EP3242016A1 - Vorrichtung zum befüllen eines tanks eines kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen betriebsmittel, insbesondere zur industriellen erstbefüllung am montageband des herstellers - Google Patents

Vorrichtung zum befüllen eines tanks eines kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen betriebsmittel, insbesondere zur industriellen erstbefüllung am montageband des herstellers Download PDF

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Publication number
EP3242016A1
EP3242016A1 EP17168732.0A EP17168732A EP3242016A1 EP 3242016 A1 EP3242016 A1 EP 3242016A1 EP 17168732 A EP17168732 A EP 17168732A EP 3242016 A1 EP3242016 A1 EP 3242016A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tank
hollow cylinder
piston
pump
filling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17168732.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Pape
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inka-Systems & Co KG GmbH
Original Assignee
Inka-Systems & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inka-Systems & Co KG GmbH filed Critical Inka-Systems & Co KG GmbH
Publication of EP3242016A1 publication Critical patent/EP3242016A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B5/00—Machines or pumps with differential-surface pistons
    • F04B5/02—Machines or pumps with differential-surface pistons with double-acting pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B13/00—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities
    • F04B13/02—Pumps specially modified to deliver fixed or variable measured quantities of two or more fluids at the same time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/02—Pumping installations or systems having reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2201/00—Pump parameters
    • F04B2201/02—Piston parameters
    • F04B2201/0201—Position of the piston

Definitions

  • the present invention relates to a device for filling a tank of a motor vehicle with a liquid or gaseous operating means, in particular for initial industrial filling on the assembly line of the manufacturer according to the preamble of claim 1.
  • Each motor vehicle is before delivery by the manufacturer with different liquids, such. As fuel, mopping water, coolant or the like filled. This is usually done during final assembly on the manufacturer's assembly line.
  • Such a device is for example from the DE 10 2014 011 051 A1 known.
  • the cycle time is determined by various specifications and amounts to about 60 seconds per vehicle for some manufacturers.
  • the tank to be filled of the motor vehicle during the movement of the motor vehicle with the desired resources such as fuel, mop water, AD Blue, cooling water, engine oil, brake fluid or air conditioning gas must be filled. Because this filling operation takes place when the vehicle is running, the device for filling must be accelerated to the speed of the vehicle and returned to the starting position at the end of the filling process, in order then to be ready for filling the next motor vehicle after approximately 60 seconds.
  • the present invention is based on the finding that, in the case of a centrifugal pump or in the case of a membrane pump, the medium is transported by a brief increase in pressure and subsequent reduction in pressure, the fluid being swirled around the pump.
  • This turbulence generated by the pump leads to foam formation, at least in some operating means, whereby a large volume is created and as a result of which the tank is filled prematurely, so that part of the operating medium again emerges from the tank and is lost. In the prior art, this is countered with a reduced volume flow.
  • the present invention has the object to provide a device for filling a tank of a motor vehicle with a liquid or gaseous operating means of the type mentioned, which avoids foaming despite a large volume flow or at least reduced.
  • a device designed according to this technical teaching has the advantage that the piston is moved linearly and very evenly, thereby pressing the operating medium relatively evenly out of the hollow cylinder through the tank hose and the filling adapter into the tank of the motor vehicle.
  • the known from the prior art pumping movement is avoided, which is why the pump according to the invention generates significantly less turbulence of the equipment and therefore the Betreibsstoff reaches the tank of the vehicle with a comparatively high volume flow, whereby the filling time is drastically reduced.
  • both the tank hose, as well as the supply line is connected to an end face of the hollow cylinder to the pump.
  • the volume of the equipment transported out of the hollow cylinder is determined from the product of the cross section with the axial path traveled by the piston.
  • the latter can be controlled via the drive in a conventional manner.
  • means for determining the exact position of the piston within the hollow cylinder This has, inter alia, the advantage that this can be dispensed with a complex flow meter in the tank hose, which on the one hand reduces the cost and on the other hand, the movable mass of the device.
  • Another advantage is that, in this way, the volume of the dispensed fluid can be determined much more accurately, since the inaccuracy known in the flowmeter system is eliminated.
  • Yet another advantage is that the turbulences occurring at the flow meter are eliminated, which also contributes to a reduction of foaming.
  • a first resource chamber for temporarily receiving a resource is provided at the front of the piston, while a second resource chamber for temporarily receiving the same resource is formed on the back of the piston.
  • Both equipment chambers are housed within the hollow cylinder and are separated by the piston. This has the advantage that the device can accommodate almost twice as much resources with the same size.
  • a closed wall is provided on the second end face of the hollow cylinder for limiting the second operating medium chamber, in which a second inlet and / or a second outlet valve is housed, to which a suitable tank hose and / or a suitable supply line can be attached, depending on the application.
  • the common piston depending on its position within the hollow cylinder affects the size of the first and the second resource chamber, it is possible that at the same time new equipment is inserted into the second resource chamber when pushing out the resource from the first resource chamber. As soon as the first resource chamber is completely emptied and the piston is pressed in the opposite direction, the second resource chamber is emptied and at the same time the first resource chamber is refilled. It is understood that the involved intake and exhaust valves are controlled accordingly.
  • a single supply line and a single tank hose together with a single filling adapter is connected to this double-sided usable pump, wherein both the supply line, and the tank hose are Y-shaped and both at a first, and at a second End face of the hollow cylinder are connected to reach the first and the second Betreibsschhunt.
  • a first operating medium is used in the first operating medium chamber, while a second operating medium is used in the second operating medium chamber. It has proved to be useful to use two different feed lines and two different tank hoses. This has the advantage that during a Be Heilllphase two different resources during the same cycle of the assembly line in different Tanks of the motor vehicle can be filled without significantly increasing the equipment cost.
  • AdBLue ultra-pure urea
  • AdBLue ultra-pure urea
  • the urea will crystallize leaving a spurious film on the surface that can interfere with the movement of the piston in the hollow cylinder and the tightness of the pump. Consequently, when filling the tank of hemp tank of the crane vehicle, contact of the urea with air should be avoided.
  • this problem is solved in that a liquid, preferably water, is held on a rear side of the piston within the hollow cylinder. This liquid seals the back of the piston and the seal between the piston and the hollow cylinder inner wall airtight, so that crystallization of any escaping urea is permanently avoided.
  • a liquid preferably water
  • the hollow cylinder is connected in a communicating manner with a compensating tank filled with the fluid such that, irrespective of the position of the piston, there is always sufficient fluid on the rear side of the piston.
  • FIGS. 1 to 4 show four different embodiments of a device according to the invention for filling a tank of a motor vehicle with a device for initial industrial filling on the assembly line of the manufacturer.
  • the device moves along with the assembly line and the motor vehicle along the assembly line until the motor vehicle 100 is fully refueled accordingly. Subsequently, the device is moved back to the starting point and filled the next motor vehicle of this assembly line. The means necessary for moving back are not shown here.
  • the first embodiment illustrated comprises a storage tank 102 with the desired operating means, which is connected via a supply line 104 with a pump 106.
  • a tank hose 108 is connected, at its free end a filling adapter 110 is provided, which is insertable into the tank of the motor vehicle 100, not shown here.
  • the pump 106 is formed of a hollow cylinder 112 with a piston 114 held coaxially displaceable therein, with a piston rod 116 attached to the piston 114.
  • This piston rod 116 is provided with a drive 118 to axially move the piston 114 within the hollow cylinder 112.
  • the drive 118 is designed as an electrically driven servomotor which moves the piston rod 116 formed as a spindle via a gear not shown in detail here such that the piston 114 is moved within the hollow cylinder 112 up and down.
  • the drive of the piston rod is also hydraulically or pneumatically.
  • both an exhaust valve, not shown here, and an intake valve, not shown here, are provided, wherein the tank hose 108 is attached to the exhaust valve while the supply pipe 104 is attached to the intake valve.
  • the first embodiment of the device according to the invention means for accurately determining the current position of the piston 114 is provided.
  • This can be, for example, a displacement transducer.
  • the piston 114 is brought via the drive 118 into its basic position at the upper end of the hollow cylinder 112, so that the maximum volume is available in the hollow cylinder 112.
  • the desired operating medium is brought from the storage tank 102 via the supply line 104 and the now opened inlet valve into the hollow cylinder 112 of the pump 106.
  • the inlet valve is closed and now the device for filling a tank of a motor vehicle is ready.
  • the filling adapter 110 is introduced into the tank of the motor vehicle 100 and then the piston 114 is guided downwards via the piston ends 116 and the drive 118. Meanwhile, the entire device is carried along with the motor vehicle 100 parallel to the assembly line.
  • the drive 118 knows how far the piston 114 within the hollow cylinder 112 must be guided down to fill the desired amount of the resource from the hollow cylinder 112 via the tank tube 108 and the filling adapter 110 in the tank. After the piston 114 has returned to the predetermined path and thus has reached its end position, the drive 118 is stopped, so that the piston 114 remains in the corresponding position. Now exactly the predetermined of the equipment has entered the tank of the motor vehicle.
  • the Be Scholladapter 110 is withdrawn from the tank of the motor vehicle 100 and the entire device is returned to the starting position, wherein the piston 114 is returned by the drive 118 back to its original position and the hollow cylinder 112 is completely filled with the resources before the process begins again with the next motor vehicle 100.
  • a first operating medium chamber 222 in the region in front of the piston 214 and a second operating fluid chamber 224 in the region behind the piston 214 are formed in the hollow cylinder 212.
  • a wall 228 for limiting the second operating medium chamber 224 is provided on a second end face 226, in which also an inlet valve, not shown here in detail, and an outlet valve, not shown here, is integrated. It is understood that in the wall 228 an opening for the passage of the piston rod 216 is provided.
  • the supply line 204 is Y-shaped and leads from the storage tank 202 via the first end face 220 in the first resource chamber 222 and via the wall 228 in the second Stinseite 226 in the second resource chamber 224.
  • the tank line 208 is also Y-shaped and connected to both the first resource chamber 222, and to the second resource chamber 224, but has only a filling adapter 210.
  • FIG. 3 illustrated third embodiment differs from the in FIG. 2 illustrated second embodiment only in that two separate storage tanks 302a and 302b, two separate supply lines 304a and 304b, and two separate Tankschlumblee 308a and 308b including two separate filling adapters 310a and 310b are provided.
  • the second and third embodiments are identical. With this third embodiment, it is possible during a cycle of the assembly line to fill two different resources in two different tanks of the motor vehicle 300, without significantly increasing the apparatus construction for this purpose.
  • FIG. 4 Illustrated fourth embodiment is identical to that in FIG. 1 illustrated first embodiment, but additionally has a water-filled surge tank 430, which is connected via a attached to the second end face 426 of the hollow cylinder 412 connecting line 432 with the part of the hollow cylinder 412 behind the piston 414.
  • the hollow cylinder 412 is in the region of the back of the Piston 414 always filled with water.
  • the piston 414 presses this water during startup back into the expansion tank 430 and when shutting down water from the expansion tank 430 enters the hollow cylinder 412, so that always sufficient water covers the piston 414 and the inner wall of the hollow cylinder 412, so that there is not adhering urea crystallized.

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel, insbesondere zur industriellen Erstbefüllung am Montageband des Herstellers, mit einem Befülladapter (110) zum Anschließen der Vorrichtung an den Tank des Kraftfahrzeuges (100), mit einer Pumpe (106) zum Fördern des Betriebsmittels, mit einem Tankschlauch (108), über den der Befülladapter (110) mit der Pumpe (106) verbunden ist, mit einem Vorratstank (102) zur Bereitstellung des Betriebsmittels und mit einer Zuführleitung (104), über die der Vorratstank (102) mit der Pumpe (106) verbunden ist. Eine solche Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, welche trotz eines großen Volumenstromes eine Schaumbildung vermeidet oder zumindest reduziert, wird dadurch erreicht, dass die Pumpe (106) einen Hohlzylinder (112) zur vorübergehenden Aufnahme des Betriebsmittels umfasst, dass die Pumpe (106) einen im Hohlzylinder (112) koaxial verschieblich gehaltenen Kolben (114) zum Herausbefördern des Betriebsmittels umfasst, dass die Pumpe (106) eine den Kolben (114) angreifende Kolbenstange (116) zum axialen Bewegen des Kolbens (114) innerhalb des Hohlzylinders (112) umfasst und dass die Pumpe (106) einen an der Kolbenstange (116) angreifenden Antrieb (118) zur linearen Bewegung der Kolbenstange (116) umfasst.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel, insbesondere zur industriellen Erstbefüllung am Montageband des Herstellers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Jedes Kraftfahrzeug wird vor der Auslieferung durch den Hersteller mit verschiedenen Flüssigkeiten, wie z. B. Kraftstoff, Wischwasser, Kühlmittel oder dergleichen befüllt. Dies erfolgt meist während der Endmontage am Montageband des Herstellers. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 011 051 A1 bekannt.
  • Am Montageband des Herstellers ist die Taktzeit aufgrund verschiedener Vorgaben festgelegt und beträgt bei einigen Herstellern circa 60 Sekunden pro Fahrzeug. Innerhalb dieser Taktzeit muss der zu füllende Tank des Kraftfahrzeuges während der Bewegung des Kraftfahrzeuges mit dem gewünschten Betriebsmittel, zum Beispiel Kraftstoff, Wischwasser, AD Blue, Kühlwasser, Motoröl, Bremsflüssigkeit oder Klimagas befüllt werden. Weil dieser Füllvorgang bei laufendem Fahrzeug erfolgt, muss die Vorrichtung zum Befüllen auf die Geschwindigkeit des Fahrzeuges beschleunigt werden und am Ende des Befüllvorgangs wieder in die Ausgangsposition zurückgebracht werden, um dann nach circa 60 Sekunden zum Befüllen des nächsten Kraftfahrzeuges einsatzbereit zu sein.
  • Gleichzeitig muss eine exakte Menge des jeweiligen Betriebsmittels mit eingeführt, denn falls zu wenig Betriebsmittel vorhanden sind, gibt es Reklamationen des Kunden, und falls zu viel Betriebsmittel eingefüllt sind, erhöht dies die Herstellungskosten des Fahrzeuges.
  • Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Befüllen der Kraftfahrzeuge, wie sie insbesondere in der DE 10 2014 011 051 A1 beschrieben ist, werden üblicherweise Pumpen oder Membranpumpen eingesetzt, um das Betriebsmittel von einem Vorratstank über einen Tankschlauch und einen Befülladapter in den Tank des Kraftfahrzeuges zu transportieren. Weil aber zum Befüllen der jeweiligen Tanks nur sehr wenig Zeit zur Verfügung steht, werden die Betriebsmittel in einigen Fällen mit einem großen Volumenstrom und/oder vergleichsweise hohem Druck transportiert. Hierbei kann es vorkommen, dass ein Teil des Betriebsmittels wieder aus dem Tank herausspritzt und verlorengeht.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer Kreiselpumpe oder bei einer Membranpumpe der Transport des Mediums durch eine kurzzeitige Druckerhöhung und anschließende Druckerniedrigung erfolgt, wobei das Betriebsmittel im Bereich der Pumpe verwirbelt wird. Diese von der Pumpe erzeugte Verwirbelung führt zumindest bei einigen Betriebsmitteln zu einer Schaumbildung, wodurch ein großes Volumen entsteht und wodurch der Tank vorzeitig gefüllt ist, sodass ein Teil des Betriebsmittels wieder aus dem Tank heraustritt und verloren ist. Im Stand der Technik wird dem mit einem reduzierten Volumenstrom begegnet.
  • Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel der eingangs genannten Art zu schaffen, welche trotz eines großen Volumenstromes eine Schaumbildung vermeidet oder zumindest reduziert.
  • Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieser Vorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Vorrichtung hat den Vorteil, dass der Kolben linear und sehr gleichmäßig bewegt wird und dabei das Betriebsmittel relativ gleichmäßig aus dem Hohlzylinder heraus durch den Tankschlauch und den Befülladapter in den Tank des Kraftfahrzeuges drückt. Die aus dem Stand der Technik bekannte Pumpbewegung wird hierbei vermieden, weshalb die erfindungsgemäße Pumpe deutlich weniger Verwirbelungen des Betriebsmittels erzeugt und weshalb das Betreibsmittel mit einem vergleichsweise hohen Volumenstrom in den Tank des Kraftfahrzeuges gelangt, wodurch die Befüllzeit drastisch reduziert wird.
  • Gleichzeitig ist der apparative Aufwand durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung viel niedriger, sodass auch die Herstellungskosten reduziert werden können. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den vergleichsweise geringen apparativen Aufwand auch ein Beschleunigen und Abbremsen der gesamten Vorrichtung beim Mitbewegen mit dem Montageband sehr viel schneller und energiesparender vollzogen werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist sowohl der Tankschlauch, als auch die Zuführleitung an einer Stirnseite des Hohlzylinders an der Pumpe angeschlossen. Dies hat den Vorteil, dass der Totraum, dass heißt, der im Hohlzylinder verbleibende Restraum, nachdem der Kolben an seine Endposition erreicht hat, sehr klein ausgeführt werden kann, weil auf die Aus- bzw. Einlässe keine Rücksicht genommen werden braucht, denn diese sind ja in der Stirnseite untergebracht.
  • Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an der Zuführleitung ein Einlassventil und an der Tankleitung ein Auslassventil vorzusehen, sodass die Betriebsmittelzufuhr bzw. -abfuhr in einfacher Weise gesteuert werden kann.
  • Berücksichtig man, dass der Querschnitt des Hohlzylinders stets konstant ist, so bestimmt sich das Volumen des aus dem Hohlzylinder heraustransportierten Betriebsmittels aus dem Produkt des Querschnittes mit dem vom Kolben zurückgelegten, axialen Weg. Zum Befüllen des Tanks mit einer exakten Menge an Betriebmittel braucht nun lediglich der Kolben den hierzu erforderlichen Weg zurückzulegen um die vorbestimmte Menge an Betriebsmitteln exakt abzugeben. Letzteres kann über den Antrieb in an sich bekannter Weise gesteuert werden. Um diesen Effekt zu nutzen sind in einer bevorzugten Ausführungsform Mittel zur Bestimmung der exakten Position des Kolbens innerhalb des Hohlzylinders vorgesehen. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass hierdurch auf ein aufwendiges Durchflussmengenmessgerät im Tankschlauch verzichtet werden kann, was zum einen die Kosten und zum anderen die bewegbare Masse der Vorrichtung reduziert.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auf diesem Wege das abgegebene Volumen des Betriebsmittels sehr viel präziser ermittelt werden kann, da die bei dem Durchflussmesssystem bekannte Ungenauigkeit eliminiert sind.
  • Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die am Durchflussmengenmessgerät auftretenden Verwirbelungen entfallen, was auch zu einer Reduzierung der Schaumbildung beiträgt.
  • In einer ganz anderen, gleichfalls bevorzugten Ausführungsform ist an der Vorderseite des Kolbens eine erste Betriebsmittelkammer zur vorübergehenden Aufnahme eines Betriebsmittels vorgesehen, während auf der Rückseite des Kolbens eine zweite Betriebsmittelkammer zur vorübergehenden Aufnahme des gleichen Betriebsmittels ausgebildet ist. Beide Betriebsmittelkammern sind innerhalb des Hohlzylinders untergebracht und werden durch den Kolben voneinander getrennt. Dies hat den Vorteil, dass die Vorrichtung bei gleicher Baugröße fast doppelt soviel Betriebsmittel aufnehmen kann.
  • Vorteilhafterweise ist an der zweiten Stirnseite des Hohlzylinders zur Begrenzung der zweiten Betriebsmittelkammer eine geschlossene Wand vorgesehen, in der ein zweites Einlass- und/oder ein zweites Auslassventil untergebracht ist, an die je nach Anwendungsfall ein geeigneter Tankschlauch und/oder eine geeignete Zuführleitung anbringbar sind.
  • Weil der gemeinsame Kolben je nach seiner Position innerhalb des Hohlzylinders die Größe der ersten und der zweiten Betriebsmittelkammer beeinflusst, ist es möglich, dass beim Herausdrücken des Betriebsmittels aus der ersten Betriebsmittelkammer gleichzeitig neues Betriebsmittel in die zweite Betriebsmittelkammer eingelassen wird. Sobald die erste Betriebsmittelkammer vollständig entleert ist und der Kolben in die entgegengesetzte Richtung gedrückt wird, wird die zweite Betriebsmittelkammer entleert und gleichzeitig die erste Betriebsmittelkammer wieder befüllt. Es versteht sich, dass die dabei involvierten Einlass- und Auslassventile entsprechend gesteuert werden.
  • In einer ersten, bevorzugten Ausführungsform ist an diese doppelseitig nutzbare Pumpe eine einzelne Zuführleitung und ein einzelner Tankschlauch samt einem einzelnen Befülladapter angeschlossen, wobei sowohl die Zuführleitung, als auch der Tankschlauch Y-förmig ausgeführt sind und sowohl an einer ersten, als auch an einer zweiten Stirnseite des Hohlzylinders angeschlossen sind, um die erste und auch die zweite Betreibsmittelkammer zu erreichen. Dies hat den Vorteil, dass in beiden Betreibsmittelkammers das gleiche Betreibsmittel verwendet werden kann und dass bei gleicher Baugröße nahezu die doppelte Menge von diesem Betriebsmittel aufgenommen werden kann oder dass bei gleicher Menge an Betriebsmittel die Baugröße der Pumpe drastisch reduzuiert werden kann.
  • In einer zweiten, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform wird in der ersten Betriebmittelkammer ein erstes Betriebsmittel eingesetzt, während in der zweiten Betriebsmittelkammer ein zweites Betriebsmittel eingesetzt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zwei verschiedene Zuführleitungen und zwei verschiedene Tankschläuche zu verwenden. Dies hat den Vorteil, dass während einer Befüllphase zwei verschiedene Betriebsmittel während des gleichen Taktes des Montagebandes in unterschiedliche Tanks des Kraftfahrzeuges gefüllt werden können, ohne dass sich der apparative Aufwand signifikant erhöht.
  • Bei modernen Dieselmotoren wird zur Schadstoffreduzierung ein ultrareiner Harnstoff (bekannt unter AdBLue) hinzugefügt, welcher in einem separaten Tank im Kraftfahrzeug mitgeführt wird. Beim Kontakt dieses Harnstoffes mit Luft kristallisiert derHarnstoff und hinterlässt einen störenden Film auf der Oberfläche, der die Bewegung des Kolbens im Hohlzylinder und die Dichtheit der Pumpe beinträchtigen kann. Folglich sollte beim Befüllen des Hanrstofftankes des Kranffahrzeuges ein Kontakt des Harnstoffes mit Luft vermieden werden.
  • In einer weiteren, bevorzugten Asuführungform wird dieses Problem dadurch gelöst, dass auf einer Rückseite des Kolbens innerhalb des Hohlzylinders eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, vorgehalten wird. Diese Flüssigkeit dichtet die Rückseite des Kolbens und die dichtung zwischen dem Kolben und der Hohlzylinderinnenwand luftdicht ab, so dass eine Kristallisation etwaig austretenden Harnstoffes dauerhaft vermieden wird.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Hohlzylinder mit einem mit der Flüssigkeit gefüllten Ausgleichsbehälter derart kommunizierend verbunden, dass unabhängig von der Position des Kolbens stets ausreichend Flüssigkeit auf der Rückseite des Kolbens vorhanden ist.
  • Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den ohnehin zum Spülen des Befülladapters vorhandenen Flüssigkeitstank als Ausgleichsbehälter zu nutzen.
  • Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Befüllung eines Tanks eines Kraftfahrzeuges am Montageband des Herstellers;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Befüllung eines Tanks eines Kraftfahrzeuges am Montageband des Herstellers;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Befüllung eines Tanks eines Kraftfahrzeuges am Montageband des Herstellers;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung während der Befüllung eines Tanks eines Kraftfahrzeuges am Montageband des Herstellers.
  • In den Firguren 1 bis 4 sind vier verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem Betriebsmittel zur industriellen Erstbefüllung am Montageband des Herstellers dargestellt. Dabei fährt die Vorrichtung zusammen mit dem Montageband und dem Kraftfahrzeug entlang dem Montageband, bis das Kraftfahrzeug 100 entsprechend vollgetankt ist. Anschließend wird die Vorrichtung zum Ausgangspunkt zurückbewegt und befüllt das nächste Kraftfahrzeug dieses Montagebandes. Die zum Zurückbewegen notwendigen Mittel sind hier nicht dargestellt.
  • Die in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsform umfasst einen Vorratstank 102 mit dem gewünschten Betriebsmittel, der über eine Zuführleitung 104 mit einer Pumpe 106 verbunden ist. An die Pumpe 106 ist ein Tankschlauch 108 angeschlossen, an dessen freien Ende ein Befülladapter 110 vorgesehen ist, der in den hier nicht näher dargestellten Tank des Kraftfahrzeuges 100 einführbar ist.
  • In dieser Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die Pumpe 106 aus einem Hohlzylinder 112 mit einem darin koaxial verschieblichen gehaltenen Kolben 114 gebildet, wobei an dem Kolben 114 eine Kolbenstange 116 angebracht ist. Diese Kolbenstange 116 ist mit einem Antrieb 118 versehen, um den Kolben 114 innerhalb des Hohlzylinders 112 axial zu bewegen. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Antrieb 118 als elektrisch angetriebener Servomotor ausgebildet, der über ein hier nicht näher dargestelltes Getriebe die als Spindel ausgebildete Kolbenstange 116 derart bewegt, dass der Kolben 114 innerhalb des Hohlzylinders 112 auf und ab bewegt wird. In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsformen, erfolgt der Antrieb der Kolbenstange auch hydraulisch oder pneumatisch.
  • An einer Stirnseite 21 des Hohlzylinders 112 ist sowohl ein hier nicht näher dargestelltes Auslassventil, als auch ein hier nicht näher dargestelltes Einlassventil vorgesehen, wobei der Tankschlauch 108 an dem Auslassventil angebracht ist, während die Zuführleitung 104 an dem Einlassventil angebracht ist.
  • Zur Kontrolle der tatsächlichen Position des Kolbens 114 sind in der in Fig. 1 dargestellten, ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mittel zur exakten Bestimmung der aktuellen Position des Kolbens 114 vorgesehen. Dies kann beispielsweise ein Wegaufnehmer sein.
  • Diese Mittel zur exakten Bestimmung der aktuellen Position des Kolbens 114 sind in der Pumpe, vorzugsweise innerhalb des Hohlzylinders 112 vorgesehen, denn wie oben näher beschrieben, wird der Kolben 114 koaxial zum Hohlzylinder 112 über die Kolbenstange 116 und den Antrieb 118 bewegt und zur Bestimmung des gepumpten Volumens ist die Kenntnis des vom Kolben 114 zurückgelegten Weges wichtig.
  • Beim Befüllen des Tanks des Kraftfahrzeuges ist es wichtig, exakt die vorgegebene Menge des Betriebsmittels in den Tank einzufüllen. Ist der Tank voll, so erhöht das die Kosten, ist der Tank nicht voll genug, so könnte es zu Reklamationen von Seiten des Kunden kommen. Im Stand der Technik werden hierfür Durchfiussmengenmessgeräte verwendet. Neben der Tatsache, dass solche Geräte zusätzlich angeschafft werden müssen und regelmäßig auf deren Exaktheit hin kalibriert werden müssen, haben solche Durchflussmengenmessgeräte weiterhin den Nachteil, dass hierdurch eine gewisse Verwirbelung des Betriebsmittels erfolgt, mit der Folge, dass das Betriebsmittel aufschäumt und somit kein optimales Befüllen des Tanks möglich ist. Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wird die in den Tank einzufüllende Menge des Betriebsmittels über die Position des Kolbens 114 wie folgt bestimmt:
    • Zunächst wird die Ausgangsposition des Kolbens 114 festgestellt, zum Beispiel durch die Mittel zur Bestimmung der Position des Kolbens 114. Dies kann zum Beispiel ein Wegaufnehmer sein. Der Durchmesser des Hohlzylinders 112 ist bekannt und stets konstant. Das Volumen des zu pumpenden Betreibsmittels errechnet sich aus dem Produkt des Querschnitts des Hohlzylinders 112 (welcher stets konstant ist) und dem vom Kolben 114 zurück zu lengenden Weg. Dann wird der Kolben, gesteuert vom Antrieb 118 soweit axial wie zuvor festgelegt verschoben und dann wieder angehalten. Nun ist die gewünschte Menge des Betreibsmittelsaus dem Hohlzylinder 112 herausgedrückt. Zur Kontrolle wird die Position des Kolbens 114 von Wegaufnehmer erfasst.
  • Folglich kann auf ein Durchflussmengenmessgerät verzichtet werden, denn durch den Antrieb 118 kann der Hub des Kolbens 114 exakt bestimmt werden. In der Praxis bedeutet dies, dass mit dem ausgeführten Hub des Kolbens 114 automatisch auch die gewünschte Menge des Betriebsmittels im Tank des Kraftfahrzeuges 100 gelangt. Folglich kann auf ein Durchflussmengenmessgerät vollständig verzichtet werden.
  • Nachfolgend wird der Vorgang des Befüllens des Tanks des Kraftfahrzeuges 100 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wie folgt beschrieben.
  • Zunächst einmal wird der Kolben 114 über den Antrieb 118 in seine Grundstellung am oberen Ende des Hohlzylinders 112 gebracht, sodass im Hohlzylinder 112 das maximale Volumen zur Verfügung steht. Gleichzeitig wird das gewünschte Betriebsmittel vom Vorratstank 102 über die Zuführleitung 104 und das nun geöffnete Einlassventil in den Hohlzylinder 112 der Pumpe 106 gebracht. Sobald der Hohlzylinder 112 vollständig gefüllt ist, wird das Einlassventil geschlossen und nun ist die Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges betriebsbereit.
  • Sobald nun ein erstes Kraftfahrzeug 100 am Montageband in die Reichweite der Vorrichtung zum Befüllen gelangt, wird der Befülladapter 110 in den Tank des Kraftfahrzeuges 100 eingeführt und sodann wird der Kolben 114 über die Kolbenstage 116 und den Antrieb 118 nach unten geführt. Währenddessen wird die gesamte Vorrichtung zusammen mit dem Kraftfahrzeug 100 parallel zum Montageband mitgeführt.
  • Über eine geeignete Steuerung weiß der Antrieb 118, wie weit der Kolben 114 innerhalb des Hohlzylinders 112 nach unten geführt werden muss, um die gewünschte Menge des Betriebsmittels aus dem Hohlzylinder 112 über den Tankschlauch 108 und den Befülladapter 110 in den Tank einzufüllen. Nachdem der Kolben 114 den vorbestimmten Weg zurück gelegt hat und somit in seiner Endposition angelangt ist, wird der Antrieb 118 angehalten, sodass der Kolben 114 in der entsprechenden Position verharrt. Nun ist exakt die vorbestimmte des Betriebsmittels in den Tank des Kraftfahrzeuges gelangt. Anschließend wird der Befülladapter 110 vom Tank des Kraftfahrzeugs 100 zurückgezogen und die gesamte Vorrichtung wird wieder in die Ausgangsposition zurückgeführt, wobei auch der Kolben 114 durch den Antrieb 118 wieder in seine Ausgangsposition zurückgebracht wird und der Hohlzylinder 112 wieder vollständig mit dem Betriebsmittel befüllt wird, bevor der Vorgang mit dem nächsten Kraftfahrzeug 100 erneut beginnt.
  • Bei der in Fig 2 dargestellten zweiten Ausführungsform ist im Hohlzylinder 212 eine erste Betriebsmittelkammer 222 im Bereich vor dem Kolben 214 und eine zweite Betriebsmittelkammer 224 im Bereich hinter dem Kolben 214 ausgebildet. Im Bereich hinter dem Kolben 214 ist an einer zweiten Stirnseite 226 eine Wand 228 zur Begrenzung der zweiten Betriebsmittelkammer 224 vorgesehen, in der auch ein hier nicht näher dargestelltes Einlassventil und ein hier nicht näher dargestelltes Auslassventil integriert ist. Es versteht sich, dass in der Wand 228 eine Öffnung zur Durchführung der Kolbenstange 216 vorgesehen ist.
  • In dieser zweiten Ausführungsform ist die Zuführleitung 204 Y-förmig ausgeführt und führt vom Vorratstank 202 über die erste Stirnseite 220 in die erste Betriebsmittelkammer 222 und über die Wand 228 in der zweiten Stinseite 226 in die zweite Betriebsmittelkammer 224. Die Tankleitung 208 ist ebenfalls Y-förmig ausgeführt und sowohl an die erste Betriebsmittelkammer 222, als auch an die zweite Betriebsmittelkammer 224 angeschlossen, verfügt aber nur über einen Befülladapter 210.
  • Mit dieser Variante kann nahezu die doppelte Menge des gewünschten Betriebsmittels mitgeführt und in das Kraftfahrzeug 200 überführt werden, ohne dass die Pumpe 206 größer wird. Dabei wird zunächst die erste Betriebsmittelkammer 222 entleert und gleichzeitig wird die zweite Betriebsmittelkammer 224 befüllt. Ist der Kolben 214 an seinem tiefsten Punkt angelangt wird er wieder nach oben bewegt. Dabei wird die zweite Betriebsmittelkammer 224 entleert und die erste Betriebsmittelkammer 222 befüllt.
  • Die in Figur 3 dargestellte dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsform lediglich dadurch, dass zwei separate Vorratstanks 302a und 302b, zwei separate Zuführleitungen 304a und 304b, sowie zwei separate Tankschläche 308a und 308b einschließlich zwei separaten Befülladapter 310a und 310b vorgesehen sind. Im Übrigen sind die zweite und die dritte Ausführungsform identisch. Mit dieser dritten Ausführungsform ist es möglich während eines Taktes des Montagebandes zwei verschiedene Betriebsmittel in zwei verschiedene Tanks des Kraftfahrzeuges 300 einzufüllen, ohne den apparativen Aufbau hierfür signifikant zu erhöhen.
  • Die in Figur 4 dargesstellte vierte Ausführungsform ist identisch mit der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform, weist jedoch zusätzlich einen mit Wasser gefüllten Ausgleichsbehälter 430 auf, der über eine an der zweiten Stirnseite 426 des Hohlzylinders 412 angebrachte Anschlußleitung 432 mit dem Teil des Hohlzylinders 412 hinter dem Kolben 414 verbunden ist. Hierdurch ist derHohlzylinder 412 im Bereich der Rückseite des Kolbens 414 stets mit Wasser gefüllt. Dabei drückt der Kolben 414 dieses Wasser beim Hochfahren zurück in den Ausgleichsbehälter 430 und beim Herunterfahren gelangt Wasser aus dem Ausgleichsbehälter 430 in den Hohlzylinder 412, so dass stets ausreichend Wasser den Kolben 414 und die Innenwand des Hohlzylinders 412 abdeckt, damit der dort anhaftende Harnstoff nicht kristallisiert.
  • In einer anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsform wird Anstelle des Wassers eine andere Flüssigkeit, zum Beispiel eine Lauge, ein Gemisch auf der Basis von Wasser zum luftdichten Abschließen des Harnstoffes verwendet.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Befüllen eines Tanks eines Kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen Betriebsmittel, insbesondere zur industriellen Erstbefüllung am Montageband des Herstellers, mit einem Befülladapter (110, 210) zum Anschließen der Vorrichtung an den Tank des Kraftfahrzeuges (100, 220, 300), mit einer Pumpe (106, 206) zum Fördern des Betriebsmittels, mit einem Tankschlauch (108, 208, 308a, 308b), über den der Befülladapter (110, 210, 310a, 310b) mit der Pumpe (106,206) verbunden ist, mit einem Vorratstank (102,202, 302a, 302b) zur Bereitstellung des Betriebsmittels und mit einer Zuführleitung (104, 204, 304a, 304b), über die der Vorratstank (102, 202, 302a, 302b) mit der Pumpe (106, 206) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpe (106, 206) einen Hohlzylinder (112, 212) zur vorübergehenden Aufnahme des Betriebsmittels umfasst, dass die Pumpe (106, 206) einen im Hohlzylinder (112, 212) koaxial verschieblich gehaltenen Kolben (114, 214) zum Herausbefördern des Betriebsmittels umfasst, dass die Pumpe (106, 206) eine den Kolben (114, 214) angreifende Kolbenstange (116, 216) zum axialen Bewegen des Kolbens (114, 214) innerhalb des Hohlzylinders (112, 212) umfasst und dass die Pumpe (106, 206) einen an der Kolbenstange (116, 216) angreifenden Antrieb (118) zur linearen Bewegung der Kolbenstange (116, 216) umfasst.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sowohl der Tankschlauch (108, 208, 308a), als auch die Zuführleitung (104, 204, 304a) an einer ersten Stirnseite (120, 220) des Hohlzylinders (112, 212) an der Pumpe (106, 206) angeschlossen sind.
  3. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer ersten Stirnseite (120, 220) des Hohlzylinders (112,212) ein erstes Einlassventil vorgesehen ist und dass die Zuführleitung (104, 204, 304a) an dem Einlassventil angeschlossen ist.
  4. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer ersten Stirnseite (120, 220) des Hohlzylinders (112, 212) ein Auslassventil vorgesehen ist und dass der Tankschlauch (108, 208, 308a) an dem Auslassventil angeschlossen ist.
  5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass Mittel zur exakten Bestimmung der aktuellen Position des Kolbens (114, 214) innerhalb des Hohlzylinders (112, 212) vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass im Hohlzylinder (212) eine erste (222) und eine zweite (224) Betriebsmittelkammer zur vorübergehenden Aufnahme von Betriebsmittel ausgebildet sind, wobei die beiden Betriebsmittelkammern (222, 224) durch den Kolben (214) voneinander getrennt sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an einer zweiten Stirnseite (226) des Hohlzylinders (212) zur Begrenzung der zweiten Betriebsmittelkammer (224) eine geschlossene Wand (228) vorgesehen ist, wobei in der Wand (228) ein zweites Einlass- und/oder ein zweites Auslassventil untergebracht ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass innerhalb des Hohlzylinders (112, 212, 412) auf einer Rückseite des Kolbens (114, 214, 414) eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, vorgesehen ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Hohlzylinder (112, 212, 412) im Bereich der Rückseite des Kolbens (114, 214, 414), insbesondere über eine Anschlußleitung (432), kommunizierend mit einem Ausgleichsbehälter (430) verbunden ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Anschlußleitung (432) an einer zweiten Stirnseite (226) des Hohlzylinders (112, 212, 412) angeordnet ist.
EP17168732.0A 2016-05-02 2017-04-28 Vorrichtung zum befüllen eines tanks eines kraftfahrzeuges mit einem flüssigen oder gasförmigen betriebsmittel, insbesondere zur industriellen erstbefüllung am montageband des herstellers Withdrawn EP3242016A1 (de)

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