ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН Российский патент 2015 года по МПК B60K15/35 F16K17/12 

Изобретение относится к вентиляционному клапану для регулирования внутреннего давления в топливном баке, имеющему корпус клапана, имеющему, по меньшей мере, одно первое соединение с топливным баком и, по меньшей мере, одно второе соединение, которое может быть соединено с вентиляционной линией, ведущей к фильтру паров топлива, имеющему, по меньшей мере, один клапанный элемент, который удерживается в седле клапана в положении, в котором он закрывает первое соединение под действием силы тяжести и/или подпружинивания, и когда порог заданного давления превышен, приподнимается из седла клапана, а когда порог заданного давления снижен, возвращается в исходное положение, при этом клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения внутри направляющей детали клапанного элемента.

Вентиляционные клапаны такого вида также называют блокирующими давление клапанами или вентиляционными клапанами с функцией блокировки давления. В частности, в случае когда топливный бак заправляется, они обеспечивает то, что раздаточный кран топливного насоса выключается, когда будет достигнут заданный уровень топлива в баке. Во всех случаях, когда заправка транспортного средства не осуществляется, вентиляционный клапан должен вентилировать бак до практически негерметичного состояния. Это означает, что возможен очень незначительный перепад давления по отношению к атмосферному в топливном баке, как в случае процессов, связанных с динамикой движения, так и в случае больших колебаний давления.

Вентиляционный клапан описанного выше типа спроектирован либо как отдельный блокирующий давление клапан, либо как встроенный в технологический вентиляционный клапан вентиляционной системы топливного бака.

Функция блокировки давления или контроля давления вентиляционным клапаном служит в первую очередь для предотвращения переполнения. Во время заправки топливного бака автотранспортного средства, уровень жидкости внутри топливного бака продолжает расти, пока она не закроет заправочный вентиляционный клапан, например, поднимет поплавок в заправочном вентиляционном клапане, который закрывает соответствующий вентилирующий путь. Для того чтобы предотвратить дальнейшее заполнение топливного бака сверх уровня заполнения, предусмотренного изготовителем, давление внутри бака должно быть в состоянии подниматься до определенных пределов, когда заправочный вентиляционный клапан сработает, в результате чего столб жидкости внутри трубопровода горловины топливного бака поднимается до тех пор, пока он закроет суженное кверху отверстие в раздаточном кране топливного насоса. Это приводит к немедленному отключению раздаточного крана топливного насоса.

Максимальный уровень топлива в топливном баке, допускаемый при повторном заполнении, задан структурно таким образом, что компенсирующий объем остается в топливном баке. Этот компенсирующий объем позволяет топливу расширяться в баке благодаря влиянию температуры и обеспечивает то, что вентиляционная система топливного бака не смачивается жидким топливом. Поддержание этого компенсирующего объема является необходимым условием для надежности в работе вентиляционной системы топливного бака. Таким образом, топливный бак должен быть спроектирован таким образом, чтобы преднамеренное переполнение пользователем, по возможности, было исключено. Такое переполнение также называется капельным заполнением. В общем, это достигается после того, как раздаточный кран топливного насоса выключен во время процесса заполнения, пользователем приводится в действие раздаточный кран топливного насоса несколько раз подряд с короткими интервалами таким образом, что часть компенсирующего объема топливного бака, тем не менее, заполняется. Это не обязательно является проблематичным, особенно в случае с топливными баками, в которых компенсирующий/обезгаживающий объем бака имеет достаточные размеры.

Однако в случае с современными пассажирскими транспортными средствами, существует возрастающая потребность в проектировании и расположении отдельных компонентов таким образом, чтобы, насколько это возможно, выбрать наиболее выгодное решение исходя из установочного пространства. Поэтому желательно, чтобы размеры компенсирующего объема в топливном баке были как можно меньше. Для этой цели, однако, необходимо улучшить вентиляционную систему топливного бака в отношении защиты от переполнения.

Поэтому основной задачей изобретения является улучшение вентиляционного клапана типа, указанного во введении, в отношении защиты от переполнения топливного бака.

Задача, лежащая в основе изобретения, решается посредством создания вентиляционного клапана для регулирования внутреннего давления в топливном баке, имеющего корпус клапана, имеющий, по меньшей мере, одно первое соединение с топливным баком и, по меньшей мере, одно второе соединение, которое может быть соединено с вентиляционной линией, ведущей к фильтру паров топлива, имеющим, по меньшей мере, один клапанный элемент, который удерживается в седле клапана в положении, в котором он закрывает первое соединение посредством силы тяжести и/или подпружинивания, а когда порог заданного давления превышен, поднимается из седла клапана, и когда порог заданного давления снижен, возвращается в исходное положение, при этом клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения в направляющей детали клапанного элемента. Вентиляционный клапан согласно изобретению характеризуется, в частности, тем, что клапанный элемент и/или направляющая деталь клапанного элемента имеет/имеют, по меньшей мере, одно первое выпускное отверстие, которое образует перепускной канал для разрыва потока, который возникает, например, во время обратного движения клапанного элемента.

Изобретение основано на понимании того, что возможно капельное заполнение во время повторного заполнения топливного бака, достигаемое пользователем, использующим запаздывание блокирующего давление клапана во время повторного заполнения.

Блокирующие давление клапаны описанного выше типа, реагируют примерно на избыточное давление 30 мбар внутри топливного бака, то есть они позволяют подниматься давлению до 30 мбар. Если вентиляционный клапан срабатывает в процессе повторного заполнения, клапанный элемент будет не мгновенно вновь закрывать приточное отверстие в корпусе клапана и, следовательно, закрытие системы будет происходить только при давлении, значительно ниже давления срабатывания. В зависимости от конструкции клапана, запаздывание переключения вентиляционного клапана может быть более чем 10 мбар, и добавление дополнительного топлива в компенсирующий объем бака, поэтому возможно в переходный период, обусловленный неоднократной и постоянной работой раздаточного крана топливного насоса.

В частности, изобретение основано на понимании того, что более эффективная защита от переполнения обеспечивается, особенно если уменьшается запаздывание переключения вентиляционного клапана. Обусловленное относительно небольшой разницей давления и небольшой действующей силой для клапанного элемента, запаздывание переключения вентиляционного клапана зависит, в частности, от разрыва потока между клапанным элементом и направляющей клапанного элемента или корпусом клапанного элемента. Как ни странно, было обнаружено, что запаздывание переключения клапана может влиять предпочтительным образом, если, в частности, клапанный элемент и/или направляющая деталь клапанного элемента имеет, по меньшей мере, одно первое выпускное отверстие, которое образует перепускной канал для разрыва потока, который возникает, например, во время обратного движения клапанного элемента.

Как ни странно, но выпускное отверстие этого вида может быть реализовано, в частности, простым способом с точки зрения конструкции.

Например, в виде клапанного элемента могут быть предусмотрены шар, поршень или пластина. В частности, когда клапанный элемент реализован в виде поршня или пластины, разрыв потока является относительно критичным и может изменяться в зависимости от допустимого наклона или колебательного движения клапанного элемента.

В случае если заправочные вентиляционные системы топливных баков изготавливаются из термопластов, предпочтительно все компоненты клапана, которые перемещаются относительно друг друга, изготавливать из полиамида. Полиамид является в очень значительной степени пространственно стабильным в присутствии топлива и паров топлива. Тем не менее, разрывы потока, которые все же возникают, изменяются в зависимости от фактических допусков компонентов.

В решении согласно изобретению запаздывание переключения вентиляционного клапана не связано с допусками компонентов. Посредством предусмотренного выпускного канала потеря давления во время обратного движения клапанного элемента в исходное положение, т.е. в положение, в котором оно блокирует приток, открывающийся в вентиляционном клапане, сводится к минимуму. В результате также можно уменьшить допуск компонентов между направляющей деталью клапанного элемента и клапанным элементом, тем самым, в частности, также минимизировать дребезжащие шумы, вызванные любым колебательным движением или вращательным движением клапанного элемента.

Цилиндр, например, в котором клапанный элемент расположен так, что он может перемещаться в осевом направлении, может быть предусмотрен в виде направляющей детали клапанного элемента.

Целесообразно, если первое выпускное отверстие в направляющей детали клапанного элемента расположено вне седла клапана. Это, конечно, возможно для множества выпускных отверстий, например, в виде выпускных каналов, которые должны быть предусмотрены.

Один вариант вентиляционного клапана в соответствии с изобретением характеризуется тем, что первое выпускное отверстие располагается приблизительно на уровне седла клапана или ниже седла клапана, по отношению к направлению потока через клапан. В качестве альтернативы положение может быть определено для первого выпускного отверстия, предусмотренного в клапанном элементе.

По сути, это является желательным и выгодным по причинам, связанным с технологией производства одинакового корпуса клапана, предусмотренного для всех упомянутых выше принципов удержания давления или типов клапанного элемента.

В одном варианте вентиляционного клапана определено положение для клапанного элемента, чтобы иметь, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие, которое открыто постоянно для получения принудительной негерметичности. Термин "второе выпускное отверстие", в смысле использования в настоящей заявке, означает выпускное отверстие, которое качественно отличается от первого выпускного отверстия. Например, второе выпускное отверстие может иметь значительно меньшее поперечное сечение, чем первое выпускное отверстие. На вентиляционном клапане в соответствии с изобретением может быть обеспечено множество первых выпускных отверстий (первый тип выпускного отверстия) и может быть предусмотрено второе выпускное отверстие (второй тип выпускного отверстия).

В другом целесообразном и выгодном варианте вентиляционного клапана в соответствии с изобретением, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие предусмотрено, которое закрыто посредством обратного клапана, действующего в обратном направлении к направлению закрытия вентиляционного клапана. Это второе выпускное отверстие используется для того, чтобы сделать возможным компенсацию достигнутого давления, если, например, в баке возникает вакуум.

Если клапанный элемент выполнен в виде поршнеобразного цилиндрического корпуса с конической уплотняющей поверхностью, например, одно или более выпускных отверстий может быть предусмотрено внутри поршня непосредственно в области уплотняющей поверхности поршня, тем самым обеспечивая, что закрывающее перемещение клапанного элемента вызовет минимальную потерю давления.

Изобретение поясняется далее со ссылкой на два иллюстративных варианта осуществления, представленных на чертежах, на которых:

Фиг. 1 - схематичный вид в разрезе вентиляционного клапана в соответствии с первым иллюстративным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 2 - схематичный вид в разрезе вентиляционного клапана в соответствии со вторым иллюстративным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 3 - схематичный вид вентиляционного клапана в соответствии с третьим иллюстративным вариантом осуществления изобретения;

Фиг. 4 - схематичный вид вентиляционного клапана в соответствии с четвертым иллюстративным вариантом осуществления изобретения, и

Фиг. 5 и 6 - схематичный вид вентиляционного клапана в соответствии с пятым иллюстративным вариантом осуществления изобретения.

Вентиляционный клапан 1 в соответствии с изобретением может быть сконструирован как чисто блокирующий давление клапан или, в качестве альтернативы, как часть технологического вентиляционного клапана с функцией переворачивания на топливном баке. Он содержит, например, корпус 2 клапана, имеющий первое соединение 3 с топливным баком (не показан) и второе соединение 4, которое может быть соединено с вентиляционной линией, ведущей к фильтру паров топлива. Первое соединение 3 содержит вентиляционное отверстие 5, которое соединено непосредственно либо с компенсирующим объемом топливного бака, либо с вентиляционной линией от топливного бака. Корпус 2 клапана вентиляционного клапана 1 может, например, быть присоединен непосредственно к стенке бака топливного бака или может быть приварен к ней.

Клапанный элемент в виде шара 6 (первый иллюстративный вариант) расположен, например, внутри корпуса 2 клапана. В иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, шар 6 расположен с возможностью свободного перемещения в патрубке 7, который образует направляющую деталь клапанного элемента.

Окружающий воротник вокруг вентиляционного отверстия 5 выполнен в виде седла 8 клапана и закрывается шаром 6 в положении покоя. Как и клапанный элемент, шар 6 удерживается в положении, в котором он закрывает вентиляционное отверстие 5 в силу своей массы, т.е. силой тяжести. Масса шара определяет силу закрытия клапана. Свободная ширина патрубка 7 больше диаметра шара 6 на такую величину, что когда топливный бак или транспортное средство, в котором установлен последний, находится в наклонном положении или в результате динамики движения, возможно отклонение шара 6 от центра вентиляционного отверстия 5, как это определено седлом 8 клапана. В силу этой возможности, шар 6 частично раскрывает поперечное сечение вентиляционного отверстия 5, когда транспортное средство находится в наклонном положении или когда имеется замедление или ускорение транспортного средства, таким образом, обеспечивающее компенсацию давления, имеющего место между топливным баком и окружающей средой.

Чтобы свести к минимуму потерю давления в случае реакции вентиляционного клапана 1, когда клапанный элемент, т.е. шар 6, возвращается в свое исходное положение, в котором он полностью закрывает вентиляционное отверстие 5, первые выпускные отверстия 10 предусмотрены на краю патрубка 7 примерно на уровне седла клапана 8, образуя перепускной канал для потери давления, вызванного клапанным элементом или шаром 6, независимо от наклонного положения транспортного средства.

Вследствие этой простой и эффективной меры, значительно снижается запаздывание переключения вентиляционного клапана 1.

В варианте вентиляционного клапана 1, показанного на фиг. 2, где идентичные детали обозначены одинаковыми ссылочными позициями, клапанный элемент выполнен в виде поршня 9. Поршень 9 также расположен с зазором в патрубке 7, что позволяет ему легко выполнять колебательное/наклонное движение внутри патрубка 7. Поскольку отклонение поршня 9, в некотором смысле соответствующее тому, что в иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, является нежелательным и не является необходимым, размер зазора между поршнем 9 и патрубком 7 является несколько меньшим, чем в первом иллюстративном варианте осуществления. В результате потеря давления, обусловленная клапанным элементом, как правило, больше в иллюстративном варианте осуществления в соответствии с фиг. 2. Благодаря первому выпускному отверстию 10, предусмотренному в патрубке 7, режим переключения поршня практически не зависит от разрыва потока, который возникает между поршнем 9 и патрубком 7.

В иллюстративном варианте осуществления также в соответствии с фиг. 2, поршень 9 может удерживаться в положении, в котором он закрывает вентиляционное отверстие 5 исключительно под действием силы тяжести.

В качестве альтернативы, можно удерживать поршень 9 в закрытом положении посредством подпружинивания.

Поршень 9 и патрубок 7 имеют взаимно дополняющее круглое поперечное сечение, но, конечно, изобретение не ограничивается такой геометрией поперечного сечения.

Также возможно, что пластина может быть предусмотрена как клапанный элемент вместо поршня 9.

В варианте вентиляционного клапана 1, показанного на фиг. 3, он расположен в продувочной линии 11 как простой обратный клапан давления. Соответственно, клапанный элемент выполнен в виде поршня 9, нагруженного пружиной 13. Поршень 9 имеет коническую уплотняющую поверхность 12, которая взаимодействует с воронкообразным седлом 8 клапана. В области окружающей уплотняющую поверхность 12, поршень 9 снабжен первыми выпускными отверстиями 10 в виде каналов, через которые может течь газ, поскольку уплотняющая поверхность 12 не находится в седле 8 клапана, обеспечивая то, что давление потери, связанное с перемещением поршня 9 в седле 8 клапана является минимальным. Другой вариант вентиляционного клапана 1 в соответствии с изобретением показан на фиг. 4. Вариант вентиляционного клапана 1, показанный на фиг. 4, соответствует варианту вентиляционного клапана, показанного на фиг. 3. Компоненты, которые являются такими же, обозначены аналогичными ссылочными позициями. Вариант вентиляционного клапана 1, показанный на фиг. 4, отличается от показанного на фиг. 3 тем, что второе выпускное отверстие 14 предусмотрено в торцевой поверхности поршня 9 и постоянно открыто. Это выпускное отверстие 14 выполнено в виде несколько меньшего выпускного канала и позволяет направлять небольшое количество утечки через вентиляционный клапан 1. Такая утечка обеспечивает то, что столб жидкости в подающей трубе топливного бака падает после определенного времени после того, как раздаточный кран топливного насоса выключен. Задержка устанавливается таким образом, чтобы пользователь не мог немедленно добавить больше топлива. Кроме того, второе выпускное отверстие 14 служит для компенсации любого вакуума в баке.

Пятый вариант вентиляционного клапана 1 в соответствии с изобретением показан на фиг. 5 и 6. Этот пятый вариант вентиляционного клапана 1, по существу, соответствует варианту, показанному на фиг. 4, с той разницей, что элемент 15 обратного клапана вставлен во второе выпускное отверстие 14. Это открывает второе выпускное отверстие 14, когда существует вакуум в баке, и закрывает его, когда есть избыточное давление.

Ссылочные позиции

1 вентиляционный клапан

2 корпус клапана

3 первое соединение

4 второе соединение

5 вентиляционное отверстие

6 шар

7 патрубок

8 седло клапана

9 поршень

10 первое выпускное отверстие

11 продувочная линия

12 уплотняющая поверхность

13 пружина

14 второе выпускное отверстие

15 элемент обратного клапана

Изобретение относится к вентиляционному клапану для контроля внутреннего давления в баке топливного бака. Вентиляционный клапан имеет, по меньшей мере, один корпус с, по меньшей мере, одним первым соединением с топливным баком, и с, по меньшей мере, одним вторым соединением, которое может быть соединено с продувочной линией, ведущей к фильтру паров топлива. Вентиляционный клапан содержит, по меньшей мере, один клапанный элемент, который удерживается в седле клапана в положении, в котором он закрывает первое соединение посредством силы тяжести и/или подпружинивания и после того, как заданный порог давления превышен, поднимается от седла клапана, а когда заданный порог давления снижен, возвращается в исходное положение. Клапанный элемент и/или направляющая деталь клапанного элемента имеет/имеют, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, которое образует перепускной канал для разрыва потока, который возникает, например, во время обратного движения клапанного элемента. Исключается возможность переполнения топливного бака за счет конструкционного выполнения вентиляционного клапана. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вентиляционный клапан (1) для контроля внутреннего давления топливного бака, имеющий, по меньшей мере, один корпус (2) клапана, имеющий, по меньшей мере, одно первое соединение (3) с топливным баком и, по меньшей мере, одно второе соединение (4), которое может быть соединено с вентиляционной линией, ведущей к фильтру паров топлива, имеющий, по меньшей мере, один клапанный элемент, который удерживается в седле (8) клапана в положении, в котором он закрывает первое соединение (3) под действием силы тяжести и/или подпружинивания и после того, как заданный порог давления превышен, поднимается от седла (8) клапана и, когда заданный порог давления снижен, возвращается в исходное положение, при этом клапанный элемент выполнен с возможностью перемещения внутри направляющей детали клапанного элемента, причем клапанный элемент и/или направляющая деталь клапанного элемента имеет/имеют, по меньшей мере, одно первое выпускное отверстие (10), которое образует перепускной канал для разрыва потока, который возникает, например, во время обратного движения клапанного элемента, отличающийся тем, что первое выпускное отверстие (10) расположено приблизительно на уровне седла (8) клапана или ниже седла (8) клапана относительно направления потока через клапан.

2. Вентиляционный клапан (1) по п.1, отличающийся тем, что клапанный элемент выполнен в виде шара (6), поршня (9) или пластины.

3. Вентиляционный клапан (1) по п.2, отличающийся тем, что имеется, по меньшей мере, один цилиндр, в котором клапанный элемент располагается так, что он может двигаться в осевом направлении, как направляющая деталь клапанного элемента.

4. Вентиляционный клапан (1) по п.1, отличающийся тем, что имеется, по меньшей мере, один цилиндр, в котором клапанный элемент располагается так, что он может двигаться в осевом направлении, как направляющая деталь клапанного элемента.

5. Вентиляционный клапан (1) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что первое выпускное отверстие (10) в направляющей детали клапанного элемента расположено вне седла (8) клапана.

6. Вентиляционный клапан (1) по п.5, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открыто постоянно для того, чтобы достичь принудительной утечки.

7. Вентиляционный клапан (1) по п.6, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открывается посредством обратного клапана, действующего против направления закрытия вентиляционного клапана (1).

8. Вентиляционный клапан (1) по п.5, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открывается посредством обратного клапана, действующего против направления закрытия вентиляционного клапана (1).

9. Вентиляционный клапан (1) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открыто постоянно для того, чтобы достичь принудительной утечки.

10. Вентиляционный клапан (1) по п.9, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открывается посредством обратного клапана, действующего против направления закрытия вентиляционного клапана (1).

11. Вентиляционный клапан (1) по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что клапанный элемент (9) имеет, по меньшей мере, одно второе выпускное отверстие (14), которое открывается посредством обратного клапана, действующего против направления закрытия вентиляционного клапана (1).