-section of the main valve assembly is the cross-sectional area available for fluid flow through the assembly, depending on the opening state of the one or more valve bodies. In the closed position of the main valve assembly, all valve bodies are in a closed position. Therefore, when the main valve assembly is closed, it has an opening cross-section of zero.
  • the closing force acting on a valve body is reduced from the closed position up to the limit of the opening cross-section (i.e., within the first opening cross-sectional area). This reduces the minimum pressure at the inlet required to open the main valve assembly.
  • the main valve assembly can therefore be opened more easily, as the valve body, whose closing force is reduced, performs a corresponding opening movement. This ensures that, in full hose operation, even a low pressure upstream of the main valve assembly is sufficient to open it. In this way, the pressure can be reliably reduced below the minimum pressure at which the automatic shut-off device is triggered.
  • the fluid supplied by a feed pump strikes the main valve assembly at a significantly higher pressure during normal operation, so that the limit opening cross-section is regularly exceeded.
  • the discontinuity of the opening characteristic is evident in the fact that the reduction in closing force when the limit opening cross-section is exceeded ceases.
  • a greater pressure differential is required to further increase the opening cross-section beyond its limit. Consequently, a high pressure is built up upstream of the main valve assembly when the limit opening cross-section is exceeded. This pressure can then be used, in a known manner, to actuate the automatic shut-off device. The operational reliability of the automatic shut-off device can thus be improved.
  • the pre-tensioning device is configured such that the minimum pressure required to open the main valve assembly lies in a range between 0.01 bar and 0.5 bar, preferably between 0.05 bar and 0.3 bar.
  • a pressure threshold above which the opening cross-section exceeds the limiting opening cross-section, can be provided in a range between 0.075 bar and 0.5 bar.
  • the pressure threshold is at least 5% higher, more preferably at least 20% higher, and particularly preferably at least 50% higher than the minimum pressure.
  • the main valve assembly opens in a controlled manner (up to the limiting opening cross-section), thus enabling a controlled pressure reduction below the minimum pressure, below which the automatic shut-off device is triggered.
  • the minimum pressure can, for example, be between 0.075 bar and 0.45 bar.
  • the automatic safety shutdown and the pre-tensioning device are preferably designed such that the minimum pressure lies between the minimum pressure and the pressure threshold.
  • the limiting opening cross-section can, for example, be in a range between 1 mm2 and 12 mm2 , preferably between 2 mm2 and 8 mm2 .
  • the main valve assembly comprises a main valve body, a main valve seat, a pressure relief channel, and a pressure relief valve body designed to close the pressure relief channel.
  • the main valve assembly has two valve bodies.
  • the preloading device can be configured to force the main valve body and the pressure relief valve body independently into a closed position.
  • a change in the opening cross-section of the main valve assembly in the first opening cross-section region is effected by a movement of the pressure relief valve body, and a change in the opening cross-section of the main valve assembly beyond the limiting opening cross-section is effected by a movement of the main valve body relative to the main valve seat.
  • the opening cross-section of the main valve assembly can therefore be changed by altering the opening state of the pressure relief valve body and/or by moving the main valve body relative to the main valve seat.
  • the pressure relief channel runs through the main valve body.
  • the pre-tensioning device for forcing the main valve body into the closed position can have a first return element, which is preferably designed as a full-tube spring.
  • the pre-tensioning device for forcing the pressure relief valve body into the closed position can also have a second return element, which is preferably designed as a pressure relief spring.
  • an opening cross-section corresponding to the limiting opening cross-section can preferably be achieved. Any overpressure present upstream of the main valve assembly during full-hose operation can then be released in a controlled manner via the pressure relief channel.
  • the opening cross-section of the main valve assembly is (additionally) increased by movement of the main valve body relative to the main valve seat, resulting in an increased back pressure upstream of the main valve assembly, determined by the first return element or the full-hose spring.
  • the main valve assembly comprises a main valve body which is biased into a closed position by the biasing device against a main valve seat, wherein the first opening cross-sectional area corresponds to a first actuation range of the main valve body and a second opening cross-sectional area extending beyond the limiting opening cross-section corresponds to a second actuation range of the main valve body adjoining the first actuation range.
  • An actuation range of the main valve body denotes a range of movement (deflection range) extending along an axial direction of the main valve body, within which the main valve body can be moved relative to the valve seat to open or close the main valve assembly.
  • the discontinuous opening characteristic is also achieved by the biasing device having a smaller return constant in the first actuation range than in the second actuation range.
  • the "reset constant” is a measure of the relationship between the force required to move the main valve body and the resulting deflection of the main valve body. Due to the smaller settling constant of the preload device in the first adjustment range, the main valve body is forced less forcefully into the closed position in this range. This allows even a lower fluid pressure upstream of the main valve assembly to open it, until the end of the first adjustment range and thus the limiting opening cross-section is reached. If the main valve assembly is subjected to a higher fluid pressure during normal delivery operation, the main valve body moves further within the second adjustment range against a restoring force determined by the larger settling constant.
  • the preloading device can comprise a first resetting element and a second resetting element, wherein a movement of the main valve body in the first positioning range in the opening direction occurs predominantly or exclusively against a resetting force of the second resetting element, and wherein a movement of the main valve body in the second positioning range in the opening direction occurs predominantly or exclusively against a resetting force of the first resetting element.
  • the aforementioned separate action of the return elements in the different positioning ranges can be achieved, for example, by having the first return element preload the main valve body relative to a movable retaining element, while the second return element preloads the movable retaining element relative to the main valve seat of the main valve assembly.
  • movement of the holding element and the main valve body can be achieved by a joint movement of the holding element and the main valve body against a restoring force of the second restoring element, whereby movement of the main valve body in the second positioning range in the opening direction can be achieved by a movement of the main valve body relative to the holding element against a restoring force of the first restoring element.
  • the displacement of the movable retaining element relative to the main valve seat can be limited by a first stop positioned on the main valve seat. Furthermore, the movement of the movable retaining element relative to the main valve body can be limited by a second stop formed on the main valve body.
  • the main valve body is clamped against the movable retaining element by the first return element until the retaining element abuts the second stop on the main valve body. Simultaneously, the retaining element is spaced apart from the stop on the main valve seat due to the return force of the second return element.
  • the pre-tensioning device comprises a first restoring element with a first restoring constant, which forces the main valve body into the closed position relative to the main valve seat.
  • the pre-tensioning device also comprises a second restoring element with a second restoring constant, which forces the main valve body in the opening direction relative to the main valve seat.
  • the second restoring element thus opposes the first restoring element, thereby reducing the closing force in the first actuation range and enabling controlled pressure release.
  • the limit opening cross-section is exceeded (i.e., in the second actuation range)
  • the opposing effect of the second restoring element can cease, thus realizing the discontinuity of the opening characteristic according to the invention.
  • the restoring constant of the pre-tensioning device in the first actuation range can result from a combination of the restoring constants of the first and second restoring elements, whereby the restoring constant of the pre-tensioning device when the limit opening cross-section is exceeded (i.e., in the second actuation range) can be predominantly or exclusively determined by the restoring constant of the first restoring element.
  • the restoring force of the first restoring element, acting on the main valve body in the first adjustment range is greater than the restoring force of the second restoring element, also acting on the main valve body in the first adjustment range. This ensures that the main valve body is moved completely into the closed position in the absence of fluid pressure.
  • the second return element has a first end and a opposite end along a deflection direction.
  • the second end of the second return element is attached, with the first end being fixed to the main valve body and the second end bearing against a stop fixed relative to the main valve seat during movement of the main valve body in the first actuation range, and the second end being released from the stop during movement of the main valve body in the second actuation range.
  • the deflection of the second end of the second return element in an upstream direction is also limited by a limiting projection fixed to the main valve body. This exemplary embodiment ensures that only the first return element acts on the main valve body in the second actuation range.
  • the invention further relates to a fuel dispenser with a pump for dispensing a fluid and with a dispensing hose that connects the pump to a dispensing valve according to the invention.
  • Figure 1 shows a fuel dispenser 8 according to the invention, to which a dispensing nozzle according to the invention is connected for dispensing fuel, in a partially cutaway side view.
  • the dispensing nozzle comprises a housing 12 with an inlet 13, which is connected to a fuel hose 9.
  • the fuel hose 9 leads to the fuel dispenser 8, which is shown schematically.
  • a delivery pump (not shown) designed to pressurize the fuel and deliver it to the dispensing nozzle.
  • a discharge pipe 11 is inserted into the housing 12, at the front end of which an outlet 14 is located.
  • a main channel 15 extends through the dispensing nozzle from the inlet 13 to the outlet 14 and can be closed by a main valve assembly 16.
  • the main valve assembly 16 has a main valve body which, in the state of Figure 1
  • the main valve assembly 16 is held in a closed position in a known manner by a closing spring 28 and a piston assembly 29 actuated by the closing spring.
  • the main valve assembly 16 can be actuated in a known manner via a control lever 17 by moving the piston assembly 29 to the left against the force of the closing spring 28 using a control lever pin 27. This causes the The main valve body is released in a generally known manner, so that a fluid pressure prevailing upstream of the main valve assembly can move the main valve body into an open position.
  • the main valve assembly In addition to and independently of the closing spring 28 and the piston assembly 29, the main valve assembly is forced into the closed position by a pre-tensioning device 18. After actuation of the control lever 17, the fluid pressure at the inlet 13 must be sufficiently high to overcome the resistance of the pre-tensioning device 18 in order to discharge the fuel.
  • the interaction of the pre-tensioning device 18 with the main valve assembly 16 is described below in conjunction with the Figures 2 to 5 explained in detail.
  • the dispensing valve further comprises an automatic shut-off device 10, which is designed to move the main valve assembly 16 into the closed position independently of the position of the control lever 17 when the fluid pressure at the inlet 13 falls below a minimum value.
  • the shut-off device 10 is configured in a generally known manner (see, for example, [reference]).
  • EP 2 386 520 B1 to decouple the control lever pin 27 from the piston assembly 29, so that the main valve body is moved into the closed position by the closing spring 28 and held there, regardless of the position of the control lever.
  • a pressure connection channel 30 opens into the main channel 15.
  • the pressure connection channel 30 interacts with the automatic shut-off device 10 in a known manner such that a pressure drop below the minimum value upstream of the main valve assembly 16 triggers the shut-off device 10 and thus leads to the decoupling of the control lever 17 from the piston assembly 29 as described above.
  • Figure 1 shows a partial section of the embodiment in a side sectional view.
  • the partial section shows the area of the dispensing valve according to the invention in which the main valve assembly 16 and the pre-tensioning assembly 18 are arranged and interact with each other.
  • Figure 2 Furthermore, areas A and B are marked, which are enlarged in the Figures 2A and 2B are shown.
  • the main valve assembly 16 of this embodiment comprises a main valve body 20' and a main valve seat 23.
  • the piston assembly 29 presses the main valve body 20' into the Figure 2
  • the operating condition shown is against the main valve seat 23 in a closed position.
  • the main valve body 20' which is connected to a valve stem 31, is also biased into the closed position against the main valve seat 23 by the preloading device 18.
  • the valve stem 31 runs along an axial direction of the main valve body 20'.
  • the preloading device 18 comprises a solid coil spring 18a, a pressure relief spring 18c, and a sliding retaining element 24.
  • the two springs 18a and 18c are compressed relative to their rest position (i.e., they push apart the elements against which they rest), with the pressure relief spring 18c exerting a smaller closing force on the main valve body 20' and having a smaller spring constant than the solid coil spring 18a. Therefore, a smaller force is required to effect a predetermined deflection of the pressure relief spring 18c than with the solid coil spring 18a.
  • the main valve seat 23 is integrally connected to retaining projections 32, which slidably support the movable retaining element 24 and prevent displacement of the retaining element 24 along the
  • the valve stem 31 is also guided slidably through a through-opening in the movable retaining element 24.
  • the movement of the valve stem 31, or of the associated valve body 20', relative to the retaining element 24 in the closing direction is limited by a stop 35 formed at the rear end of the main valve body 20'.
  • the pressure relief spring 18c tensions the retaining element 24 relative to the retaining projections 32 (and thus relative to the valve seat 23) in the closing direction (i.e. in Figure 2 (to the left).
  • the solid coil spring 18a engages an outwardly projecting projection 34 of the valve stem 31 and the upstream end of the retaining element 24, thus tensioning the valve body 20' relative to the retaining element 24 in the closing direction upstream, but only until the front end of the retaining element 24 comes to rest against the stop 35.
  • the stop 35 is positioned such that the main valve body 20' cannot be moved completely into the closed position solely by the solid coil spring 18a, but only under the additional action of the pressure-relieving spring 18c (or under the additional action of the piston assembly 29 and the closing spring 28).
  • the main valve body 20' is only moved completely into the closed position by the pressure-relieving spring 18c.
  • the pressure relief spring 18c pushes the retaining element 24 away from the retaining projections 32, so that a gap 33 forms between the retaining element 24 and a stop 26 of the retaining projections 32 (see Figure 2A
  • the main valve body 20' rests completely against the valve seat 23 in this state, resulting in an opening cross-section of zero. This is in Figure 2B indicated by the reference number 36.
  • FIG 3 shows an excerpt from the Figure 2
  • the piston assembly 29 is spaced from the downstream end of the main valve body 20', thus releasing the main valve body.
  • the fuel hose is full of fluid, so that a corresponding fluid pressure exists upstream of the main valve assembly.
  • This state can occur, for example, when the control lever is locked in an open position and the fuel pump has been switched off after dispensing a preselected quantity of fuel. Switching off the fuel pump causes the fluid pressure upstream of the main valve assembly 16 to drop significantly, although in this case (due to the fuel hose still being full of fluid) it remains above the minimum pressure at which the automatic shut-off device is triggered.
  • the main valve body 20' is thus held in place by the full-hose spring 18a and the pressure relief spring 18c (in Figure 3 (to the left) into the closed position.
  • Figure 4 shows the section of the Figure 3 in a different operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a central opening position, which corresponds to a predetermined axial position of the piston assembly 29.
  • the feed pump is switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve assembly 16 is sufficient to move the main valve body 20' axially downwards against the restoring force of the solid coil spring 18a, until the main valve body 20' abuts the piston assembly 29. This results in an opening cross-section of the main valve assembly that exceeds the limit opening cross-section.
  • Figure 5 shows the section of the Figures 3 and 4 in yet another operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a fully open position.
  • Piston arrangement 29 is accordingly opposite the position of the Figure 4 further shifted to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore shift the main valve body 20' relative to the one in Figure 4 Move the shown position further to the right, so that the opening cross-section increases further.
  • Figure 6 Figure 1 shows a main valve assembly 16 and a pre-tensioning assembly 18 of a second embodiment of a dispensing valve according to the invention.
  • Such elements which are essentially identical in the first embodiment according to the invention, are provided here with the same reference numerals. The differences between the first and second embodiments are explained below.
  • the main valve assembly 16 comprises a main valve body 20'', which is forced into the closed position by a pre-tensioning device 18, the pre-tensioning device 18 having a solid coil spring 18a and a pressure relief spring 18d.
  • retaining projections 32' are integrally connected to the valve seat 23, on which the main valve piston 31 is slidably mounted and displaceable along its axial direction.
  • the solid coil spring 18a engages at an upstream end of the retaining projections 32' to tension the main valve in the closing direction.
  • the pressure relief spring 18d is connected at its downstream end to the main valve body 20'' and has a sliding ring 37 at its opposite upstream end, which is displaceable relative to the main valve body 20'' up to a limiting projection 38 when the pressure relief spring 18d is deflected.
  • the sliding ring 37 is at a downstream stop. 25 of the retaining projections 32', so that the main valve body 20" is tensioned in an opening direction relative to the valve seat 23 by the pressure relief spring 18d.
  • the control lever 17 is in the closing position, so that the main valve cone 20" is additionally tensioned in the closing position by the piston assembly 29 acted upon by the closing spring 28.
  • there is a gap 39 between the sliding ring 37 and the limiting projection see Figure 6A , in which section A of the Figure 6 (shown enlarged).
  • Figure 7 shows an excerpt from the Figure 6 in a state in which the piston assembly 29 is spaced from the downstream end of the main valve body 20" and the main valve body is correspondingly released.
  • This state can occur, as explained above, for example, when the control lever is locked in an open position, the fuel pump is switched off after dispensing a preselected quantity of fuel, and the automatic shut-off device has not yet been triggered.
  • the main valve body 20" is tensioned in the closing direction by the solid coil spring 18a and in the opening direction by the pressure relief spring 18d, as explained above.
  • the closing force exerted on the main valve body 20" by the solid coil spring 18a is correspondingly reduced by the pressure relief spring 18d, and the minimum pressure required for opening is also reduced.
  • the main valve body 20" can therefore be moved in the opening direction under the influence of a small fluid pressure until the sliding ring 37 comes to rest against the limiting projection 38 (see Figure 7A)
  • This opening movement corresponds to a first adjustment range of the main valve body 20"
  • the resulting opening cross-section corresponds to the limit opening cross-section. Due to the slight opening of the main valve assembly (in Figure 7 illustrated by the gap 44)
  • the fluid pressure can be reduced in a controlled manner until the minimum pressure is undershot and the automatic shut-off device is triggered.
  • Figure 8 shows the section of the Figure 7 in a different operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a central opening position, which corresponds to a predetermined axial position of the piston assembly 29.
  • the feed pump is switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve assembly 16 is sufficient to move the main valve body 20" axially downwards against the restoring force of the solid coil spring 18a, until the main valve body 20' abuts the piston assembly 29. This results in an opening cross-section of the main valve assembly that exceeds the limit opening cross-section.
  • the pressure relief spring 18d is no longer in contact with the stop 25.
  • Figure 9 shows the section of the Figure 7 and 8 in yet another operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a fully open position.
  • the piston assembly 29 is accordingly in the position of the Figure 8 further shifted to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore shift the main valve body 20" relative to the one in Figure 8 Move the shown position further to the right, so that the opening cross-section increases further.
  • Figure 10 Figure 1 shows a main valve assembly 16 and a pre-tensioning assembly 18 of a third embodiment of a dispensing valve according to the invention.
  • Such elements which are essentially identical in the first or second embodiment according to the invention, are provided with the same reference numerals here. The differences from the other embodiments are explained below.
  • the main valve assembly 16 comprises a main valve body 20, which is pre-tensioned against a main valve seat 23 in the closing direction by the pre-tensioning device 18.
  • the main valve assembly 16 also comprises a pressure relief channel 21 extending through the main valve body 20, and a pressure relief valve body 22 designed to close the pressure relief channel 21.
  • the main valve assembly 16 thus comprises two valve bodies 20 and 22, each of which can contribute to opening the main valve assembly 16.
  • the dispensing valve has retaining projections 32' integrally connected to the valve seat 23, on which the main valve piston 31 is slidably mounted and displaceable along its axial direction.
  • the preloading device 18 comprises a solid coil spring 18a, which tensions the main valve body 20 against the valve seat 23, and a pressure relief spring 18b, which tensions the pressure relief valve body 22. against the main valve body 20.
  • the pressure relief spring 18b is clamped in a compressed state between a downstream end of the pressure relief valve 22 and an outwardly projecting collar 40, which is fixed to the main valve body 20.
  • FIG 11 shows an excerpt from the Figure 10
  • the piston assembly 29 is spaced apart from the downstream end of the main valve body 20 and the pressure relief valve body 22.
  • the feed pump was also switched off after the delivery of a preselected quantity of fuel, and the automatic shut-off device had not yet been triggered.
  • the main valve body 20 is biased in the closing direction by the solid coil spring 18a.
  • the pressure relief valve 22 is also biased in the closing direction by the pressure relief spring 18b.
  • the return constants of elements 18a and 18b are selected such that movement of the pressure relief valve body 22 relative to the main valve body 20 in the opening direction requires a lower minimum pressure at the inlet 13 than movement of the main valve body 20 relative to the main valve seat 23 in the opening direction.
  • the low pressure present here is therefore just sufficient to move the pressure relief valve 22 in the opening direction until it abuts a stop 41 fixed relative to the main valve body. This creates a gap 42 between the main valve body 20 and a sealing surface of the pressure relief valve body 22, through which the fluid can flow. With this opening movement, an opening cross-section of the main valve assembly 16 increases to to a limit opening cross-section. The slight opening of the main valve assembly allows the fluid pressure to be reduced in a controlled manner until the minimum pressure is undershot and the automatic shut-off device is triggered.
  • Figure 12 shows the section of the Figure 11 in a different operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a central opening position, which corresponds to a predetermined axial position of the piston assembly 29.
  • the feed pump is switched on, so that the fluid pressure prevailing upstream of the main valve assembly 16 is sufficient to move not only the pressure relief valve 22 but also the main valve body 20 in the opening direction against the restoring force of the solid hose spring 18a, until the main valve body 20 abuts the piston assembly 29. This results in an opening cross-section of the main valve assembly 16 that exceeds the limit opening cross-section.
  • Figure 13 shows the section of the Figures 11 and 12 in yet another operating state of the dispensing valve.
  • the control lever 17 is in a fully open position.
  • the piston assembly 29 is accordingly in the position of the Figure 12 further to the right.
  • the fluid pressure generated by the feed pump can therefore move the main valve body 20 even further to the right compared to the state shown in Figure 12, so that the opening cross-section increases further.

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Description

  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass zum Anschluss einer Fluidzuleitung, einem Auslass und einem den Einlass mit dem Auslass verbindenden Hauptkanal. Das Zapfventil umfasst zudem eine Hauptventileinrichtung zur Steuerung eines Fluiddurchflusses durch den Hauptkanal und einen Steuerhebel zur Betätigung der Hauptventileinrichtung. Weiterhin umfasst das Zapfventil eine automatische Sicherheitsabschaltung, die dazu ausgestaltet ist, die Hauptventileinrichtung unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels in eine Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass einen Mindestwert unterschreitet. Schließlich umfasst das Zapfventil eine Vorspanneinrichtung, die die Hauptventileinrichtung in die Schließstellung vorspannt und einen veränderlichen Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung abhängig von einem Fluiddruck am Einlass bewirkt.
  • Ein solches Zapfventil ist aus der EP 2 386 520 B1 bekannt. Es kann insbesondere zur Ausbringung von Kraftstoffen in den Tank eines Fahrzeugs verwendet werden. Ein Benutzer kann das Zapfventil dazu mit Hilfe des Steuerhebels betätigen, um das Hauptventil zu öffnen und nach Ausbringung einer gewünschten Kraftstoffmenge wieder zu schließen. Die Bereitstellung des Kraftstoffs erfolgt über eine Förderpumpe, die üblicherweise mittels eines Kraftstoffschlauchs an das Zapfventil angeschlossen ist.
  • Die Förderpumpe ermöglicht regelmäßig eine Vorwahl einer gewünschten Kraftstoffmenge. Der Benutzer kann in einem solchen Fall die Ausbringung der vorgewählten Fluidmenge abwarten, nachdem er das Auslaufrohr des Zapfventils in einen Einfüllstutzen des Fahrzeugs eingehängt und den Steuerhebel anschießend mittels einer Rastvorrichtung festgestellt hat. Nach Ausbringung der vorgewählten Fluidmenge schaltet die Förderpumpe automatisch ab und die Ausbringung von Kraftstoff wird beendet. Nicht zwangsläufig erforderlich ist es, dass nach dem Abschalten der Förderpumpe der Steuerhebel und mit ihm das Hauptventil wieder in die Schließstellung zurück bewegt werden. Wenn das Hauptventil in der Öffnungsstellung verbleibt, geht dies grundsätzlich mit der Gefahr einher, dass bei einem nachfolgenden Tankvorgang unkontrolliert Kraftstoff austritt. Um diese Gefahr zu vermeiden, weist das bekannte Zapfventil die oben beschriebene automatische Sicherheitsabschaltung auf, die das Hauptventil in die Schließstellung bewegt, wenn der Druck am Einlass, insbesondere nach dem Abschalten der Förderpumpe, einen Mindestwert unterschreitet.
  • Durch die oben genannte Vorspanneinrichtung wird beim vorbekannten Zapfventil während der Ausbringung des Fluids ein erhöhter Staudruck vor dem Hauptventil erzeugt, welcher nach dem Abschalten der Förderpumpe wegfällt. Die Vorspanneinrichtung trägt somit zur Erzeugung einer ausreichenden Druckdifferenz bei, die innerhalb der automatischen Abschalteinrichtung auf bekannte Weise ausgenutzt werden kann, um eine sichere Abschaltung zu gewährleisten. Darüber hinaus bewirkt die Vorspanneinrichtung, dass noch innerhalb des Kraftstoffschlauchs vorhandener Kraftstoff auch dann nicht unkontrolliert auslaufen kann, wenn der Kraftstoffschlauch nach dem Abschalten der Förderpumpe voll Fluid steht und die automatische Abschalteinrichtung (noch) nicht ausgelöst wurde.
  • Ein Problem kann in diesem Zusammenhang allerdings dann entstehen, wenn der Druck am Einlass sowie innerhalb des Kraftstoffschlauchs im Vollschlauchbetrieb (also dann, wenn die Förderpumpe abgeschaltet ist und der Kraftstoffschlauch voll Fluid steht) nicht unter den Mindestdruck abfällt oder sich sogar wieder vergrößert, wenn beispielsweise aus einem kalten Erdtank geförderter Kraftstoff sich in einem der Sonne ausgesetzten Kraftstoffschlauch erwärmt. In der EP 2 386 520 B1 wurde zur Lösung dieses Problems vorgeschlagen, dass das Hauptventil unter der Wirkung der Vorspanneinrichtung dergestalt verkantet in die Schließstellung gedrückt wird, dass dessen Dichtigkeit reduziert ist. Aufgrund der reduzierten Dichtigkeit kann sich der im Vollschlauchbetrieb vorhandene Druck auf kontrollierte Weise abbauen, so dass durch diese vorbekannte Lösung eine sichere Abschaltung gewährleistet ist. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Bauteile, die zur Verkantung des Hauptventils beitragen, geringe Herstellungstoleranzen erfordern und einen hohen Prüfaufwand benötigen.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zapfventil bereitzustellen, das die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet. Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist die Vorspanneinrichtung dazu eingerichtet, eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung derart zu erzeugen, dass eine auf die Hauptventileinrichtung wirkende Schließkraft in einem sich von der Schließstellung der Hauptventileinrichtung bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt erstreckenden ersten Öffnungsquerschnittsbereich reduziert ist.
  • Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Der Begriff Fluid umfasst flüssige, gasförmige oder sich in einer Mischphase befindliche Stoffe.
  • Die Hauptventileinrichtung kann genau einen oder auch zwei oder mehr Ventilkörper aufweisen. Ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ist eine vom Öffnungszustand des einen Ventilkörpers oder der mehreren Ventilkörper der Hauptventileinrichtung abhängige Querschnittsfläche, die für den Durchfluss des Fluids durch die Hauptventileinrichtung zur Verfügung steht. In der Schließstellung der Hauptventileinrichtung sind alle Ventilkörper der Hauptventileinrichtung in einer Schließposition. Wenn die Hauptventileinrichtung geschlossen ist, weist sie also einen Öffnungsquerschnitt von Null auf.
  • Aufgrund der erfindungsgemäßen unstetigen Öffnungscharakteristik ist ausgehend von der Schließstellung bis zum Grenzöffnungsquerschnitt (also innerhalb des ersten Öffnungsquerschnittbereichs) eine Schließkraft, die auf einen Ventilkörper wirkt, reduziert. Der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung notwendige am Einlass herrschende Minimaldruck wird dadurch verringert. Die Hauptventileinrichtung kann dadurch einfacher geöffnet werden, indem der Ventilkörper, dessen Schließkraft reduziert ist, eine entsprechende Öffnungsbewegung ausführt. So kann sichergestellt werden, dass im Vollschlauchbetrieb bereits ein geringer vor der Hauptventileinrichtung herrschender Druck ausreicht, um die Hauptventileinrichtung zu öffnen. Der Druck kann auf diese Weise zuverlässig unter den Mindestdruck gesenkt werden, bei dem die automatische Abschalteinrichtung ausgelöst wird.
  • Andererseits trifft das von einer Förderpumpe bereitgestellte Fluid während des normalen Förderbetriebs mit einem deutlich größeren Druck auf die Hauptventileinrichtung, so dass der Grenzöffnungsquerschnitt regelmäßig überschritten wird. Die Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik zeigt sich dadurch, dass die Reduktion der Schließkraft bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts wegfällt. Bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts ist somit für eine weitere Erhöhung des Öffnungsquerschnitts eine größere Druckdifferenz notwendig. Vor der Hauptventileinrichtung wird daher bei Überschreitung des Grenzöffnungsquerschnitts ein hoher Druck aufgebaut, der auf bekannte Weise zur Beaufschlagung der automatischen Abschalteinrichtung benutzt werden kann. Die Betriebssicherheit der automatischen Abschalteinrichtung kann auf diese Weise verbessert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung derart ausgestaltet, dass ein Minimaldruck, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist, in einem Bereich zwischen 0,01 bar und 0,5 bar, vorzugsweise zwischen 0,05 bar und 0,3 bar liegt. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Druckschwellwert, ab dem der Öffnungsquerschnitt den Grenzöffnungsquerschnitt überschreitet, in einem Bereich zwischen 0,075 bar und 0,5 bar liegt. Vorzugsweise ist der Druckschwellwert um mindestens 5% größer, weiter vorzugsweise um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% größer als der Minimaldruck. Wenn bei dieser Ausgestaltung der am Einlass herrschende Druck zwischen dem Minimaldruck und dem Druckschwellwert liegt, öffnet sich die Hauptventileinrichtung auf kontrollierte Weise (maximal bis zum Grenzöffnungsquerschnitt) und ermöglicht so einen kontrollierten Druckabbau unterhalb dem Mindestdruck, bei dessen Unterschreitung die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Der Mindestdruck kann beispielsweise zwischen 0,075 bar und 0,45 bar liegen. Die automatische Sicherheitsabschaltung und die Vorspanneinrichtung sind vorzugsweise derart ausgestaltet, dass der Mindestdruck zwischen dem Minimaldruck und dem Druckschwellwert liegt. Der Grenzöffnungsquerschnitt kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 1 mm2 und 12 mm2, vorzugsweise zwischen 2 mm2 und 8 mm2 liegen.
  • In einer Ausführungsform weist die Hauptventileinrichtung einen Hauptventilkörper, einen Hauptventilsitz, einen Druckabbaukanal und einen zum Verschließen des Druckabbaukanals ausgebildeten Druckabbauventilkörper auf. Die Hauptventileinrichtung weist also bei dieser Ausgestaltung zwei Ventilkörper auf. Die Vorspanneinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Hauptventilkörper und den Druckabbauventilkörper unabhängig voneinander in eine Schließstellung zu drängen, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung im ersten Öffnungsquerschnittbereich durch eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers bewirkt wird und wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Hauptventilsitz bewirkt wird. Ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung kann bei dieser Ausführungsform also dadurch verändert werden, dass ein Öffnungszustand des Druckabbauventilkörpers geändert wird und/oder der Hauptventilkörper relativ zum Hauptventilsitz bewegt wird.
  • Vorzugsweise verläuft der Druckabbaukanal durch den Hauptventilkörper. Zudem kann die Vorspanneinrichtung zum Drängen des Hauptventilkörpers in die Schließstellung ein erstes Rückstellelement aufweisen, welches vorzugsweise als Vollschlauchfeder ausgebildet ist. Weiterhin kann die Vorspanneinrichtung zum Drängen des Druckabbauventilkörpers in die Schließstellung ein zweites Rückstellelement aufweisen, welches vorzugsweise als Druckabbaufeder ausgebildet ist. Indem die Hauptventileinrichtung zwei voneinander unabhängige Ventilkörper aufweist und die Vorspanneinrichtung für jedes dieser Ventilkörper ein separates Rückstellelement aufweist, kann die beschriebene Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik auf einfache Weise realisiert werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Hauptventileinrichtung im Vollschlauchbetrieb vom Fluiddruck dadurch geöffnet wird, dass sich lediglich der Druckabbauventilkörper öffnet, während der Hauptventilkörper in einer Schließstellung verbleibt, in der er dichtend am Hauptventilsitz anliegt. Bei vollständig geöffnetem Druckabbauventilkörper kann vorzugsweise ein Öffnungsquerschnitt erreicht sein, der dem Grenzöffnungsquerschnitt entspricht. Ein im Vollschlauchbetrieb vor der Hauptventileinrichtung vorhandener Überdruck kann dann auf kontrollierte Weise über den Druckabbaukanal abgebaut werden. Im normalen Förderbetrieb (also bei eingeschalteter Förderpumpe) wird der Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung (zusätzlich) durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Hauptventilsitz erhöht, so dass sich vor der Hauptventileinrichtung ein durch das erste Rückstellelement bzw. die Vollschlauchfeder vorgegebener erhöhter Staudruck einstellt.
  • In einer alternativen Ausführungsform umfasst die Hauptventileinrichtung einen Hauptventilkörper, der von der Vorspanneinrichtung gegen einen Hauptventilsitz in eine Schließstellung vorgespannt wird, wobei der erste Öffnungsquerschnittbereich mit einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers und ein über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgehender zweiter Öffnungsquerschnittbereich mit einem sich an den ersten Stellbereich anschließenden zweiten Stellbereich des Hauptventilkörpers korrespondiert. Ein Stellbereich des Hauptventilkörpers bezeichnet dabei einen sich entlang einer Axialrichtung des Hauptventilkörpers erstreckenden Bewegungsbereich (Auslenkungsbereich), innerhalb dem der Hauptventilkörper relativ zum Ventilsitz bewegt werden kann, um die Hauptventileinrichtung zu öffnen bzw. zu schließen. Vorzugsweise ist zudem die unstetige Öffnungscharakteristik dadurch verwirklicht, dass die Vorspanneinrichtung im ersten Stellbereich eine kleinere Rückstellkonstante aufweist als im zweiten Stellbereich. Die "Rückstellkonstante" ist dabei ein Maß für das Verhältnis zwischen der für eine Bewegung des Hauptventilkörpers erforderlichen Kraft und der dadurch erzielten Auslenkung des Hauptventilkörpers. Durch die im ersten Stellbereich kleinere Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung wird der Hauptventilkörper in diesem Stellbereich weniger stark in die Schließstellung gedrängt. Dies ermöglicht es, dass bereits ein geringerer Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung eine Öffnung der Hauptventileinrichtung bewirken kann, bis das Ende des ersten Stellbereichs und damit der Grenzöffnungsquerschnitt erreicht ist. Wird die Hauptventileinrichtung im Normalförderbetrieb durch einen größeren Fluiddruck beaufschlagt, erfolgt eine weitere Bewegung des Hauptventilkörpers innerhalb des zweiten Stellbereichs entgegen einer durch die größere Rückstellkonstante vorgegebenen Rückstellkraft.
  • Beispielsweise kann die Vorspanneinrichtung ein erstes Rückstellelement und ein zweites Rückstellelement umfassen, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung überwiegend oder ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements erfolgt und wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung überwiegend oder ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements erfolgt.
  • Die vorstehend genannte voneinander getrennte Wirkung der Rückstellelemente in den verschiedenen Stellbereichen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das erste Rückstellelement den Hauptventilkörper relativ zu einem verschiebbaren Halteelement vorspannt, wobei das zweite Rückstellelement das verschiebbare Halteelement relativ zum Hauptventilsitz der Hauptventileinrichtung vorspannt. Eine Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung kann in diesem Fall durch eine gemeinsame Bewegung des Halteelements und des Hauptventilkörpers entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements erfolgen, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers relativ zum Halteelement entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements erfolgen kann.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements relativ zum Hauptventilsitz durch einen am Hauptventilsitz positionierten ersten Anschlag begrenzt sein. Darüber hinaus kann die Bewegbarkeit des verschiebbaren Halteelements relativ zum Hauptventilkörper durch einen am Hauptventilkörper gebildeten zweiten Anschlag begrenzt sein. Wenn vor der Hauptventileinrichtung nur ein geringer Druck herrscht, wird der Hauptventilkörper durch das erste Rückstellelement gegen das verschiebbare Halteelement gespannt, bis das Halteelement gegen den zweiten Anschlag des Hauptventilkörpers anschlägt. Gleichzeitig ist das Halteelement aufgrund der Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements von dem am Hauptventilsitz vorhandenen Anschlag beabstandet. Wenn der Hauptventilkörper ausgehend von der Schließstellung innerhalb des ersten Stellbereichs bewegt wird, geht dies in diesem Fall mit einer Verschiebung des Halteelements relativ zum Hauptventilsitz und einer entsprechenden Auslenkung des zweiten Rückstellelements einher. Wenn sich also der Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung erhöht, wird das Halteelement entgegen der Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements ausgelenkt und kommt am ersten Anschlag zum Liegen. Eine anschließende weitere Druckerhöhung führt dann zu einer Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers (innerhalb des zweiten Stellbereichs) relativ zum Halteelement bei gleichzeitiger Auslenkung des ersten Rückstellelements.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfasst die Vorspanneinrichtung ein erstes Rückstellelement mit einer ersten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper relativ zu dem Hauptventilsitz in die Schließstellung drängt. Zudem umfasst die Vorspanneinrichtung in dieser Ausführungsform ein zweites Rückstellelement mit einer zweiten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper relativ zu dem Hauptventilsitz in Öffnungsrichtung drängt. In diesem Fall wirkt das zweite Rückstellelement dem ersten Rückstellelement also entgegen, wodurch im ersten Stellbereich eine Reduzierung der Schließkraft erreicht werden kann, die einen kontrollierten Druckabbau ermöglicht. Bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts (also im zweiten Stellbereich) kann die entgegengesetzte Wirkung des zweiten Rückstellelements wegfallen, wodurch die erfindungsgemäße Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik realisiert werden kann. Insbesondere kann sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung im ersten Stellbereich aus einer Kombination der Rückstellkonstanten des ersten und zweiten Rückstellelements ergeben, wobei sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts (also im zweiten Stellbereich) überwiegend oder ausschließlich durch die Rückstellkonstante des ersten Rückstellelements ergeben kann.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass eine Rückstellkraft des ersten Rückstellelements, die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper wirkt, größer ist als eine Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements, die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper wirkt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Hauptventilkörper bei Abwesenheit eines Fluiddrucks vollständig in die Schließstellung bewegt wird.
  • Vorzugsweise weist das zweite Rückstellelement ein erstes Ende und ein entlang einer Auslenkungsrichtung gegenüberliegendes zweites Ende auf, wobei das erste Ende am Hauptventilkörper fixiert ist und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers im ersten Stellbereich an einem relativ zum Hauptventilsitz fixierten Anschlag anliegt und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers im zweiten Stellbereich von dem Anschlag gelöst ist. Vorzugsweise ist zudem eine Auslenkung des zweiten Endes des zweiten Rückstellelements in Richtung stromaufwärts durch einen am Hauptventilkörper fixierten Begrenzungsvorsprung begrenzt. Durch diese beispielhafte Ausgestaltung kann erreicht werden, dass im zweiten Stellbereich nur noch das erste Rückstellelement auf den Hauptventilkörper einwirkt.
  • Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Zapfsäule mit einer Förderpumpe zur Ausbringung eines Fluids und mit einem Zapfschlauch, der die Förderpumpe mit einem erfindungsgemäßen Zapfventil verbindet.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine erfindungsgemäße Zapfsäule, an die ein erfindungsgemäßes Zapfventil angeschlossen ist, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
    Figur 2:
    einen Teilausschnitt der Ausführungsform der Figur 1 in einer seitlichen Schnittansicht;
    Figur 2A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 2 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 2B:
    einen Ausschnitt aus der Figur 2 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 3:
    einen Teilausschnitt der Figur 2, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 3A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 3 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 3B:
    einen Ausschnitt aus der Figur 3 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 4:
    die Ansicht der Figur 3, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 5:
    die Ansicht der Figur 3 in einem wiederum anderen Betriebszustand;
    Figur 6:
    einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Figur 6A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 6 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 7:
    einen Teilausschnitt aus der Figur 6 in einer seitlichen Schnittansicht in einem anderen Betriebszustand;
    Figur 7A:
    einen Ausschnitt aus der Figur 7 in vergrößerter Darstellung;
    Figur 8:
    die Ansicht der Figur 7, wobei das Zapfventil in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 9:
    die Ansicht der Figur 7, wobei das Zapfventil wiederum in einem anderen Betriebszustand ist;
    Figur 10:
    einen Teil einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils in einer geschnittenen Seitenansicht;
    Figuren 11-13:
    Teilausschnitte aus der Figur 10, wobei sich das Zapfventil jeweils in verschiedenen Betriebszuständen befindet.
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zapfsäule 8, an die ein erfindungsgemäßes Zapfventil zur Ausbringung eines Kraftstoffs angeschlossen ist, in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht. Das Zapfventil umfasst ein Gehäuse 12 mit einem Einlass 13, der mit einem Kraftstoffschlauch 9 verbunden ist. Der Kraftstoffschlauch 9 führt zu der schematisch dargestellten Zapfsäule 8. Innerhalb der Zapfsäule 8 befindet sich eine Förderpumpe (nicht gezeigt), die dazu ausgebildet ist, den Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen und zum Zapfventil weiterzuleiten. In das Gehäuse 12 ist ein Auslaufrohr 11 eingesetzt, an dessen vorderem Ende sich ein Auslass 14 befindet. Durch das Zapfventil erstreckt sich vom Einlass 13 bis zum Auslass 14 ein Hauptkanal 15, der durch eine Hauptventileinrichtung 16 verschließbar ist.
  • Die Hauptventileinrichtung 16 weist einen Hauptventilkörper auf, der im Zustand der Figur 1 auf bekannte Weise durch eine Schließfeder 28 sowie eine von der Schließfeder beaufschlagte Kolbenanordnung 29 in einer Schließstellung gehalten wird. Die Hauptventileinrichtung 16 kann über einen Steuerhebel 17 auf bekannte Weise betätigt werden, indem die Kolbenanordnung 29 mit Hilfe eines Steuerhebelbolzens 27 gegen die Kraft der Schließfeder 28 nach links verschoben wird. Dadurch wird der Hauptventilkörper auf grundsätzlich bekannte Weise freigegeben, so dass ein stromauf der Hauptventileinrichtung herrschender Fluiddruck den Hauptventilkörper in eine Öffnungsstellung bewegen kann.
  • Zusätzlich und unabhängig von der Schließfeder 28 und der Kolbenanordnung 29 wird die Hauptventileinrichtung durch eine Vorspanneinrichtung 18 in die Schließstellung gedrängt. Nach der Betätigung des Steuerhebels 17 muss zum Ausbringen des Kraftstoffs der Fluiddruck am Einlass 13 ausreichend groß sein, um den Widerstand der Vorspanneinrichtung 18 zu überwinden. Das Zusammenwirken der Vorspanneinrichtung 18 mit der Hauptventileinrichtung 16 wird nachfolgend in Verbindung mit den Figuren 2 bis 5 im Detail erläutert.
  • Das Zapfventil umfasst weiterhin eine automatische Abschalteinrichtung 10, die dazu ausgebildet ist, die Hauptventileinrichtung 16 unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels 17 in die Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass 13 einen Mindestwert unterschreitet. Insbesondere ist die Abschalteinrichtung 10 auf grundsätzlich bekannte Weise dazu eingerichtet (siehe beispielsweise EP 2 386 520 B1 ), den Steuerhebelbolzen 27 von der Kolbenanordnung 29 zu entkoppeln, so dass der Hauptventilkörper unabhängig von der Stellung des Steuerhebels von der Schließfeder 28 in die Schließstellung bewegt und dort gehalten wird. Stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 mündet ein Druckanschlusskanal 30 in den Hauptkanal 15. Der Druckanschlusskanal 30 wirkt auf bekannte Weise derart mit der automatischen Abschalteinrichtung 10 zusammen, dass ein stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 stattfindender Druckabfall unter den Mindestwert zu einem Auslösen der Abschalteinrichtung 10 und somit zu der vorstehend beschriebenen Entkopplung des Steuerhebels 17 von der Kolbenanordnung 29 führt.
  • Figur 2 zeigt einen Teilausschnitt der Ausführungsform der Figur 1 in einer seitlichen Schnittansicht. Der Teilausschnitt zeigt den Bereich des erfindungsgemäßen Zapfventils, in dem die Hauptventileinrichtung 16 und die Vorspanneinrichtung 18 angeordnet sind und miteinander zusammenwirken. In Figur 2 sind zudem die Bereiche A und B markiert, welche vergrößert in den Figuren 2A und 2B dargestellt sind.
  • Die Hauptventileinrichtung 16 dieser Ausführungsform weist einen Hauptventilkörper 20' und einen Hauptventilsitz 23 auf. Die Kolbenanordnung 29 drückt den Hauptventilkörper 20' in dem in Figur 2 gezeigten Betriebszustand gegen den Hauptventilsitz 23 in eine Schließstellung.
  • Unabhängig davon wird der Hauptventilkörper 20', der mit einer Ventilstange 31 verbunden ist, auch durch die Vorspanneinrichtung 18 gegen den Hauptventilsitz 23 in die Schließstellung gespannt. Die Ventilstange 31 verläuft entlang einer Axialrichtung des Hauptventilkörpers 20'. Die Vorspanneinrichtung 18 umfasst eine Vollschlauchfeder 18a, eine Druckabbaufeder 18c sowie ein verschiebbares Halteelement 24. Die beiden Federn 18a, 18c sind gegenüber ihrer Ruheposition komprimiert (drücken also die Elemente, an denen sie anliegen, auseinander), wobei die Druckabbaufeder 18c auf den Hauptventilkörper 20' eine kleinere Schließkraft ausübt und eine kleinere Federkonstante aufweist als die Vollschlauchfeder 18a. Zur Bewirkung einer vorgegebenen Auslenkung der Druckabbaufeder 18c ist somit eine kleinere Kraft notwendig als bei der Vollschlauchfeder 18a.
  • Der Hauptventilsitz 23 ist einstückig mit Haltevorsprüngen 32 verbunden, die das verschiebbare Halteelement 24 gleitend lagern und eine Verschiebung des Halteelements 24 entlang der Axialrichtung ermöglichen. Der Ventilschaft 31 ist zudem gleitend durch eine im verschiebbaren Halteelement 24 vorhandene Durchgangsöffnung hindurchgeführt. Die Bewegbarkeit des Ventilschafts 31 bzw. des damit verbundenen Ventilkörpers 20' relativ zum Halteelement 24 in Schließrichtung wird durch einen Anschlag 35 begrenzt, der am rückwertigen Ende des Hauptventilkörpers 20' gebildet ist.
  • Die Druckabbaufeder 18c spannt das Halteelement 24 relativ zu den Haltevorsprüngen 32 (und somit relativ zum Ventilsitz 23) in Schließrichtung (also in Figur 2 nach links). Gleichzeitig greift die Vollschlauchfeder 18a an einem nach außen weisenden Vorsprung 34 des Ventilschafts 31 sowie am stromaufwärtigen Ende des Halteelements 24 an und spannt den Ventilkörper 20' somit relativ zum Halteelement 24 in Schließrichtung stromaufwärts, allerdings nur so weit, bis das vordere Ende des Halteelements 24 am Anschlag 35 zum Liegen kommt. Der Anschlag 35 ist so positioniert, dass der Hauptventilkörper 20' nicht allein durch die Vollschlauchfeder 18a, sondern erst unter zusätzlicher Wirkung der Druckabbaufeder 18c (oder unter zusätzlicher Wirkung von Kolbeneinrichtung 29 und Schließfeder 28) vollständig in die Schließstellung bewegt werden kann. Wenn die Kolbeneinrichtung 29 den Hauptventilkörper freigibt, wird der Hauptventilkörper 20' also erst durch die Druckabbaufeder 18c vollständig in die Schließstellung bewegt. Dazu drückt die Druckabbaufeder 18c das Halteelement 24 von den Haltevorsprüngen 32 weg, so dass sich ein Spalt 33 zwischen dem Halteelement 24 und einem Anschlag 26 der Haltevorsprünge 32 bildet (siehe Figur 2A). Der Hauptventilkörper 20' liegt in diesem Zustand vollständig am Ventilsitz 23 an, so dass sich ein Öffnungsquerschnitt von Null ergibt. Dies ist in Figur 2B durch das Bezugszeichen 36 angedeutet.
  • Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 2 in einem anderen Betriebszustand, in dem die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20' beabstandet ist und der Hauptventilkörper somit freigegeben ist. Außerdem steht der Kraftstoffschlauch voll Fluid, so dass vor der Hauptventileinrichtung ein entsprechender Fluiddruck herrscht. Dieser Zustand kann sich beispielsweise einstellen, wenn der Steuerhebel in einer Öffnungsstellung arretiert ist und die Förderpumpe nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet wurde. Durch das Ausschalten der Förderpumpe fällt der Fluiddruck vor der Hauptventileinrichtung 16 deutlich ab, wobei er vorliegend (aufgrund des noch voll Fluid stehenden Kraftstoffschlauchs) noch oberhalb des Mindestdrucks verbleibt, bei dem die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Der Hauptventilkörper 20' wird somit durch die Vollschlauchfeder 18a und die Druckabbaufeder 18c (in Figur 3 nach links) in die Schließstellung gespannt.
  • In dem in Figur 3 gezeigten Zustand verbleibt daher stromauf der Hauptventileinrichtung 16 zunächst ein Fluiddruck, der ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20' zusammen mit dem Halteelement 24 entgegen der Rückstellkraft der Druckabbaufeder 18c in eine Öffnungsstellung zu bewegen, bis das Halteelement 24 am Anschlag 26 anstößt (siehe Figur 3A). Der in Figur 2B gezeigte Spalt 33 wird dadurch geschlossen (siehe Figur 3A). Es stellt sich auf diese Weise ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 ein, der dem Grenzöffnungsquerschnitt entspricht. Dies ist den Figuren 3A und 3B erkennbar, in denen die in Figur 3 mit den Buchstaben A bzw. B gekennzeichneten Ausschnitte vergrößert dargestellt sind. Insbesondere ist in Fig. 3B erkennbar, dass der Hauptventilkörper 20' leicht vom Hauptventilsitz 23 abgehoben ist (siehe Spalt 43). Ein vor der Hauptventileinrichtung 16 herrschender Fluiddruck kann auf diese Weise auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Fluiddruck unter den Mindestdruck abfällt, bei dem die Abschalteinrichtung auslöst. Wenn das Halteelement 24 am Anschlag 26 anliegt, kann die Druckabbaufeder 18c bei einer weiteren Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers 20' nicht weiter komprimiert werden. Eine solche weitere Öffnungsbewegung (mit der ein Öffnungsquerschnitt erzeugt wird, der den Grenzöffnungsquerschnitt übersteigt) muss somit entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a erfolgen. Die Öffnungscharakteristik der Vorspanneinrichtung 18 ist somit bei Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts unstetig. Während im ersten Öffnungsquerschnittsbereich eine durch die Druckabbaufeder 18c erzeugte reduzierte Rückstellkraft überwunden werden muss, erfolgt die weitere Öffnungsbewegung über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus entgegen der größeren Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit Figur 4 erläutert.
  • Figur 4 zeigt den Ausschnitt der Figur 3 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 4 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 4 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20' entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Axialrichtung stromabwärts zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20' gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht.
  • Figur 5 zeigt den Ausschnitt der Figuren 3 und 4 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Der Steuerhebel 17 befindet sich in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 4 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20' daher gegenüber dem in Figur 4 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.
  • Figur 6 zeigt eine Hauptventileinrichtung 16 sowie eine Vorspanneinrichtung 18 einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils. Solche Elemente, welche im Wesentlichen identisch bei der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden sind, sind vorliegend mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Unterschiede zwischen der ersten Ausdrucksform und der zweiten Ausführungsform werden nachfolgend erläutert.
  • Bei der Ausführungsform der Figur 6 umfasst die Hauptventileinrichtung 16 einen Hauptventilkörper 20'', der durch eine Vorspanneinrichtung 18 in die Schließstellung gedrängt wird, wobei die Vorspanneinrichtung 18 eine Vollschlauchfeder 18a und eine Druckabbaufeder 18d aufweist. Zudem sind einstückig mit dem Ventilsitz 23 verbundene Haltevorsprünge 32' vorhanden, an denen der Hauptventilkolben 31 gleitend und entlang seiner Axialrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Vollschlauchfeder 18a greift an einem stromaufwärtigen Ende der Haltevorsprünge 32' an, um das Hauptventil in Schließrichtung zu spannen. Die Druckabbaufeder 18d ist mit ihrem stromabwärtigen Ende mit dem Hauptventilkörper 20" verbunden und weist an ihrem gegenüberliegenden stromaufwärtigen Ende einen Schiebering 37 auf, der unter Auslenkung der Druckabbaufeder 18d relativ zum Hauptventilkörper 20" bis zu einem Begrenzungsvorsprung 38 verschiebbar ist. In dem in Figur 6 gezeigten Zustand liegt der Schiebering 37 an einem stromabwärtigen Anschlag 25 der Haltevorsprünge 32' an, so dass der Hauptventilkörper 20" durch die Druckabbaufeder 18d relativ zum Ventilsitz 23 in eine Öffnungsrichtung gespannt wird. In dem in Figur 6 gezeigten Zustand befindet sich der Steuerhebel 17 allerdings in der Schließstellung, so dass der Hauptventilkegel 20" zusätzlich von der von der Schließfeder 28 beaufschlagten Kolbenanordnung 29 in die Schließstellung gespannt wird. In der gezeigten Stellung besteht zwischen dem Schiebering 37 und dem Begrenzungsvorsprung ein Spalt 39 (siehe Figur 6A, in der der Ausschnitt A der Figur 6 vergrößert dargestellt ist).
  • Figur 7 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 6 in einem Zustand, in dem die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20" beabstandet ist und der Hauptventilkörper entsprechend freigegeben ist. Dieser Zustand kann sich, wie oben bereits erläutert, beispielsweise dann einstellen, wenn der Steuerhebel in einer Öffnungsstellung arretiert ist, die Förderpumpe nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet und die automatische Abschalteinrichtung noch nicht ausgelöst wurde. Der Hauptventilkörper 20" wird in diesem Fall, wie vorstehend erläutert, durch die Vollschlauchfeder 18a in Schließrichtung und durch die Druckabbaufeder 18d in Öffnungsrichtung gespannt. Die durch die Vollschlauchfeder 18a auf den Hauptventilkörper 20" ausgeübte Schließkraft wird durch die Druckabbaufeder 18d entsprechend reduziert und ein zum Öffnen erforderlicher Minimaldruck wird ebenfalls reduziert. Der Hauptventilkörper 20" kann daher unter Wirkung eines geringen Fluiddrucks in Öffnungsrichtung bewegt werden, bis der Schiebering 37 am Begrenzungsvorsprung 38 zu liegen kommt (siehe Figur 7A). Diese Öffnungsbewegung entspricht einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers 20" und der dadurch erreichbare Öffnungsquerschnitt entspricht dem Grenzöffnungsquerschnitt. Durch die geringfügige Öffnung der Hauptventileinrichtung (in Figur 7 illustriert durch den Spalt 44) kann der Fluiddruck auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Mindestdruck unterschritten wird und die automatische Abschalteinrichtung auslöst.
  • Wird die Hauptventileinrichtung hingegen mit Hilfe des Steuerhebels 17 betätigt, erfolgt eine weitere Öffnungsbewegung des Hauptventilkörpers 20" (über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus) entgegen der vollständigen Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a und erfordert daher eine deutlich höhere Druckdifferenz, da die Druckabbaufeder 18d der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in dem sich anschließenden zweiten Stellbereich nicht mehr entgegenwirkt. Auf diese Weise wird bei Überschreitung des Grenzöffnungsquerschnitts eine Unstetigkeit der Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung erzeugt.
  • Figur 8 zeigt den Ausschnitt der Figur 7 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 8 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 8 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um den Hauptventilkörper 20" entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Axialrichtung stromabwärts zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20' gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht. Die Druckabbaufeder 18d steht in diesem Zustand nicht mehr in Kontakt mit dem Anschlag 25.
  • Figur 9 zeigt den Ausschnitt der Figuren 7 und 8 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 9 befindet sich der Steuerhebel 17 in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 8 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20" daher gegenüber dem in Figur 8 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.
  • Figur 10 zeigt eine Hauptventileinrichtung 16 sowie eine Vorspanneinrichtung 18 einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Zapfventils. Solche Elemente, welche im Wesentlichen identisch bei der ersten oder zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform vorhanden sind, sind vorliegend mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Unterschiede zu den anderen Ausführungsformen werden nachfolgend erläutert.
  • Bei der Ausführungsform der Figur 10 umfasst die Hauptventileinrichtung 16 einen Hauptventilkörper 20, der durch die Vorspanneinrichtung 18 in Schließrichtung gegen einen Hauptventilsitz 23 gespannt wird. Die Hauptventileinrichtung 16 umfasst zudem einen sich durch den Hauptventilkörper 20 erstreckenden Druckabbaukanal 21, sowie einen Druckabbauventilkörper 22, der zum Verschließen des Druckabbaukanals 21 ausgebildet ist. Die Hauptventileinrichtung 16 umfasst somit vorliegend zwei Ventilkörper 20, 22, von denen jeder zur Öffnung der Hauptventileinrichtung 16 beitragen kann. Ebenso wie bei der Ausführungsform der Figuren 6 bis 9 weist das Zapfventil einstückig mit dem Ventilsitz 23 verbundene Haltevorsprünge 32' auf, an denen der Hauptventilkolben 31 gleitend und entlang seiner Axialrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Vorspanneinrichtung 18 umfasst eine Vollschlauchfeder 18a, die den Hauptventilkörper 20 gegen den Ventilsitz 23 spannt, sowie eine Druckabbaufeder 18b, die den Druckabbauventilkörper 22 gegen den Hauptventilkörper 20 spannt. Dazu ist die Druckabbaufeder 18b in einem komprimierten Zustand zwischen einem stromabwärtigen Ende des Druckabbauventils 22 und einem nach außen ragenden Kragen 40, der am Hauptventilkörper 20 fixiert ist, eingespannt.
  • In dem in Figur 10 gezeigten Betriebszustand drückt die Kolbenanordnung 29 sowohl den Hauptventilkörper 20 gegen den Hauptventilsitz 23 als auch das Druckabbauventil 22 gegen den Hauptventilkörper 20 in eine Schließstellung.
  • Figur 11 zeigt einen Ausschnitt aus der Figur 10, wobei die Kolbenanordnung 29 vom stromabwärtigen Ende des Hauptventilkörpers 20 und des Druckabbauventilkörpers 22 beabstandet ist. Die Förderpumpe wurde außerdem nach der Ausbringung einer vorgewählten Kraftstoffmenge ausgeschaltet, und die automatische Abschalteinrichtung wurde noch nicht ausgelöst. Der Hauptventilkörper 20 wird in diesem Fall durch die Vollschlauchfeder 18a in Schließrichtung gespannt. Außerdem wird das Druckabbauventil 22 durch die Druckabbaufeder 18b in Schließrichtung gespannt. Die Rückstellkonstanten der Elemente 18a und 18b sind vorliegend so gewählt, dass eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers 22 relativ zum Hauptventilkörper 20 in Öffnungsrichtung einen geringeren Minimaldruck am Einlass 13 erfordert als eine Bewegung des Hauptventilkörpers 20 relativ zum Hauptventilsitz 23 in Öffnungsrichtung. Der vorliegend herrschende geringe Druck reicht daher gerade aus, um das Druckabbauventil 22 in Öffnungsrichtung zu bewegen, bis es gegen einen relativ zum Hauptventilkörper fixierten Anschlag 41 stößt. Dadurch entsteht zwischen dem Hauptventilkörper 20 und einer Dichtfläche des Druckabbauventilkörpers 22 ein Spalt 42, durch den das Fluid strömen kann. Mit dieser Öffnungsbewegung vergrößert sich ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt. Durch die geringfügige Öffnung der Hauptventileinrichtung kann der Fluiddruck auf kontrollierte Weise abgebaut werden, bis der Mindestdruck unterschritten wird und die automatische Abschalteinrichtung auslöst. Eine weitere Öffnungsbewegung der Hauptventileinrichtung 16 (über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus), die durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers 20 relativ zum Hauptventilsitz 23 in Öffnungsrichtung erreicht wird, erfordert einen deutlich höheren Druck, der sich nur bei eingeschalteter Förderpumpe einstellt. Indem die Öffnung der Hauptventileinrichtung 16 vor Erreichen des Grenzöffnungsquerschnitts entgegen der kleineren Schließkraft der Druckabbaufeder und nach Überschreiten des Grenzöffnungsquerschnitts entgegen der größeren Schließkraft der Vollschlauchfeder 18a stattfindet, wird im Bereich des Grenzöffnungsquerschnitts eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung 16 realisiert.
  • Figur 12 zeigt den Ausschnitt der Figur 11 in einem anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 12 ist der Steuerhebel 17 in einer mittleren Öffnungsstellung, die mit einer vorgegebenen Axialposition der Kolbenanordnung 29 einhergeht. Außerdem ist in dem in Figur 12 gezeigten Zustand die Förderpumpe eingeschaltet, so dass der stromaufwärts der Hauptventileinrichtung 16 herrschende Fluiddruck ausreichend ist, um zusätzlich zum Druckabbauventil 22 auch den Hauptventilkörper 20 entgegen der Rückstellkraft der Vollschlauchfeder 18a in Öffnungsrichtung zu bewegen, bis der Hauptventilkörper 20 gegen die Kolbenanordnung 29 stößt. Es stellt sich dabei ein Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung 16 ein, der über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgeht.
  • Figur 13 zeigt den Ausschnitt der Figuren 11 und 12 in einem wiederum anderen Betriebszustand des Zapfventils. Im Zustand der Figur 13 befindet sich der Steuerhebel 17 in einer vollständigen Öffnungsstellung. Die Kolbenanordnung 29 ist dementsprechend gegenüber der Stellung der Figur 12 weiter nach rechts verschoben. Der durch die Förderpumpe erzeugte Fluiddruck kann den Hauptventilkörper 20 daher gegenüber dem in Figur 12 gezeigten Zustand noch weiter nach rechts bewegen, so dass sich der Öffnungsquerschnitt weiter erhöht.

Claims (15)

  1. Zapfventil zur Ausbringung eines Fluids, mit einem Einlass (13) zum Anschluss einer Fluidzuleitung, einem Auslass (14), einem den Einlass (13) mit dem Auslass (14) verbindenden Hauptkanal (15), einer Hauptventileinrichtung (16) zur Steuerung eines Fluiddurchflusses durch den Hauptkanal (15), einem Steuerhebel (17) zur Betätigung der Hauptventileinrichtung (16), einer automatischen Sicherheitsabschaltung, die dazu ausgestaltet ist, die Hauptventileinrichtung (16) unabhängig von einer Stellung des Steuerhebels (17) in eine Schließstellung zu bewegen, wenn ein Fluiddruck am Einlass (13) einen Mindestwert unterschreitet, und mit einer Vorspanneinrichtung (18), die die Hauptventileinrichtung (16) in die Schließstellung vorspannt und einen veränderlichen Öffnungsquerschnitt der Hauptventileinrichtung (16) abhängig von einem Fluiddruck am Einlass (13) bewirkt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Vorspanneinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, eine unstetige Öffnungscharakteristik der Hauptventileinrichtung (16) derart zu erzeugen, dass eine auf die Hauptventileinrichtung (16) wirkende Schließkraft in einem sich von der Schließstellung der Hauptventileinrichtung bis zu einem Grenzöffnungsquerschnitt erstreckenden ersten Öffnungsquerschnittbereich reduziert ist.
  2. Zapfventil gemäß Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) derart mit der Hauptventileinrichtung (16) zusammenwirkt, dass
    - der Grenzöffnungsquerschnitt in einem Bereich zwischen 1 mm2 und 12 mm2 liegt und/oder
    - ein Minimaldruck, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist, in einem Bereich zwischen 0,01 bar und 0,5 bar, vorzugsweise zwischen 0,05 bar und 0,3 bar liegt.
  3. Zapfventil gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) derart mit der Hauptventileinrichtung (16) zusammenwirkt, dass ein Druckschwellwert, ab dem der Öffnungsquerschnitt den Grenzöffnungsquerschnitt überschreitet, in einem Bereich zwischen 0,075 bar und 0,5 bar liegt, wobei der Druckschwellwert vorzugsweise um mindestens 5% größer, weiter vorzugsweise um mindestens 20%, besonders bevorzugt um mindestens 50% größer als ein Minimaldruck ist, der zum Öffnen der Hauptventileinrichtung erforderlich ist.
  4. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hauptventileinrichtung (16) einen Hauptventilkörper (20), einen Hauptventilsitz (23), einen Druckabbaukanal (21) und einen zum Verschließen des Druckabbaukanals (21) ausgebildeten Druckabbauventilkörper (22) aufweist, wobei die Vorspanneinrichtung (18) dazu eingerichtet ist, den Hauptventilkörper (20) und den Druckabbauventilkörper (22) unabhängig voneinander in eine Schließstellung zu drängen, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung (16) im ersten Öffnungsquerschnittbereich durch eine Bewegung des Druckabbauventilkörpers (22) bewirkt wird, wobei eine Veränderung des Öffnungsquerschnitts der Hauptventileinrichtung (16) über den Grenzöffnungsquerschnitt hinaus durch eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20) relativ zum Hauptventilsitz (23) bewirkt wird.
  5. Zapfventil gemäß Anspruch 4, bei dem der Druckabbaukanal durch den Hauptventilkörper (20) verläuft.
  6. Zapfventil gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem die Vorspanneinrichtung (18)
    zum Drängen des Hauptventilkörpers (20) in die Schließstellung ein erstes Rückstellelement (18a) und
    zum Drängen des Druckabbauventilkörpers (22) in die Schließstellung ein zweites Rückstellelement (18b) aufweist.
  7. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Hauptventileinrichtung (16) einen Hauptventilkörper (20', 20") umfasst, der von der Vorspanneinrichtung (18) gegen einen Hauptventilsitz (23) in eine Schließstellung vorgespannt wird, wobei der erste Öffnungsquerschnittbereich mit einem ersten Stellbereich des Hauptventilkörpers (20', 20") und ein über den Grenzöffnungsquerschnitt hinausgehender zweiter Öffnungsquerschnittbereich mit einem sich an den ersten Stellbereich anschließenden zweiten Stellbereich des Hauptventilkörpers (20', 20") korrespondiert, wobei die unstetige Öffnungscharakteristik dadurch verwirklicht ist, dass die Vorspanneinrichtung (18) im ersten Stellbereich eine kleinere Rückstellkonstante aufweist als im zweiten Stellbereich.
  8. Zapfventil gemäß Anspruch 7, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) ein erstes Rückstellelement (18a) und ein zweites Rückstellelement (18c) umfasst, wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20') im ersten Stellbereich in Öffnungsrichtung vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements (18c) erfolgt und wobei eine Bewegung des Hauptventilkörpers (20') im zweiten Stellbereich in Öffnungsrichtung vorwiegend, vorzugsweise ausschließlich entgegen einer Rückstellkraft des ersten Rückstellelements (18a) erfolgt.
  9. Zapfventil gemäß Anspruch 8, bei dem das erste Rückstellelement (18a) den Hauptventilkörper (20') relativ zu einem verschiebbaren Halteelement (24) vorspannt, wobei das zweite Rückstellelement (18c) das verschiebbare Halteelement (24) relativ zum Hauptventilsitz (23) der Hauptventileinrichtung (16) vorspannt.
  10. Zapfventil gemäß Anspruch 9, bei dem eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements (24) relativ zum Hauptventilsitz (23) durch einen ersten Anschlag (26) begrenzt ist, wobei vorzugsweise eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Halteelements (24) relativ zum Hauptventilkörper (20') durch zweiten Anschlag (35) begrenzt ist.
  11. Zapfventil gemäß Anspruch 7, bei dem die Vorspanneinrichtung (18) umfasst:
    ein erstes Rückstellelement (18a) mit einer ersten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper (20") relativ zu dem Hauptventilsitz (23) in die Schließstellung drängt, und
    ein zweites Rückstellelement (18d) mit einer zweiten Rückstellkonstante, das den Hauptventilkörper (20") relativ zu dem Hauptventilsitz (23) in Öffnungsrichtung drängt.
  12. Zapfventil gemäß Anspruch 11, bei dem sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung (18) im ersten Stellbereich aus einer Kombination der Rückstellkonstanten des ersten und zweiten Rückstellelements (18a, 18d) ergibt und wobei sich die Rückstellkonstante der Vorspanneinrichtung (18) im zweiten Stellbereich nur durch die Rückstellkonstante des ersten Rückstellelements (18a) ergibt.
  13. Zapfventil gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem eine Rückstellkraft des ersten Rückstellelements (18a), die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper (20'') wirkt, größer ist als eine Rückstellkraft des zweiten Rückstellelements (18d), die im ersten Stellbereich auf den Hauptventilkörper (20'') wirkt.
  14. Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das zweite Rückstellelement (18d) ein erstes Ende und ein entlang einer Auslenkungsrichtung gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende am Hauptventilkörper (20'') fixiert ist und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers (20'') im ersten Stellbereich an einem relativ zum Hauptventilsitz (23) fixierten Anschlag (25) anliegt und wobei das zweite Ende während einer Bewegung des Hauptventilkörpers (20'') im zweiten Stellbereich von dem Anschlag (25) gelöst ist, wobei eine Auslenkung des zweiten Endes des zweiten Rückstellelements (18d) in Richtung stromaufwärts vorzugsweise durch einen am Hauptventilkörper (20'') fixierten Begrenzungsvorsprung (38) begrenzt ist.
  15. Zapfsäule mit einer Förderpumpe zur Ausbringung eines Fluids und mit einem Zapfschlauch, der die Förderpumpe mit einem Zapfventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14 verbindet.
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