КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
LIQUID CONTAINER FOR VEHICLE

Настоящее изобретение относится к контейнеру для жидкости для автомобиля, в частности к топливному баку, имеющему по меньшей мере одну заливную трубу и имеющему средство для оперативной вентиляции и вентиляции при заправке, содержащее по меньшей мере одну линию оперативной вентиляции, которая соединена с уравнивающим объемом контейнера для жидкости, и по меньшей мере одно отверстие вентиляции при заправке, которое открыто в уравнивающий объем.
Изобретение относится, в частности, к контейнеру для жидкости для автомобиля, выполненному из термопласта, например, к топливному баку или контейнеру для жидкой добавки к выхлопным газам.
Контейнеры для жидкости такого типа обычно содержат по меньшей мере один клапан вентиляции при заправке и множество рабочих вентиляционных клапанов, вставленных в верхнюю стенку контейнера в установочное положение и сообщающихся с уравнивающим объемом в контейнере для жидкости. Этот уравнивающий объем в контейнере для жидкости не должен иметь возможности заполнения, поскольку этот объем нужен для компенсации температурных изменений объема жидкости, такой как топливо или водный раствор мочевины. Такой компенсирующий объем обычно расположен наверху в установочном участке контейнера для жидкости. В верхней стенке контейнера, в зависимости от геометрии контейнера, по меньшей мере один вентиляционный клапан соединен с по меньшей мере одной верхней вентиляционной точкой в установочном положении, и эти вентиляционные клапаны соединены вентиляционными линиями с фильтром, в частности, с фильтром паров топлива. Через эти вентиляционные клапаны, которые теоретически могут быть открыты в состоянии отсутствия давления во время работы автомобиля, объем газа, который накапливается за счет динамики движения и изменений температуры, над уровнем жидкости, будет выпускаться из контейнера для жидкости в атмосферу через фильтр паров топлива, который сконфигурирован как фильтр из активированного угля. В контексте настоящей заявки уравнивающий объем следует понимать как объем, который остается свободным над максимально возможным уровнем заполнения жидкостью или уровнем жидкости в контейнере.
Однако объемный поток газа, который вытесняется при введении жидкости во время операции заправки, существенно превышает объемный поток газа, который накапливается при работе автомобиля. Этот объемный поток газа обычно выпускается из контейнера для жидкости через клапан вентиляции при заправке. В случае контейнера для жидкости, предназначенного для автомобилей, реализуемых в Европе, по меньшей мере существенная часть объемного потока газа, который вытесняется из контейнера во время операции заправки, выпускается через линию вентиляции при заправке и через заправочную горловину контейнера для жидкости, при этом на заправочном пистолете для вытесняемого объемного потока газа имеется экстракционное средство.
В случае автомобилей, реализуемых на рынке США, весь объемный поток газа, который накапливается во время операции заправки, как правило выпускается в атмосферу так, чтобы очищаться фильтром паров топлива. В качестве клапана вентиляции при заправке обычно применяют клапан имеющий поплавок, который проходит в объем контейнера для жидкости в такой степени, чтобы уровень жидкости, поднимающийся во время операции заправки, мог поднять поплавок в линии вентиляции при заправке, в результате чего отверстие вентиляции при заправке закрывается. Если операция заправки продолжается, уравнивающий объем в контейнере для жидкости больше не может вентилироваться, в результате чего происходит повышение давления в контейнере для жидкости и уровень колонны жидкости в заправочной горловине поднимается. Если колонна жидкости в заправочной горловине поднимается до такого уровня, что закрывает сопло щупа на заправочном пистолете, заправочный пистолет отключается, и операция заправки прекращается.
Функциональность клапана вентиляции при заправке и переключающего клапана на заправочном пистолете гарантирована только если уравнивающий объем в контейнере для жидкости не может вентилироваться через остающиеся вентиляционные точки/точки оперативной вентиляции и, в результате может быть заполнен. Поэтому, как правило, требуется придать клапанам оперативной вентиляции контейнера для жидкости функцию удержания давления так, чтобы переполнение системы было невозможно.
Функция удержания давления на клапанах вентиляции при заправке может быть реализована, например, подпружиненными корпусами клапанов. Известно также переключение клапанов вентиляции при заправке как функции рабочего состояния автомобиля (операции заправки и движения). Переключение такого типа может быть реализовано, например, с помощью переключающего клапана, который может приводиться в действие заправочным пистолетом.
Закрывающие силы, которые нужны для реализации функции удержания давления, относительно невелики, особенно поскольку большие перепады давления относительно атмосферы в принципе нежелательны по целому ряду причин. В случае известных систем, может случиться, что после первоначального отключения заправочного пистолета, небольшое положительное давление, которое присутствует, например, в уравнивающем объеме, будет сброшено, и появится возможность последующей кратковременной операции заправки, пока не станет возможной повторная операция отключения. Систематическая заправка такого типа уравнивающего объема, которая часто происходит из-за недостаточных знаний пользователей системы, в любом случае нежелательна.
Наконец, реализация функции удержания давления в известных системах сравнительно усложнена.
Контейнер для жидкости в форме топливного бака по ограничительной части п. 1 формулы изобретения, например, известен из ЕР 0 206 874 А1. В ЕР 0 206 874 А1 раскрывается топливный бак из синтетического материала для автомобилей, который имеет расширительную и вентиляционную систему и состоит из основного заполняемого объема, который продлен наружу расширительной камерой, и в котором расположена заправочная горловина. В верхней части заправочной горловины прикреплена линия эвакуации газа, включающая расширительную камеру и сифон. Эта линия далее соединяется с верхней частью впускной трубы для образования другой расширительной камеры, образуя контур с гидравлическим обратным клапаном. Вентиляционная система этого топливного бака сконструирована так, что основной кожух топливного бака может быть полностью заполнен топливом, при этом расширительный объем определен отдельной расширительной емкостью, окружающей заправочную горловину.
В этом документе применяется совершенно другая конструкторская концепция, поскольку в обычных топливных баках расширительный объем топливного бака обычно находится внутри основного заполняемого объема топливного бака. По меньшей мере теоретически такая конструкция имеет недостаток, заключающийся в том, что в наклонном положении автомобиля, в зависимости от уровня топлива в топливном баке, вентиляция системы будет невозможна.
Другой топливный бак, содержащий вентиляционную систему, описан, например, в DE 195 24 254 С1. В этом документе раскрывается топливный бак с заправочной горловиной из пластикового материала, при этом заправочная горловина соединена одним концом с топливным баком, а на другом конце имеет заправочное отверстие, при этом от бака до заправочного отверстия проходит вентиляционная труба, при этом камера адсорбера с отверстием камеры и канал для паров топлива, обеспечивающий сообщение бака с камерой адсорбера, сформированы как одно целое с заправочной горловиной на одном этапе раздувного формования, при этом камера адсорбера после заполнения активированным углем, закрывается крышкой, которая содержит регенерирующий клапан и закрывает отверстие камеры.
Топливные баки с подобной системой вентиляции известны из FR 2 692 207 А1, FR 2 278 200 А и GB 2 188 913 А.
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание контейнера для жидкости согласно ограничительной части п. 1 формулы, которая содержит упрощенное средство для отсечки заправки по уровню.
Эти и другие цели достигаются признаками по п. 1 формулы. Преимущественные варианты определены в зависимых пунктах формулы.
Линия оперативной вентиляции соединена с заправочной трубой в области, расположенной под выпускным концом заправочного пистолета, вставленного в заправочную трубу. Заправочная труба специально сконфигурирована в этой области так, чтобы часть потока жидкости проходила в линию оперативной вентиляции и накапливалась в сифоне, сформированном линией оперативной вентиляции. Если во время операции заправки автомобиля клапан вентиляции при заправке окажется закрыт жидкостью, присутствующей в контейнере, вентиляция контейнера через линию оперативной вентиляции может происходить только против колонны жидкости, присутствующей в сифоне. В результате функция удержания давления обеспечивается очень простыми средствами. Решение по настоящему изобретению обходится совершенно без клапанов и других движущихся частей. Опорожнение линии вентиляции при заполнении и образованного ею сифона происходит автоматически во время работы автомобиля, когда уровень колонны жидкости, присутствующей в заправочной трубе, падает, в результате чего во время работы автомобиля соответствующая линия вентиляции при заправке открывается в состоянии отсутствия давления на фильтре, таком как фильтр паров топлива. Таким образом, требуемая работа без давления контейнера для жидкости может быть реализована очень простыми средствами. Функциональная надежность системы, содержащей оперативную вентиляцию и систему отсечки при заправке может быть обеспечена соответствующим подбором сечения линии оперативной вентиляции, пропорционального сечению заправочной трубы.
Раздельные пути вентиляции, то есть, отдельные линии вентиляции, во-первых, для оперативной вентиляции и, во-вторых, для вентиляции при заправке, в каждом случае создаются намеренно.
В принципе, по меньшей мере одна линия оперативной вентиляции может быть соединена с уравнивающим объемом контейнера для жидкости через клапан без функции удержания давления. Клапан такого типа может быть, например, простым поплавковым клапаном, который обеспечивает закрывание контейнера для жидкости в случае переворота (гравитационный клапан).
Множество клапанов оперативной вентиляции может быть соединено с одной коллекторной линией оперативной вентиляции, которая также открывается в заправочную трубу, так, чтобы образовать сифон. В простейшем случае все клапаны вентиляции при заполнении могут быть сконфигурированы как ниппели без корпуса клапана. В этом случае средство обеспечения безопасности при перевороте будет образовано соответствующим клапаном в коллекторной линии оперативной вентиляции. Средство обеспечения безопасности при перевороте такого типа в форме гравитационного клапана можно реализовать, например, применяя переключающий клапан, который включен перед фильтром паров топлива. Переключающий клапан такого типа может быть также соединен с линией вентиляции при заправке. Вместо клапана вентиляции при заправке, который расположен в контейнере для жидкости, можно установить просто погружную трубку или ниппель, который закрыт уровнем жидкости, который поднимается во время операции заправки, в результате чего давление в контейнере для жидкости растет.
В одном варианте настоящего изобретения предлагается контейнер для жидкости, в котором по меньшей мере одна линия оперативной вентиляции соединена с открытым концом линии, который сконфигурирован как вентиляционный ниппель в уравнивающем объеме.
В другом варианте контейнера для жидкости множество вентиляционных линий соединены в разных точках контейнера для жидкости с уравнивающим объемом этого контейнера, и эти вентиляционные линии открыты в заправочную трубу так, чтобы в каждом случае образовать сифон.
Заправочная труба может быть соединена с фильтром, например, с фильтром паров топлива, например, через по меньшей мере один каплеотделитель и/или один воздухоотделитель. Альтернативно, заправочная труба, как описано выше, может быть соединена с фильтром через по меньшей мере один переключающий клапан.
Контейнер для жидкости сконфигурирован как топливный бак. Альтернативно, контейнер для жидкости может быть также сконфигурирован как контейнер для хранения жидкой добавки к выхлопным газам. Жидкой добавкой к выхлопным газам такого типа может быть, например, водный раствор мочевины, который впрыскивается в выхлопную систему в случае применения процесса селективного каталитического восстановления.
Далее следует описание двух иллюстративных вариантов настоящего изобретения со ссылками на приложенные чертежи, где:
Фиг. 1 - схематический, сильно упрощенный вид топливного бака по первому иллюстративному варианту изобретения и
Фиг. 2 - иллюстрация топливного бака по второму иллюстративному варианту изобретения.
Топливный бак 1, показанный на фиг. 1, сконфигурирован как топливный бак, изготовленный из термопласта, и предназначен для автомобилей. На чертеже он показан с сильно упрощенной геометрией/контуром. Изобретение следует понимать так, что топливный бак 1 может иметь сравнительно сложный контур/конструкцию с множеством объемов для топлива, соединенных друг с другом. Эти объемы для топлива также могут быть расположены на разных уровнях относительно установочного положения в автомобиле. Каждый объем топлива содержит по меньшей мере одно соединение 2 оперативной вентиляции.
Даже в случае сравнительно простой конструкции топливного бака 1, например, как показано на чертежах, в некоторых обстоятельствах необходимо множество вентиляционных соединений, чтобы, например, также обеспечить оперативную вентиляцию при боковом или поперечном наклоне автомобиля. Кроме того, топливный бак 1 содержит соединение 3 вентиляции при заправке и заправочную трубу 4. Заправочная труба 4 установлена обычным способом с заправочной горловиной, которая содержит, например, заправочную воронку для направления заправочного пистолета 5, устройство, известное как заслонка для предотвращения заправки топливом, содержащим свинец, и, возможно, средство заземления. Тот конец заправочной трубы 4, который открыт в топливный бак 1, может быть закрыт, например, обратным пластинчатым клапаном, который предотвращает обратный выплеск топлива из топливного бака 1 в случае бросков давления.
В этом варианте топливного бака, показанном на фиг. 1, соединения 2 оперативной вентиляции сконфигурированы как ниппели, соединенные с линиями 7 оперативной вентиляции, проложенными вне топливного бака. На чертеже показаны два соединения 2 оперативной вентиляции, которые в каждом случае соединены с линией 7 оперативной вентиляции. Линии 7 оперативной вентиляции проложены параллельно друг другу так, чтобы в каждом случае образовать сифон 8 и соединены с заправочной трубой 4 в ее верхней части на стороне, которая обращена в сторону от топливного бака 1. Соединение линий 7 оперативной вентиляции с заправочной трубой 4 расположено непосредственно под отверстием заправочного пистолета 5, который вставлен в заправочную трубу 4 так, что часть потока топлива может проходить по линиям 7 оперативной вентиляции во время операции заправки. Возможно, для этого в этой области потребуется соответствующая конфигурация сечения заправочной трубы 4. Например, заправочная труба 4 в области соединения с линиями 7 оперативной вентиляции может иметь экран, воронкообразное сужение или перегородки, расположенные внутри сечения заправочной трубы, чтобы обеспечить попадание жидкого топлива в линии 7 оперативной вентиляции так, чтобы жидкое топливо 8 могло накапливаться в сифоне 8 и закрывать соответствующие линии 7 оперативной вентиляции.
Сечение заправочной трубы 4 является кратным сечению линий 7 оперативной вентиляции. Условия сечения заданы так, чтобы эффективно обеспечить прекращение вентиляции при заправке и последующий дренаж линий 7 оперативной вентиляции.
В том варианте топливного бака 1, который показан на фиг. 1, соединение 3 вентиляции при заправке также сконфигурировано в форме простого ниппеля, который соединен линией 9 вентиляции при заправке с переключающим клапаном 10 на заправочной горловине заправочной трубы 4. Фильтр 11 паров топлива подсоединен после переключающего клапана 10.
Операция заправки начинается с введения заправочного пистолета 5 в заправочную трубу 4. Уровень топлива в топливном баке 1 начинает повышаться. При этом объем газа, находящегося над уровнем топлива, начинает вытесняться из топливного бака 1. В начале операции заправки жидкое топливо скапливается в сифоне 8 соответствующих линий 7 оперативной вентиляции, в результате чего линии 7 оперативной вентиляции оказываются закрытыми для объемного потока вытесняемого газа. Этот объемный поток газа подается через линию 9 вентиляции при заправке и переключающий клапан 10 на фильтр 11 паров топлива. При этом на фильтр 10 паров топлива не нужно направлять весь объемный поток газа, часть этого потока может рециркулировать по заправочной трубе и/или может удаляться через заправочный пистолет 5. Уровень жидкости в топливном баке растет до тех пор, пока жидкость не смочит/закроет заправочный пистолет и/или соединение 3 вентиляции при заправке. Соединение 3 вентиляции при заправке расположено на уровне, находящемся ниже соединений 2 оперативной вентиляции. Закрывание линии 9 вентиляции при заправке приводит к росту давления в топливном баке при продолжении заправки, вследствие чего колонна жидкости в заправочной трубе 4 поднимается, пока она не достигнет заправочного пистолета 5 и приведет к отключению заправочного пистолета 5. После извлечения заправочного пистолета 5 из отверстия заправочной трубы 4, ее закрывают крышкой. При этом заправочный пистолет 5 приводит в действие переключающий клапан 10. В описанном ранее случае переключающий клапан открыт, в результате чего тракт вентиляции при заправке открыт. Линии 7 оперативной вентиляции сообщаются через заправочную трубу 4 и переключающий клапан 10 с фильтром 11 паров топлива, при этом заправочная труба служит ловушкой для жидкости для частиц топлива (перенос жидкости), захваченных во время операции заправки.
Сразу после окончания операции заправки, жидкое топливо еще присутствует в сифоне 8 линий 7 оперативной вентиляции. Когда топливо удаляется из топливного бака 1, в результате работы двигателя внутреннего сгорания, уровень жидкости в заправочной трубе 4 падает. В той же степени жидкое топливо, скопившееся в сифоне 8 линий 7 оперативной вентиляции, вытягивается из линий 7 оперативной вентиляции за счет падения уровня жидкости в заправочной трубе 4, в результате чего, наконец, открывается тракт от соединения 2 для оперативной вентиляции по линии 7 оперативной вентиляции через заправочную трубу 4 к фильтру 11 паров жидкости в состоянии отсутствия давления во время работы автомобиля. Переключающий клапан 10 содержит поплавок, который является средством обеспечения безопасности при перевороте, перекрывая тракт к фильтру 11 паров топлива в случае переворота.
Тот вариант топливного бака 1, который показан на фиг. 2, отличается от топливного бака, показанного на фиг. 1 тем что соединение 3 вентиляции при заправке содержит клапан 12 вентиляции при заправке, имеющий корпус клапана, выполненный в форме поплавка. Кроме того, на заправочной горловине, то есть на заправочном конце трубы 4 установлен простой воздухоотделитель 13 без переключающей функции с гравитационным клапаном. В остальном способ работы вентиляционной систем топливного бака, показанного на фиг. 2, соответствует способу работы топливного бака, показанного на фиг. 1.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 - топливный бак
2 - соединение оперативной вентиляции
3 - соединение для вентиляции при заправке
4 - заправочная труба
5 - заправочный пистолет
6 - обратный пластинчатый клапан
7 - линия оперативной вентиляции
8 - сифон
9 - линия вентиляции при заправке
10 - переключающий клапан
11 - фильтр паров топлива
12 - клапан вентиляции при заправке
13 - воздухоотделитель