ТОПЛИВОЗАПРАВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО
FUELING DEVICE

Изобретение касается топливозаправочного устройства, которое может быть применено, например, на автомобиле.
При наполнении топливного бака, например топливного бака автомобиля, жидким топливом может произойти эмульсирование и/или турбулентность топлива, а также при дозаправке обратное выдавливание топлива. Здесь имеется опасность, что топливо может легко воспламениться.
Чтобы предотвратить обратное вытекание топлива через заливную трубу топливного бака, в заливной трубе топливного бака может быть встроен защитный заправочный клапан. Клапан может быть расположен в концевом участке заливной трубы, то есть непосредственно рядом с баком. В качестве альтернативы клапан может быть установлен в качестве интегрированной части заправочной головки. Такой клапан известен, например, из DE 199 12 645 A1.
Эти известные системы имеют, однако, те недостатки, что клапаны являются очень сложными и, как следствие, являются высокими затраты на их изготовление.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предоставить топливозаправочное устройство, которое очень простым способом уменьшает проблему наполнения и, в частности, обратное вытекание топлива и позволяет заправку с высокой скоростью.
Это решено посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные усовершенствования следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Топливозаправочное устройство состоит из заправочной головки и расположенной между топливным баком и заправочной головкой заливной трубы. В соответствии с изобретением внутри заливной трубы расположена другая направляющая труба с передним, если смотреть в направлении ввода, концом и задним, если смотреть в направлении ввода, концом. Передний конец направляющей трубы расположен непосредственно под заправочной головкой.
Дополнительная направляющая труба, которая расположена внутри заливной трубы, направляет топливо внутрь заливной трубы более равномерно. Преимущественно при переходе от внешнего источника топлива, например пистолета топливораздаточной колонки, к заливной трубе поток направляется почти ламинарно. При заправке турбулентность и эмульсирование может быть по меньшей мере снижено. Одновременно обратное вытекание топлива при дозаправке также снижается.
Соответствующая изобретению дополнительная направляющая труба может быть введена внутрь обычной заливной трубы и не является интегрированной частью заправочной головки или бака. Как следствие, топливозаправочное устройство может быть оснащено направляющей трубой более простым образом. Это предпочтительно, так как конструкция заливной трубы, а также заправочное устройство не должны быть изменены, чтобы обеспечить улучшенную заправку.
Дополнительная труба, а также заправочное устройство могут быть применены на автомобилях, например легковых (PkW), грузовых (LkW). Возможно также заправочное устройство применить на стационарных двигателях.
Известно, что различные модели автомобилей базируются на одной общей глобальной базисной модели, чтобы снизить затраты на разработку и изготовление. Как следствие, заправочное устройство должно подходить не только для различных моделей автомобилей, но и для различных стран.
Давление топлива, а также скорость наполнения в баке не одинаковы, однако в разных странах, так что проблемы обратного удара и турбулентности в баке в некоторых странах возникают чаще, чем в других. Следовательно, возможно дооборудовать дополнительную направляющую трубу в топливозаправочное устройствов автомобилях, которые продаются в тех странах, в которых проблемы при заправке встают чаще. Дополнительные затраты на изготовление снизятся, так как не должны будут изготавливаться различные заправочные устройства для этой базисной модели.
В одном примере осуществления край переднего конца направляющей трубы расширен таким образом, что направляющая труба удерживается внутри заливной трубы посредством нижней стороны заправочной головки. Эта нижняя сторона может быть нижней стороной нижнего ограничителя заправочной головки. Это расположение имеет то преимущество, что направляющая труба удерживается внутри заливочной трубы без дополнительной модификации заливочной трубы.
В одном другом примере осуществления край переднего конца направляющей трубы расширен таким образом, что при заправке топливного бака автомобиля передний конец направляющей трубы может принять носик пистолета топливораздаточной колонки. Внутренний диаметр переднего конца направляющей трубы больше, чем наружный диаметр носика пистолета топливораздаточной колонки, чтобы можно было принять носик пистолета топливораздаточной колонки. Это расположение имеет то преимущество, что поток топлива может быть направлен непосредственно из носика пистолета топливораздаточной колонки посредством направляющей трубы.
Наружный диаметр носика пистолета топливораздаточной колонки может быть определен характеристикой заправочного устройства или типом топлива. Носик пистолета топливораздаточной колонки для грузовых автомобилей обычно больше, чем для легковых автомобилей. Также в некоторых странах диаметр носика пистолета топливораздаточной колонки для дизельного топлива иной, чем для бензина, чтобы избежать ошибочной заправки бака неправильным топливом и последующего повреждения двигателя.
Направляющая труба расположена в одном примере осуществления между нижней конической областью заливной трубы и нижней стороной заправочной головки. Это может быть задано посредством соответствующей длины направляющей трубы, которая в зависимости от конструкции заправочного устройства, в частности от конструкции расширенной области, над конической областью заливной трубы.
В других примерах осуществления размеры направляющей трубы выбираются таким образом, что задний конец направляющей трубы опирается на нижнюю коническую область заливной трубы, а передний конец направляющей трубы расположен ниже заправочной головки. Расположение направляющей трубы внутри заливной трубы точнее определяется длиной направляющей трубы. Далее размеры направляющей трубы могут быть так выбраны, что между передним концом направляющей трубы и нижней стороной заправочной головки предусмотрен зазор, когда задний конец опирается на нижнюю коническую область. Этот зазор может быть кольцеобразным. Подвижность направляющей трубы внутри заливной трубы может быть таким образом точнее определена, а действие направляющей трубы - оптимизироваться.
Направляющая труба может иметь компенсатор продольного отклонения. В одном примере осуществления передний конец направляющей трубы имеет пружинный элемент, который служит для компенсации продольного отклонения направляющей трубы. Посредством пружинного элемента могут быть компенсированы отличия в длине направляющей трубы, которые возникли, например, из-за производственных допусков.
Заправочная головка может иметь ограничительный конец. В этом случае пружинный элемент может подгоняться к внешней стороне ограничительного конца заправочной головки, чтобы компенсировать отличия в длине направляющей трубы.
В одном примере осуществления пружинный элемент предусмотрен в качестве упругого расширяемого края. В одном другом примере осуществления пружинный элемент имеет множество отдельных полос, которые соответственно являются упругими и расширяемыми и выступают от края переднего конца направляющей трубы. В обоих примерах пружинный элемент может быть подогнан к внешней стороне ограничительного конца. Различия по длине компенсируются посредством различных перекрытий наружной стороны ограничительного конца пружинным элементом. При возрастающей длине направляющей трубы возрастает перекрытие наружной стороны пружинным элементом.
Когда имеется пружинный элемент, направляющая труба может иметь длину, при которой задний конец направляющей трубы опирается на нижнюю коническую область заправочной трубы, а пружинный элемент находит на наружную сторону ограничительного конца заправочной головки.
Направляющая труба может быть по существу прямой или изогнутой. Если направляющая труба изогнута, то направляющая труба может иметь U-образную или V-образную форму. Изогнутая направляющая труба имеет то преимущество, что она проявляет высокую прочность при высоких скоростях заправки, так что заправка при этой высокой скорости заправки возможна без промежуточного соединения и без обратного вытекания.
Угол раскрытия U-образного изгиба или V-образного изгиба может находиться между 130° и 180°, то есть 130°≤Θ<180°. Расположение вершины изгиба может находиться на различных местах длины направляющей трубы. В одном примере осуществления вершина изгиба лежит на месте, в области между 50% и 30% общей длины направляющей трубы от заднего конца направляющей трубы. Расположение изгиба, а также форма и угол раскрытия изгиба выбраны так, что топливо направляется максимально равномерно.
Преимущественно направляющая труба имеет множество сквозных отверстий, которые проходят сквозь толщину стенки направляющей трубы. Сквозные отверстия предусматривают вид лабиринта, который служит для того, чтобы отделить газообразное топливо от жидкого. Топливо направляется через сквозные отверстия, чтобы гарантировать уменьшение давления и/или отклонение потока при отключении пистолета раздаточной колонки или, соответственно, при подключении. Количество и расположение сквозных отверстий может быть установлено в зависимости от конструктивного положения заливной трубы и/или положения сечения пистолета раздаточной колонки, чтобы достичь оптимального отклонения (изменения направления) потока на конце пистолета раздаточной колонки.
Сквозные отверстия могут быть расположены перпендикулярно продольной оси направляющей трубы. В качестве альтернативы они могут быть расположены под углом больше 0° до 90° к продольной оси. Сквозные отверстия могут направляться в направлении ввода или против направления ввода. В одном другом варианте направление сквозных отверстий варьируется вдоль направляющей трубы, чтобы улучшить отклонение потока.
В зависимости от желаемого положения пистолета раздаточной колонки не только кромочный край направляющей трубы, но и направляющая труба может иметь внутренний диаметр, величина которого таким образом определена, что направляющая труба может принять носик пистолета раздаточной колонки.
В одном примере осуществления внутренний диаметр направляющей трубы по длине направляющей трубы по существу одинаков.
В одном другом примере осуществления внутренний диаметр направляющей трубы в средней области направляющей трубы меньше, чем на переднем конце и меньше, чем на заднем конце. В одном усовершенствовании этого примера это сужение внутреннего диаметра может быть расположено в области вершины дуги направляющей трубы.
В одном примере осуществления внутренний диаметр направляющей трубы примерно на 2 мм больше, чем наружный диаметр принимаемого носика пистолета раздаточной колонки. Внутренний диаметр направляющей трубы может быть 32 мм у пистолета для грузовых автомобилей или 27 мм у пистолета для дизельного топлива или 23 мм у пистолета для бензина. Эти два диаметра подходят для применения в случае носиков пистолета раздаточной колонки 30 мм или, соответственно, 25 мм, которые являются диаметрами обычных европейских пистолетов раздаточной колонки для грузовых автомобилей или, соответственно, легковых автомобилей.
Направляющая труба может быть незакрепленной внутри заправочной трубы. Это имеет то преимущество, что заправочное устройство может быть использовано с направляющей трубой без переделки заливной трубы. Кроме того, обеспечивается простой монтаж. Также при повороте пистолета раздаточной колонки не возникает повышенного давления, которое может привести к промежуточному отсоединению, так как направляющая труба может поворачиваться с пистолетом раздаточной колонки.
В качестве альтернативы направляющая труба может быть закреплена на внутренней поверхности заливной трубы. Это имеет то преимущество, что может быть установлена позиция и, следовательно, действие, так что нежелательные биения и/или отличия в коэффициенте полезного действия снижаются.
Изобретение предоставляет также использование направляющей трубы согласно одному из вышеописанных примеров осуществления в топливозаправочном устройстве автомобиля. Топливозаправочное устройство состоит из заправочной головки и расположенной между топливным баком и заправочной головкой заливной трубы. Направляющая труба расположена внутри заливной трубы и передний конец направляющей трубы расположен непосредственно под заправочной головкой для предотвращения обратного течения или обратного вытекания топлива при заправке топливного бака.
В соответствии с изобретением предоставлена направляющая труба для предотвращения обратного течения топлива при заправке топливом топливозаправочного устройства, состоящего из заправочной головки и расположенной между топливным баком и заправочной головкой заливной трубы. Направляющая труба имеет передний, если смотреть в направлении ввода, конец и задний, если смотреть в направлении ввода, конец, и размер ее выбран таким образом, что при эксплуатации направляющая труба в качестве отдельной части подгоняется внутри заливной трубы, причем передний конец расположен непосредственно под заправочной головкой. Кроме того, размер направляющей трубы так выбран, что при эксплуатации край переднего конца расширен так, что направляющая труба удерживается внутри заливной трубы посредством нижней стороны заправочной головки. Направляющая труба имеет внутренний диаметр, который выбран таким образом, что направляющая труба может принимать носик пистолета раздаточной головки.
Направляющая труба может иметь выполнение согласно одному из вышеописанных примеров осуществления направляющей трубы. Передний конец направляющей трубы может иметь пружинный элемент согласно одному из вышеописанных примеров осуществления, который служит в качестве компенсатора продольногоотклонения (допуск на длину) направляющей трубы. Равным образом направляющая труба может быть прямой или изогнутой.
Изобретение подробнее поясняется теперь посредством чертежей:
Фиг.1 - топливозаправочное устройство согласно первому примеру осуществления,
Фиг.2 - трехмерный вид направляющей трубы с фиг.1,
Фиг.3 - частичный разрез заправочного устройства с направляющей трубой согласно второму примеру осуществления,
Фиг.4 - увеличенный вид направляющей трубы с фиг.3,
Фиг.5 - трехмерное подетальное изображение направляющей трубы второго примера осуществления, и
Фиг.6 - трехмерное изображение направляющей трубы с фиг.5.
Фиг.1 показывает схематическое изображение топливозаправочного устройства 1 автомобиля. Топливозаправочное устройство 1 состоит из заправочной головки 2 и расположенной между непоказанным топливным баком и заправочной головкой 2 заливной трубы 3. На фиг.1 представлена только верхняя входная область заливной трубы 3.
Пистолет 5 раздаточной колонки представлен на фиг.1, носик 6 которого расположен внутри заливной трубы 3, чтобы топливный бак мог быть наполнен жидким топливом таким, как дизельное топливо или бензин.
Заливная труба 3 имеет нижнюю коническую область 4, которая образована из уменьшения диаметра заливной трубы 3. Заливная труба 3 расширена выше этой конической области 4, так что носик 6 пистолета раздаточной колонки может быть введен внутрь заливной трубы 3.
В соответствии с изобретением внутри заливной трубы 3 расположена направляющая труба 7. Направляющая труба 7 является по существу трубчатой и имеет передний, если смотреть в направлении ввода, конец 8 и задний, если смотреть в направлении ввода, конец 9. В этом первом примере направляющая труба 7 по существу прямая.
Передний конец 8 направляющей трубы 7 расположен непосредственно под заправочной головкой 2 и отстоит на кольцеобразный зазор 10 от нижней поверхности 11 ограничивающего конца 12 заправочной головки 2. Задний конец 9 направляющей трубы 7 опирается на коническую область 4. Направляющая труба 7 имеет, кроме того, множество сквозных отверстий 13, которые проходят сквозь толщину стенки направляющей трубы 7.
Направляющая труба 7 является по существу цилиндрической. Край 14 переднего конца 8 расширен, так что нижняя сторона 11 заправочной головки 2 по меньшей мере частично подогнана (приспособлена) внутри внутренней области края 14. Следовательно, направляющая труба 7 удерживается в заливной трубе посредством нижней стороны 11 заправочной головки 2.
Длина направляющей трубы 7 выбрана так, что она подогнана к расстоянию между конусной областью 4 и нижней стороной 11 заправочной головки 2. Внутренний диаметр направляющей трубы 7 выбран так, что направляющая труба 7 может принять носик 6 пистолета раздаточной колонки. В примере осуществления внутренний диаметр направляющей трубы 7 примерно на 2 мм больше, чем внешний диаметр носика 6 пистолета раздаточной колонки. Внешний диаметр направляющей трубы 7 выбран так, что направляющая труба 7 подогнана к внутреннему пространству заливной трубы 3, так что возникает зазор 17 между внутренней стороной 15 заливной трубы 3 и наружной стороной 16 направляющей трубы.
Расположение заднего конца 9 направляющей трубы 7 на конической области 4 верхней расширенной области заливной трубы 3 направляет топливо при заправке равномерно и преимущественно почти ламинарно в эту область. Этот ламинарный поток представлен на фиг.1 стрелками 18.
Направляющая труба 7 является отдельной частью, так что при повороте пистолета 5 заправочной колонки не может возникнуть заклинивающий эффект пистолета 5 заправочной колонки в заливной трубе. Равномерный переход потока от конца 6 пистолета заправочной колонки к направляющей трубе 7 сохраняется таким образом при повороте.
Во время заправки носик 6 пистолета заправочной колонки расположен в направляющей трубе 7, как представлено на фиг.1. Благодаря ламинарному направлению объемного потока имеет место лишь незначительное вспенивание и турбулентность топлива. Этот эффект достигается даже при высоких скоростях заправки, так что наполнение даже при высоких скоростях заправки происходит без промежуточного отсоединения.
Сквозные отверстия 13 обеспечивают уменьшение давления и, соответственно, отклонение потока при отсоединении пистолета заправочной колонки или, соответственно, кратковременного включения. Незадолго до отсоединения пистолета раздаточной колонки уровень жидкости в направляющей трубе поднимается быстрее чем в пространстве между наружной стороной направляющей трубы и расширенной верхней областью заливной трубы 3. При отсоединении пистолета раздаточной колонки за счет сквозных отверстий 13 возникает уменьшение давления. Скорость потока снижется и обратное вытекание топлива исключается.
Комбинация направляющей трубы 7, а также ее расположение внутри заливной трубы 3 представляет вид лабиринта, причем жидкое топливо отделяется от воздуха или, соответственно, паров топлива и направляется опять обратно в заливную трубу 3. Это представлено стрелками 19 и 20 на фиг.1.
Топливо направляется через сквозные отверстия 13 в боковых стенках направляющей трубы 7 в кольцевое пространство 17, через кольцевой зазор 10 между верхним концом 8 направляющей трубы 7 и нижней стороной 11 заправочной головки 2. Затем пар может быть направлен наружу через кольцевой зазор 10 между пистолетом 5 раздаточной колонки и ограничивающим концом 12 нижней заправочной головки 2. Жидкое топливо направляется опять обратно в направляющую трубу 7 и заливную трубу 3.
Фиг.2 показывает трехмерный вид направляющей трубы 7 с фиг.1, а также заправочной головки 2 с ее ограничивающим концом 12 заправочного устройства 1. Направляющая труба 1 согласно первому примеру осуществления является по существу цилиндрической. Передний конец 8 является расширенным, так что внутренняя сторона стенки 21 расширенного переднего конца подогнана к внешней стороне 22 ограничительного конца 12 заправочной головки 2. Сквозные отверстия 13 расположены в несколько рядов, которые проходят в продольном направлении направляющей трубы 7, причем ряды распределены по поверхности направляющей трубы 7.
Фиг.3 показывает топливозаправочное устройство 1 автомобиля с направляющей трубой 23 согласно второму примеру осуществления. Как в первом примере направляющая труба 23 расположена свободно (незакрепленно) внутри заливочной трубы 3 непосредственно под заправочной головкой 2. Во втором примере осуществления направляющая труба 23 не прямая, а имеет изгиб 24, так что направляющая труба 23 имеет V-образное выполнение.
Увеличенный вид направляющей трубы 23 с фиг.3 показан в виде фрагмента на фиг.4. Направляющая труба 23 имеет примерно V-образную форму, причем угол раскрытия V-образной формы составляет примерно 135°. Вершина 25 изгиба 24 расположена примерно на середине длины направляющей трубы 23. Вершина 25 так расположена, что она при заправке располагается ниже непоказанного на фиг.4 пистолета раздаточной колонки.
Как в первом примере осуществления, направляющая труба 23 имеет несколько сквозных отверстий 13, которые проходят через толщину стенки направляющей трубы 23 и распределены по всей длине направляющей трубы 23. Функция этих сквозных отверстий 13 такая же, как в первом примере осуществления.
Фиг.5 и фиг.6 показывают соответственно трехмерный вид направляющей трубы 23 второго примера осуществления. Направляющая труба 23 имеет, кроме того, компенсатор 26 продольного отклонения (т.е. допусков по длине). В этом примере осуществления компенсатор 26 продольного отклонения выполнен в виде пружинного элемента 27, который расположен на переднем краю 14 направляющей трубы 23.
Пружинный элемент 27 имеет несколько полос 28, которые распределены по краю 14 и выступают от этого края наружу. Полосы 28 являются упругими и имеют форму и размер, так что внутренняя поверхность полос перекрывает внешнюю сторону ограничительного конца заправочной головки. При увеличивающейся длине направляющей трубы 23 увеличивающаяся область полос 28 перекрывает ограничительный конец 12, чтобы компенсировать разницу в длине направляющей трубы 23. Следовательно, направляющая труба 23 не смотря на отличие своей длины от оптимальной длины может оптимально располагаться в заливной трубе 3.
Направляющая труба 7 согласно первому примеру осуществления имеет в одном непоказанном примере, кроме того, компенсатор продольного отклонения. Этот компенсатор продольного отклонения может быть пружинным элементом и может иметь также множество упругих полос, как во втором примере осуществления.
Список ссылочных позиций
1 топливозаправочное устройство
2 заправочная головка
3 заливная труба
4 конусная область
5 пистолет раздаточной колонки
6 носик пистолета раздаточной колонки
7 направляющая труба согласно первому примеру осуществления
8 передний конец направляющей трубы
9 задний конец направляющей трубы
10 кольцевой зазор
11 поверхность
12 ограничительный конец заправочной головки
13 сквозные отверстия
14 край направляющей трубы
15 внутренняя сторона заливной трубы
16 внешняя сторона направляющей трубы
17 кольцевое пространство
18 стрелка
19 стрелка
20 стрелка
21 внутренняя сторона переднего конца направляющей трубы
22 внешняя сторона ограничительного конца
23 направляющая труба согласно второму примеру осуществления
24 изгиб
25 вершина изгиба
26 компенсатор продольного отклонения
27 пружинный элемент
28 полосы.