DE9112594U1

DE9112594U1 - Arrangement for the return of hydrocarbons in fuel filling stations

Info

Publication number: DE9112594U1
Application number: DE9112594U
Authority: DE
Original assignee: Ross Europa GmbH
Current assignee: Ross Europa GmbH
Priority date: 1991-09-25
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2001-09-26

Description

Anordnung zum Rückführen von Kohlenwasserstoffen bei Kraftstoffbetankungsanlagen Arrangement for the return of hydrocarbons in fuel filling systems

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Rückführen von Kohlenwasserstoffen bei Kraftstoffbetankungsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to an arrangement for returning hydrocarbons in fuel filling systems according to the preamble of patent claim 1.

Beim Betanken von Kraftstoff, insbesondere beim Betanken von Kraftfahrzeugen mit Zapfpistole wird infolge des niedrigen Dampfdruckes des Kraftstoffes in dem zu betankenden Vorratsbehälter ein Teil des eintretenden Kraftstoffes ver-When refuelling, particularly when refuelling motor vehicles using a fuel pump, part of the incoming fuel is wasted due to the low vapour pressure of the fuel in the tank being refuelled.

j5 dampft und gelangt durch den Kraftstoffeinfüllstutzen in die Atmosphäre. Dies soll vor allem wegen der krebserzeugenden Eigenschaften der Kohlenwasserstoffgase verhindert werden. Zu diesem Zweck ist ein Gasrückführungssystem vorgesehen, das zukünftig an allen Zapfstellen eingesetzt werden soll und mit dem die beim Betanken entstehenden Gase durch eine Leitung zum Kraftstofftank zurückgeführt werden, aus dem der Kraftstoff zum Betanken entnommen wird. Man geht davon aus, daß der Kraftstoffvolumenstrom in dem zu betankenden Vorratsbehälter etwa gleicn dem in den Kraftstofftank zurückzuführenden Gasvolumenstrom ist.j5 vaporizes and enters the atmosphere through the fuel filler neck. This is to be prevented primarily because of the carcinogenic properties of hydrocarbon gases. For this purpose, a gas return system is planned, which is to be used at all filling stations in the future, and with which the gases produced during refueling are returned through a pipe to the fuel tank from which the fuel is taken for refueling. It is assumed that the fuel volume flow in the storage tank to be refueled is approximately equal to the gas volume flow to be returned to the fuel tank.

Um diese Vorgabe zu erreichen, wird in der Gasrückführleitung eine Vakuumpumpe zum Absaugen der entstehenden Dämpfe und außerdem ein Ventil vorgesehen, das im wesent-In order to achieve this requirement, a vacuum pump is provided in the gas return line to extract the resulting vapors and also a valve which essentially

&ldquor;₀ . liehen zwei Schwebekörper aufweist, von denen die Lage des ersten Schwebekörpers proportional zu dem zu betankenden Kraftstoffvolumenstrom einstellbar ist und mit Hilfe einer Schubstange oder eines Dauermagneten diese Lageänderung des ersten Schwebekörpers auf den zweiten Schwebekörper übertragen wird, mit dem in der Gasrückführungsleitung der Gasvolumenstrom geregelt wird.&ldquor; ₀ . leihen has two floats, of which the position of the first float is adjustable in proportion to the fuel volume flow to be refueled and with the aid of a push rod or a permanent magnet this change in position of the first float is transmitted to the second float, with which the gas volume flow is regulated in the gas return line.

Dabei dient der Kraftstoffvolumenstrom als Regelgröße und erfolgt die Steuerung des Gasvolumenstroms mechanisch. Derartige mechanische Systeme arbeiten vergleichsweise ungenau und sind verbesserungsbedürftig.The fuel volume flow serves as the control variable and the gas volume flow is controlled mechanically. Such mechanical systems work relatively imprecisely and are in need of improvement.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs geschilderten Art so weiterzubilden, daß die Regelung des Gasvolumenstroms mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfolgt.The invention is therefore based on the object of developing an arrangement of the type described at the outset in such a way that the gas volume flow is regulated with greater accuracy and reliability.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, the object is achieved by the features of patent claim 1. Advantageous further developments emerge from the subclaims.

!5 Erfindungsgemäß erfolgt die Volumenstromregelung der beim Betanken entstehenden und abgesaugten Dämpfe durch ein Proportionaldrosselventil, das zwischen der die Dämpfe auffangenden Leitung und der Vakuumpumpe angeordnet ist. Der Volumenstrom des zu betankenden Kraftstoffs wird gemessen, vorzugsweise in dem elektronischen Zählwerk der Zapfstelle. Dieses Signal dient als Sollwert. Außerdem wird der rückgeführte Gasvolumenstrom gemessen, der als Istwert dient. Aus einem Vergleich des Sollwerts mit dem Istwert wird ein Fehlersignal gebildet, Gas zur Ansteuerung des Propotionalmagneten verwendet wird.!5 According to the invention, the volume flow control of the vapors generated and extracted during refueling is carried out by a proportional throttle valve that is arranged between the line that collects the vapors and the vacuum pump. The volume flow of the fuel to be refueled is measured, preferably in the electronic counter of the filling station. This signal serves as the setpoint. In addition, the returned gas volume flow is measured, which serves as the actual value. An error signal is formed from a comparison of the setpoint with the actual value, gas is used to control the proportional magnet.

Zusätzlich kann der atmosphärische Luftdruck gemessen werden und das Ansteuersignal somit abhängig vom atmosphärischen Luftdruck korrigiert werden. Dadurch wird die Genauigkeit 2Q . der Gasvolumenregelung weiter erhöht, da die Gasrückführung vom Druckunterschied zwischen dem atmosphärischen Luftdruck und dem Vakuumdruck abhängig ist.In addition, the atmospheric air pressure can be measured and the control signal can thus be corrected depending on the atmospheric air pressure. This further increases the accuracy 2Q of the gas volume control, since the gas return depends on the pressure difference between the atmospheric air pressure and the vacuum pressure.

Wie vorstehend erwähnt, soll in vielen Fällen der rückgegc führte Gasvolumenstrom gleich dem zugeführten Kraftstoffvolumenstrom sein. Dieses Verhältnis läßt sich aber ändern,As mentioned above, in many cases the recirculated gas volume flow should be equal to the supplied fuel volume flow. However, this ratio can be changed,

indem das Signal des elektronischen Zählwerks der Zapfstelle entsprechend verändert wird, so daß sich entsprechend höhere oder geringere Gasvolumenströme einregeln lassen. Ferner kann das Propotionaldrosselventil auch zusätzlich abhängig von der zu messenden Lufttemperatur eingestellt werden. So kann der Gasvolumenstrom verringert werden wenn bei niedriger Lufttemperatur weniger Kraftstoff vergast.by changing the signal from the electronic counter at the filling station so that higher or lower gas volume flows can be adjusted accordingly. The proportional throttle valve can also be adjusted depending on the air temperature to be measured. This means that the gas volume flow can be reduced if less fuel is vaporized at a lower air temperature.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird auch der Vorteil erzielt, daß sowohl Schwankungen im Vakuumbereich des Systems als auch Druckluftschwankungen im atmosphärischen Bereich erfaßt werden und die Ansteuerung des Proportionaldrosselventils entsprechend korrigiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß keine mechanischen Verbindungen zwischen der Kraftstoffleitung und der Gasrückführungsleitung vorhanden sind, die z.B. dazu Anlaß geben können, daß flüssiger Kraftstoff in die Gasrückführungsleitung gelangen kann.The arrangement according to the invention also has the advantage that both fluctuations in the vacuum range of the system and compressed air fluctuations in the atmospheric range are recorded and the control of the proportional throttle valve can be corrected accordingly. A further advantage is that there are no mechanical connections between the fuel line and the gas return line, which could, for example, allow liquid fuel to enter the gas return line.

Die erfindungsgemäße Bauweise des Proportionaldrosselventils führt zu einer hohen Regelgenauigkeit. Außerdem ist das Ventil vielseitig und unter erschwerten Außenbedingungen einsetzbar. Das Ventil weist eine geringe Hysterese der Regelkennlinie auf, um eine zu große Umweltbelastung durch 5 die rückströmenden Kraftstoffdämpfe aus der Erdtankentlüftung zu vermeiden. Außerdem ist das Ventil bezüglich der hochexplosiven Benzoldämpfe explosionsgeschützt und kann in Betankungsanlagen (im unteren, nicht feuchtigkeitsgeschützten Bereich) eingebaut werden.The inventive design of the proportional throttle valve leads to a high level of control accuracy. In addition, the valve is versatile and can be used under difficult external conditions. The valve has a low hysteresis of the control characteristic in order to avoid excessive environmental pollution caused by the fuel vapors flowing back from the underground tank ventilation. In addition, the valve is explosion-proof with regard to the highly explosive benzene vapors and can be installed in refueling systems (in the lower, non-moisture-proof area).

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Doppelkolbenanordnung ergibt sich eine einwandfreie zentrische Führung des Ventilgliedes, so daß auf die beweglichen Teile des Ventils nur sehr geringe exzentrische Kräfte wirken können. Das erfindungsgemäß ausgebildete Proportionalventil hat daher eine Kennlinie mit nur geringer Hysterese. Diese Eigenschaft laßtThe double piston arrangement provided according to the invention results in perfect centric guidance of the valve element, so that only very small eccentric forces can act on the moving parts of the valve. The proportional valve designed according to the invention therefore has a characteristic curve with only a small hysteresis. This property allows

sich noch durch eine spezielle Dichtung der Kolben im Ventilgehäuse sowie durch eine reibungsarme Ausgestaltung der Führungsflächen der Dichtung verbessern.can be further improved by a special seal on the pistons in the valve housing and by a low-friction design of the seal’s guide surfaces.

Die im Bereich der Durchtrittsöffnung und der Verbindungsstange vorgesehen Drossel, die vorzugsweise von dem Ringspalt zwischen der Verbindungsstange und der Innenwand der Durchtrittsöffnung gebildet wird, begrenzt auch bei maximaler Öffnung des Ventils den Strömungsdurchsatz, wodurch zum IQ Beispiel bei Einsatz in einer Kraftstofftankanlage ein Schutz gegen eine zu starke Umweltbelastung durch die Tankentlüftung sichergestellt wird.The throttle provided in the area of the passage opening and the connecting rod, which is preferably formed by the annular gap between the connecting rod and the inner wall of the passage opening, limits the flow rate even when the valve is fully open, thereby ensuring protection against excessive environmental pollution caused by the tank ventilation, for example when used in a fuel tank system.

Die Doppelkolbenanordnung eignet sich dazu, über ein Kraftübertragungsglied z.B. in Form eines Stößels mit einem auswechselbar angeordneten Antrieb verbunden zu werden, so daß der Antrieb wahlweise als elektromagnetischer oder mechanischer oder fluidtechnischer Antrieb ausgebildet werden kann. Vorzugsweise sind das Ventilgehäuse und der Antrieb durch einen Zwischenkörper räumlich voneinander getrennt. Dieser Zwischenkörper wirkt als thermische Isolierung zwischen dem Antrieb und dem eigentlichen Ventil.The double piston arrangement is suitable for being connected to an interchangeably arranged drive via a force transmission element, e.g. in the form of a tappet, so that the drive can be designed as an electromagnetic, mechanical or fluid power drive. The valve housing and the drive are preferably spatially separated from one another by an intermediate body. This intermediate body acts as thermal insulation between the drive and the actual valve.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Proportionalventil ist besonders geeignet für einen Einsatz in Kraftstofftankanlagen, bei denen es zum Rückführen von im Fahrzeugtank beim Betanken entstehenden Kraftstoffdämpfen dient. Hierdurch ist es möglich, die hochgradig krebserregenden Benzoldämpfe für die Umwelt unschädlich zu machen und sie als . Sekundärrohstoff wiederzuverwenden. Das Proportionsalventil wird sowohl den an den Explosionsschutz zu stellenden hohen Anforderungen wie auch den schwierigen Einsatzbedingungen in Betankungsanlagen gerecht.The proportional valve designed according to the invention is particularly suitable for use in fuel tank systems, where it is used to return fuel vapors that arise in the vehicle tank during refueling. This makes it possible to render the highly carcinogenic benzene vapors harmless to the environment and to reuse them as a secondary raw material. The proportional valve meets both the high requirements placed on explosion protection and the difficult operating conditions in refueling systems.

oc Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:oc An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings. It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gasrückführ-Fig. 1 is a schematic representation of the gas recirculation

systems in einer Kraftstoffbetankungsanlage;systems in a fuel refueling station;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein Proportionalventil mit einem explosionsgeschützten Elektromagneten;Fig. 2 shows a longitudinal section through a proportional valve with an explosion-proof electromagnet;

Fig. 3 eine Seitenansicht auf den unteren Teil des Ventilgehäuses des Proportionalventils nach Fig. 1;Fig. 3 is a side view of the lower part of the valve housing of the proportional valve according to Fig. 1;

Fig. 4 die Durchsatzkennlinie des Proportionalventils;Fig. 4 the flow characteristic of the proportional valve;

Fig. 5 die Magnetkraftkennlinie des Proportionalventils;Fig. 5 the magnetic force characteristic of the proportional valve;

In Fig. 1 wird aus einem Erdtank 1 über eine Zapfstelle 2 mit nicht dargestellter Kraftstoffpumpe und elektronischem Zählwerk 3 Kraftstoff durch eine Kraftstoffleitung 4 in einen zu betankenden Vorratsbehälter 5 gepumpt. Dabei entstehen im Vorratsbehälter 5 Kraftstoffdämpfe, nämlich Kohlenwasserstoffgase, die über eine Gasrückführungsleitung 6 zum Erdtank 1 zurückgeführt werden. In dieser Leitung 6 sind ein Proportionaldrosselventil 10, ein Gasstromvolumen-Meßwertaufnehmer 11 und eine Vakuumpume 12 angeordnet.In Fig. 1, fuel is pumped from an underground tank 1 through a fuel line 4 into a storage tank 5 to be filled via a filling station 2 with a fuel pump (not shown) and an electronic counter 3. In the process, fuel vapors, namely hydrocarbon gases, are produced in the storage tank 5 and are returned to the underground tank 1 via a gas return line 6. A proportional throttle valve 10, a gas flow volume sensor 11 and a vacuum pump 12 are arranged in this line 6.

Bei Betankungsanlagen für Kraftfahrzeuge mit bleifreien Kraftstoffen sind die Leitungen 4, 6 als koaxiale Schläuche ausgebildet, die über die Zapfpistole in den Einfüllstutzen des Vorratsbehälters 5 eintreten, wobei die äußere Leitung vom Kraftstoff durchflossen wird und die Gase durch dieIn the case of fuelling systems for motor vehicles with unleaded fuels, the lines 4, 6 are designed as coaxial hoses that enter the filler neck of the storage tank 5 via the fuel nozzle, with the fuel flowing through the outer line and the gases passing through the

gO . innere Leitung 6 abgeführt werden.gO . inner line 6.

Das Proportionaldrosselventil 10 ist an einen Regelverstärker 15 bzw. eine Elektroniksteuerung angeschlossen. Das elektronische Zählwerk 3 liefert elektrische Impulse, deren Frequenz vom Kraftstoffvolumenstrom abhängig ist. Dieses Signal wird als Sollwert über die Leitung 16 dem Regelver-The proportional throttle valve 10 is connected to a control amplifier 15 or an electronic control. The electronic counter 3 delivers electrical pulses whose frequency depends on the fuel volume flow. This signal is sent as a setpoint to the control amplifier via line 16.

stärker 15 zugeführt. Der in der Leitung 6 zurückgeführte Gasvolumenstrom wird in dem Meßwertaufnehmer 11 gemessen, dessen Ausgangssignal als Istwert über die Leitung 17 zum Regelverstärker 15 gelangt. In dem Regelverstärker 15 wird aus dem Sollwert und dem Istwert die Regelabweichung gebildet, die als Ansteuersignal für das Proportionaldrosselventil dient. Somit wird der zurückgeführte Gasvolumenstrom geregelt und kann auf ein bestimmtes Verhältnis zwischen Volumenstrom des Kraftstoffs und Volumenstrom der Gase IQ eingestellt werden. Diese Verhältnis kann 1:1 betragen, jedoch auch hiervon abweichen, indem im Regelverstärker der Sollwert mit einem willkürlich einzustellenden Multiplikationsfaktor verändert wird.amplifier 15. The gas volume flow returned in line 6 is measured in the sensor 11, the output signal of which is sent as an actual value via line 17 to the control amplifier 15. In the control amplifier 15, the control deviation is formed from the setpoint and the actual value, which serves as a control signal for the proportional throttle valve. The returned gas volume flow is thus regulated and can be set to a specific ratio between the volume flow of the fuel and the volume flow of the gases IQ . This ratio can be 1:1, but can also deviate from this by changing the setpoint in the control amplifier with an arbitrarily set multiplication factor.

Außerdem können zur Ansteuerung des Ventils 10 weitere Parameter bzw. Störgrößen berücksichtigt werden, z.B. der atmosphärische Luftdruck, der in einem Luftdruckmesser 18 gemessen und dem Regelverstärker 15 als Korrekturwert für die Regelabweichung über eine Leitung 19 zugeführt wird.In addition, other parameters or disturbances can be taken into account to control the valve 10, e.g. the atmospheric air pressure, which is measured in an air pressure gauge 18 and fed to the control amplifier 15 as a correction value for the control deviation via a line 19.

Steigt beispielsweise der atmosphärische Luftdruck, so erhöht sich der Druckunterschied zwischen dem Luftdruck und dem Vakuumdruck in der Leitung 6 bzw. dem Tank 1 und entsprechend wird das Ventil 10 stärker gedrosselt, um den Volumenstrom zu verringern. Bei niedriger Außentemperatur wird weniger Kraftstoff verdampft, so daß auch in diesem Fall das Ventil 10 stärker angedrosselt werden kann, um der Außentemperatur Rechnung zu tragen. Zusätzlich kann auch der Druck im Vakuumsystem erfaßt und als Störgröße dem Regler zugeführt werden.If, for example, the atmospheric air pressure increases, the pressure difference between the air pressure and the vacuum pressure in line 6 or tank 1 increases and valve 10 is throttled more to reduce the volume flow. At low outside temperatures, less fuel is evaporated, so that in this case too, valve 10 can be throttled more to take the outside temperature into account. In addition, the pressure in the vacuum system can also be recorded and fed to the controller as a disturbance variable.

Der Meßwertaufnehmer 11 kann durch nicht dargestellte Drucksensoren ersetzt werden, von denen jeweils ein Sensor am Einlaß und am Auslaß des Proportionaldrosselventils 10 angeordnet sind. Damit wird der Druckunterschied der Drossel-The measuring sensor 11 can be replaced by pressure sensors (not shown), one of which is arranged at the inlet and one at the outlet of the proportional throttle valve 10. This measures the pressure difference of the throttle

OC stelle des Ventils gemessen und aus dem DruckunterschiedOC point of the valve and from the pressure difference

läßt sich in Verbindung mit dem Drosselquerschnitt der Istwert für den Gasvolumenstrom berechnen.In conjunction with the throttle cross-section, the actual value for the gas volume flow can be calculated.

Das in der Figur 2 gezeigte Proportionalventil besitzt ein Ventilgehäuse 1 mit einer Eintrittsöffnung 2 und einer Austrittsöffnung 3 in Form seitlich beabstandeter Bohrungen, die durch eine senkrecht dazu verlaufende Durchtrittsöffnung 4 mit regelbarem Durchflußquerschnitt verbunden sind. Die Eintritts- und Austrittsöffnung 2, 3 sind IQ im dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils mit einem Anschlußgewinde versehen, können jedoch auch für andere Anschlußmöglichkeiten, wie Schnellsteckkupplungen oder dgl. ausgeführt sein.The proportional valve shown in Figure 2 has a valve housing 1 with an inlet opening 2 and an outlet opening 3 in the form of laterally spaced holes which are connected by a passage opening 4 running perpendicularly thereto with an adjustable flow cross-section. The inlet and outlet openings 2, 3 are each provided with a connecting thread in the embodiment shown, but can also be designed for other connection options, such as quick-connect couplings or the like.

An der Unterseite der Durchtrittsöffnung 4 ist die Bohrungswand der Eintrittsöffnung 2 abgeflacht, um einen die Durchtrittsöffnung 4 umgebenden Ventilsitz 37 zu bilden (vgl. auch Fig. 2). Konzentrisch zur Durchtrittsöffnung 4 sind zwei zylindrische Bohrungen 6 und 7 angeordnet, deren gemeinsame Achse auf den Achsen der die Eintrittsöffnungen 2 und 3 bildenden Bohrungen senkrecht steht und die auf gegenüberliegenden Seiten der Durchtrittsöffnung 4 angeordnet sind. Am äußeren Ende der jeweiligen Bohrung 6, 7 befindet sich je eine ringförmige Ausnehmung 8, 9, in der jeweils ein Dichtelement 10 eingesetzt ist. Jedes der Dichtelemente 10 ist mit zwei Dichtkanten ausgestattet. In den ringförmigen Keil zwischen den beiden Dichtkanten ist zur Verringerung der Reibung ein Gleitmittel ortsunveränderlich eingefügt.On the underside of the passage opening 4, the bore wall of the inlet opening 2 is flattened in order to form a valve seat 37 surrounding the passage opening 4 (see also Fig. 2). Two cylindrical bores 6 and 7 are arranged concentrically to the passage opening 4, the common axis of which is perpendicular to the axes of the bores forming the inlet openings 2 and 3 and which are arranged on opposite sides of the passage opening 4. At the outer end of the respective bore 6, 7 there is an annular recess 8, 9 in each of which a sealing element 10 is inserted. Each of the sealing elements 10 is equipped with two sealing edges. A lubricant is inserted in a fixed position in the annular wedge between the two sealing edges to reduce friction.

In den beiden Bohrungen 6, 7 ist eine Doppelkolbenanordnung in Form eines unteren Kolbens 11 und eines oberen Kolbens gleitend angeordnet, die durch eine Verbindungsstange 12 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstange 12 ist beispielsweise durch eine Klebverbindung an den KolbenA double piston arrangement in the form of a lower piston 11 and an upper piston is slidably arranged in the two bores 6, 7, which are connected to one another by a connecting rod 12. The connecting rod 12 is, for example, attached to the piston by an adhesive connection.

gc befestigt.gc attached.

Die beiden Kolben 11, 13 sind durch die Dichtungen 10 in ihren Bohrungen 6, 7 strömungmitteldicht geführt. Der untere Kolben 11 erstreckt sich durch das Ventilgehäuse 1 hindurch ins Freie, so daß seine (in Fig. 1) untere Stirnseite der Atmosphäre ausgesetzt ist.The two pistons 11, 13 are guided in a fluid-tight manner by the seals 10 in their bores 6, 7. The lower piston 11 extends through the valve housing 1 into the open air, so that its lower end face (in Fig. 1) is exposed to the atmosphere.

Die entgegengesetzte Stirnseite des Kolbens 11 ist mit einer ringförmigen Ventildichtung 5 versehen, die mit dem Ventilsitz 37 zusammenwirkt. Die Ventildichtung 5 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem elastischen Kunststoff-Dichtring, der mittels einer metallischen Scheibe an der zugehörigen Stirnseite des Kolbens 11 befestigt ist. Das Ventilgehäuse 1 besteht aus einem härteren Material als der elastische Dichtring der Ventildichtung 5, so daß die Ventildichtung 5 mit dem am Ventilgehäuse 1 gebildeten Ventilsitz 37 zum Verschließen der Durchtrittsöffnung 4 optimal zusammenwirken kann.The opposite end face of the piston 11 is provided with an annular valve seal 5, which interacts with the valve seat 37. In the embodiment shown, the valve seal 5 consists of an elastic plastic sealing ring, which is attached to the corresponding end face of the piston 11 by means of a metal disk. The valve housing 1 consists of a harder material than the elastic sealing ring of the valve seal 5, so that the valve seal 5 can interact optimally with the valve seat 37 formed on the valve housing 1 to close the passage opening 4.

Wie in Fig. 2 zu sehen ist, ist die Verbindungsstange 12 in ihrem an den Kolben 11 angrenzenden Bereich mit einer konusförmigen Dichtfläche versehen, die mit einer entsprechend konisch ausgebildeten Dichtfläche im unteren Teil der Durchtrittsöffnung 4 zusammenwirkt. Wenn die von den Kolben 11, 13 gebildete Doppelkolbenanordnung aus der in Fig. 1 gezeigten Öffnungsstellung nach oben in ihre Schließstellung bewegt wird, wird die Durchtrittsöffnung 4 einerseits durch die Anlage der Dichtung 5 am Ventilsitz 37 und andererseits durch Anlage der Dichtflächen der Verbindungsstange 12 und der Durchtrittsöffnung verschlossen. Durch die in Reihe · geschaltete zweifache Abdichtung ergibt sich somit eine hohe Sicherheit hinsichtlich der Schließwirkung des Proportionalventils .As can be seen in Fig. 2, the connecting rod 12 is provided with a conical sealing surface in its area adjacent to the piston 11, which interacts with a correspondingly conical sealing surface in the lower part of the passage opening 4. When the double piston arrangement formed by the pistons 11, 13 is moved upwards from the open position shown in Fig. 1 into its closed position, the passage opening 4 is closed on the one hand by the seal 5 resting on the valve seat 37 and on the other hand by the sealing surfaces of the connecting rod 12 and the passage opening. The double seal connected in series thus results in a high level of security with regard to the closing effect of the proportional valve.

Zwischen der Verbindungsstange 12 und der die Verbindungsstange umgebenden Wand der Durchtrittsöffnung 4 ist ein Ringspalt vorgesehen, durch den bei geöffnetem Ventil das zuBetween the connecting rod 12 and the wall of the passage opening 4 surrounding the connecting rod, an annular gap is provided through which the fluid to be

regelnde Fluid von der Eintrittsöffnung 2 in die Austrittsöffnung 3 strömt. Dieser Ringspalt wird mit hoher Genauigkeit so bemessen, daß er in der maximalen Öffnungsstellung der Doppelkolbenanordnung 11, 13 eine Drossel bildet, die den Durchsatz des Fluids begrenzt.regulating fluid flows from the inlet opening 2 into the outlet opening 3. This annular gap is dimensioned with high precision so that in the maximum opening position of the double piston arrangement 11, 13 it forms a throttle which limits the flow rate of the fluid.

Die als Kolbenführung dienenden Bohrungen 6, 7 sind zur Reibungsverringerung und zur Erhöhung der Lebensdauer des Proportionalventils mit einem reibungsmindernden Oberflächenschutz, z.B. einer chemischen Vernickelung ausgestattet.The bores 6, 7 serving as piston guides are equipped with a friction-reducing surface protection, e.g. chemical nickel plating, to reduce friction and increase the service life of the proportional valve.

Stattdessen kann in die Bohrung 6, 7 je eine hülsenförmige reibungsarme Kolbenführung eingesetzt sein. Zusätzlich können auch die Führungsflächen der beiden Kolben 11, 13 einer reibungsmindernden Oberflächenbehandlung unterzogen werden; so können sie z.B. eine chemische Vernickelung mit eingelagertem Polytretafluorethylen (PTFE) aufweisen. Durch diese die Reibung der beweglichen Ventilteile mindernden Maßnahmen ergibt sich eine geringe Hysterese in der Regelkennlinie des Proportionalventils.Instead, a sleeve-shaped, low-friction piston guide can be inserted into the bore 6, 7. In addition, the guide surfaces of the two pistons 11, 13 can also be subjected to a friction-reducing surface treatment; for example, they can have a chemical nickel plating with embedded polytetrafluoroethylene (PTFE). These measures to reduce the friction of the moving valve parts result in a low hysteresis in the control characteristic of the proportional valve.

Der obere Kolben 13 erstreckt sich durch das Ventilgehäuse hindurch nach oben in das Innere eines Zwischenkörpers 16, der am Ventilgehäuse angebracht ist. Das Innere des Zwischenkörpers 16 ist übel: Öffnungen 16a mit der Atmosphäre verbunden, so daß die außerhalb des Ventilgehäuses 1 liegende Stirnseite des oberen Kolbens 13, wie die untere Stirnseite des unteren Kolbens 11, Atmosphärendruck ausgesetzt ist. An seiner entgegengesetzten Stirnseite ist der obere Kolben 13 dem Druck in der Austrittsöffnung 3 aus-The upper piston 13 extends upwards through the valve housing into the interior of an intermediate body 16, which is attached to the valve housing. The interior of the intermediate body 16 is connected to the atmosphere via openings 16a, so that the front side of the upper piston 13 lying outside the valve housing 1, like the lower front side of the lower piston 11, is exposed to atmospheric pressure. On its opposite front side, the upper piston 13 is exposed to the pressure in the outlet opening 3.

gQ ■ gesetzt. Die beiden zylindrisch ausgebildeten Kolben 11, haben den gleichen Durchmesser, so daß ihre mit Strömungsmitteldruck beaufschlagten Stirnseiten denselben Flächeninhalt haben.gQ ■ set. The two cylindrical pistons 11, have the same diameter, so that their front sides subjected to fluid pressure have the same surface area.

O₅ Die Doppelkolbenanordnung wird durch ein Rückstellelement in Form einer Feder 15 in Schließrichtung vorgespannt. DieO ₅ The double piston arrangement is preloaded in the closing direction by a return element in the form of a spring 15. The

Feder 15 besteht vorzugsweise aus einer Tellerfeder oder Schraubenfeder aus rostfreiem Stahl, die einerseits an der Oberseite des Ventilgehäuses 1 abgestützt ist und andererseits an einem Ringbund 14 des Kolbens 13 angreift, wobei der Zwischenkörper 6 zur Führung und Zentrierung der Feder 15 dient.Spring 15 preferably consists of a disc spring or helical spring made of stainless steel, which is supported on the one hand on the top of the valve housing 1 and on the other hand engages an annular collar 14 of the piston 13, whereby the intermediate body 6 serves to guide and center the spring 15.

Zum Verschieben der Doppelkolbenanordnung ist an der Oberseite des Zwischenkörpers 16 ein Antrieb lösbar angebracht, der über ein Kraftübertragungsglied 18 in Form eines Stößels mit minimalen exzentrischen Kräften auf die Oberseite des Kolbens 13 einwirkt.To move the double piston arrangement, a drive is detachably attached to the top of the intermediate body 16, which acts on the top of the piston 13 via a force transmission member 18 in the form of a tappet with minimal eccentric forces.

Der in Fig. 2 gezeigte Elektromagnet 17 besitzt einen Anker 19 und eine Spule 24, die zum Schutz gegen äußere Einflüsse in einem Magnetgehäuse 22 mit einem Gehäusedeckel 23 untergebracht sind. Die Spule 22 wird hierbei im Magnetgehäuse durch den Gehäusedeckel 23 mit Hilfe eines Distanzstückes gehalten. Um auch im Magnetteil des Proportionalventils eine möglichst geringe Reibung zu erzielen, sind der Stößel 18 und der Anker 19 jeweils in einer Gleitführung 20 bzw. 21 geführt. An das Magnetgehäuse 22 ist zur elektrischen Verbindung des Elektromagneten ein Sicherheitsklemmenkasten mit einer entsprechenden Sicherheitskabeleinführung 27 angebracht. The electromagnet 17 shown in Fig. 2 has an armature 19 and a coil 24, which are housed in a magnet housing 22 with a housing cover 23 to protect against external influences. The coil 22 is held in the magnet housing by the housing cover 23 with the aid of a spacer. In order to achieve the lowest possible friction in the magnet part of the proportional valve, the plunger 18 and the armature 19 are each guided in a sliding guide 20 and 21, respectively. A safety terminal box with a corresponding safety cable entry 27 is attached to the magnet housing 22 for the electrical connection of the electromagnet.

Zur Erläuterung der Betriebsweise sei angenommen, daß der Elektromagnet 17 stromlos ist, so daß die Doppelkolbenanordnung 11, 13 durch die Feder 15 in ihre Schließstellung ge- · drückt wird. In der Schließstellung verschließt der als Regelkolben bzw. Verschlußglied dienende untere Kolben 11 die Durchtrittsöffnung 4 über die in Reihe geschaltete doppelte Abdichtung, die einerseits durch Anlage der Dichtung 5 am Ventilsitz 37 und andererseits durch gegenseitige Anlage der konischen Dichtflächen der Verbindungsstange 12 und der Durchtrittsöffnung 4 gebildet wird. Wird To explain the mode of operation, it is assumed that the electromagnet 17 is de-energized, so that the double piston arrangement 11, 13 is pressed into its closed position by the spring 15. In the closed position, the lower piston 11, which serves as a control piston or closure member, closes the passage opening 4 via the double seal connected in series, which is formed on the one hand by the seal 5 being in contact with the valve seat 37 and on the other hand by the mutual contact of the conical sealing surfaces of the connecting rod 12 and the passage opening 4. If

nun an den Elektromagneten 17 ein Stromsignal angelegt, so verschiebt der Anker 19 über den Stößel 18 die Doppelkolbenanordnung 11, 13 nach unten in eine Öffnungsstellung (Fig. 2), wobei der Öffnungshub des Kolbens 11 und damit der Durchsatz des durch die Durchtrittsöffnung 4 strömenden Fluids proportional zur Stromstärke des Regelsignals veränderlich ist.If a current signal is now applied to the electromagnet 17, the armature 19 moves the double piston arrangement 11, 13 downwards into an open position (Fig. 2) via the tappet 18, whereby the opening stroke of the piston 11 and thus the throughput of the fluid flowing through the passage opening 4 is variable in proportion to the current strength of the control signal.

Fig. 4 zeigt ein Durchsatzregel-Diagramm, in dem der Durchsatz über der elektrischen Stromstärke des Elektromagneten bzw. über dem Ventilhub der Doppelkolbenanordnung aufgetragen ist. Hierbei stellt die Kurve a den Volumendurchsatz in Abhängigkeit vom Eingangsstrom und die Kurve b den Volumendurchsatz in Abhängigkeit vom Ventilhub. Durch eine Änderung der Durchtrittsöffnung 4 und/oder der Form der Verbindungsstange 12 kann die Durchsatzregelkennlinie bestimmten Erfordernissen angepaßt werden.Fig. 4 shows a flow control diagram in which the flow is plotted against the electrical current of the electromagnet or against the valve stroke of the double piston arrangement. Here, curve a represents the volume flow as a function of the input current and curve b represents the volume flow as a function of the valve stroke. By changing the passage opening 4 and/or the shape of the connecting rod 12, the flow control characteristic can be adapted to specific requirements.

Fig. 5 zeigt eine mögliche Magnetkraftkennlinie des Elektromagneten in Abhängigkeit vom Ventilhub und der Stromstärke bei konstanter Spannungsversorgung.Fig. 5 shows a possible magnetic force characteristic curve of the electromagnet depending on the valve stroke and the current strength with a constant voltage supply.

Da ferner der Ringspalt zwischen der Durchtrittsöffnung 4 und der Verbindungsstan-ge 12 als Drossel ausgebildet ist, ist selbst bei maximal geöffnetem Ventil die durch das Ventil fließende Fluidmenge auf einen vorgegebenen Wert, z.B. 40 l/min beschränkbar.Furthermore, since the annular gap between the passage opening 4 and the connecting rod 12 is designed as a throttle, even when the valve is fully open, the amount of fluid flowing through the valve can be limited to a predetermined value, e.g. 40 l/min.

Claims

PROTECTION CLAIMS:

1. Arrangement for the recycling of hydrocarbons 5

in fuel refueling systems with a valve arranged in a gas return line, which regulates the gas volume flow returning to a tank by means of a vacuum pump depending on the volume flow of the fuel to be refueled, characterized in that the valve is a proportional throttle valve (10) which can be controlled by an error signal which is formed from a setpoint value for the volume flow of the fuel and an actual value measuring the gas volume flow.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the setpoint value is a signal supplied by the electronic counter (3) of the refueling system.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized 20

characterized in that a gas volume flow sensor (11) is arranged in the gas return line (6) at the outlet of the proportional valve (10).

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that

characterized in that the measuring sensor (11) is arranged in a connecting channel between the proportional valve (10) and the vacuum pump (12) or between the fuel nozzle and the proportional valve.

5. Arrangement according to one of claims 1 to 4,

characterized in that a correction factor for the setpoint value can be set to adjust the ratio between the fuel volume flow and the gas volume flow.
35

^

6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control signal for the proportional throttle valve (10) is corrected depending on the atmospheric air pressure and/or the vacuum pressure.

7. Arrangement according to one of claims 1 to 6,

characterized in that the control signal for the proportional throttle valve (10) is corrected depending on the air temperature.

8. Arrangement according to one of claims 1 to 7,

characterized in that a pressure sensor is arranged upstream and downstream of the throttle point of the proportional valve (10) and the gas volume flow is calculated from the pressure difference and the throttle cross section of the valve in accordance with the actual value.

9. Proportional valve with a valve housing that contains a flow path connecting an inlet opening with an outlet opening, and a valve member that is assigned to a passage opening provided in the flow path and can be adjusted by a controllable drive against the action of a return member for the controllable opening and closing of the passage opening, in particular in connection with the arrangement according to claims 1 to 8, characterized in that the valve member is designed as a linearly displaceable double piston arrangement with two pistons (11, 13) that are slidably guided in aligned bores (6, 7) of the valve housing (1).

2Q and are connected to one another by a connecting rod (12) penetrating the passage opening (4), wherein the flow path in the region of the passage opening (4) and the connecting rod (12) is designed as a throttle limiting the maximum flow throughput.

10. Proportional valve according to claim 9, characterized in that the double piston arrangement is connected to the replaceably arranged electromagnetic drive via a force transmission element (18).

11. Proportional valve according to claim 10, characterized

characterized in that the valve housing (1) and the drive are spatially separated from one another by an intermediate body (16) which contains the drive connection between the force transmission element (18) and the double piston arrangement (11, 13) and to which the drive is detachably attached.

12. Proportional valve according to claim 10 or 11, characterized in that the intermediate body (16) is provided with openings (16a) which connect the interior of the intermediate body (16) with the atmosphere.

13. Proportional valve according to one of claims 9 to 12, characterized in that the two pistons (11, 13) are exposed to the atmosphere on their mutually remote end faces and to the fluid to be controlled on their mutually facing end faces.

14. Proportional valve according to one of claims 9 to 5 13, characterized in that the two cylindrical pistons (11, 13) have the same diameter, so that their fluid-loaded surfaces have the same size.

· 15. Proportional valve according to one of claims 9 to 14, characterized in that each of the two pistons (11, 13) is sealed with respect to its bore (6, 7) by an elastic seal or a seal provided with a lubricant (10).

16. Proportional valve according to one of claims 9 to 15, characterized in that the double piston arrangement (11, 13) is movable in the closing direction by the restoring force and in the opening direction by the drive, the piston (11) remote from the drive being designed as a closure member for the controllable opening and closing of the passage opening (4).

17. Proportional valve according to one of claims 9 to 16, characterized in that the restoring force is generated by a spring (15) which is supported on the valve housing (1) and acts on an annular collar (14) of the piston (13) facing the drive.

18. Proportional valve according to one of claims 9 to

17, characterized in that the inlet and outlet openings (2, 3) are designed as laterally offset bores, the axes of which are perpendicular to the longitudinal axis of the piston arrangement (11, 13) and which are connected to one another by the passage opening (4).

19. Proportional valve according to one of claims 9 to

18, characterized in that one (11) of the two pistons (11, 13) is provided on its end face facing the passage opening (4) with a valve seal (5) which interacts with a valve seat (37) surrounding the passage opening (4).

20. Proportional valve according to one of claims 9 to 19, characterized in that the connecting rod (12) and the passage opening (4) are each provided with a sealing surface which, in the closed position of the double piston arrangement (11, 13), bear against one another in a sealing manner to close the passage opening (4).

21. Proportional valve according to one of claims 9 to

20, characterized in that the valve housing (1) is formed in one piece.

22. Proportional valve according to one of claims 9 to

21, characterized in that the valve housing (1) consists of a hard material.

23. Proportional valve according to one of claims 9 to 22, characterized in that the guide surfaces of the valve housing (1) and/or the double piston arrangement (11, 13) are provided with a low-friction surface protection.

24. Proportional valve according to one of claims 9 to 23, characterized in that the inlet opening (2) is connected to the interior (6) of the fuel line carrying the fuel vapors and the outlet opening (3) is connected to the fuel tank (1).