Zapfventil für Kraftstoff

Abstract

 Das Zapfventil mit einem Ventil (4) für den Kraftstoff, das einen Hauptschließkörper (5) und einen von außen zu betätigenden Vorschließkörper (12) aufweist, der die Bewegungen des Hauptschließkörpers (5) beeinflußt, und mit einer durch Unterdruck auslösbaren Abschaltung (17, 29, 30, 26) für die Kraftstofförderung zeichnet sich dadurch aus, daß zum Abschalten sowohl ein im Hauptstrom erzeugter Unterdruck als auch ein im Nebenstrom des Vorschließkörpers (12) erzeugter Unterdruck verwendet werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Zapfventil mit einem Absperrhahn für den Kraftstoff, das einen Hauptschließkörper und einen von außen zu betätigenden Vorschließkörper aufweist, der die Bewegungen des Hauptschließkörpers beeinflußt, und mit einer durch Unterdruck auslösbaren Abschaltung für die Kraftstofförderung.

[0002] Bei einem solchen Ventil (DE-AS-1 197 776) steht der in einem Hauptschließkörper angeordnete Vorschließkörper mit einem Hebel in Verbindung. Betätigt man diesen Hebel, so strömt zunächst durch den Vorschließkörper eine kleine Kraftstoffmenge. Dadurch wird ein zunächst vorhandenes Druckgleichgewicht beendet, das auf den Hauptschließkörper wirkte, so daß sich auch der Hauptschließkörper in die geöffnete Stellung bewegt und damit der Kraftstoff zur Ausströmöffnung fließen kann. In der Nebenstromleitung, die durch den Vorschließkörper führt und durch diesen verschlossen werden kann, ist eine Verengung vorgesehen, bei der durch den strömenden Kraftstoff ein Unterdruck erzeugt wird (Venturi-Anordnung). Durch diesen Unterdruck wird Luft durch eine Röhre angesaugt, die in der Nähe der Ausströmöffnung des Zapfventils endet. Da dauernd Luft angesaugt wird, kann sich zunächst kein wesentlicher Unterdruck bilden. Erreicht aber bei gefülltem Tank der Kraftstoff die Ausströmöffnung des Zapfventils und damit die Öffnung der Röhre, so wird das weitere Eindringen von Luft verhindert, und es baut sich ein größerer Unterdruck auf, der eine Kolbenzylindereinheit oder Membraneinheit betätigt, die die weitere Kraftstoffzufuhr abschaltet bzw. unmöglich macht. Dadurch wird ein Überlaufen des Tanks vermieden.

[0003] Wird der Vorschließkörper nur wenig geöffnet, so fließt im wesentlichen der gesamte Kraftstoff mit sehr geringen Mengen nur durch den Vorschließkörper und den Nebenstromweg. Für diese geringen Durchflußmengen ist die Venturi-Anordnung optimal ausgelegt, so daß auch schon bei diesen kleinen Strömungsmengen ein großer Unterdruck erzeugt wird, durch den die Kraftstoffzufuhr bei gefülltem Tank zuverlässig abgeschaltet wird. Typische Durchflußraten durch diesen Nebenflußströmungsweg liegen im Bereich zwischen 0 und 5 Litern pro Minute. Ist nun aber der Hauptschließkörper vollständig geöffnet, so fließt der Kraftstoff ohne großen Widerstand durch den Hauptstromweg des Zapfventils mit Durchflußraten, die in der Größenordnung von 50 Litern pro Minute liegen können. Die Druckdifferenz im Nebenstromweg und damit der dort erzeugte Unterdruck wird geringer, so daß ein sicheres Abschalten bei gefülltem Tank nicht mehr gewährleistet ist.

[0004] Es ist auch bekannt, die Venturi-Anordnung im Hauptstrom anzuordnen (WO-98/56 710) Bei dieser Anordnung wird bei den großen Durchflußraten bei weit geöffnetem Ventil ein ausreichender Unterdruck erzeugt, um bei gefülltem Tank sicher die weitere Kraftstoffzufuhr abzuschalten. Die für große Durchflußraten ausgebildete Venturi-Anordnung arbeitet aber nur bei großen Durchflußraten optimal. Bei geringen Durchflußraten wird nur ein geringerer Unterdruck erzeugt, der ein sicheres Abschalten nicht mehr gewährleistet. Es ist also durchaus möglich, daß der Tank beim Befüllen mit sehr niedrigen Durchflußraten überläuft.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Zapfventils der eingangs genannten Art, bei dem ein sicheres Abschalten der Kraftstoffzufuhr sowohl bei niedrigen als auch bei großen Durchflußraten sichergestellt ist.

[0006] Die erfindungsgemäße Lösung besteht bei einem eingangs genannten Zapfventil darin, daß zum Abschalten sowohl ein im Hauptstrom erzeugter Unterdruck als auch ein im Nebenstrom des Vorschließkörpers erzeugter Unterdruck verwendet wird. Dadurch ist ein schnelles Abschalten sowohl bei geringen als auch bei hohen Durchflußraten bzw. Befüllgeschwindigkeiten sichergestellt.

[0007] Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind voneinander unabhängige Unterdruck erzeugende Verengungen sowohl im Hauptstrom als auch im Nebenstrom vorgesehen, die über Einwegventile oder Rückschlagventile mit der Kolbenzylindereinheit oder Membraneinheit verbunden sind, durch die das Abschalten bewirkt wird. Durch die Einweg- oder Rückschlagventile wird dabei der jeweils größere Unterdruck an die Kolbenzylindereinheit oder Membraneinheit angelegt. Bei geringen Durchflußraten, bei denen der Kraftstoff ausschließlich oder im wesentlichen durch den vom Vorschließkörper zu schließenden Kanal strömt, ist dieser Unterdruck der im Bereich des Nebenstroms erzeugte Unterdruck. Bei hohen Durchflußraten wird der im Hauptstrom erzeugte Unterdruck wirksam.

[0008] Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird der Unterdruck des Hauptstroms an einer Stelle erzeugt, wo dieser den Unterdruck und die Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms im Hauptstrom erhöht. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms wird dadurch zusätzlich noch der im Nebenstrom erzeugte Unterdruck erhöht. Vorzugsweise wird der Unterdruck des Hauptstroms dabei stromab von der Stelle erzeugt, wo der Unterdruck des Nebenstroms erzeugt wird.

[0009] Zweckmäßigerweise weist der Hauptschließkörper auf der Ausströmseite einen den Ausströmkanal einengenden abgerundeten, im wesentlichen pilz- oder tropfenförmigen Vorsprung auf. In diesem Bereich wird dabei die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, wodurch im Hauptstrom hier ein Unterdruck erzeugt wird.

[0010] Dabei kann der Vorsprung Bohrungen aufweisen, die mit der Ausströmseite des Vorschließkörpers verbunden sind. Durch diese Bohrungen kann der am Vorschließkörper vorbeigeleitete Kraftstoff ausströmen. Wird der Hauptschließkörper geöffnet und wird deshalb eine größere Strömungsgeschwindigkeit im Hauptstrom erreicht, so wirkt der dadurch erzeugte Unterdruck im Bereich der Bohrungen, erhöht die Ausströmgeschwindigkeit durch den Kanal, der vom Vorschließkörper verschlossen werden kann, sowie den Unterdruck im Bereich des Vorschließkörpers. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit findet eine weitere Erhöhung des Unterdrucks im Bereich des Vorschließkörpers statt, so daß dieser Unterdruck, der zum Abschalten verwendet wird, auch bei hohen Durchflußraten für ein sicheres Abschalten ausreichend ist.

[0011] Bei einer anderen Ausführungsform ist der Vorsprung als ein die Ausströmöffnung des Kanals, in dem der Vorschließkörper angeordnet ist, bis auf eine im wesentlichen ringförmige Öffnung verschließendes Element ausgebildet. Am Rande dieser ringförmigen Öffnung bildet sich dann der Unterdruck des Hauptstroms aus, der den Unterdruck im Bereich des Vorschließkörpers sowie die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, wodurch wie gesagt der Unterdruck im Bereich des Vorschließkörpers noch weiter erhöht wird.

[0012] Dabei ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß der Hauptschließkörper um die ringförmige Öffnung eine ringförmige Erhebung aufweist, die den Hauptstrom um den Vorsprung des Hauptschließkörpers zur Ausströmöffnung umlenkt.

[0013] Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben. Es zeigen in schematischer Ansicht:

Fig. 1

eine erste Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2

Einzelheiten eines Ventils einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 3

Einzelheiten einer dritten Ausführungsform eines Ventils mit geschlossenem Hauptschließkörper; und

Fig. 4

das Ventil der Fig. 3 mit geöffnetem Hauptschließkörper.

[0014] In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines erfindungsgemäßen Zapfventils gezeigt. Der Kraftstoff strömt durch eine Leitung 1 in das Zapfventil und verläßt dieses durch eine Leitung 2. In einem Gehäuse 3 ist eine Ventilanordnung 4 vorgesehen, durch die der Kraftstofffluß gesteuert wird. Diese Ventilanordnung 4 weist einerseits einen Hauptschließkörper 5 auf, der durch eine Druckfeder 6 in der Figur nach unten gegen einen Ventilsitz 7 gedrückt wird. Der Hauptschließkörper weist dabei eine Bohrung 8 auf, durch die eine geringe Kraftstoffmenge aus dem unteren Raum 9 des Ventils 4 in den oberen Raum 10 strömen kann. Der Hauptschließkörper 5 weist weiter eine kegelförmige mittige Bohrung 11 auf, die durch einen Vorschließkörper 12 verschlossen ist, der durch eine Druckfeder 13 nach unten gedrückt wird. Dieser Vorschließkörper 12 ist im unteren Bereich kegelförmig ausgebildet und weist innen Kanäle 14 auf. Diese Kanäle 14 sind über eine Leitung 15 mit einem Rückschlagventil 16 und einer Membraneinheit 17 verbunden. Diese Membraneinheit 17 ist über ein weiteres Rückschlagventil 18 und eine Leitung 19 mit einer Verengung 20 in der Zuströmleitung 1 verbunden. Der in Fig. 1 linke Hohlraum 21 der Membraneinheit 17 ist nicht nur mit den Rückschlagventilen 16 und 18 verbunden, sondern auch mit einer Röhre 23, die in der Nähe der Ausströmöffnung der Röhre 2 endet. Der Vorschließkörper 12 kann durch einen Hebel 24 gegen die Kraft der Feder 13 nach oben bewegt werden und kann durch eine Arretierungseinrichtung 25 in der nach oben gezogenen Stellung festgestellt werden. Als Widerlager für den Hebel 24 dient dabei ein Kniehebelgelenk 26, dessen Knickwinkel in der aktiven Stellung durch eine Einrichtung 27 eingestellt werden kann. Das Kniehebelgelenk 26 wird dabei durch eine Druckfeder 28 in Fig. 1 nach rechts gedrückt. Über eine Stange 29 ist andererseits das Kniehebelgelenk mit der Membran 30 der Membraneinheit 17 verbunden.

[0015] Wird bei der in Fig. 1 gezeigten Stellung der Hebel 24 durch die bei 31 angedeutete menschliche Hand niedergedrückt, so wird der Vorschließkörper 12 nach oben bewegt. Dabei strömt Kraftstoff aus dem Raum 10 aus. Da durch die Bohrung 8, die als Drosselleitung wirkt, Kraftstoff nur in geringerer Menge nachströmen kann, wird der Druck im Raum 10 niedriger als der Druck im Raum 9, in dem der volle Druck der Förderpumpe anliegt. Dadurch wird der Hauptschließkörper 5 gegen die Kraft der Feder 6 nach oben gedrückt, so daß Kraftstoff aus der Leitung 1 in die Leitung 2 strömen kann.

[0016] Infolge des engen Strömungsquerschnittes zwischen Vorschließkörper 12 und Hauptschließkörper 5 tritt hier eine hohe Strömungsgeschwindigkeit auf, die in der Leitung 14 einen Unterdruck erzeugt, der an die Kammer 21 der Membraneinheit 17 angelegt wird. Durch diesen Unterdruck wird Luft durch die Leitung 23 angesaugt, so daß sich in der Kammer 21 nur ein unwesentlicher Unterdruck aufbauen kann. Erreicht aber bei gefülltem Tank der Kraftstoffpegel die Öffnung der Leitung 23, so kann keine weitere Luft mehr angesaugt werden, der Unterdruck in der Kammer 21 wächst an, die Membran 30 bewegt sich nach links und zieht dadurch das Kniehebelgelenk 26 nach links in die unwirksame Stellung, in der es kein Widerlager für den Hebel 24 mehr bildet. Das Vorschließelement 12 wird nicht mehr nach oben gezogen, sondern durch die Kraft der Feder 13 nach unten gedrückt. Da die Öffnung zwischen Vorschließkörper 12 und Hauptschließkörper 5 verschlossen wird, baut sich in der Kammer 10 wieder ein höherer Druck auf, so daß auch der Hauptschließkörper 5 durch die Kraft der Feder 6 nach unten in die geschlossene Stellung gedrückt wird. Dadurch wird die Kraftstoffzufuhr beendet. Das Ventil 22 dient dazu, die Leitung 23 zu verschließen, falls das Zapfventil nach oben geneigt oder fallengelassen wird, um auch in diesem Falle die Kraftstoffzufuhr abzuschalten.

[0017] Bei niedrigen Durchflußraten, wenn nur der Vorschließkörper 12 geöffnet ist, tritt in der Leitung 14 ein großer Unterdruck auf, so daß ein sicheres Abschalten gewährleistet ist. Bei hohen Durchflußraten ist dies nicht mehr der Fall. Bei hohen Durchflußraten tritt aber im Bereich der Verengung 20 ein großer Unterdruck auf, der über die Leitung 19 und das Rückschlagventil 18 an den Hohlraum 21 der Membraneinheit 17 angelegt wird. Bei hohen Durchflußraten wird dann über diesen Unterdruck bei gefülltem Tank oder herabgefallenem Zapfventil die Kraftstoffzufuhr schnell und wirksam unterbrochen.

[0018] Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der auf die Verengung 20 im Bereich der Zuführleitung 1 verzichtet ist. Der Hauptschließkörper 5 ist in diesem Falle durch einen im wesentlichen tropfenförmigen Vorsprung 32 ergänzt, der durch Stege 37 gehalten wird und den Ausströmkanal 34, der durch den Vorschließkörper 12 verschlossen werden kann, bis auf einen ringförmigen Spalt 38 verschließt. Bei geringen Durchflußraten, wenn der Hauptschließkörper 5 geschlossen ist, wird im Bereich 33 ein Unterdruck erzeugt, der über die Leitung 14 zum Hohlraum 21 der Membraneinheit 17 (Fig. 1) geleitet wird. Dies geschieht über seitliche in Fig. 2 gezeigte Bohrungen im Bereich 33. Bei hohen Durchflußraten, wenn der Hauptschließkörper 5 wie in Fig. 2 gezeigt geöffnet ist, wird an der ringförmigen Öffnung 38 ein Unterdruck erzeugt, der über den Kanal 34 einerseits den Unterdruck bei 33 erhöht. Andererseits wird durch die Saugwirkung des Unterdrucks bei der Ringöffnung 38 die Strömungsgeschwindigkeit im Bereich 33 erhöht, was den Unterdruck ebenfalls erhöht. Auf diese Weise ist sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Durchflußraten ein ausreichender Unterdruck in der Leitung 14 vorhanden und damit ein sicheres Abschalten gewährleistet. Eine weitere Erhöhung des Unterdrucks im Bereich der ringförmigen Öffnung 38 wird durch eine ringförmige Erhebung 39 bewirkt, die die Strömung nach unten am Vorsprung 32 vorbei umlenkt.

[0019] Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 wird ebenfalls auf die Verengung 20 im Hauptstrom verzichtet. Der Unterdruck im Hauptstrom wird vielmehr im Bereich des Hauptschließkörpers erzeugt. Der Hauptschließkörper 5 weist einen im wesentlichen pilzförmigen Vorsprung 32 auf, der in die Ausströmleitung 2 hineinragt. Bei geschlossenem Hauptschließkörper 5, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, strömt der Kraftstoff durch die Drosselleitung 8 und am Vorschließkörper 12 vorbei und erzeugt bei 33 einen Unterdruck, der durch die Leitung 14 auf die Kammer 21 der Membraneinheit 17 (Fig. 1) übertragen wird. Der Kraftstoff strömt dann weiter durch einen Kanal 34 und Öffnungen 35 im pilzförmigen Vorsprung 32 in die Ausströmleitung 2.

[0020] Bei geöffnetem Hauptschließkörper 5 (Fig. 4) wird nun die Druckdifferenz im Bereich 33 kleiner. Andererseits wird aber in der Hauptströmung bei 36 ein größerer Unterdruck erzeugt, der über die Leitungen 35 und 34 in den Bereich 33 geleitet wird, wodurch einerseits der Unterdruck im Bereich 33 erhöht wird, andererseits hier aber auch durch die Saugwirkung die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird, was zu einer weiteren Erhöhung des Unterdrucks in der Leitung 14 führt. Auch durch diese Ausführungsform wird also eine sichere Abschaltung sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten bewirkt.

Ansprüche

1. Zapfventil mit einem Absperrorgan (4) für den Kraftstoff, das einen Hauptschließkörper (5) und einen von außen zu betätigenden Vorschließkörper (12) aufweist, der die Bewegungen des Hauptschließkörpers (5) beeinflußt, und mit einer durch Unterdruck auslösbaren Abschaltung (17, 29, 30, 26) für die Kraftstofförderung, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abschalten sowohl ein im Hauptstrom erzeugter Unterdruck als auch ein im Nebenstrom des Vorschließkörpers (12) erzeugter Unterdruck verwendet werden.

2. Zapfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Rückschlagventile (16, 18) vorgesehen sind, die so geschaltet sind, daß jeweils der höhere Unterdruck zum Abschalten verwendet wird.

3. Zapfventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck des Hauptstroms an einer Stelle erzeugt wird, so daß dieser den Unterdruck und die Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms erhöht.

4. Zapfventil nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck des Hauptstroms stromab (36, 38) von der Stelle (33) erzeugt wird, wo der Unterdruck des Nebenstroms erzeugt wird, und dadurch der Unterdruck und die Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms erhöht werden.

5. Zapfventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschließkörper (5) auf der Ausströmseite einen den Ausströmkanal (2) einengenden abgerundeten, im wesentlichen pilz- oder tropfenförmigen Vorsprung aufweist.

6. Zapfventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (32) Bohrungen (35) aufweist, die mit der Ausströmseite des Vorschließkörpers (12) verbunden sind.

7. Zapfventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung als ein die Ausströmöffnung des Kanals (34), in dem der Vorschließkörper (12) angeordnet ist, bis auf eine im wesentlichen ringförmige Öffnung (38) verschließendes Element ausgebildet ist.

8. Zapfventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschließkörper (5) um die ringförmige Öffnung (38) eine ringförmige Erhebung (39) aufweist, der den Hauptstrom um den Vorsprung (32) des Hauptschließkörpers (5) zur Ausströmöffnung umlenkt.

Zeichnung