КЛАПАН ТОПЛИВНОГО БАКА, ИМЕЮЩИЙ ДВОЙНУЮ ФУНКЦИЮ Российский патент 2010 года по МПК B60K15/35 F16K24/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в целом относится к области техники, связанной с клапанами топливных баков, в частности к многоцелевому клапану с двойным поплавком для использования в топливных баках транспортных средств.

Уровень техники

Известно множество топливных баков транспортных средств, среди которых большую значимость по отношению к настоящему изобретению имеют те топливные баки, которые оснащены двумя или более блоками клапанов.

Например, патент США №6675779 описывает устройство вентиляции (продувки) топливного бака или клапан ограничения заправки и вентиляции бака для использования с топливным баком. Клапан имеет корпус, который содержит первый блок клапана, второй блок клапана, третий блок клапана и четвертый блок клапана. Первый блок клапана сообщается, главным образом, с топливным баком. Четвертый блок клапана сообщается с угольным фильтром сбора/улавливания паров и горловиной наливного отверстия бака. Первый блок клапана сообщается также с третьим блоком клапана и вторым блоком клапана. Второй блок клапана обычно сообщается с первым блоком клапана и третьим блоком клапана. Третий блок клапана сообщается с первым блоком клапана, вторым блоком клапана и четвертым блоком клапана. Третий блок клапана предотвращает возможность прохождения жидкого топлива от бака к фильтру. Четвертый блок клапана управляет потоком из клапана.

Патент США №6240950 описывает клапан регулирования паров, который включает в себя первый, второй и третий клапаны и корпус, который выполнен с первой, второй и третьей камерами и первым, вторым и третьим отверстиями. Первый клапан выполнен таким образом, что он содержит вентиляционное отверстие и может двигаться относительно первого отверстия, частично перекрывая первое отверстие с тем, чтобы ограничить поток из первой камеры во вторую камеру через первое отверстие. Второй клапан может перемещаться относительно первого клапана с тем, чтобы открывать и закрывать вентиляционное отверстие, и действует совместно с первым клапаном для того, чтобы закрывать первое отверстие с целью создать препятствие потоку из первой камеры во вторую камеру через первое отверстие под влиянием подъема жидкого топлива. Третий клапан смещается с тем, чтобы в обычных условиях закрывать третье отверстие, и выполнен таким образом, чтобы открывать третье отверстие под действием сжатых топливных паров для обеспечения возможности потока из второй камеры в третью камеру через третье отверстие. Клапан регулирования паров включает в себя блокирующее устройство, присоединенное ко второму клапану и выполненное таким образом, что оно проходит через первое отверстие в третью камеру для контакта с третьим клапаном с тем, чтобы сохранять закрытое состояние третьего отверстия третьим клапаном, когда первое отверстие закрыто первым и вторым клапанами.

Патент США №5797434 описывает бортовую систему сбора паров для топливной системы транспортного средства, имеющей топливный бак, наливную горловину, динамически уплотненную потоком топлива высокого давления из заправочного сопла, и устройство сбора паров, такое как угольный фильтр. Система предпочтительно использует поплавковый регулирующий клапан, который перекрывает дозаправку с использованием двухступенчатой операции запирания, предусматривающей первичное мягкое запирание и окончательное запирание. Система также предпочтительно включает в себя клапан в топливном баке, предназначенный для поддержания предварительно заданного напора давления, достаточного для того, чтобы поддерживать систему в запертом положении, не допускающем дальнейшей заправки топливом, по меньшей мере, временно, а также контрольный клапан прямого одностороннего действия на нижнем конце наливного патрубка для предотвращения выплескивания (обратного выхода) топлива из герметизированного бака после приостановки заправки.

Другое устройство, рассматривающее клапан предотвращения перелива, раскрывается в заявке США №2003/0189110. Рассматриваемый топливный клапан включает в себя верхнюю камеру, сообщающуюся с вентиляционным каналом угольного фильтра; нижнюю камеру, располагающуюся внутри топливного бака; окно сообщения между верхней камерой и нижней камерой; плавучий элемент, расположенный в нижней камере для запирания окна сообщения, когда топливо перетекает в нижнюю камеру. Нижняя камера включает в себя клапан одностороннего действия, установленный на ее днище, который позволяет топливу вытекать только через клапан одностороннего действия, а также впускное отверстие для топлива, образованное на боковой стенке нижней камеры. Когда уровень топлива внутри топливного бака достигает основного впускного отверстия для топлива, топливо перетекает в нижнюю камеру, чтобы поднять плавучий элемент. В результате внутреннее давление топливного бака увеличивается, так что датчик на стороне топливной форсунки может выявить, что топливный бак заполнен.

Заявка США №2002/0144730 раскрывает вентиляционное устройство, приспособленное для использования с топливным баком так, чтобы управлять продувкой топливных паров из топливного бака. Вентиляционное устройство включает выходное вентиляционное отверстие для паров топлива, предназначенное для удаления паров топлива из топливного бака. Вентиляционное устройство включает нормально открытый первый клапанный модуль, который служит в качестве клапана ограничения заполнения топливом и закрывается, когда уровень жидкости в баке достигает предварительно заданного предела заполнения, и нормально открытый второй клапанный модуль, который служит в качестве клапана ограничения заполнения топливом и закрывается, когда уровень жидкости в баке достигает предварительно заданного предела заполнения. Первый клапанный модуль и второй клапанный модуль действуют совместно, чтобы заблокировать сообщение между топливным баком и выпускным вентиляционным отверстием для паров топлива тогда, когда вентиляционное устройство расположено без наклона относительно горизонтали и уровень жидкого топлива в топливном баке достигает предварительно заданного предела заполнения с тем, чтобы закрыть оба клапанных модуля.

Заявка США №2004/0003843 описывает клапан, в котором первое уплотнительное седло расположено в первом канале корпуса. Корпус первого поплавкового клапана расположен в корпусе указанного клапана и закрывает первое уплотнительное седло под действием уровня жидкости топлива. Второе уплотнительное седло расположено вертикально над первым уплотнительным седлом во втором канале корпуса. Корпус второго клапана расположен на одной стороне второго уплотнительного седла, сообщаясь с наружной стороной второго канала с упругим воздействием от низа кверху. Второй поплавок расположен в корпусе и регулирует верхнее концевое положение корпуса второго клапана с тем, чтобы открывать седло второго клапана под влиянием движения уровня жидкости топлива, по меньшей мере, до тех пор, пока уровень жидкости выше, чем уровень жидкости, при котором корпус первого поплавкового клапана закрывает первое уплотнительное седло.

Патент США №5738132 раскрывает перекидной продувочный клапан, содержащий корпус, снабженный впускным окном и выпускным окном, причем указанное выпускное окно содержит щелевидное отверстие, размещенный в корпусе плавучий элемент перемещается в осевом направлении между указанным впускным окном и указанным выпускным окном. Вытянутый в виде полосы гибкий запирающий элемент прикреплен одним своим концом, примыкающим к указанному выпускному окну, а пружина смещает плавучий элемент в направлении указанного выпускного окна. Конструкция такова, что смещающая сила пружины, действующая совместно с силами плавучести на плавучий элемент, стремится поджать мембрану в виде полосы до уплотнительного соединения с выпускным окном, а сила тяжести, действующая на плавучий элемент, стремится сместить плавучий элемент от выпускного окна, чтобы постепенно выводить полосу из ее уплотнительного контакта с выпускным окном.

Однако перемещение плавучего элемента в уплотнительное положение происходит быстро, и указанное выпускное окно самопроизвольно уплотняется по мере того, как запирающая мембрана в виде полосы опирается на седло клапана указанного выпускного окна. Кроме того, отсоединение запирающей мембраны в виде полосы от седла клапана может несколько запаздывать, особенно при высоком давлении. Более того, этот клапан не подходит для удаления паров топлива при высоких значениях расхода.

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в создании двухпоплавкового многофункционального клапана для использования в топливных баках транспортных средств, который служит одновременно в качестве клапана, предотвращающего перелив, клапана улавливания паров, перекидного клапана (обеспечивающего запирание топливного бака при опрокидывании или резком наклоне транспортного средства), продувочного клапана для ограничения заполнения, бортового заправочного клапана для улавливания паров и выпускного клапана.

Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании клапана усовершенствованной конструкции, в котором его переход в положение уплотнения, с одной стороны, не создает ударную волну давления в топливном баке, а с другой стороны, обеспечено открытие клапана даже при весьма высоком давлении.

В соответствии с настоящим изобретением предусматривается клапан для использования, в особенности, с топливными баками транспортных средств, содержащий:

корпус, определяющий ограниченное пространство и снабженный одним или более впускными отверстиями для впуска текучей среды в указанное ограниченное пространство, выпускную камеру для текучей среды в верхней части корпуса, сообщающуюся по потоку с выпускным каналом; первое выпускное окно, проходящее между ограниченным пространством и указанной выпускной камерой, и второе выпускное окно, проходящее между ограниченным пространством и указанной выпускной камерой;

блок клапана, расположенный в ограниченном пространстве и содержащий плавучий элемент первой ступени, взаимодействующий с первым выпускным окном, и плавучий элемент второй ступени, взаимодействующий со вторым выпускным окном,

причем указанные плавучие элементы установлены с возможностью перемещения в ограниченном пространстве по параллельным осям между открытым положением и закрытым положением соответствующих первого и второго выпускных окон, при этом плавучий элемент первой ступени, по меньшей мере, частично перекрывает плавучий элемент второй ступени.

Выпускная камера клапана для текучей среды обычно при помощи подходящего трубопровода присоединяется к устройству улавливания паров, например, к угольному фильтру и т.п.

В соответствии с вариантом настоящего изобретения предусматривается блок останова заправки, установленный в проходе для сброса текучей среды между первым и вторым выпускными окнами и выпускной камерой для текучей среды, который содержит диафрагму, имеющую верхнюю сторону (обозначенную давлением P₂) сообщающуюся по потоку с наливной горловиной топливного бака, и нижнюю сторону, находящуюся под давлением в клапане (обозначенную давлением P₁), со стравливающим отверстием, проходящим между сторонами указанной диафрагмы. Указанный проход для сброса текучей среды в обычных условиях работы закрыт диафрагмой, смещаемой в указанное запирающее положение посредством сдвигающей пружины.

Конструкция такова, что пока наливная горловина закрыта (топливной крышкой), диафрагма находится в состоянии равновесия давлений (P₂=P₁), т.е. благодаря стравливающему отверстию давление, оказываемое на обе ее стороны, по существу, одинаково. Однако после открытия топливной крышки давление на верхнюю сторону равно окружающему давлению (P₂=0). Благодаря давлению паров в баке и при заправке давление на нижней стороне диафрагмы выше (P₁>0), что приводит к перемещению диафрагмы, вызывающему открытие указанного прохода для сброса текучей среды.

Чтобы обеспечить подъем давления в топливном баке при заправке, тем самым вызвать подъем топлива в наливной горловине бака и останов заправки с помощью автоматической топливной форсунки, обычно предусматривается хорошо известный элемент поддержания давления в виде массы, уплотняющей второе выпускное окно. Указанный элемент поддержания давления смещается в открытое положение только после подъема давления выше предварительно определенной величины или при ускорении транспортного средства.

В одном варианте плавучий элемент второй ступени имеет поперечное сечение, занимающее в его нижней части по существу все поперечное сечение корпуса клапана, вызывая увеличение сил плавучести, действующих на плавучий элемент второй ступени, тем самым сообщая ему увеличенную силу запирания и обеспечивая слежение за уровнем жидкости в топливном баке (т.е. осевым перемещением в корпусе, соответствующим изменениям и волнам уровня жидкости).

В ограниченном пространстве обычно установлен смещающий элемент, действующий в таком направлении, чтобы перемещать элемент второй ступени, и следовательно, элемент первой ступени в их соответствующие закрытые положения. Это важно для положений переворота, в которых необходимо закрыть первое и второе выходные окна.

В соответствии с настоящим изобретением конструкция клапана отличается тем, что в направленном вверх положении клапана силы плавучести, действующие на элемент второй ступени совместно со смещающим элементом, стремятся переместить элемент второй ступени и элемент первой ступени в их соответствующие закрытые положения, в которых клапан плотно закрыт, в то время как сила тяжести, действующая на элемент второй ступени, стремится переместить его в открытое положение, вызывая задержку перемещения элемента первой ступени в открытое положение. В направленном вниз положении клапана или при его значительном наклоне, например, после переворачивания транспортного средства, элемент первой ступени и элемент второй ступени мгновенно перемещаются в соответственные закрытые положения, чтобы запереть клапан под действием смещающей пружины.

Первый плавучий элемент может быть сцеплен со вторым плавучим элементом, при этом перемещение элемента второй ступени в открытое положение влечет за собой перемещение элемента первой ступени в открытое положение. Зацепление обеспечивается одним или более гибкими или жесткими анкерными элементами, проходящими между указанными плавучими элементами.

Конструкция клапана предпочтительно такова, что длина одного или более анкерных элементов, проходящих между элементами первой и второй ступеней, выбрана из условия обеспечения того, что, когда элемент второй ступени находится в состоянии покоя рядом с нижним концом корпуса клапана, элемент первой ступени находится в открытом положении.

В соответствии с одним особым вариантом осуществления изобретения анкерный элемент, проходящий между плавучими элементами двух ступеней, выполнен в виде одной или более опорных частей, проходящих от одного из плавучих элементов первой ступени и второй ступени, причем указанная опорная часть взаимодействует скользящим образом с другим из указанных плавучих элементов. Как вариант, анкерный элемент выполнен в виде одного или более гибких шнуров, проходящих между элементами первой ступени и второй ступеней.

Некоторыми из возможных особенностей клапана в соответствии с настоящим изобретением являются, например, один или более из нижеследующих признаков:

- уровень запирания второго выпускного окна ниже, нежели уровень запирания первого выпускного окна;

- крайнее верхнее впускное отверстие из одного или более впускных отверстий в корпусе определяет максимальный уровень топлива в баке, а именно, когда жидкость в баке достигает такого уровня, клапан закрывается, вызывая останов заправки;

- чтобы улучшить уплотнение клапана в закрытом положении, одно или оба седла клапана и соответствующие плавучие элементы первой и второй ступеней снабжены упругим уплотняющим элементом;

- элемент первой ступени и элемент второй ступени установлены в корпусе с возможностью ограничения вращательного движения;

- для предотвращения брызг во время движения транспортного средства может быть установлена противоразбрызгивающая юбка;

- первое выпускное окно имеет существенно большую площадь сечения, нежели второе выпускное окно.

В конкретном варианте изобретения элемент второй ступени представляет собой поплавок, снабженный гибкой запирающей мембраной в виде полосы, прикрепленной одним концом к верхней стенке плавучего элемента первой ступени, причем указанная запирающая мембрана обращена к указанному выпускному отверстию второго выпускного окна; при этом плавучий элемент второй ступени установлен с возможностью перемещения между первым положением, в котором запирающая мембрана введена в уплотнительный контакт с указанным выпускным отверстием, и вторым положением, в котором она постепенно выводится из контакта с указанным выпускным отверстием.

Второе выпускное окно предпочтительно снабжено на своей нижней стороне по существу вытянутым щелевидным выпускным отверстием.

Для улучшения перехода клапана в открытое положение, а также при существенно высоких давлениях, постоянно имеющих место в баке, выпускное отверстие второго выпускного окна наклонено относительно продольной оси корпуса. Соответственно, верхняя поверхность элемента второй ступени, несущая запирающую мембрану, имеет, по существу, такой же наклон относительно указанной продольной оси, причем указанная запирающая мембрана при нахождении в уплотнительном контакте с выпускным отверстием прижата по своей длине к выпускному отверстию указанной наклонной поверхностью плавучего элемента второй ступени.

Краткое описание чертежей

Для лучшего понимания изобретения, а также для того, чтобы показать, как оно может быть реализовано на практике, далее будут описаны некоторые варианты осуществления путем приведения неограничивающих примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи, где:

Фиг.1 - перспективный вид сверху клапана в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.2 - продольное сечение клапана по фиг.1; клапан находится в своем полностью открытом положении, при котором плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени находятся в соответствующих открытых положениях;

Фиг.3 - продольное сечение клапана по фиг.1; клапан находится в своем полностью закрытом/уплотненном положении, при котором плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени находятся в соответствующих закрытых положениях;

Фиг.4 - продольное сечение клапана по фиг.1; клапан находится в своем частично открытом положении, при котором плавучий элемент первой ступени находится в своем закрытом положении, в то время как плавучий элемент второй ступени находится в своем открытом положении;

Фиг.5А - продольное сечение по линии II-II на фиг.2;

Фиг.5В - продольное сечение по линии II-II на фиг.2 в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг.6 - продольное сечение клапана в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения; клапан находится в своем полностью открытом положении, иллюстрируя несколько модификаций варианта;

Фиг.7А - схематическое представление топливной системы транспортного средства, оборудованной клапаном в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7В - перспективный вид сверху клапана, схематически представленного на фиг.5А;

Фиг.8 - продольное сечение клапана по фиг.7В; клапан находится в своем полностью закрытом/уплотненном положении, при котором плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени в своих соответствующих закрытых положениях;

Фиг.9 - продольное сечение клапана по фиг.7В, где плавучий элемент второй ступени оборудован бесшумной мембраной; клапан иллюстрирован на первой ступени открытия и постепенно перемещается в свое открытое положение;

Фиг.10 - продольное сечение клапана по фиг.7В, клапан находится в своем частично открытом положении, при котором плавучий элемент первой ступени находится в своем закрытом положении, в то время как плавучий элемент второй ступени находится в своем открытом положении;

Фиг.11 - продольное сечение клапана по фиг.7В, клапан находится в своем полностью открытом положении, при котором плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени находятся в своих соответствующих открытых положениях; и далее с узлом запирания дозаправки, находящимся в открытом положении;

Фиг.12 - продольное сечение клапана в положении, как на фиг.10, вдоль плоскости, повернутой на 90° и

Фиг.13 - вид в плане вдоль линии Х-Х на фиг.8.

Осуществление изобретения

Для понимания конструкции клапана, в целом обозначенного позицией 10, в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения, внимание следует обратить в первую очередь на фиг.1 и 2. Клапан включает в себя цилиндрический корпус 12 с фланцем 14 на его верхней части для присоединения посредством тепловой сварки или других известных из уровня техники средств к части верхней стенки 17 топливного бака (не показан), причем основная часть корпуса 12 проходит в топливный бак. Ниже будет обсуждаться вариант осуществления изобретения по фиг.6, где изображен клапан, имеющий другую конструкцию присоединения к топливному баку.

Как можно видеть далее на фиг.2-4, корпус 12 образует ограниченное пространство 20, нижнее впускное окно для текучей среды, несколько впускных отверстий 24 для текучей среды в нижней стенке 26 корпуса, а в верхней части ограниченного пространства - верхнее впускное окно 28.

Клапан 10 в своей верхней части имеет выпускную камеру 30 для текучей среды, сообщающуюся по потоку с выпускным каналом 32 клапана, причем камера 30 герметично отделена от ограниченного пространства 20 с помощью перегородки 34, выполненной с первым выпускным окном 38, ограниченным первым седлом 40 клапана и вторым выпускным окном 42, которое в настоящем примере выполнено в виде вытянутого щелевидного выпускного отверстия, ограниченного вторым седлом клапана 44, имеющим наклонную нижнюю поверхность.

Предусмотрен перемещаемый в осевом направлении в ограниченном пространстве 20 блок клапана, в целом обозначенный позицией 48 и содержащий плавучий элемент 50 первой ступени, взаимодействующий с первым выпускным окном 38, и плавучий элемент 52 второй ступени, взаимодействующий со вторым выпускным окном 42.

Плавучий элемент 50 первой ступени на своем верхнем конце имеет конический выступ 54, который может приниматься в первом седле 40 клапана с надлежащим позиционированием вместе с упругим уплотнительным элементом 56, который смонтирован над ним и выполнен с возможностью уплотнительного соединения с седлом 40 клапана в перегородке 34 (положение видно на фиг.3 и 4).

Плавучий элемент 52 второй ступени представляет собой плавучий элемент с двойными стенками, образующий кольцевой приемник 58 пружины, который поддерживает цилиндрическую пружину 60, упирающуюся нижним концом в нижнюю стенку 26 корпуса, а своим верхним концом - в заплечик плавучего элемента 52 второй ступени.

Плавучий элемент 52 второй ступени имеет двухъярусную верхнюю стенку с нижним ярусом 70, проходящим, по меньшей мере, частично ниже плавучего элемента первой ступени и имеющим размер, позволяющий поддерживать плавучий элемент 50 первой ступени в открытом положении, как показано на фиг.2, и верхний ярус 76 с наклонной опорной поверхностью, которая имеет, по существу, такой же наклон, как и нижняя поверхность второго седла 44 выпускного окна 42. Гибкая запирающая мембрана 80 в виде полосы закреплена одним концом с помощью крепежного штифта 82, назначение которого будет пояснено в дальнейшем.

Согласно требуемому применению настоящего изобретения плавучий элемент 50 первой ступени соединен шарнирно с плавучим элементом 52 второй ступени с помощью втягивающего/прикрепляющего приспособления с тем, чтобы гарантировать отсоединение плавучего элемента 50 первой ступени от седла 40 первого выпускного окна 38. Таким втягивающим приспособлением является, например, гибкий шнур 87 (фиг.4), проходящий между плавучим элементом 50 первой ступени и плавучим элементом 52 второй ступени и имеющий длину, несколько меньшую, чем расстояние между плавучими элементами, когда плавучий элемент 50 первой ступени находится в закрытом положении, а плавучий элемент 52 второй ступени находится в открытом положении. Другое приспособление раскрыто со ссылкой на вариант осуществления изобретения, проиллюстрированный на фиг.8-11.

Как можно видеть из дальнейшего, на фиг.5А поворот плавучего элемента 50 первой ступени и плавучего элемента 52 второй ступени относительно друг друга и относительно корпуса 12 ограничен с тем, чтобы обеспечить правильное расположение наклонной поверхности верхнего яруса 76 и второго седла 44 выпускного окна 42 и чтобы предотвратить перемещение плавучего элемента 50 первой ступени относительно седла 40 первого выпускного окна 38. Такое ограничение достигается с помощью продольных ребер 89, проходящих вдоль внутренних стенок корпуса 12 и вставляемых путем скольжения в пазы 92, сформированные на боковых стенках плавучих элементов первой и второй ступеней соответственно. В соответствии с особой конструкцией, проиллюстрированной на фиг.5А, плавучий элемент 52 второй ступени охватывает, по меньшей мере, частично плавучий элемент 50 первой ступени.

В модификации, проиллюстрированной на фиг.5В, корпус снабжен охватывающей юбкой 93 для защиты от брызг или противоразбрызгивающей юбкой, которая видна также в варианте осуществления изобретения по фиг.6, причем корпус 12' снабжен парой проходящих в осевом направлении направляющих 93, а плавучий элемент 50' первой ступени, в свою очередь, сформирован с парой соответствующих следящих элементов 95 для скользящего взаимодействия с направляющими 93. Плавучий элемент 52' второй ступени, кроме того, снабжен парой боковых выступов 97, входящих скользящим образом в соответствующие пазы 99, образованные на плавучем элементе 52' второй ступени. Корпус 12' сформирован с двумя радиально обращенными внутрь выступами 101, входящими скользящим образом в соответствующие продольные пазы 103, сформированные на плавучем элементе 52' второй ступени 52'. Такая конструкция обеспечивает возможность перемещения плавучих элементов первой и второй ступеней только в осевом направлении.

Далее для понимания того, как работает клапан при различных условиях, следует обратить внимание на фиг.2-4.

Фиг.2 иллюстрирует положение клапана, при котором уровень 79 топлива в топливном баке не доходит до нижнего конца блока 28 клапана, а точнее, нижнего конца плавучего элемента 52 второй ступени, и клапан, таким образом, находится в своем полностью открытом положении, при котором элемент 50 первой ступени и элемент 52 второй ступени находятся в своем нижнем положении, т.е. они отсоединены от первого выпускного окна 40 и второго выпускного окна 42 соответственно (так называемое «открытое положение»). При отсутствии сил плавучести и под влиянием силы тяжести цилиндрическая пружина 60 разжата. В этом положении пары топлива свободно протекают сквозь впускные отверстия 22, 24 и 28 для текучей среды, через ограниченное пространство 20 и выходят наружу через первое и второе выпускные окна 38 и 42, а затем через выпускную камеру 30 для текучей среды в выпускной канал 32, который обычно подсоединяется через соответствующие трубопроводы к устройству сбора/улавливания паров, например, к угольному фильтру (не показан).

Отмечается, что впускные отверстия 22 и 28 и, по меньшей мере, первое выпускное окно 38 имеют значительно большие поперечные сечения с тем, чтобы сделать возможным выведение паров топлива при высоких расходах. Это важная характерная черта, имеющая значение во время заправки топливом.

Далее, со ссылкой на фиг.3, по мере того как уровень 90 топлива в топливном баке увеличивается, топливо поступает в ограниченное пространство 20 клапана через впускные отверстия 22, 24 и 28 для текучей среды, причем смещающая сила пружины, которая прикладывается пружиной 60, совместно с силами плавучести, действуя на плавучий элемент 52 второй ступени, стремится поднять блок 48 клапана вслед за подъемом уровня топлива в баке. Поскольку плавучий элемент второй ступени начинает подниматься, то это приводит к перемещению плавучего элемента 50 первой ступени до тех пор, пока уровень топлива в ограниченном пространстве 20 не поднимется до ступени, на которой как плавучий элемент 50 первой ступени, так и плавучий элемент 52 второй ступени смещаются в крайнее верхнее положение и уплотнительным образом взаимодействуют с выпускными окнами 38 и 42 клапана соответственно.

В закрытом положении (фиг.3) выполненная в виде полосы запирающая мембрана 80 плавучего элемента 52 второй ступени уплотнительным образом взаимодействует со вторым седлом 44 выпускного окна 42, а упругий уплотнительный элемент 56 плавучего элемента 50 первой ступени уплотнительным образом взаимодействует с первым седлом 40 первого выпускного окна 38. В этом положении клапан находится в так называемом закрытом положении, не допускающем выхода жидкости или паров через выпускные окна в направлении выпускной камеры 30.

Обычно первым в уплотнительное положение входит плавучий элемент 52 второй ступени, и только вскоре после этого благодаря действующим на него силам плавучести в уплотнительное положение входит плавучий элемент 50 первой ступени. Такая конструкция уменьшает образование ударной волны, которая в противном случае возникала бы после резкого запирания.

После заправки клапан входит в уплотнительное положение по фиг.3; давление в топливном баке увеличивается, вызывая подъем уровня топлива в наливной горловине топливного бака (не показана), что в результате контакта наливного патрубка (не показан) с топливом в наливной горловине приводит к запиранию заправочного блока.

Если теперь обратиться к фиг.4, то там проиллюстрировано промежуточное положение, в котором уровень 93 жидкости в ограниченном пространстве 20 немного падает, разрешая перемещение плавучего элемента 52 второй ступени вниз в открытое положение благодаря отсутствию направленных вертикально вверх сил плавучести и преодолению направленного вертикально вверх сдвигающего воздействия цилиндрической пружины 60 сжатия и вызывая соответствующие перемещения плавучего элемента 50 первой ступени в открытое положение благодаря втягивающему шнуру 87. В конечном счете, плавучий элемент 50 первой ступени продолжает перемещаться в свое первоначальное положение, как показано на фиг.2, в котором он лежит на нижнем ярусе 70 плавучего элемента 52 второй ступени.

Если теперь обратиться к варианту осуществления изобретения по фиг.6, то там проиллюстрирован клапан в соответствии с модификацией первого варианта осуществления изобретения, в целом обозначенный позицией 100 и содержащий два основных отличия, а именно цилиндрический корпус 12' смонтирован с охватывающей цилиндрической юбкой 102, сформированной с множеством отверстий 104 с тем, чтобы облегчить поток жидкости через нее в ограниченное пространство 20' клапана. Цилиндрическая юбка, или противоразбрызгивающая юбка, может быть выполнена как неотъемлемый компонент корпуса или может к нему прикрепляться с помощью, например, защелкивающих крепежных приспособлений 106 юбки 102 и соответствующих защелок 108 корпуса 12'.

Кроме того, клапан 100 приспособлен для установки в баке без какой-либо выступающей из него части посредством защелкивающего крепежного приспособления 110, зацепляемого путем защелкивания с удерживающим элементом 112, образующим одно целое или приваренным к нижней поверхности 114 верхней стенки 116 бака, часть которой проиллюстрирована на фиг.6. Такой тип соединения обеспечивает минимальное проникновение паров топлива в соответствии с требованиями различных стандартов.

Далее следует обратить внимание на фиг.7-13, относящиеся ко второму варианту осуществления клапана в соответствии с настоящим изобретением, в целом обозначенного позицией 130. Клапан этого типа содержит выпускной канал 136, присоединенный к устройству очистки паров топлива, например, к угольному фильтру 138 через трубопровод 140, а также включает в себя вентиляционное (продувочное) окно 146, сообщающееся по потоку с наливной горловиной 148 топливного бака через подходящий трубопровод 154.

Для удобства элементы в клапане, аналогичные элементам, описанным в связи с предыдущим вариантом осуществления изобретения по фиг.1-5, обозначены теми же ссылочными номерами, но увеличенными на 200.

Клапан 130, аналогичный предыдущему варианту осуществления изобретения, содержит цилиндрический корпус 212, снабженный плавучим элементом 250 первой ступени и плавучим элементом 252 второй ступени по существу той же самой конструкции, которая описана в связи с первым вариантом осуществления изобретения. Противоразбрызгивающая юбка 302 шарнирно присоединена к корпусу 212 способом, идентичным способу, раскрываемому в связи с фиг.6. Клапан 130 этого типа приспособлен для наружной установки, как это проиллюстрировано на фиг.7а, с установкой под горячую приварку к поверхности верхней стенки топливного бака (фиг.7а).

Верхняя часть топливного клапана 130 содержит топливную камеру 230, сообщающуюся по потоку с первым выпускным окном 238 и вторым выпускным окном 242 через блок останова заправки, в целом обозначенный 150, в виде диафрагмы 152, несущей жесткий диск 154. Указанная диафрагма может перемещаться между закрытым положением, показанным на фиг.8, в котором она прижата с уплотнением над проходом для текучей среды, обозначенным 156, и открытым положением, показанным на фиг.9, при котором указанный проход 156 открыт, чтобы облегчить протекание жидкости из первого и второго выпускных окон в направлении выпускной камеры 230 через проход, обозначенный 160 (см. также фиг.12 и 13).

Верхняя сторона диафрагмы 152 подвергается воздействию давления Р₂, а нижняя сторона диафрагмы подвергается воздействию давления P₁, постоянно имеющему место в поплавке со стравливающим отверстием 164. Диафрагма 152 в обычных условиях работы смещена в закрытое (уплотнительное) положение, как это показано на фиг.8, посредством цилиндрической пружины 166, упирающейся одним концом в жесткий диск 154, а противоположным концом - в седло 168 пружины на верхней стенке корпуса.

Блок 248 клапана, содержащий плавучие элементы 250 и 252 первой и второй ступеней, действует аналогично блоку, раскрытому в связи с первым вариантом осуществления изобретения. Соответственно, при переворачивании транспортного средства или при езде по крутой дороге (подъеме или спуске) или при боковом наклоне плавучий элемент 252 второй ступени перемещается в уплотнительное положение, вызывая соответствующее перемещение элемента 250 первой ступени в уплотнительное положение (положение на фиг.8). Это будет происходить и при чрезмерной заправке (переливе). Однако при падении уровня топлива в баке плавучий элемент 252 второй ступени начинает опускаться, при этом гибкая запирающая полоса 280 постепенно отделяется от второго седла 244 клапана. Благодаря постепенному отделению мембранной полосы 280 от вытянутого щелевидного выпускного отверстия окна 242 открытие окна 242 происходит даже при весьма высоком давлении в баке.

Как только плавучий элемент 252 второй ступени начинает опускаться и после того как мембранная полоса 280 выходит из контакта с седлом 244 второго выпускного окна 242, давление P₁ в топливном баке, а следовательно, и в клапане 130 падает, в то время как плавучий элемент 250 первой ступени перемещается вниз (фиг.11) при помощи выступающей части 170, проходящей от боковой стенки элемента 252 второй ступени и входящей в углубление 172, образованное на плавучем элементе 250 первой ступени.

Как вариант, могут быть предусмотрены анкерные опорные элементы, проходящие от плавучего элемента 252 второй ступени и вставляемые путем скольжения в подходящие углубления, образованные на плавучем элементе 250 первой ступени. Конструкция такова, что перемещение вниз плавучего элемента 252 второй ступени вызывает слегка запаздывающее перемещение вниз плавучего элемента первой ступени, тем не менее, такое перемещение обеспечивается. Это перемещение будет препятствовать сохранению плавучим элементом 250 первой ступени своего уплотнительного положения с тем, чтобы облегчить протекание текучей среды через первое выпускное окно 238, в том числе и при высоких расходах.

Как уже упоминалось выше, плавучие элементы первой и второй ступеней шарнирно прикреплены друг к другу скользящим образом, при этом обеспечивая возможность перемещения в осевом направлении относительно друг друга, однако с ограничением такого перемещения. Степень ограничения определяется длиной анкерных элементов, которые могут быть выполнены в виде опорных выступов, гибкого шнура и т.п.

Клапан, описанный выше, будет немедленно и автоматически уплотняться/закрываться в случае переворачивания, поскольку если транспортное средство находится в перевернутом состоянии, то блок клапана, а именно плавучий элемент 50, 250 первой ступени и плавучий элемент 52, 252 второй ступени благодаря силе тяжести перемещаются в уплотнительное соединение с соответствующими выпускными окнами 38, 238 и 42, 242.

Как упоминалось выше в связи со вторым вариантом осуществления изобретения, предусматривается блок запирания дозаправки, в целом обозначенный 150. Его конструкция такова, что, пока наливная горловина 148 закрыта топливной крышкой 149 (фиг.7а), диафрагма находится в состоянии равновесия давлений (Р₂=P₁,) т.е. давление на одной или на обеих ее сторонах, по существу, одинаково благодаря наличию стравливающего отверстия 164. В этом положении проход 156 для сброса текучей среды находится в своем нормально закрытом положении (фиг.9 и 10) благодаря сдвигающему действию цилиндрической пружины 166. Однако после открывания топливной крышки 149 давление на верхней стороне диафрагмы 152 равно давлению окружающей среды (Р₂=0), при этом давление паров, обычное имеющееся в баке и дополнительно возникающее после заправки, создает давление на нижней стороне диафрагмы, которое, увеличиваясь (P₁>0), приводит к перемещению диафрагмы 152 для открытия прохода 156, как проиллюстрировано на фиг.9 и 11.

Кроме того, чтобы обеспечить подъем давления в топливном баке при заправке, тем самым вызвать подъем топлива в наливной горловине 148 (см. фиг.7а) и остановить заправку с помощью автоматической топливной форсунки (не показана), обычно предусматривается хорошо известный элемент поддержания давления 184 в виде массы (например, металлический диск), который обычно плотно посажен на выходе 182 второго выпускного окна 242. Конструкция такова, что элемент поддержания давления 184 смещается в открытое положение только после подъема давления выше предварительно определенной величины (в случае массы 184) или после ускорения транспортного средства (например, в случае перевернутого конусообразного отверстия с элементом удержания давления в виде обтекателя - не показан).

Несмотря на то, что выше представлены и описаны в подробном изложении несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, нужно понимать, что они направлены не на какое-либо ограничение его объема, а на то, чтобы охватить все те модификации и конструкции, которые соответствуют сущности и объему настоящего изобретения с внесением в него необходимых изменений.

Изобретение относится к области техники, связанной с клапанами топливных баков, в частности, к многоцелевому клапану с двойным поплавком для использования в топливных баках транспортных средств. Клапан содержит корпус (12), определяющий ограниченное пространство (20) и снабженный одним или более впускными отверстиями (24) для впуска текучей среды в пространство (20), выпускную камеру (30) для текучей среды в верхней части корпуса (12), сообщающуюся по потоку с выпускным каналом (32), первое и второе выпускные окна (38, 42), проходящие между пространством (20) и камерой (30), блок клапана (48), расположенный в пространстве (20) и содержащий плавучий элемент (50) первой ступени, взаимодействующий с окном (38), и плавучий элемент (52) второй ступени, взаимодействующий со окном (42). Плавучие элементы (50, 52) установлены с возможностью перемещения в пространстве (20) по параллельным осям между открытым положением и закрытым положением, при этом элемент (50), по меньшей мере, частично перекрывает элемент (52). Окно (38) имеет большую площадь сечения, чем окно (42). Первым в уплотнительное положение со окном (42) входит элемент (52), и только вскоре после этого благодаря действующим на него силам плавучести в уплотнительное положение с окном (38) входит элемент (50). Технический результат: создание клапана, который служит одновременно в качестве клапана, предотвращающего перелив, клапана улавливания паров, перекидного клапана, продувочного клапана для ограничения заполнения, бортового заправочного клапана для улавливания паров и выпускного клапана. 20 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Перекидной клапан, выполненный с возможностью предотвращения перелива, содержащий корпус, определяющий ограниченное пространство и снабженный одним или более впускными отверстиями для впуска текучей среды в указанное ограниченное пространство, выпускную камеру для текучей среды в верхней части корпуса, сообщающуюся по потоку с выпускным каналом, первое выпускное окно, проходящее между ограниченным пространством и указанной выпускной камерой, и второе выпускное окно, проходящее между ограниченным пространством и указанной выпускной камерой, блок клапана, расположенный в ограниченном пространстве и содержащий плавучий элемент первой ступени, взаимодействующий с первым выпускным окном, и плавучий элемент второй ступени, взаимодействующий со вторым выпускным окном, причем указанные плавучие элементы установлены с возможностью перемещения в ограниченном пространстве по параллельным осям между открытым положением и закрытым положением, при этом плавучий элемент первой ступени, по меньшей мере, частично перекрывает плавучий элемент второй ступени, при этом указанное первое выпускное окно имеет большую площадь сечения, нежели чем второе выпускное окно, а первым в уплотнительное положение со вторым выпускным окном входит плавучий элемент второй степени, и только вскоре после этого благодаря действующим на него силам плавучести в уплотнительное положение с первым выпускным окном входит плавучий элемент первой ступени.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что первое выпускное окно ограничено первым седлом клапана, а второе выпускное окно ограничено вторым седлом клапана.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что второе выпускное окно выполнено в виде вытянутого щелевидного выпускного отверстия, а плавучий элемент второй ступени снабжен гибкой запирающей мембраной в виде полосы, прикрепленной одним концом к верхней стенке плавучего элемента второй ступени, причем указанная запирающая мембрана обращена к указанному выпускному отверстию, при этом плавучий элемент второй ступени установлен с возможностью перемещения между первым положением, в котором запирающая мембрана введена в уплотнительный контакт с указанным выпускным отверстием, и вторым положением, в котором она постепенно выводится из контакта с указанным выпускным отверстием.

4. Клапан по п.1, отличающийся тем, что плавучий элемент первой ступени шарнирно прикреплен в осевом направлении к плавучему элементу второй ступени при помощи, по меньшей мере, одного анкерного элемента, проходящего между ними, при этом перемещение плавучего элемента второй ступени в открытое положение вызывает перемещение плавучего элемента первой ступени в открытое положение.

5. Клапан по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен смещающий элемент, расположенный в ограниченном пространстве, для смещения плавучего элемента второй ступени в закрытое положение.

6. Клапан по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен с фланцевым участком для прикрепления к топливному баку транспортного средства.

7. Клапан по п.1, отличающийся тем, что крайнее верхнее отверстие из одного или более впускных отверстий для текучей среды определяет максимальный уровень топлива в баке.

8. Клапан по п.1, отличающийся тем, что первое выпускное окно имеет круглое поперечное сечение, а верхняя часть плавучего элемента первой ступени снабжена трубчатым выступом, входящим с уплотнением в указанное круглое выпускное окно для текучей среды.

9. Клапан по п.8, отличающийся тем, что трубчатый выступ плавучего элемента первой ступени сужается по направлению вверх.

10. Клапан по п.1, отличающийся тем, что на одном или обоих выпускных окнах и на плавучих элементах первой и второй ступени предусмотрен упругий уплотнительный элемент, обеспечивающий уплотнительное соединение при полном перемещении плавучих элементов в соответствующие закрытые положения.

11. Клапан по п.4, отличающийся тем, что длина, по меньшей мере, одного анкерного элемента выбрана из условия обеспечения того, что, когда плавучий элемент второй ступени находится в открытом положении, плавучий элемент первой ступени находится в открытом положении.

12. Клапан по п.4, отличающийся тем, что анкерный элемент выполнен в виде одной или более опорных частей, проходящих от одного из плавучих элементов первой ступени и второй ступени, снабженных зацепляющим участком, причем указанная опорная часть взаимодействует скользящим образом с другим из указанных плавучих элементов.

13. Клапан по п.4, отличающийся тем, что анкерный элемент выполнен в виде гибкого шнура.

14. Клапан по п.1, отличающийся тем, что второе выпускное окно наклонено по отношению к продольной оси корпуса.

15. Клапан по п.14, отличающийся тем, что верхняя поверхность плавучего элемента второй ступени, несущая запирающую мембрану, имеет, по существу, такой же наклон относительно указанной продольной оси, причем указанная запирающая мембрана при нахождении в уплотнительном контакте с выпускным окном прижата по своей длине к выпускному окну указанной наклонной поверхностью плавучего элемента второй ступени.

16. Клапан по п.1, отличающийся тем, что плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени установлены с возможностью ограничения вращательного движения относительно друг друга.

17. Клапан по п.1, отличающийся тем, что плавучий элемент первой ступени и плавучий элемент второй ступени установлены с возможностью ограничения вращательного движения относительно корпуса.

18. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит блок останова заправки, установленный в проходе для сброса текучей среды между первым и вторым выпускными окнами и выпускной камерой для текучей среды, который содержит диафрагму, имеющую верхнюю сторону, сообщающуюся по потоку с наливной горловиной топливного бака, и нижнюю сторону, находящуюся под давлением в клапане, причем между сторонами указанной диафрагмы предусмотрено стравливающее отверстие, а указанный проход для сброса текучей среды в обычных условиях работы заперт диафрагмой, смещаемой в указанное запирающее положение посредством сдвигающей пружины.

19. Клапан по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит элемент поддержания давления, проходящий между вторым выпускным окном и выпускной камерой, обеспечивающий подъем давления в топливном баке при заправке, тем самым вызывающий подъем топлива в наливной горловине бака и останов заправки с помощью автоматической топливной форсунки.

20. Клапан по п.19, отличающийся тем, что элемент поддержания давления выполнен в виде массы, уплотняющей второе выпускное окно.

21. Клапан по п.19, отличающийся тем, что элемент поддержания давления выполнен в виде сферической массы, уплотняющей второе выпускное окно, имеющее форму перевернутого конуса.