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Stand der Technik
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Kraftstofftanks werden in vielen Bereichen der Industrie eingesetzt. Beispielsweise wird Kraftstoff bei Raffinerieanlagen stationär in großen Behältern gelagert. Ferner sind bei mobilen Anwendungen, wie zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen, Kraftstofftanks vorgesehen.
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Bei stationären Anwendungen kann Sauerstoff im Gasraum der Tankanlage, beispielsweise sehr aufwendig durch Einleiten eines Inertgases abgereichert werden. Hierzu kann zum Beispiel Stickstoff unter leichtem Überdruck in die Tankanlage geleitet werden. Dies kann beispielsweise dem Explosionsschutz dienen.
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Bei mobilen Anwendungen wäre eine derartige Abreicherung von Sauerstoff nicht möglich, bzw. mit hohen Kosten und einem unerwünscht hohen Gewicht verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten Möglichkeit zur Abreicherung von Sauerstoff in Tankanlagen bestehen, die insbesondere unkompliziert und nicht mit hohem Gewicht verbunden ist.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine passive Lüftungsvorrichtung für eine Tankanlage vorgestellt. Die Lüftungsvorrichtung weist eine erste selektiv permeable Membran und ein erstes Einwegventil auf. Ferner weist die Lüftungsvorrichtung eine erste Leitung auf, die ausgeführt ist, ein Gasvolumen der Tankanlage mit einem Auslass in eine Umgebung zu verbinden. Ferner weist die Lüftungsvorrichtung eine zweite Leitung auf, die ebenfalls ausgeführt ist, das Gasvolumen der Tankanlage mit dem Auslass bzw. mit einem weiteren Auslass zu verbinden. Die erste selektiv permeable Membran ist dabei an der ersten Leitung angeordnet. Das erste Einwegventil ist an der zweiten Leitung angeordnet. Die erste selektiv permeable Membran und das erste Einwegventil sind derart ausgeführt und derart an den Leitungen angeordnet, dass auf Grund von Druckunterschieden zwischen der Tankanlage und der Umgebung eine Sauerstoffabreicherung im Gasvolumen stattfindet.
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Anders ausgedrückt, basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, eine passive, das heißt selbsttätige Lüftungsvorrichtung bereitzustellen. Basierend auf einer sogenannten Tankatmung, die zum Beispiel durch natürliche Druckschwankungen bewirkt wird, findet dank der passiven Lüftungsvorrichtung automatisch eine Sauerstoffabreicherung und gleichzeitig eine Stickstoffanreicherung im Gasraum des Kraftstofftanks statt.
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Die Lüftungsvorrichtung weist dabei einen unkomplizierten Aufbau mit lediglich wenigen Bauelementen auf, ist dadurch kostengünstig und weist ein geringes Gewicht auf. Durch die Ausgestaltung der Lüftungsvorrichtung als passive Lüftungsvorrichtung ist für die Sauerstoffabreicherung keine Energiezufuhr notwendig. Durch die mit Hilfe der passiven Lüftungsvorrichtung bewirkte Sauerstoffabreicherung kann einerseits Explosionsschutz gewährleistet werden. Andererseits kann der in der Tankanlage befindliche Kraftstoff dank der Sauerstoffabreicherung vor Alterungsphänomenen, insbesondere vor aerober Alterung, geschützt werden. Des Weiteren werden die Tankanlage und insbesondere alle Bauteile, die mit dem Kraftstoff in Berührungen kommen, wie z.B. die Einspritzanlage des Motors, durch die Sauerstoffabreicherung vor Korrosion geschützt.
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Zusätzlich verhindert bzw. verringert die Sauerstoffabreicherung eine Änderung der physikochemischen Eigenschaften, z.B bedingt durch Kraftstoffalterung, wie beispielsweise der Schmierfähigkeit eines in der Tankanlage befindlichen Stoffes. Insbesondere werden die Bildung sogenannter Alterungsbeläge und die Bildung von organischen Säuren durch Alterung verhindert. Alterungsbeläge können sich dabei durch Alterung im Kraftstoff bilden und können das System verstopfen und Oberflächen verändern. Dies betrifft insbesondere z.B. Diesel- und Biodieselanwendungen. Durch die Sauerstoffabreicherung kann dieser unerwünschte Effekt verringert oder vermieden werden. Auf diese Weise werden auch die in der Tankanlage befindlichen Bauelemente, wie zum Beispiel Kraftstoffpumpen, vor Korrosion und Alterungsbelägen geschützt.
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Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass mit Hilfe der passiven Lüftungseinrichtung die Qualität, auch und insbesondere von Kraftstoffen mit einer geringen Basisqualität, sogenannten Schlechtkraftsoffen, stabil gehalten werden kann. Eine wenn auch langsam fortschreitende aerobe Alterung von Kraftstoffen kann letztlich eine Verminderung des Brennwerts des Mediums bewirken. Bei üblichen Kraftstoffen, aber auch bei Verwendung schlechterer Basisqualitäten von Kraftstoffen oder bei einer zukünftigen Erhöhung des biogenen Anteils des Kraftstoffs kann der Verlust des Brennwerts durch eine Sauerstoffabreicherung vermieden werden.
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Ferner könnte eine Membran verwendet werden, die sehr selektiv nur den Sauerstoff aus dem Tank heraus lässt, jedoch keine gasförmigen Bestandteile des Kraftstoffs. Auf diese Weise könnte man Verdampfungsverluste reduzieren. Dies könnte zum Einen einen wirtschaftlichen Vorteil bringen. Zum Anderen könnten Emissionen, z.B. eine sogenannte CH-Emission, reduziert werden und damit immer strengeren Emissionsgesetzten entsprochen werden.
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Die passive Lüftungsvorrichtung kann beispielsweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Hybridfahrzeugen, das heißt in mobilen Tankanlagen zum Einsatz kommen. Dabei kann die passive Lüftungsvorrichtung zum Beispiel zwischen dem Gasvolumen eines Kraftstofftanks und einem herkömmlichen Belüftungsmodul, wie zum Beispiel einem Aktivkohlebehälter angeordnet sein.
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Die Tankanlage kann ein Kraftstofftank, das heißt ein Speicherbehälter für Kraftstoff sein. Die Tankanlage stellt dabei ein offenes System dar und ist beispielsweise über mehrere Leitungen der Lüftungsvorrichtung mit der Umgebung verbunden. So kann beispielsweise beim Befüllen der Tankanlage mit Kraftstoff das Gasvolumen verringert werden, indem Gase über die passive Lüftungsvorrichtung nach außen entweichen.
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Die Lüftungsvorrichtung weist eine erste und eine zweite Leitung auf, die beide das Gasvolumen der Tankanlage mit der Umgebung bzw. mit der Umwelt verbinden. Diese Leitungen können mit der Tankanlage im oberen Bereich beispielsweise durch eine Öffnung in der Decke der Tankanlage verbunden sein. Die erste und die zweite Leitung können zunächst separat verlaufen und sich später zu einer gemeinsamen Leitung verbinden. Das heißt, der Auslass der ersten Leitung kann mit dem weiteren Auslass der zweiten Leitung zusammenfallen.
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An der ersten Leitung ist eine erste selektiv permeable Membran vorgesehen. Die Membran kann beispielsweise eine diffusionsgesteuerte Membran sein und organische Polymere aufweisen bzw. aus organischen Polymeren aufgebaut sein. Die Membran kann dabei im Sinne einer Lösungs-Diffusionsmembran funktionieren. Beispielsweise ist die erste selektiv permeable Membran besonders gut für Sauerstoff oder alternativ für Stickstoff durchlässig. D.h. die erste selektiv permeable Membran kann als selektiv sauerstoffpermeabel oder als selektiv stickstoffpermeabel ausgeführt sein. An bzw. in der zweiten Leitung ist ein erstes Einwegventil vorgesehen. Das erste Einwegventil kann beispielsweise als Rückschlagventil (RSV) ausgeführt sein. Dabei kann das Ventil beispielsweise als Kugelrückschlagventil ausgeführt sein. Alternativ kann das Ventil als Klappenventil oder Schnabelventil ausgeführt sein. Ferner kann das erste Einwegventil federbeaufschlagt sein.
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Das erste Einwegventil und die erste selektiv permeable Membran sind dabei derart ausgeführt, dass aufgrund von natürlichen Druckunterschieden bzw. Druckänderungen oder Druckschwankungen zwischen der Tankanlage und der Umgebung eine Sauerstoffabreicherung im Gasvolumen bewirkt wird bzw. eintritt. Eine Sauerstoffabreicherung bedeutet dabei beispielsweise eine Verminderung des Anteils an Sauerstoff im Gasvolumen über dem Kraftstoff. Die natürlichen Druckunterschiede zwischen der Umgebung bzw. der Umwelt und der Tankanlage können beispielsweise durch Temperaturunterschiede, durch Höhenunterschiede, durch Änderung des Außenluftdrucks, durch einen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs oder durch einen Betankungsvorgang verursacht werden. Diese Druckunterschiede können beispielsweise klimaabhängig periodisch auftreten, wodurch mit Hilfe der passiven Lüftungsvorrichtung eine Sauerstoffabreicherung im Gasvolumen der Tankanlage bewirkt wird.
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Insbesondere können natürliche Druckschwankungen auftreten, wenn ein Kraftfahrzeug, in dem die Tankanlage angeordnet ist die Höhenlage ändert. Beispielsweise nimmt der Atmosphärendruck, d.h. der Druck der Umgebung ab, wenn man z.B. die Höhenlage von 100 Höhenmetern auf 800 Höhenmeter ändert. In diesem Fall muss Gas aus dem Gasvolumen der Tankanlage nach außen entweichen. Ein weiteres Beispiel für natürliche Druckschwankungen sind Temperaturunterschiede.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die erste selektiv permeable Membran und das erste Einwegventil derart ausgeführt und in den Leitungen angeordnet, dass aufgrund der natürlichen Druckunterschiede zwischen der Tankanlage und der Umgebung ferner eine Stickstoffanreicherung im Gasvolumen stattfindet. Das heißt, der Anteil von Stickstoff im Gasvolumen wird dank der passiven Lüftungsvorrichtung vergrößert. Insgesamt verschiebt sich das Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff durch die natürlichen Druckunterschiede zugunsten von Stickstoff im Gasvolumen der Tankanlage.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste selektiv permeable Membran stickstoffpermeabel ausgeführt. Das erste Einwegventil lässt dabei lediglich einen Medium- bzw. Gasstrom von der Tankanlage zur Umgebung zu. Das heißt, das erste Einwegventil öffnet lediglich in Richtung der Umgebung bzw. Umwelt.
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Ist der Außendruck in der Umgebung höher als der Druck in der Tankanlage, so kann Luft in die erste Leitung gedrückt werden. Das erste Einwegventil bleibt dabei geschlossen. Durch die erste stickstoffpermeable Membran in der ersten Leitung wird der Stickstoffanteil der Luft in das Gasvolumen der Tankanlage durchgelassen.
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Ist dagegen der Druck in der Tankanlage höher als ein Außendruck der Umgebung, so öffnet das erste Einwegventil und Luft, das heißt sowohl Stickstoff als auch Sauerstoff, können in die Umgebung entweichen. Durch mehrmalige Wiederholung dieser Prozesse wird der im Gasvolumen der Tankanlage befindliche Sauerstoff abgereichert und Stickstoff wird angereichert.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die passive Lüftungsvorrichtung eine zweite selektiv permeable Membran auf, die zwischen dem ersten Einwegventil und dem Auslass der zweiten Leitung angeordnet ist. Ferner weist die Lüftungsvorrichtung ein zweites Einwegventil auf, das zwischen der ersten selektiv permeablen Membran und dem Auslass der ersten Leitung angeordnet ist. Das heißt, die zweite selektiv permeable Membran ist in bzw. an der zweiten Leitung und das zweite Einwegventil ist in bzw. an der ersten Leitung angeordnet. Die zweite selektiv permeable Membran ist dabei sauerstoffpermeabel ausgeführt. Ferner ist das zweite Einwegventil ausgeführt, lediglich einen Gasstrom von der Umgebung zur Tankanlage zuzulassen. Das heißt, das zweite Einwegventil ist ausgeführt, in Richtung Tankanlage zu öffnen.
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Die zweite selektiv permeable Membran kann ebenso wie die erste selektiv permeable Membran organische Polymere aufweisen bzw. aus organischen Polymeren aufgebaut sein. Ferner kann die zweite selektiv permeable Membran im Sinne einer Lösungs-Diffusionsmembran funktionieren. Das zweite Einwegventil kann ähnlich zum ersten Einwegventil zum Beispiel als Rückschlagventil ausgeführt sein. Herrscht beispielsweise ein Überdruck in der Tankanlage, ist also der Druck im Gasvolumen der Tankanlage höher als der Außendruck in der Umgebung, so öffnet das erste Ventil in der zweiten Leitung in Richtung Umgebung und Gas wird durch die zweite, vor allem für Sauerstoff permeable Membran in die Umgebung gedrückt. Da die zweite selektiv permeable Membran vor allem für Sauerstoff durchlässig ist, wird vorwiegend Sauerstoff aus der Tankanlage gedrückt. Herrscht in der Tankanlage dagegen ein Unterdruck im Vergleich zum Umgebungsdruck, so wird Gas von der Umgebung zur Tankanlage gesaugt. Hierbei öffnet das zweite Einwegventil in der ersten Leitung in Richtung zur Tankanlage. Ferner wird Luft aus der Umgebung durch die zweite, vor allem für Stickstoff durchlässige Membran gedrückt bzw. gesaugt. Auf diese Weise gelangt vorwiegend Stickstoff zum Gasvolumen der Tankanlage. Insgesamt wird auf diese Weise schnell und effizient Sauerstoff im Gasvolumen der Tankanlage abgereichert und Stickstoff angereichert.
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Alternativ können die Öffnungsrichtungen der Einwegventile und die selektiven Durchlässigkeiten der Membranen umgekehrt werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste selektiv permeable Membran sauerstoffpermeabel ausgeführt. Ferner ist das erste Einwegventil dabei ausgeführt, lediglich einen Gasstrom von der Umgebung zur Tankanlage zuzulassen. Herrscht also ein Unterdruck im Kraftstofftank, so öffnet das erste Ventil in der zweiten Leitung in Richtung Tankanlage und Luft kann aus der Umwelt in die Tankanlage strömen. Herrscht dagegen ein Überdruck in der Tankanlage, so wird Gas durch die selektiv permeable Membran herausgedrückt. Dabei wird vorwiegend Sauerstoff durchgelassen, so dass eine Sauerstoffabreicherung und eine Stickstoffanreicherung stattfindet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die in der zweiten Leitung angeordnete selektiv permeable Membran stickstoffpermeabel ausgeführt. Ferner ist ein zweites Einwegventil, das in der ersten Leitung angeordnet ist, ausgeführt, einen Gasstrom lediglich von der Tankanlage zur Umgebung hin zuzulassen. Herrscht nun beispielsweise ein Überdruck im Kraftstofftank, so wird Gas aus der Tankanlage durch die erste selektiv permeable Membran und durch das zweite Ventil zur Umgebung hin herausgedrückt. Dabei wird vorwiegend Sauerstoff durchgelassen. Herrscht dagegen in der Tankanlage ein Unterdruck verglichen zum Druck der Umgebung, so wird Luft durch die zweite Leitung zur Tankanlage gesaugt. Dabei passiert die Luft die zweite selektiv permeable Membran, die vorwiegend Stickstoff durchlässt. Durch das erste Ventil wird das Gas, das nun vorwiegend Stickstoff enthält zur Tankanlage durchgelassen. Somit findet auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Sauerstoffabreicherung und eine Stickstoffanreicherung statt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die passive Lüftungsvorrichtung einen Partikelfilter, wie zum Beispiel einen Staubfilter auf. Der Partikelfilter kann als Maschenfilter ausgeführt sein. Dabei ist der Partikelfilter zwischen der ersten selektiv permeablen Membran und der Umgebung angeordnet. Insbesondere kann der Partikelfilter an dem Auslass der ersten und/oder zweiten Leitung angeordnet sein. Der Partikelfilter kann dabei den Kraftstoff und die in der Tankanlage befindlichen Bauelemente vor unerwünschten Partikeln schützen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die passive Lüftungsvorrichtung einen Aktivkohlefilter auf. Der Aktivkohlefilter ist zum Beispiel zwischen der ersten selektiv permeable Membran und der Umgebung angeordnet. Beispielsweise kann der Aktivkohlefilter zwischen der ersten selektiv permeablen Membran und dem Partikelfilter angeordnet sein. Ferner kann der Aktivkohlefilter direkt am Auslass der ersten und/oder am Auslass der zweiten Leitung angeordnet sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Tankflansch für eine Tankanlage vorgestellt. Der Tankflansch weist ein Gehäuse auf, das beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein kann. Insbesondere kann das Gehäuse des Tankflanschs spritzgegossen sein. Ferner weist der Tankflansch die oben beschriebene passive Lüftungsvorrichtung auf. Die Lüftungsvorrichtung ist vorzugsweise in das Gehäuse des Tankflanschs integriert. Das heißt, die passive Lüftungsvorrichtung kann als Teil des Tankflanschs ausgeführt sein. Beispielsweise können die erste und die zweite Leitung der Lüftungsvorrichtung durch das Gehäuse des Tankflanschs verlaufen.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen passiven Lüftungsvorrichtung vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen einer ersten Leitung, die ausgeführt ist, ein Gasvolumen einer Tankanlage mit einer Umgebung zu verbinden; Bereitstellen einer zweiten Leitung, die ausgeführt ist, das Gasvolumen der Tankanlage mit der Umgebung zu verbinden; Anordnen einer ersten selektiv permeablen Membran an der ersten Leitung; Anordnen eines ersten Einwegventils an der zweiten Leitung. Die erste selektiv permeable Membran und das erste Einwegventil sind dabei derart ausgeführt und derart an der ersten und zweiten Leitung angeordnet, dass aufgrund von Druckunterschieden zwischen der Tankanlage und einer Umgebung eine Sauerstoffabreicherung des Gasvolumens stattfindet bzw. bewirkt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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1 zeigt einen Querschnitt durch eine Lüftungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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2 zeigt einen Querschnitt durch eine Lüftungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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3 zeigt einen Querschnitt durch eine Lüftungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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4 zeigt einen Querschnitt durch eine Lüftungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente sind mit den gleichen Referenznummern versehen.
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In 1 ist eine passive Lüftungsvorrichtung 1 an einer Tankanlage 3 dargestellt. In der Tankanlage befindet sich Kraftstoff 23 und ein Gasvolumen 25, auch als Gasphase bezeichnet. Die passive Lüftungsvorrichtung 1 ist zwischen der Tankanlage 3 und der Umgebung 5 bzw. der Umwelt angeordnet. Die passive Lüftungsvorrichtung 1 weist eine erste Leitung 15 und eine zweite Leitung 17 auf, die jeweils das Gasvolumen 25 mit der Umgebung 5 verbinden. Dabei können die erste und die zweite Leitung 15, 17 mindestens einen Bereich aufweisen, in dem sie einen gemeinsamen Verlauf haben. In mindestens einem Bereich verlaufen die erste Leitung 15 und die zweite Leitung 17 jedoch separat voneinander. Im Ausführungsbeispiel in 1 weisen die erste Leitung 15 und die zweite Leitung 17 separate Auslässe 19, 21 an die Umgebung 5 auf. In der ersten Leitung 15 ist eine erste selektiv permeable Membran 7 angeordnet, die besonders permeabel für Stickstoff ist. Das heißt, in beiden Richtungen wird vorwiegen Stickstoff durchgelassen. In der zweiten Leitung 17 ist ein erstes Einwegventil 11 angeordnet, das als Rückschlagventil ausgeführt ist. Das Ventil ist dabei derart in der zweiten Leitung 17 orientiert, dass es in Richtung zur Umgebung 5 öffnet. Dies ist durch einen Pfeil angedeutet.
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Ist der Druck in der Tankanlage 3 höher als der Druck in der Umgebung 5, so öffnet das erste Einwegventil 11, so dass ein Gasgemisch aus dem Gasvolumen 25 zur Umgebung 5 ausströmen kann. Ist der Druck im Inneren der Tankanlage 3 kleiner als der Umgebungsdruck, so bleibt das erste Einwegventil 11 geschlossen und Luft aus der Umgebung 5 wird durch die erste Leitung 15 zur Tankanlage 3 gesaugt. Dabei passiert die Luft die erste selektiv permeable Membran 7, die vorwiegend für Stickstoff durchlässig ist. Auf diese Weise wird Stickstoff im Gasvolumen 25 der Tankanlage 3 angereichert und Sauerstoff abgereichert.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 ist im Ausführungsbeispiel in 2 das erste Einwegventil 11 in der zweiten Leitung 17 andersherum orientiert. Das heißt, das erste Einwegventil 11, das als Rückschlagventil ausgeführt ist, lässt gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 lediglich einen Fluid- bzw. Luftstrom in Richtung von der Umgebung 5 zur Tankanlage 3 zu. Ferner ist im Ausführungsbeispiel in 2 die erste selektiv permeable Membran 7 als permeabel für Sauerstoff ausgeführt. Ist nun der Druck in der Tankanlage 3 größer als der Druck der Umgebung 5, so bleibt das erste Einwegventil 11 geschlossen und das Gasgemisch aus dem Gasvolumen 25 wird in die erste Leitung 15 gedrückt. Hierbei passiert das Gas die erste selektiv permeable Membran 7, die vorwiegend Sauerstoff durchlässt. Auf diese Weise verbleibt ein großer Teil des Stickstoffs im Kraftstofftank. Ist dagegen der Umgebungsdruck größer als der Druck in der Tankanlage 3, so öffnet das erste Einwegventil 11 und lässt Luft einströmen. Insgesamt führt dieser Aufbau zur Abreicherung von Sauerstoff und Anreicherung von Stickstoff im Gasvolumen 25.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der passiven Lüftungsvorrichtung 1. Dieses baut auf dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel auf. Hierbei ist in der ersten Leitung 15 zusätzlich zur ersten selektiv permeablen Membran 7, die vorwiegend für Stickstoff permeabel ist, ein zweites Einwegventil 13 vorgesehen. Das Einwegventil 13 ist dabei zwischen der ersten selektiv permeablen Membran 7 und einem Auslass 19 der ersten Leitung 15 vorgesehen. Das zweite Einwegventil 13 lässt dabei lediglich einen Gasstrom von der Umgebung 5 zur Tankanlage 3 zu. Ferner ist zusätzlich zu dem Aufbau in 1 eine zweite selektiv permeable Membran 9 in der zweiten Leitung 17 vorgesehen. Die zweite selektiv permeable Membran 9 ist dabei vorwiegend permeabel für Sauerstoff ausgeführt und ist zwischen dem ersten Einwegventil 11 und einem Auslass 21 der zweiten Leitung 17 angeordnet. Dabei sind an der ersten Leitung 15 und an der zweiten Leitung 17 jeweils Kammern für die erste und die zweite selektiv permeable Membran vorgesehen.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in 1 fällt der Auslass 19 der ersten Leitung 15 mit dem Auslass 21 der zweiten Leitung 17 zusammen. Dabei sind am Auslass 19, 21 ein Partikelfilter 27 und ein Aktivkohlefilter 29 vorgesehen.
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Bei Überdruck in der Tankanlage 3 kann die Gasphase bzw. Gas aus dem Gasvolumen 25 nur über die zweite selektiv permeable Membran 9 entweichen, die besonders permeabel für Sauerstoff ausgeführt ist. Entsteht dagegen ein Unterdruck in der Tankanlage 3, kann Luft bzw. Außenatmosphäre aus der Umgebung 5 lediglich über die erste selektiv permeable Membran 7, die lediglich für Stickstoff durchlässig ist, angesaugt werden. Somit wird bei dieser Ausgestaltung im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen in 1 und 2 noch schneller und effizienter eine Sauerstoffabreicherung und Stickstoffanreicherung im Gasvolumen 25 der Tankanlage erreicht.
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In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform der passiven Lüftungsvorrichtung 1 dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in 4 baut dem Ausführungsbeispiel von 2 auf. Zusätzlich zu den in 2 gezeigten Bauelementen ist in der ersten Leitung 15 ferner zwischen der ersten selektiv permeablen Membran 7, die vorwiegend für Sauerstoff durchlässig ist, und dem Auslass 19 der ersten Leitung 15, ein zweites Einwegventil 13 vorgesehen. Das zweite Einwegventil 13 ist dabei ausgeführt, einen Gasstrom von der Tankanlage 3 zur Umgebung 5 zuzulassen. Ferner ist zusätzlich zum Ausführungsbeispiel in 2 eine zweite selektiv permeable Membran 9 an der zweiten Leitung 17 zwischen dem ersten Einwegventil 11 und dem Auslass 21 der zweiten Leitung vorgesehen. Die zweite selektiv permeable Membran 9 ist dabei vorwiegend oder nur für Stickstoff durchlässig. Ähnlich zur 3 fallen die Auslässe 19 und 21 der ersten Leitung 15 und der zweiten Leitung 17 zusammen. Ferner ist ein Partikelfilter 27 und ein Aktivkohlefilter 29 am Auslass 19, 21 vorgesehen. Wie durch die Pfeile dargestellt, sind die Einwegventile 11, 13 und die selektiv permeablen Membranen 7, 9 derart angeordnet, dass bei einem Überdruck in der Tankanlage 3 Gas aus der Tankanlage über die sauerstoffpermeable Membran, in diesem Fall also über die erste selektiv permeable Membran 7, entweichen kann. Bei einem Unterdruck in der Tankanlage 3 kann dagegen Luft bzw. Außenatmosphäre aus der Umgebung 5 nur über die stickstoffdurchlässige selektiv permeable Membran 9 angesaugt werden. Anders ausgedrückt, sind im Ausführungsbeispiel in 4 die Ventildurchlassrichtungen gegenüber dem Ausführungsbeispiel in 3 vertauscht. Ferner sind auch die Durchlässigkeiten der Membrane jeweils vertauscht.
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In allen gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Tankanlagen 3 als offene Systeme dargestellt, bei denen Luft und damit auch Sauerstoff von außen eindringen kann. Die passive Lüftungsvorrichtung 1 in jedem Ausführungsbeispiel ermöglicht durch natürliche Druckschwankungen bzw. durch die Tankatmung eine Sauerstoffabreicherung im Gasvolumen 25 der Tankanlage 3. Damit wird der Kraftstoff 23 selbsttätig inertisiert. Die durch die passive Lüftungsvorrichtung 1 bewirkte Sauerstoffabreicherung bietet einen effektiven Schutz für Kraftstoffe 23 gegenüber Alterungsphänomenen und Korrosionsprozessen. Insbesondere bei Kraftstoffen 23 mit hohen biogenen Anteilen bietet die passive Lüftungsvorrichtung 1 einen Schutz vor Kraftstoffoxidationseffekten. Auf diese Weise werden Freiheitsgrade hinsichtlich tolerierbarer Kraftstoffqualitäten geschaffen. Des Weiteren kann es insbesondere vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße passive Lüftungsvorrichtung 1 in Hybridfahrzeugen einzusetzen. Bei Hybridfahrzeugen kann der Kraftstoff 23 höhere Verweilzeiten im Kraftstofftank aufweisen. Daher kann eine selbsttätige Inertisierung des Kraftstoffs besonders vorteilhaft bei Hybridfahrzeugen sein. Zusätzlich zu den hier genannten Vorteilen wird durch die passive Lüftungsvorrichtung 1 die Bildung eines explosionsfähigen Gemisches aus Luft und leicht flüchtigen Kraftstoffkomponenten verhindert und trägt somit zu einer Verbesserung der Betriebssicherheit bei.
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Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
