ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН СБРОСА ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК B60K15/03 B60K15/35 F16K17/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Раскрытый в настоящем описании предмет относится к предохранительному клапану, в общем, и, в частности, к предохранительному клапану для систем паров топлива.

Предпосылки создания изобретения

Известны предохранительные клапаны сброса давления для многочисленных случаев применения и систем. Одним из широко распространенных применений для предохранительных клапанов сброса давления является топливный бак, в котором обычно накапливается высокое давление. В последнее время разработаны гибридные транспортные средства, в которых топливный бак взаимодействует с электрическим двигателем, система паров топлива избирательно отключается, требуя, таким образом, предохранительного клапана сброса давления, который может работать независимо.

Общее описание

В соответствии с одним аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложен предохранительный клапан сброса давления, имеющий первую трубку, соединяемую с топливным баком, и вторую трубку, соединяемую с устройством для обработки паров топлива, причем предохранительный клапан сброса давления содержит: приводимый в действие извне (далее - ПДИ) клапан, расположенный между первой трубкой и второй трубкой и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды по основному каналу, расположенному между первой трубкой и второй трубкой.

ПДИ клапан может содержать корпус, огранивающий собой первую трубку и вторую трубку, причем ПДИ клапан выполнен с возможностью избирательного открытия и закрытия основного канала, проходящего между первой трубкой и второй трубкой. Приведение в действие в импульсном режиме может осуществляться контроллером.

ПДИ клапан может быть выполнен с возможностью приведения в действие внешним источником энергии. ПДИ клапан может представлять собой электромеханический клапан. ПДИ клапан может представлять собой электромагнитный клапан, имеющий якорь, избирательно проходящий в и выступающий из корпуса электромагнита, и плунжер, установленный на якоре и выполненный с возможностью герметичного зацепления с основным каналом.

ПДИ клапан может быть расположен перпендикулярно относительно указанной первой трубки, так что давление из топливного бака поджимает указанный плунжер к указанному основному каналу.

Контроллер может быть выполнен с возможностью получения электрической мощности от устройства накопления энергии. Контроллер выполнен с возможностью выдачи импульсного сигнала, обеспечивающего приведение в действие ПДИ клапана в импульсном режиме.

ПДИ клапан может быть конструктивно выполнен с возможностью обычно быть закрытым, и может открываться лишь в ответ на приведение в действие контроллером.

Пульсирующий поток текучей среды может быть сконфигурирован для предотвращения подъемной силы внезапного потока паров с высокой скоростью, тем самым предотвращая закупорку клапанов паров топлива, соединенных с баком.

Приведение в действие в импульсном режиме может включать сигнал, сконфигурированный с импульсами, имеющими длину и амплитуду волны, что делает возможным измеренный сброс давления в топливном баке.

Импульсы могут быть сконфигурированы для открытия основного канала на короткий промежуток времени с таким расчетом, что в течение каждого импульса из него может быть сброшено лишь предопределенное количество давления. Импульсы могут быть сконфигурированы для открытия указанного основного канала не более чем на 200 миллисекунд. Импульсы могут быть сконфигурированы для повторного открытия указанного основного канала не менее двух раз с промежутком между каждым открытием не менее 200 миллисекунд.

Контроллер может быть выполнен с возможностью приведения в действие ПДИ клапана в случаях, когда топливный бак может быть готов к открытию. Контроллер может быть выполнен с возможностью приведения в действие ПДИ клапана в ответ на открытие лючка топливного бака.

Предохранительный клапан сброса давления может дополнительно содержать клапан избыточного давления (далее - клапан ИД).

Клапан ИД может быть выполнен с возможностью избирательного открытия и закрытия канала избыточного давления, расположенного между первой трубкой и второй трубкой. Клапан ИД может быть выполнен с возможностью обеспечения потока текучей среды по каналу избыточного давления в ответ на повышение уровня давления в топливном баке выше предопределенного уровня давления. Клапан может содержать смещенный вал, имеющий головку вала, выполненную с возможностью герметичного зацепления с периферией канала избыточного давления. Клапан ИД может дополнительно содержать стравливающий клапан, выполненный с возможностью обеспечения потока текучей среды между первой трубкой и второй трубкой, когда давление в топливном баке падает ниже предопределенного уровня.

Стравливающий клапан может содержать стравливающее отверстие, выполненное в головке вала и имеющее смещенный поршень, установленный в нем с возможностью скольжения и выполненный с возможностью герметичного зацепления со стравливающим отверстием. Поршень может быть выполнен с уплотнением, выполненным с возможностью герметичного зацепления с каналом избыточного давления и имеющим соответствующее стравливающее отверстие.

Вал может быть смещен пружиной вала, а поршень может быть смещен пружиной поршня, расположенными относительно друг друга таким образом, что стравливающий клапан может работать независимо от клапана ИД.

Клапан ИД может быть выполнен таким образом, что давление в первой трубке, превышающее предопределенный порог, может преодолевать силу смещения пружины вала, допуская тем самым поток текучей среды по каналу избыточного давления, а когда давление во второй трубке превышает предопределенный порог, может быть преодолена сила смещения пружины поршня с допущением тем самым потока текучей среды через стравливающий клапан.

Клапан ИД может быть расположен соосно относительно первой трубки, таким образом, давление из первой трубки, превышающее предопределенный уровень, способствует открытию клапана ИД. Клапан ИД может содержать корпус, ограничивающий собой первый путь текучей среды, находящийся в сообщении по текучей среде с первой трубкой, второй путь текучей среды, находящийся в сообщении по текучей среде со второй трубкой, канал текучей среды, проходящий между ними, и поршень, выполненный с возможностью смещения к части стенки внутри корпуса для герметизации тем самым канала текучей среды.

Клапан ИД дополнительно содержит колпачковый элемент, выполненный с возможностью смещения к поршню для герметизации тем самым канала текучей среды и для отведения от поршня, когда давление в топливном баке падает ниже предопределенного уровня. Колпачковый элемент может содержать упор, выполненный с возможностью зацепления со второй частью стенки внутри корпуса, ограничивая тем самым перемещение колпачкового элемента к поршню.

Поршень может быть выполнен с возможностью втягивания в ответ на повышение уровня давления в топливном баке выше предопределенного уровня давления. Поршень может быть смещен большой пружиной, а колпачковый элемент может быть смещен малой пружиной, причем большая пружина прикладывает силы, превышающие силы, прикладываемые малой пружиной, таким образом, уровень давления, требуемый для открытия канала путем втягивания поршня, может быть выше, чем уровень давления, который может требоваться для открытия канала путем втягивания колпачкового элемента.

В соответствии с другим аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложена система паров топлива, содержащая предохранительный клапан сброса давления, имеющий первую трубку, соединяемую с топливным баком, и вторую трубку, соединяемую с устройством для обработки паров топлива, и приводимый в действие извне клапан, расположенный между первой трубкой и второй трубкой и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды между топливным баком и устройством для обработки паров топлива.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложен предохранительный клапан сброса давления, содержащий корпус, имеющий первую трубку, соединяемую с первым резервуаром, и вторую трубку, соединяемую со вторым резервуаром, открытым в атмосферу, и приводимый в действие извне клапан, расположенный в корпусе и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды между первым резервуаром и вторым резервуаром.

В соответствии с дополнительным аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложен способ отвода паров топлива из топливного бака в устройство для обработки паров топлива. Способ включает обеспечение приводимого в действие извне клапана, имеющего впускной канал и выпускной канал. При этом подсоединяют первую трубку между впускным каналом приводимого в действие извне клапана и топливным баком и подсоединяют вторую трубку между выпускным каналом приводимого в действие извне клапана и устройством для обработки паров топлива. При этом генерируют импульсный сигнал, сконфигурированный для приведения в действие в импульсном режиме приводимого в действие извне клапана, тем самым обеспечивая пульсирующий поток текучей среды между топливным баком и устройством для обработки паров топлива.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложен предохранительный клапан сброса давления для управления потоком текучей среды между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды. Предохранительный клапан сброса давления содержит поршень, ограничивающий собой канал текучей среды, проходящий между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды, и имеющий первый смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания указанного поршня к части стенки. Предохранительный клапан сброса давления может дополнительно содержать колпачковый элемент, имеющий уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью герметизации указанного канала текучей среды, причем указанный уплотняющий элемент имеет второй смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания указанной уплотняющей поверхности к указанному каналу, и дополнительно имеющий упор, выполненный с возможностью ограничения перемещения указанного уплотняющего элемента к указанному поршню.

В соответствии с еще одним аспектом раскрытого в настоящем описании предмета изобретения предложен клапан избыточного давления для управления потоком текучей среды между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды. Предохранительный клапан сброса давления содержит поршень, ограничивающий собой канал текучей среды, проходящий между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды, и имеющий первый смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания поршня к части стенки; и колпачковый элемент, имеющий уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью герметизации указанного канала текучей среды, причем уплотняющий элемент имеет второй смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания уплотняющей поверхности к каналу, и дополнительно имеющий упор, выполненный с возможностью ограничения перемещения уплотняющего элемента к поршню. Когда давление во втором пути текучей среды превышает предопределенный порог, происходит толкание поршня с преодолением сил первого смещающего элемента, и поджимание уплотняющего элемента к каналу поршня до тех пор, пока упор не ограничит его перемещение, в результате чего уплотняющая поверхность отходит от канала, допуская поток текучей среды между вторым путем текучей среды и первым путем текучей среды; и причем когда давление во втором пути текучей среды падает ниже предопределенного порога, происходит поджимание уплотняющего элемента с преодолением сил второго смещающего элемента, и поджимание канала к части стенки, в результате чего уплотняющая поверхность отходит от канала, допуская поток текучей среды между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды.

Краткое описание графических материалов

Для того чтобы лучше понять предмет изобретения, раскрытый в настоящем описании, и показать на примерах, как его можно осуществить на практике, далее приводится описание вариантов осуществления изобретения, приведенных лишь как примеры, не ограничивающие объем настоящего изобретения, со ссылками на прилагаемые графические материалы, на которых:

фиг. 1 представляет собой вид сбоку в перспективном изображении предохранительного клапана сброса давления в соответствии с одним примером предмета изобретения, раскрытого в настоящем описании;

фиг. 2 представляет собой продольный разрез предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1;

фиг. 3А представляет собой увеличенный вид сбоку в разрезе части предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1;

фиг. 3В представляет собой покомпонентный вид стравливающего клапана в соответствии с одним примером предмета изобретения, раскрытого в настоящем описании, встроенного в предохранительный клапан сброса давления на фиг. 1;

фиг. 4 представляет собой иллюстрацию в виде блок-схемы системы паров топлива транспортного средства, имеющей предохранительный клапан сброса давления в соответствии с одним примером предмета изобретения, раскрытого в настоящем описании;

фиг. 5А представляет собой продольный разрез предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1, в полностью закрытом положении;

фиг. 5В представляет собой продольный разрез предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1, в полностью открытом положении;

фиг. 6А представляет собой продольный разрез предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1, в положении в условиях избыточного давления;

фиг. 6В представляет собой продольный разрез предохранительного клапана сброса давления, показанного на фиг. 1, в положении в условиях вакуума;

фиг. 7 представляет собой вид сбоку в разрезе клапана избыточного давления в соответствии с еще одним примером предмета изобретения, раскрытого в настоящем описании, в закрытом состоянии;

фиг. 8 представляет собой вид сбоку в разрезе клапана избыточного давления, показанного на фиг. 7, в его частично открытом состоянии при избыточном давлении;

фиг. 9 представляет собой вид сбоку в разрезе клапана избыточного давления, показанного на фиг. 7, в его открытом состоянии при избыточном давлении;

фиг. 10 представляет собой вид сбоку в разрезе клапана избыточного давления, показанного на фиг. 7, в открытом состоянии при пониженном давлении;

фиг. 11А представляет собой покомпонентный вид в изометрии корпуса клапана, имеющего клапан избыточного давления, показанный на фиг. 7, встроенный в него;

фиг. 11В представляет собой вид сбоку в разрезе корпуса клапана, показанного на 11А, имеющего установленный в нем приводимый в действие извне клапан.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 и 2 показан предохранительный клапан 10 сброса давления, содержащий корпус 12, имеющий первую трубку 14а, соединяемую с первым резервуаром (не показан), например с топливным баком (как показано на фиг. 4), и вторую трубку 14b, соединяемую со вторым резервуаром, например с устройством для обработки паров топлива (как показано на фиг. 4). Корпус 12 дополнительно содержит приводимый в действие извне клапан 20 (далее - ПДИ клапан), расположенный в нем и выполненный с возможностью избирательного открытия и закрытия основного канала 18а, проходящего между первой и второй трубками 14а и 14b. ПДИ клапан 20 выполнен с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером 28, и, таким образом, он обеспечивает пульсирующий поток текучей среды по основному каналу 18а. Корпус 12 дополнительно содержит клапан 40 избыточного давления (далее - клапан 40 ИД), выполненный с возможностью избирательного открытия и закрытия канала 18b избыточного давления, проходящего между первой и второй трубками 14а и 14b. Клапан 40 ИД может быть выполнен с возможностью обеспечения потока текучей среды по каналу 18b избыточного давления в ответ на предопределенный градиент давления между первой трубкой 14а и второй трубкой 14b.

ПДИ клапаном 20 может быть любой клапан, приводимый в действие внешним источником энергии в отличие от приведения в действие градиентом давления в корпусе 12, например разностью давлений между первой трубкой 14а и второй трубкой 14b. В соответствии с одним примером предмета изобретения, раскрытого в настоящем описании, ПДИ клапан представляет собой электромеханический клапан, проиллюстрированный в данном случае как электромагнитный клапан, других случаях ПДИ клапан может быть приводимым в действие пневматически или приводимым в действие любым иным внешним источником энергии.

В представленном примере ПДИ клапан 20 содержит корпус 21 электромагнита, имеющий якорь 22, избирательно проходящий или выступающий из корпуса электромагнита. Якорь 22 может быть смещаемым пружиной 24 электромагнита, расположенной таким образом, что якорь нормально выступает из корпуса 21 электромагнита. ПДИ клапан 20 дополнительно содержит плунжер 30, имеющий головку 32 плунжера и уплотнение 34, выполненное с возможностью герметичного зацепления с основным каналом 18а. Плунжер 30 установлен на якоре 22 таким образом, что когда последний выступает из корпуса 21 электромагнита, головка 32 плунжера входит в контакт с основным каналом 18а, предотвращая поток текучей среды по нему.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления пружина 24 электромагнита на одной своей стороне упирается в заплечик, выполненный на плунжере 30, а на другой своей стороне упирается в корпус 21 электромагнита.

Корпус 21 электромагнита дополнительно содержит катушку 26, намотанную на него и выполненную с возможностью возбуждения якоря 22, заставляя его втягиваться в корпус 21 электромагнита с преодолением силы смещения пружины 24.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления ПДИ клапан 20 приводят в действие контроллером 28, выполненным с возможностью получения электрической мощности от генератора переменного тока транспортного средства или от любого иного устройства накопления энергии (не показанного). Контроллер 27 выполнен с возможностью выдачи импульсного сигнала, обеспечивающего приведение в действие электромагнита в импульсном режиме, как подробно объяснено ниже. Контроллер 27 может быть выполнен с возможностью получения сигнала приведения в действие от компьютера транспортного средства и может содержать схемную плату, создающую требуемый импульсный сигнал. ПДИ клапан 20 может быть выполнен с возможностью обычно быть закрытым и может открываться лишь в ответ на приведение в действие электромагнитным контроллером 27, например, электрическим сигналом.

ПДИ клапан 20 может быть расположен перпендикулярно относительно первой трубки 14а. Таким образом в случае, если первая трубка 14а соединена с выпускным отверстием для паров топлива топливного бака, поток текучей среды из бака поджимает головку 32 плунжера к основному каналу 18а, и давление внутри бака способствует поддерживанию ПДИ клапана 20 в закрытом положении.

Клапан 40 избыточного давления (далее - клапан 40 ИД), лучше всего показанный на фиг. 3А и 3В, содержит вал 42, смещаемый пружиной 43 вала и сконфигурированный с головкой 44 вала и уплотнительным выступом 47, выполненным по ее периферии. Уплотнительный выступ 47 выполнен с возможностью герметичного зацепления с соответствующей канавкой 51, выполненной по периферии канала 18b избыточного давления. Пружина 43 вала установлена на валу 42 и на одном своем конце упирается в корпус 12, а на другом своем конце упирается в головку 44 вала, тем самым поджимая последнюю в герметичное зацепление с каналом 18b избыточного давления.

Клапан 40 ИД дополнительно содержит стравливающий клапан 41, содержащий поршень 46, с возможностью скольжения установленный внутри вала 42 и через стравливающее отверстие 55, выполненное в головке 44 вала. Поршень 46 может содержать головку 53 поршня, выполненную на одном его конце и предназначенную для герметичного зацепления со стравливающим отверстием 55. Его другой конец соединен с несущим элементом 49, имеющим диаметр меньше диаметра пружины 43 вала. Между головкой 44 вала и головкой 53 поршня установлено уплотнение 45, имеющее соответствующее стравливающее отверстие 55а и выполненное с возможностью герметичного зацепления с каналом 18b избыточного давления. Периферия уплотнения 45 расположена между головкой 44 вала и стенкой канала 18b избыточного давления.

Поршень 46 смещен пружиной 50 поршня, на одном своем конце упирающейся в несущий элемент 49, а на другом своем конце - в головку 44 вала. Пружина 50 поршня выполнена с диаметром, меньшим диаметра пружины 43 вала. Соответственно, поршень 46, пружина 50 поршня и несущий элемент 49 расположены внутри периферии пружины вала, таким образом, стравливающий клапан 41 может действовать независимо от вала 42.

Клапан 40 ИД сконфигурирован так, что давление в первой трубке 14а, превышающее предопределенный порог, может преодолевать силу смещения пружины 43 вала, и при этом уплотнительный выступ 47 головки 44 вала скользит от соответствующей канавки 51, позволяя текучей среде протекать по каналу 18b избыточного давления. Когда давление во второй трубке 14а превышает предопределенный порог, происходит преодоление силы смещения пружины 50 поршня, и тем самым перемещение поршня 46 в сторону канала 18b избыточного давления.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления клапан ИД расположен соосно относительно первой трубки 14а, следовательно, давление или поток текучей среды из первой трубки является прикладываемым непосредственно на головку 44 вала, способствуя его открытию в случае, если давление в первой трубке 14а превышает определенный порог.

Таким образом, в случае, если первая трубка 14а соединена с выпускным отверстием для паров топлива топливного бака, когда давление в баке превышает предопределенный уровень, головка 44 вала клапана 40 ИД открывается, позволяя тем самым текучей среде протекать из первой трубки в сторону второй трубки 14b даже в случае, если ПДИ клапан 20 закрыт.

Ссылаясь теперь на фиг. 4, предохранительный клапан сброса давления может быть встроен в систему паров топлива транспортного средства, обозначенную позицией 60 и имеющую топливный бак 62 и устройство 64 для обработки паров топлива, такое как бачок. Топливный бак 62 соединен с наливной горловиной 66 и содержит трубку 68 выпускного отверстия для паров топлива, соединенную с первой трубкой предохранительного клапана 70 сброса давления. Вторая трубка, выходящая из предохранительного клапана 70 сброса давления, соединена с устройством 64 для обработки паров топлива, которое может быть открыто в атмосферу.

Далее приводится подробное объяснение работы предохранительного клапана сброса давления, описанного со ссылками на фиг. 1-3В, однако в случае, если указанный клапан включен в систему паров топлива и установлен в пути паров топлива между топливным баком и устройством для обработки паров топлива, далее по тексту именуемым бачком.

Предохранительный клапан 10 сброса давления обеспечивает открытие ПДИ клапана 20 в ответ на сигнал, например электрический сигнал от компьютера транспортного средства, а клапан 40 ИД может быть открыт в ответ на градиент давления на клапане, превышающий предопределенный градиент. Иными словами, в случае, если первая трубка 14а соединена с топливным баком (как показано на фиг. 4), а вторая трубка 14b соединена с бачком, когда давление в баке превышает предопределенный уровень, может быть открыт клапан 40 ИД, чтобы привести уровень давления в требуемый диапазон давлений. Аналогичным образом, когда давление в баке падает ниже предопределенного уровня, может быть открыт стравливающий клапан 41, чтобы привести уровень давления в баке в требуемый диапазон давлений.

На фиг. 5А показан предохранительный клапан 10 сброса давления в полностью закрытом положении, в котором как ПДИ клапан 20, так и клапан 40 ИД закрыты. В этом положении головка 32 плунжера ПДИ клапана 20 герметично зацепляется с основным каналом 18а, а головка 44 вала клапана ИД герметично зацепляется с каналом 18b избыточного давления. Таким образом, в этом положении поток паров топлива из первой трубки 14а во вторую трубку 14b и, следовательно, из бака в бачок исключен. Понятно, что в этом положении плунжер 30 работает под действием силы пружины 24, прижимая уплотнение 34 на основном канале 18а. Таким образом, в этом положении нет необходимости в энергии от внешнего источника для приведения ПДИ клапана 20 в действие.

На фиг. 5В показан предохранительный клапан 10 сброса давления в его открытом положении, в котором ПДИ клапан 20 открыт, а клапан 40 ИД остается закрытым. В этом положении головка 32 плунжера ПДИ клапана 20 отходит от основного канала 18а, тем самым допуская поток паров из бака в бачок. Открытие ПДИ клапана 20 осуществляется в ответ на импульсный сигнал из контроллера 27, который в случае электромагнита возбуждает катушку 26, намотанную на корпус 21 электромагнита, тем самым вызывая импульсное смещение якоря 22 от основного канала 18а. В конце каждого импульса пружина 24 приводит якорь 22 и плунжер 30 обратно в зацепление с основным каналом 18а. Таким образом, как результат импульсного сигнала от контроллера 27 между первой трубкой 14а и второй трубкой 14b образуется пульсирующий поток текучей среды. Следовательно, допускается поток паров из бака в бачок в пульсирующем режиме так, чтобы не вызывать закупорку других клапанов паров топлива, соединенных с баком, таких которые могут быть забиты подъемной силой внезапного потока паров с высокой скоростью.

Соответственно, импульсный сигнал может быть сконфигурирован с импульсами, имеющими длину и амплитуду волны, что делает возможным измеренный сброс давления, который, таким образом, не приведет к неправильному срабатыванию другого оборудования топливных паров. В соответствии с одним примерным вариантом осуществления каждый импульс может иметь длину не более 200 миллисекунд и может быть повторен 3 или 4 раза или более с промежутком между импульсами не менее 200 миллисекунд.

Понятно, что сигнал может выдаваться в случаях, когда топливный бак готов к открытию, например, перед его дозаправкой, когда необходимо сбросить давление в топливном баке и привести его по существу в равновесие с атмосферой. Соответственно, импульсы могут быть сконфигурированы в соответствии с ожидаемым временем, поскольку признано, что топливный бак транспортного средства готов к дозаправке до того, как открытие топливного бака происходит фактически. Иными словами, если, например, открытие лючка топливного бака используется как запускающее событие, после которого ожидается, что топливный бак должен быть открыт, временной промежуток, в течение которого давление в топливном баке должно быть сброшено, - это ожидаемое время между открытием лючка топливного бака и фактическим открытием топливного бака. В соответствии с некоторыми примерными вариантами осуществления ожидаемый временной промежуток составляет 2 секунды; таким образом, импульсный сигнал сконфигурирован так, чтобы допустить по существу сброс давления в баке за 2 секунды.

В соответствии с последним примерным вариантом осуществления открытие лючка топливного бака может автоматически выдавать сигнал на приведение в действие контроллера 27, который в свою очередь выдает импульсный сигнал, управляющий работой клапана 20 с электромагнитным управлением. Ясно, что могут быть использованы и другие запускающие события, при которых выдача импульсного сигнала осуществляется в течение предопределенного временного промежутка до открытия топливного бака.

Ясно также, что после того как давление в топливном баке сброшено после импульсного открытия ПДИ клапана 20, при этом клапан может быть непрерывно открытым без импульсов, например, чтобы сделать возможной дозаправку топливного бака. Таким образом, ясно, что количество электрической мощности, требуемой при создании импульсов, может быть выше, чем количество энергии, требуемой для поддерживания ПДИ клапана 20 в его непрерывно открытом положении. Это объясняется тем фактом, что открытие ПДИ клапана 20, когда топливный бак находится под высоким давлением, требует больше энергии, чем при поддерживании ПДИ клапана открытым после того, как давление в топливном баке сброшено. Соответственно, импульсный сигнал, выдаваемый контроллером 27, может содержать импульсы, имеющие высокую амплитуду напряжения, в то время как у последнего импульса, после которого ПДИ клапан 20 остается открытым, амплитуда напряжения может быть ниже. Таким путем исключается перегрев ПДИ клапана 20.

Обращаясь теперь к фиг. 6А, предохранительный клапан 10 сброса давления может быть открыт в ответ на высокое давление в первой трубке 14а, например, когда давление в топливном баке превышает предопределенный уровень. В этом положении силы, прикладываемые давлением в топливном баке, преодолевают силы пружины 43 вала, смещающие вал 42 клапана 40 ИД, это приводит к отходу уплотнительного выступа 47 головки 44 вала от канавки 51, выполненной на периферии канала 18b избыточного давления, таким образом, давление в топливном баке может быть сброшено благодаря разрешению парам топлива протекать из топливного бака для прохождения по каналу избыточного давления в бачок.

Ясно, что работа клапана 40 ИД может быть сконфигурирована как работа аварийного клапана, предотвращающего избыточное давление в топливном баке, которое может вызвать повреждение топливного бака. Таким образом, при нормальных условиях клапан 40 ИД остается закрытым.

Что касается ПДИ клапана 20, в этом положении последний остается закрытым под действием сил пружины 24, поджимая уплотнение 34 на основном канале 18а. Таким образом, как и в полностью закрытом положении, нет необходимости в энергии от внешнего источника для приведения в действие ПДИ клапана 20, и клапан 40 ИД может действовать независимо исключительно в ответ на давление в топливном баке.

Обращаясь теперь к фиг. 6В, предохранительный клапан 10 сброса давления может быть открыт в ответ на низкое давление в первой трубке 14а, например, когда давление в топливном баке падает ниже предопределенного уровня, например, когда в топливном баке создается разрежение. В этом положении силы, прикладываемые давлением в топливном баке, преодолевают силы пружины 50 поршня, смещающей поршень 46 стравливающего клапана 41 из канала 18b избыточного давления. Как результат, головка 53 поршня отжимается вовнутрь и отходит от головки 44 вала, тем самым допуская поток текучей среды через стравливающее отверстие 55, выполненное в ней. Поскольку периферия уплотнения 45 расположена между головкой 44 вала и стенкой канала 18b избыточного давления, когда головка 53 поршня перемещается от головки 44 вала, периферия уплотнения остается на месте, в то время как его центр деформируется вовнутрь. В этом положении обеспечен поток текучей среды через стравливающие отверстия 55, соответствующие стравливающему клапану 55а, благодаря чему обеспечен сброс разрежения в топливном баке.

Специалисты в области техники, к которой относится предмет изобретения, раскрытый в настоящем описании, легко поймут, что возможны многочисленные изменения и модификации в пределах объема изобретения mutatis mutandis (с соответствующими поправками - лат.).

Изобретение относится к предохранительному клапану, а именно к предохранительному клапану для систем паров топлива. Предохранительный клапан (10, 70) сброса давления имеет первую трубку (14а), соединяемую с топливным баком (62), и вторую трубку (14b), соединяемую с устройством (64) для обработки паров топлива. При этом предохранительный клапан сброса давления содержит приводимый в действие извне клапан (20), расположенный между первой трубкой (14а) и второй трубкой (14b) и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером (28), тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды по основному каналу (18а), расположенному между первой трубкой (14а) и второй трубкой (14b). В результате создан предохранительный клапан, который может работать независимо и подходит для работы гибридных транспортных средств. 5 н. и 31 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Предохранительный клапан сброса давления, имеющий первую трубку, соединяемую с топливным баком, и вторую трубку, соединяемую с устройством для обработки паров топлива, причем предохранительный клапан сброса давления содержит приводимый в действие извне (далее - ПДИ) клапан, расположенный между первой трубкой и второй трубкой и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды по основному каналу, расположенному между указанной первой трубкой и указанной второй трубкой.

2. Предохранительный клапан сброса давления по п. 1, где указанный ПДИ клапан содержит корпус, ограничивающий собой первую трубку и вторую трубку, и при этом указанный ПДИ клапан выполнен с возможностью избирательного открытия и закрытия основного канала, проходящего между указанной первой трубкой и указанной второй трубкой.

3. Предохранительный клапан сброса давления по п. 1, где указанное приведение в действие в импульсном режиме осуществляет контроллер.

4. Предохранительный клапан сброса давления по п. 1, где указанный ПДИ клапан выполнен с возможностью приведения в действие внешним источником энергии.

5. Предохранительный клапан сброса давления по п. 4, где указанный ПДИ клапан представляет собой электромеханический клапан.

6. Предохранительный клапан сброса давления по п. 5, где указанный ПДИ клапан представляет собой электромагнитный клапан, имеющий якорь, избирательно проходящий в корпусе электромагнита и выступающий из него, и плунжер, установленный на указанном якоре и выполненный с возможностью герметичного зацепления с указанным основным каналом.

7. Предохранительный клапан сброса давления по п. 6, где указанный ПДИ клапан расположен перпендикулярно относительно указанной первой трубки, так что давление из топливного бака поджимает указанный плунжер к указанному основному каналу.

8. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанный контроллер выполнен с возможностью получения электрической мощности от устройства накопления энергии.

9. Предохранительный клапан сброса давления по п. 8, где указанный контроллер выполнен с возможностью выдачи импульсного сигнала, обеспечивающего приведение в действие указанного ПДИ клапана в импульсном режиме.

10. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанный ПДИ клапан выполнен с возможностью обычно быть закрытым и открываться лишь в ответ на приведение в действие указанным контроллером.

11. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанный пульсирующий поток текучей среды сконфигурирован для предотвращения подъемной силы внезапного потока паров с высокой скоростью, тем самым предотвращая закупорку клапанов паров топлива, соединенных с баком.

12. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанное приведение в действие в импульсном режиме включает в себя сигнал, сконфигурированный с импульсами, имеющими длину и амплитуду волны, что делает возможным измеренный сброс давления в топливном баке.

13. Предохранительный клапан сброса давления по п. 12, где указанные импульсы сконфигурированы для открытия указанного основного канала на короткий промежуток времени так, чтобы в течение каждого импульса из него могло бы быть сброшено лишь предопределенное количество давления.

14. Предохранительный клапан сброса давления по п. 12, где указанные импульсы сконфигурированы для открытия указанного основного канала не более чем на 200 миллисекунд.

15. Предохранительный клапан сброса давления по п. 12, где указанные импульсы сконфигурированы для повторного открытия указанного основного канала не менее двух раз с промежутком между каждым открытием не менее 200 миллисекунд.

16. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанный контроллер выполнен с возможностью приведения в действие ПДИ клапана в случаях, когда топливный бак готов к открытию.

17. Предохранительный клапан сброса давления по п. 3, где указанный контроллер выполнен с возможностью приведения в действие указанного ПДИ клапана в ответ на открытие лючка топливного бака.

18. Предохранительный клапан сброса давления по п. 1, дополнительно содержащий клапан избыточного давления (далее - клапан ИД).

19. Предохранительный клапан сброса давления по п. 18, где указанный клапан ИД выполнен с возможностью избирательного открытия и закрытия канала избыточного давления, расположенного между указанными первой трубкой и второй трубкой.

20. Предохранительный клапан сброса давления по п. 19, где указанный клапан ИД выполнен с возможностью обеспечения потока текучей среды по указанному каналу избыточного давления в ответ на повышение уровня давления в топливном баке выше предопределенного уровня давления.

21. Предохранительный клапан сброса давления по п. 19, где указанный клапан ИД содержит смещенный вал, имеющий головку вала, выполненную с возможностью герметичного зацепления с периферией указанного канала избыточного давления.

22. Предохранительный клапан сброса давления по п. 21, где указанный клапан ИД дополнительно содержит стравливающий клапан, выполненный с возможностью обеспечения потока текучей среды между указанной первой трубкой и указанной второй трубкой, когда давление в топливном баке падает ниже предопределенного уровня.

23. Предохранительный клапан сброса давления по п. 22, где указанный стравливающий клапан содержит стравливающее отверстие, выполненное в указанной головке вала и имеющее смещенный поршень, с возможностью скольжения установленный в нем и выполненный с возможностью герметичного зацепления с указанным стравливающим отверстием.

24. Предохранительный клапан сброса давления по п. 23, где указанный поршень выполнен с уплотнением, выполненным с возможностью герметичного зацепления с каналом избыточного давления и имеющим соответствующее стравливающее отверстие.

25. Предохранительный клапан сброса давления по п. 24, где указанный вал смещается пружиной вала, а указанный поршень смещается пружиной поршня, расположенными относительно друг друга таким образом, что указанный стравливающий клапан может работать независимо от указанного клапана ИД.

26. Предохранительный клапан сброса давления по п. 25, где указанный клапан ИД сконфигурирован так, что давление в указанной первой трубке, превышающее предопределенный порог, может преодолевать силу смещения указанной пружины вала, допуская тем самым поток текучей среды по указанному каналу избыточного давления, а когда давление в указанной второй трубке превышает предопределенный порог, преодолевается сила смещения указанной пружины поршня, допуская тем самым поток текучей среды через указанный стравливающий клапан.

27. Предохранительный клапан сброса давления по п. 19, где указанный клапан ИД расположен соосно относительно указанной первой трубки таким образом, что давление из указанной первой трубки, превышающее предопределенный уровень, способствует открытию указанного клапана ИД.

28. Предохранительный клапан сброса давления по п. 25, где указанный клапан ИД содержит корпус, ограничивающий собой первый путь текучей среды, находящийся в сообщении по текучей среде с указанной первой трубкой, второй путь текучей среды, находящийся в сообщении по текучей среде с указанной второй трубкой, и канал текучей среды, проходящий между ними, и поршень, выполненный с возможностью смещения к части стенки, ограниченной внутри указанного корпуса для герметизации тем самым указанного канала текучей среды.

29. Предохранительный клапан сброса давления по п. 28, где указанный клапан ИД дополнительно содержит колпачковый элемент, выполненный с возможностью смещения к указанному герметизации поршню для тем самым указанного канала текучей среды и для отведения от указанного поршня, когда давление в топливном баке падает ниже предопределенного уровня.

30. Предохранительный клапан сброса давления по п. 29, где указанный колпачковый элемент содержит упор, выполненный с возможностью зацепления со второй частью стенки внутри указанного корпуса, ограничивая тем самым перемещение указанного колпачкового элемента к указанному поршню.

31. Предохранительный клапан сброса давления по любому из пп. 23-30, где указанный поршень выполнен с возможностью втягивания в ответ на повышение уровня давления в топливном баке выше предопределенного уровня давления.

32. Предохранительный клапан сброса давления по п. 29 или 30, где указанный поршень смещается большой пружиной, а указанный колпачковый элемент смещается малой пружиной, причем указанная большая пружина прикладывает силы, превышающие силы, прикладываемые указанной малой пружиной, таким образом, уровень давления, требуемый для открытия указанного канала путем втягивания указанного поршня, выше, чем уровень давления, требуемый для открытия канала путем втягивания указанного колпачкового элемента.

33. Система паров топлива, содержащая предохранительный клапан сброса давления, имеющий первую трубку, соединяемую с топливным баком, и вторую трубку, соединяемую с устройством для обработки паров топлива, а также приводимый в действие извне клапан, расположенный между указанной первой трубкой и указанной второй трубкой и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды между указанным топливным баком и указанным устройством для обработки паров топлива.

34. Предохранительный клапан сброса давления, содержащий корпус, имеющий первую трубку, соединяемую с первым резервуаром, и вторую трубку, соединяемую со вторым резервуаром, открытым в атмосферу, а также приводимый в действие извне клапан, расположенный в указанном корпусе и выполненный с возможностью приведения в действие в импульсном режиме контроллером, тем самым обеспечивающий пульсирующий поток текучей среды между указанным первым резервуаром и указанным вторым резервуаром.

35. Способ отвода паров топлива из топливного бака в устройство для обработки паров топлива, причем способ включает:

обеспечение приводимого в действие извне клапана, имеющего впускной канал и выпускной канал;

подсоединение первой трубки между впускным каналом приводимого в действие извне клапана и топливным баком;

подсоединение второй трубки между выпускным каналом приводимого в действие извне клапана и устройством для обработки паров топлива; и

генерирование импульсного сигнала, предназначенного для приведения в действие в импульсном режиме приводимого в действие извне клапана, тем самым обеспечивая пульсирующий поток текучей среды между топливным баком и устройством для обработки паров топлива.

36. Клапан избыточного давления для управления потоком текучей среды между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды, причем предохранительный клапан сброса давления содержит:

поршень, ограничивающий собой канал текучей среды, проходящий между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды, и имеющий первый смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания указанного поршня к части стенки; и

колпачковый элемент, имеющий уплотняющую поверхность, выполненную с возможностью герметизации указанного канала текучей среды, причем указанный уплотняющий элемент имеет второй смещающий элемент, выполненный с возможностью поджимания указанной уплотняющей поверхности к указанному каналу, и дополнительно имеющий упор, выполненный с возможностью ограничения перемещения указанного уплотняющего элемента к указанному поршню;

при этом, когда давление во втором пути текучей среды превышает предопределенный порог, происходит толкание указанного поршня с преодолением сил указанного первого смещающего элемента, и поджимание указанного уплотняющего элемента к каналу указанного поршня, пока упор не ограничит его перемещение, в результате чего уплотняющая поверхность отходит от канала, допуская поток текучей среды между вторым путем текучей среды и первым путем текучей среды; и

при этом, когда давление во втором пути текучей среды падает ниже предопределенного порога, происходит поджимание указанного уплотняющего элемента с преодолением сил указанного второго смещающего элемента, в то время как происходит поджимание указанного канала к указанной части стенки, в результате чего указанная уплотняющая поверхность отходит от канала, допуская поток текучей среды между первым путем текучей среды и вторым путем текучей среды.