ДЫХАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КРЫШКИ ГОРЛОВИНЫ ТОПЛИВНОГО БАКА
FUEL TANK NECK COVER VENT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение, в общем, относится к дыхательном устройству для вентилирования контейнера и, в частности, относится к дыхательному устройству с относительно компактными размерами и улучшенными эксплуатационными характеристиками и повышенным сроком службы.
Уровень техники
В соответствующей области техники известны дыхательные устройства для вентилирования топливных баков. Дыхательное устройство может включать в себя обратный клапан, установленный на верхней стенке или верхнем отверстии бака. Обратный клапан может приводиться в действие или вручную, или автоматически, когда давление в топливном баке становится выше или падает ниже заданных предельных значений. Например, когда в баке скапливаются пары топлива, давление может подниматься выше предельно высокого значения и клапан может быть приведен в действие для выпуска некоторого количества паров топлива в атмосферу в целях безопасности. С другой стороны, когда давление в баке падает ниже предельно низкого значения (обычно соответствует отрицательному давлению), клапан может быть приведен в действие для отбора наружного воздуха в бак, так чтобы поддерживалось требуемое давление для надлежащей подачи топлива.
Для установки клапана на топливный бак дыхательное устройство может включать в себя пластину клапана с гнездом клапана для размещения корпуса клапана с возможностью разборки. Прокладка клапана предназначена для герметизации корпуса клапана у пластины клапана. Однако со временем прокладка может износиться или разрушиться, что может привести к утечке топлива или воздуха вокруг пластины клапана.
Кроме того, некоторые дыхательные устройства включают в себя воздушный фильтр, функционально соединенный с клапаном для предотвращения попадания вредных частиц в бак. Воздушные фильтры, в общем, представляют собой цилиндрические или кольцевые блоки из пористого материала, имеющие размеры, которые позволяют вставлять эти фильтры, как правило, в компактное дыхательное устройство. Однако такие воздушные фильтры, в общем, имеют ограниченную фильтрующую способность и склонны к засорению, что требует частого технического обслуживания для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик.
И, наконец, некоторые дыхательные устройства включают в себя крышку для защиты клапана. Крышки, в общем, имеют верхнее или боковое отверстие, сообщающееся с клапаном, чтобы воздух и пары топлива поступали в топливный бак или выходили из него. Однако, когда крышка подвергается воздействию внешней среды, грязь или мусор могут скапливаться вокруг крышки и засорять верхнее отверстие, в результате чего требуется незамедлительное техническое обслуживание для удаления засорения.
Вместо верхних или боковых вентиляционных отверстий в крышке некоторые дыхательные устройства включают в себя крышки без отверстий. Для обеспечения прохождения среды в дыхательное устройство и из него крышка может включать в себя боковую стенку, которая окружает, но не входит в зацепление с боковой стенкой пластины клапана с целью совместного образования между ними кольцевого пространства для обеспечения вентилирования. Однако относительно большое кольцевое вентиляционное отверстие может позволять большим частицам попадать в дыхательное устройство и засорять воздушный фильтр, клапан или оба этих компонента.
Сущность изобретения
Приводится описание усовершенствованного дыхательного устройства для использования на топливных баках. В варианте выполнения дыхательное устройство может включать в себя установочное основание, имеющее седло клапана и по меньшей мере одну вентиляционную полость, клапан, установленный на седле клапана, и крышку, функционально связанную с установочным основанием. Крышка может включать в себя по меньшей мере одну вентиляционную полость, соединенную с вентиляционной полостью установочного основания.
В другом варианте выполнения дыхательное устройство может включать в себя установочное основание, имеющее встроенный клапан, крышку, функционально связанную с установочным основанием для образования кожуха, и воздушный фильтр, расположенный в корпусе. Воздушный фильтр может быть функционально связан с клапаном. Кожух может включать в себя, по меньшей мере, один вентиляционный канал, образованный между крышкой и установочным основанием.
Также приводится описание крышки горловины топливного бака, объединенной с дыхательным устройством. Крышка горловины топливного бака может включать в себя пластину и дыхательное устройство, установленное на пластину. Пластина включает в себя дыхательное отверстие и герметично закрывает топливный бак. Дыхательное устройство включает в себя установочное основание, имеющее установочную пластину, и боковую стенку, продолжающуюся вверх от установочной пластины. Установочная пластина включает в себя гнездо клапана, и боковая стенка установочного основания включает в себя по меньшей мере одно вентиляционное отверстие. Дыхательное устройство также может включать в себя клапан, установленный в седле клапана, и крышку, функционально связанную с установочным основанием. Крышка включает в себя верхнюю пластину и боковую стенку, продолжающуюся вниз от верхней пластины. Боковая стенка крышки включает в себя по меньшей мере один вентиляционный паз, соединенный с вентиляционным отверстием установочного основания.
Другие преимущества и отличительные характеристики представленного дыхательного устройства и способ его использования будут подробно описаны ниже. Также следует отметить, что описанные здесь устройство и способ могут быть надлежащим образом модифицированы и использоваться в широком спектре применения специалистами в этой области без экспериментирования, которое не соответствует назначению.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания описанного устройства и способа должна быть сделана ссылка на варианты выполнения, детально представленные на приложенных чертежах, на которых:
фиг.1 - схематичный вид дыхательного устройства, установленного на крышке горловины топливного бака транспортного средства по аспекту настоящего изобретения;
фиг.2 - изображение в разобранном виде дыхательного устройства и крышки горловины топливного бака из фиг.1, где показаны крышка, воздушный фильтр, клапан и установочное основание дыхательного устройства;
фиг 3 - перспективный вид дыхательного устройства из фиг.2 в собранном состоянии;
фиг.4 - вид в разрезе дыхательного устройства из фиг.3 (для упрощения чертежа воздушный фильтр не показан) по линии 4-4 из фиг.3;
фиг.5 - вид снизу дыхательного устройства из фиг.3, на котором показан вентиляционный канал, образованный между крышкой и установочным основанием;
фиг.6 - перспективный вид сверху дыхательного устройства (без крышки) из фиг 2, на котором показаны установочное основание, клапан и воздушный фильтр в собранном состоянии.
Следует понимать, что отсутствует необходимость представлять чертежи в масштабе и что описанные варианты выполнения представлены схематично с использованием частичных видов. В определенных примерах могут быть опущены конструктивные особенности, которые не являются необходимыми для понимания описываемого устройства и способа. Разумеется, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается до представленных здесь конкретных вариантов выполнения.
Осуществление изобретения
Ниже приводится описание дыхательного устройства для вентиляции контейнера, например топливного бака. На фиг.1 показано транспортное средство 10 (например, трактор), имеющее топливный бак 11, герметично закрытой крышкой 12 горловины топливного бака. На крышке 12 горловины топливного бака установлено дыхательное устройство 13 для вентиляции, как подробно описано ниже.
Как показано на фиг.2, крышка 12 горловины топливного бака включает в себя пластину 14 и боковую стенку 15, продолжающуюся от пластины 14. Боковая стенка 15 может включать в себя наружную или внутреннюю резьбу 16 для съемного крепления крышки 12 горловины топливного бака к топливному баку 11. Крышка 12 горловины топливного бака также может съемно крепиться к топливному баку 11 с помощью другого механизма крепления, например с помощью защелки, плотной посадки и т.д. Если требуется заполнить топливный бак 11, крышка 12 горловины топливного бака может быть отвернута или иным образом удалена и повторно прикреплена после наполнения топливного бака 11.
Пластина 14 крышки 12 горловины топливного бака может включать в себя дыхательное отверстие 17 и одно или несколько резьбовых дыхательных отверстий 18, на которые устанавливается дыхательное устройство 13 для регулирования или подержания требуемого давления в свободном пространстве над жидкостью в топливном баке. Когда давление в баке достигает или превышает заданное или предельно высокое значение, дыхательный клапан может быть приведен в действие или вручную, или автоматически для выпуска из бака некоторого количества смеси воздуха и паров топлива. С другой стороны, если давление в баке падает ниже заданного или предельно низкого значения, дыхательный клапан может быть приведен в действие или вручную, или автоматически для впуска атмосферного воздуха в бак, так чтобы давление восстановилось в пределах требуемого диапазона, т.е. между высоким и низким значениями. Несмотря на то, что на фиг.1-2 показано дыхательное устройство 13, установленное на крышке 12 горловины топливного бака, следует понимать, что эта компоновка не должна пониматься как ограничивающая объем настоящего изобретения, поскольку дыхательное устройство 13 может устанавливаться непосредственно на верхней или боковой стенках топливных контейнеров по другим вариантам выполнения настоящего изобретения.
Как показано на фиг.2, дыхательное устройство 13 включает в себя установочное основание 19, клапан 20, воздушный фильтр 21 и крышку 22. Установочное основание может включать в себя установочную пластину 24 и боковую стенку 25, продолжающуюся вверх от установочной пластины 24. Крышка 22 может включать в себя верхнюю плоскость 26 и боковую стенку 27, продолжающуюся вниз от верхней плоскости 26 и входящую в разъемное зацепление с боковой стенкой 25 установочного основания 19. Крышка 22 может защелкиваться на установочном основании 19 с помощью одного или нескольких зажимов, стопоров, крючков (не показано) или плотной посадки между боковыми стенками (25, 27). Как вариант, крышка 22 может крепиться к установочному основанию 19 одним или несколькими винтами или другими крепежными элементами.
Как показано на фиг.3-4, установочное основание 19 и крышка 22 могут совместно образовывать дыхательный кожух 28, в котором установлены клапан 20 и фильтр 21. Для обеспечения надежного и постоянного сообщения между дыхательным кожухом 28 и атмосферным воздухом дыхательное устройство 13 может включать в себя, по меньшей мере, один вентиляционный канал 29, образованный между установочным основанием 19 и крышкой 22, как детально показано на фиг.5. Как показано на фиг.2, установочное основание 19 может иметь, по меньшей мере, одну вентиляционную полость 30, которая соединена, по меньшей мере, с одной вентиляционной полостью 31, предусмотренной в крышке 22. В настоящем описании термин «полость» относится к любому незаполненному или вырезанному пространству, которое образовано в установочном основании 19 (или в крышке 22), а не совместно образовано установочным основанием 19 (или крышкой 22) и другими компонентами конструкции. Например, отверстия или пазы на установочном основании 19 или крышке 22 являются полостями, в то время как в целях настоящего описания кольцевое пространство, образованное между двумя концентричными кольцевыми стенками, не является полостью. Кроме того, две полости являются «соединенными» друг с другом, когда эти полости непосредственно сообщаются друг с другом без какого-либо свободного пространства между этими полостями.
Как показано на фиг.2, вентиляционная полость 30 установочного основания 19 может быть, по меньшей мере, одним вентиляционным отверстием 32, предусмотренным на боковой стенке 25 установочного основания 19. Вентиляционное отверстие 32 может быть круглым, овальным, треугольным, квадратным, прямоугольным или иметь любую другую форму, пригодную для вентилирования среды в дыхательный кожух 28 или из него. С другой стороны, вентиляционная полость 31 крышки 22 может быть по меньшей мере одним вентиляционным пазом 33, предусмотренным на внутренней поверхности боковой стенки 27 крышки 22, как показано в деталях на фиг.5. Сечение вентиляционных пазов 33 может быть полукруглым, квадратным, треугольным, полуовальным или иметь любую другую форму, пригодную для вентилирования среды в дыхательный кожух 28 или из него. В неограничивающем варианте выполнения, показанном на фиг.2, вентиляционное отверстие 32 имеет перевернутую V-образную форму с двумя концами, соединенными с вертикальными вентиляционными пазами 33, предусмотренными на боковой стенке 27 крышки 22.
Как показано на фиг.5, вентиляционный паз 33 заканчивается внизу у нижнего конца 34 боковой стенки 27 для создания вентиляционного выхода 35 в вентиляционный канал 29. Поскольку обращенный вниз вентиляционный выход 35, по существу, защищен от воздействия внешней среды крышкой 22, засорение вентиляционного канала грязью, мусором, пылью, илом, дождевыми осадками, снегом и другими веществами можно предотвратить или обнаружить, что позволяет дыхательному устройству 13 функционировать в более жестких условиях со значительно увеличенными интервалами сервисного обслуживания (например, от 60-300 часов до 500-1000 часов). Авторы изобретения установили, что за счет непосредственного соединения вентиляционного отверстия 32 с вентиляционным пазом 33 образованный таким образом вентиляционный канал 29 обеспечивает эффективное и надлежащее прохождение среды в дыхательный кожух 28 и из него, в то же время ограничивая количество крупного мусора, который может попадать в дыхательный кожух 28, по сравнению с кольцевым вентиляционным пространством, используемым в некоторых традиционных дыхательных устройствах, описанных выше в разделе, посвященном уровню техники; другие представляющие ценность и неожидаемые результаты до настоящего времени не известны.
Как показано на фиг.2, установочная пластина 24 установочного основания 19 может включать в себя одно или несколько резьбовых установочных отверстий 36, которые выровнены с установочными отверстиями 18 крышки 12 горловины топливного бака и через которые установочное основание 19 может крепиться к крышке 12 горловины топливного бака с помощью одного или нескольких крепежных элементов (не показано). Как показано на фиг.4, установочная пластина 24 включает в себя гнездо 37 клапана, в котором установлен клапан 20, или гнездо клапана образовано как одно целое с установочным основанием 19. Гнездо 37 клапана может быть, в общем, цилиндрическим углубленным участком, который предусмотрен в установочной пластине 24 и продолжается между верхним и нижним отверстиями (38, 39). Однако следует понимать, что форма и конструкция гнезда 37 клапана не должна рассматриваться как ограничивающая объем настоящего изобретения. Кроме того, клапан 20 может быть образован как одно целое с установочным основанием 19, что позволяет не устанавливать уплотнительные прокладки и/или позволяет предотвратить утечки среды между клапаном 20 и седлом 37 клапана в результате выхода из строя или неправильной установки уплотнительных прокладок.
В неограниченном примере, представленном на фиг.4, клапан 20 является двухходовым клапаном, который позволяет газообразной среде проходить в обоих направлениях в зависимости от перепадов давления. Клапан 20 может включать в себя корпус 40 с верхним и нижним отверстиями (41, 42), которые выровнены и сообщаются с верхним и нижним отверстиями (38, 39) седла 37 клапана. В результате верхнее отверстие 41 сообщается с атмосферным воздухом, и нижнее отверстие 42 сообщается со смесью воздуха и паров топлива в баке 11. Клапан 20 также может включать в себя пружину 43 двойного направления, расположенную в корпусе 40. Пружина 43 может приводиться в действие для обеспечения прохождения среды от верхнего отверстия 41 к нижнему отверстию 42, когда давление в баке падает ниже предельно низкого значения. Пружина 43 также может приводиться в действие для обеспечения прохождения среды от нижнего отверстия 42 к верхнему отверстию 41, когда давление в баке достигает или превышает предельно высокое значение, с целью уменьшения давления в баке. В результате давление в топливном баке может легко поддерживаться в требуемом безопасном диапазоне.
Как показано на фиг.2, во избежание попадания вредных частиц, содержащихся в воздухе, в бак и загрязнения находящегося в нем топлива дыхательное устройство 13 также может включать в себя воздушный фильтр 21, расположенный в дыхательном корпусе 28 и функционально связанный с клапаном 20. Воздушный фильтр 21 может включать в себя верхнюю пластину 44, соединенную с нижней пластиной 45 через фильтрующий элемент 46, продолжающийся между верней и нижней пластинами (44, 45) и уплотненный у этих пластин. Фильтрующий элемент 46 может включать в себя некоторое количество радиально продолжающихся складок 47, которые образуют центральный канал (не показан), имеющий нижнее отверстие, сообщающееся с верхним отверстием 41 клапана 20. Как показано на фиг.6, воздушный фильтр 21 может быть установлен на установочное основание 19 посредством вставления нижней пластины 45 воздушного фильтра 21 в кольцевой установочный фланец 48, предусмотренный на установочной пластине 24 вокруг гнезда 37 клапана, так чтобы центральный канал воздушного фильтра 21 был выровнен с верхним отверстием 38 гнезда 37 клапана.
Воздушный фильтр 21, описанный выше, имеет компактные размеры и при этом надежен в эксплуатации. Например, фильтрующий элемент 46 может иметь средний размер пор 4 микрона и общую площадь поверхности более 30000 квадратных миллиметров. Кроме того, фильтрующий элемент 46 может включать в себя водоотталкивающий материал для исключения попадания влаги в бак во время вентилирования дыхательного устройства 13. Типовой воздушный фильтр для использования в описываемом дыхательном устройстве 13 можно приобрести у компании Ahlstrom (Ahlstrom Atlanta LLC, 3820 Mansell Road, Suite 200, GA 30022, USA). Авторы изобретения установили, что внедрение в описываемое дыхательное устройство компактного фильтрующего элемента, изготовленного из водоотталкивающего материала и включающего в себя радиально продолжающиеся складки, улучшает эксплуатационные характеристики фильтра и увеличивает интервал технического обслуживания (например, от 60-300 часов до 500-1000 часов) без необходимости увеличивать или модифицировать размеры дыхательного устройства; другие представляющие ценность и не ожидаемые результаты до настоящего времени не известны.
Как показано на фиг.2, для сборки дыхательного устройства 13 установочное основание 19 (с встроенным клапаном 20 в этом неогрничивающем варианте выполнения) соединяется с воздушным фильтром 21 за счет фрикционного зацепления нижней пластины 45 воздушного фильтра 21 в установочном фланце 48 установочного основания 19. Установочное основание 19 помещается на крышку 12 горловины топливного бака, так чтобы нижнее отверстие 39 гнезда 3 клапана сообщалось с дыхательным отверстием 17 крышки 12 горловины топливного бака и чтобы установочные отверстия (18, 36) крышки 12 горловины топливного бака и установочного основания 10 были выровнены друг с другом. После крепления установочного основания 19 к крышке 12 горловины топливного бака крепежными элементами (на чертежах не показано), вставленными в установочные отверстия (18, 36), крышка 22 защелкивается поверх установочного основания 19, так чтобы боковая стенка 27 крышки 22 входила в зацепление с боковой стенкой 25 установочного основания 19 и так чтобы вентиляционное отверстие 32 соединялось с вентиляционным пазом 33 для образования вентиляционного канала 29. Дыхательное устройство 13 и крышка 12 горловины топливного бака устанавливаются на топливный бак 11, так чтобы нижнее отверстие 39 седла 37 клапана сообщалось со свободным пространством над жидкостью в топливном баке 11 через дыхательное отверстие 17 крышки 12 горловины топливного бака.
При отборе топлива из топливного бака давление в баке постепенно падает. Когда давление в баке падает ниже предельно низкого значения, по существу, немного ниже наружного атмосферного давления (например, на 1 кПа и менее), пружина 43 двойного направления клапана 20 может быть приведена в действие, чтобы наружный воздух мог всасываться через вентиляционный канал 20 в дыхательный корпус 28 и далее в топливный бак 11 через воздушный фильтр 21, клапан 20 и дыхательное отверстие 17. В результате давление в баке 11 восстанавливается до атмосферного давления до момента нового отбора топлива, после чего процесс повторяется.
При некоторых обстоятельствах (например, при высокой температуре) давление в топливном баке 11 может стать выше атмосферного давления. Если давление в баке становится выше предельно высокого значения, обычно, по существу, выше наружного атмосферного давления (например, на 18 кПа и более), пружина 43 двойного направления клапана 20 может быть приведена в действие, чтобы смесь воздуха и паров топлива в топливном баке вентилировалась в дыхательный кожух 28 через дыхательное отверстие 17, клапан 20 и воздушный фильтр 21 и затем в атмосферу через вентиляционный канал 29. В результате давление в топливном баке 11 может поддерживаться ниже предельно высокого значения для обеспечения безопасного и эффективного функционирования топливного бака 11. Следует понимать, что высокое и низкое предельные значения давления, описанные выше, не должны пониматься как ограничивающие объем настоящего изобретения.
Промышленная применимость
В общем, настоящее изобретение относится к крышке горловины топливного бака и дыхательному устройству для улучшения вентилирования контейнера с целью поддержания требуемого давления внутри контейнера. В частности, дыхательное устройство является относительно компактным и надежным в отношении эксплуатации и срока службы. Кроме того, дыхательное устройство включает в себя отличительные конструктивные особенности, которые увеличивают интервалы сервисного обслуживания (например, от 60-300 часов до 500-1000 часов) без необходимости увеличения или модификации размеров или снижения эксплуатационных характеристик. Несмотря на то, что дыхательное устройство в описанных здесь неограничивающих вариантах выполнения используется в топливных баках транспортных средств, оно также может использоваться в других контейнерах, работающих под давлением, где требуется поддерживать давление в контейнерах.
Несмотря на то, что были представлены только определенные варианты выполнения, альтернативные варианты выполнения и различные модификации будут понятны специалистам в этой области из вышеприведенного описания. Эти и другие альтернативные варианты рассматриваются как эквивалентные и соответствующие сущности и объему настоящего изобретения.