ТРУБНАЯ СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ДЛЯ ТОПЛИВНОГО БАКА
TUBE VENTILATION SYSTEM FOR FUEL TANK

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в целом относится к системам вентиляции для топливных баков транспортных средств, более конкретно изобретение касается трубной системы вентиляции для топливных баков транспортных средств.
Уровень техники
Топливные системы транспортных средств, среди прочего, содержат топливный бак, оборудованный заливной горловиной, разнообразные топливные клапаны, трубопровод для подачи топлива к системе зажигания и систему обработки паров топлива (обычно это система улавливания паров на основе угольного фильтра, часто называемая угольным фильтром), в которую протекают пары топлива из топливного бака и затем используются для обогащения подаваемой в систему зажигания топливной смеси.
Топливная текучая среда (в форме жидкости, капель, аэрозоля и пара) из топливного бака протекает через один или более клапанов, которые соединены посредством подходящего трубопровода, с отделителем жидкости, расположенным между системой улавливания паров топлива и баком.
Отделитель жидкости принимает топливную текучую среду, текущую из топливного бака, которая течет с относительно высокой скоростью благодаря изменениям давления и температуры, и, таким образом, пары, выходящие из топливного бака, уносят с собой значительное количество жидкого топлива в форме капель. Отделитель жидкости задерживает жидкое топливо и позволяет парам топлива протекать по направлению к системе улавливания паров. Затем жидкое топливо возвращается обратно в топливный бак при уменьшении давления внутри топливного бака.
Важным фактором в прикреплении вспомогательных устройств (арматуры) к топливному баку является поддержание непроницаемости для топлива для того, чтобы удовлетворять требованиям жесткого природоохранного законодательства. Один общепринятый способ соединения клапана с топливным баком состоит в том, чтобы выполнить отверстие с таким размером, при котором в нем с удобством помещается корпус клапана, и в неподвижном прикреплении клапана различными средствами, например при помощи сварки, термосваривания, различных крепежных элементов и т.д. Тем не менее, согласно этим способам между корпусом клапана и баком необходимо предусматривать специальные уплотнительные средства.
Согласно другому техническому решению топливные клапаны прикрепляют к топливному баку путем приваривания оплавлением клапана к внутренней верхней поверхности топливного бака. В качестве альтернативы к верхней поверхности топливного бака прочно прикрепляют соединительный элемент, а к указанному соединительному элементу прикрепляют клапан.
Внешняя поверхность бака, в котором удерживается один или более клапанов, также служит носителем по меньшей мере части выпускной насадки и присоединенного к ней трубопровода, а также, в некоторых случаях, какой-либо электропроводки. Это требует специальной пространственной конструкции топливного бака и учета других факторов.
Другой аспект, касающийся присоединения клапанов к бакам, относится к эффективному рабочему уровню клапанов, то есть к уровню, при котором клапан закрывается (иногда именуемый как «отсечка» или «запирание»), и тому уровню, при котором клапан снова открывается. Одним из соображений, регулирующих рабочий уровень, является заполнение пространства, что особенно важно, в частности, в транспортных средствах. Соответственно, существует требование, чтобы «мертвое пространство», т.е. пространство между «максимальным уровнем топлива» и верхней стенкой топливного бака, было уменьшено до минимума. Тем не менее, должны быть приняты меры для того, чтобы из-за вставки клапана в бак не увеличилось мертвое пространство.
Другой параметр, который нужно принять во внимание, представляет собой время, требуемое для монтажа и прикрепления каждого отдельного элемента паротопливной арматуры для управления потоком паров топлива к топливному баку и к сочлененному соединительному трубопроводу, и связанные с этим затраты.
Постоянно увеличивающиеся требования природоохранных организаций и административных органов состоят в том, что скорость просачивания топлива из топливного бака и его элементов арматуры должна быть минимальной. Результатом этих требований является то, что теперь требуются новые средства соединения для обеспечения по существу непроницаемого соединения между клапанами и топливным баком.
Таким образом, существует все увеличивающаяся тенденция к образованию как можно меньшего числа отверстий в топливном баке (в идеале только одного) и, соответственно, к тому, чтобы переместить систему вентиляции с относящимися к ней клапанами и соединениями как можно дальше внутрь топливного бака.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить подход для прикрепления элементов паротопливной арматуры внутри топливного бака с обеспечением по существу непроницаемости для топлива. Дополнительная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать соединительную систему для протекания топлива, соединяющую между собой различные элементы паротопливной арматуры. Эти и другие цели осуществлены с обеспечением по существу непроницаемости для топлива, что предполагается быстрым и экономически эффективным способом.
Согласно настоящему изобретению предлагается паротопливная система для транспортного средства, содержащая трубопровод, соединяющий между собой различные элементы паротопливной арматуры внутри топливного бака, где трубопровод выполнен непрерывным, а элементы паротопливной арматуры выполнены за одно с трубопроводом или поворотно соединены с трубопроводом посредством защелкивающегося соединения.
Термин «паротопливная арматура», использованный в описании и в формуле изобретения, используется для обозначения любого из разнообразных устройств/вспомогательного соединительного оборудования, обычно прикрепляемых внутри топливных баков (т.е. компоненты топливной системы), таких как клапаны различных типов (продувочные клапаны, срабатывающие при опрокидывании клапаны, запорные клапаны на переполнение, предохранительные клапаны на предельное давление, обратные клапаны и т.д.), отделители жидкости и сливные отверстия для жидкости, измерительные устройства, фильтры и т.п., а также посадочного места/несущего элемента, прикрепленного к топливному баку и к которому, в свою очередь, прикреплены различные клапанные элементы. Тем не менее, изобретение не ограничено каким-либо конкретным типом элементов паротопливной арматуры.
Использованный в описании и в формуле изобретения термин «трубопровод» использован для обозначения любого трубопровода, соединяющего между собой элементы паротопливной арматуры, упомянутые выше.
Непрерывно проходящий трубопровод согласно любому из вариантов выполнения изобретения обеспечивает экономию времени и снижение ожидаемых издержек при монтаже топливной системы внутри топливного бака по сравнению с традиционными системами, где между каждым элементом паротопливной арматуры проходит отдельный сегмент трубы.
Таким образом, в соответствии с изобретением предложен топливный бак, содержащий по меньшей мере один элемент паротопливной арматуры, поворотно соединенный с топливным трубопроводом, выходящим из топливного бака, при этом указанный трубопровод прикреплен к внутренней верхней стенке топливного бака.
Настоящее изобретение может иметь любой из следующих отличительных признаков:
- по меньшей мере один элемент паротопливной арматуры может быть встроен внутрь трубопровода;
- по меньшей мере один элемент паротопливной арматуры может быть присоединен к трубопроводу путем защелкивающегося соединения;
- трубопровод представляет собой непрерывную трубу, соединяющую между собой по меньшей мере два элемента паротопливной арматуры внутри указанного топливного бака;
- непрерывная труба охватывает по меньшей мере один элемент паротопливной арматуры и имеет функциональные отверстия, образованные на сегментах, соответствующих указанному по меньшей мере одному элементу паротопливной арматуры;
- трубопровод проходит между по меньшей мере одним элементом паротопливной арматуры и общим узловым элементом;
- трубопровод выполнен из жесткого и в то же время пластичного материала;
- трубопроводу заранее придана форма, соответствующая контуру внутренней верхней стенки топливного бака, к которой прикреплен трубопровод;
- трубопровод прикреплен к топливному баку крепежными элементами, обеспечивающими защелкивающееся соединение;
- через трубопровод обеспечено протекание текучей среды вне зависимости от рабочего состояния по меньшей мере одного элемента паротопливной арматуры. Таким образом, элемент паротопливной арматуры занимает только часть сечения, на котором проходит указанный элемент, оставляя свободный путь движения потока;
- диаметр трубопровода является по существу равномерным;
- элемент паротопливной арматуры проходит внутри трубопровода в осевом направлении.
Топливный бак обычно оборудован фланцем, принимающим выпуск трубопровода герметичным и непроницаемым образом, для переноса паров топлива по направлению к фильтру.
Кроме того, изобретение относится к трубопроводу и паротопливной арматуре вышеупомянутого типа.
Краткое описание чертежей
С целью понимания изобретения и представления того, как изобретение может быть осуществлено на практике, далее приведено описание некоторых вариантов осуществления в качестве неограничивающих примеров со ссылками на сопровождающие чертежи.
На фиг.1 показан изометрический вид топливного бака, оборудованного топливопроводной системой в соответствии с первым вариантом выполнения, при этом топливный бак показан прозрачным для того, чтобы сделать видимой трубную систему.
На фиг.2 показан вид сзади топливного бака, показанного на фиг.1.
На фиг.3 показан вид снизу топливного бака, показанного на фиг.1.
На фиг.4 показан схематический разрез срабатывающего при опрокидывании клапана в первом варианте осуществления, взятый по линии IV-IV на фиг.3.
На фиг.5 показано увеличенное изображение детали срабатывающего при опрокидывании клапана, обозначенного символом V на фиг.3.
На фиг.6 показано увеличенное изображение спускного клапана сегмента трубопровода, обозначенного символом VI на фиг.3.
На фиг.7 показано увеличенное изображение сегмента, обозначенного как VII на фиг.3, иллюстрирующее обратный клапан, встроенный в трубную систему.
На фиг.8 показан изометрический вид топливного бака, оборудованного трубной системой вентиляции в соответствии с другим вариантом выполнения изобретения, при этом топливный бак сделан прозрачным для того, чтобы сделать видимой систему вентиляции.
На фиг.9 показан вид сзади топливного бака, показанного на фиг.8.
На фиг.10 показан вид снизу топливного бака, показанного на фиг.8.
На фиг.11 показан разрез по линии XI-XI на фиг.10.
Осуществление изобретения
Сначала следует обратить внимание на фиг.1-3, иллюстрирующие топливный бак, в целом обозначенный как «10», содержащий трубную систему вентиляции в соответствии с изобретением, в целом обозначенную как «12». Топливный бак имеет известную седловидную или напоминающую очки форму, подходящую для установки внутри транспортного средства, как известно в данной области техники.
Трубная система 12 вентиляции содержит непрерывный трубопровод 14, изготовленный из жесткого материала, например из пластика, который в соответствии с вариантом выполнения настоящего изобретения также может сгибаться или даже быть эластичным. Трубопровод 14 в целом следует форме топливного бака 10, при этом он имеет верхний участок 18 и два боковых нижних участка 20А и 20В, соединенные между собой непрерывным трубопроводом, как упомянуто выше.
Трубопровод 14 проходит от своего приемного конца 22 по направлению к выпускному концу 24, выходящему в выпускной соединитель 26, который, в свою очередь, присоединен посредством соответствующего трубопровода (не показан) к системе обработки - фильтру паров топлива (не показан), как известно из уровня техники.
Трубопровод 14 выполнен как одно целое с несколькими элементами паротопливной арматуры, обозначенными в совокупности как 30A-30G. Эти элементы паротопливной арматуры могут представлять собой какой-либо один или большее количество из различных клапанов, таких как продувочные клапаны, срабатывающие при опрокидывании клапаны, запорные клапаны на переполнение, отделители жидкости, сливные отверстия для жидкости, измерительные приборы, фильтры и т.д. Однако более вероятно, что обозначенный как 30G элемент паротопливной арматуры представляет собой обратный клапан (т.е. клапан одностороннего действия), а один или оба элемента паротопливной арматуры, обозначенные как 30Е и 30В, являются клапанами для выпуска захваченных частиц жидкости. Элементы паротопливной арматуры, обозначенные номерами позиций 30D и 30С, вероятно, являются срабатывающими при опрокидывании клапанами и запорными клапанами на переполнение, известными из уровня техники; с этой целью эти клапаны расположены на самых верхних участках топливного бака 10 или по соседству с ними.
Как можно видеть на чертежах, трубопровод 14 имеет по существу одинаковый диаметр, хотя он может быть несколько толще на тех участках, на которых установлены различные элементы паротопливной арматуры. Следует обратить внимание на то, что элементы паротопливной арматуры проходят в осевом направлении внутри трубопровода 14, и тем самым трубопровод охватывает соответствующие элементы паротопливной арматуры, тем не менее, оставляя необходимые образованные в нем отверстия для функционирования клапанов, там, где это требуется. Способ изготовления предлагаемого трубопровода по существу аналогичен тому, который известен в области техники, относящейся к капельному орошению, в котором капельные водовыпуски (устройства для выпуска жидкости) заделывают в трубопровод при изготовлении посредством процесса непрерывной экструзии.
Диаметр предлагаемого трубопровода может соответствовать существующим сегментам трубопровода, используемым в настоящее время для соединения между различными элементами клапанной арматуры, или может быть немного больше, как это может потребоваться.
Трубопровод 14 может быть прикреплен к верхней стенке топливного бака 10 или к верхним участкам его боковых стенок при помощи различных крепежных средств, причем без необходимости образования в топливном баке каких-либо отверстий, кроме выхода у конца 22. Крепление трубопровода 14 к топливному баку может быть выполнено, например, соединителями, обеспечивающими защелкивающееся соединение, в целом обозначенными как «38», которые содержат фланцевый участок 40, предназначенный для прикрепления к соответствующему участку стенки топливного бака, и участок 42 для захвата трубы, предназначенный для удерживания путем защелкивания трубопровода 14. Прикрепление фланцевого участка 40 к топливному баку 10 может быть выполнено, например, путем применения адгезивного вещества, при помощи термосваривания, сварки оплавлением, посредством крепежных элементов, обеспечивающих защелкивающееся соединение, и т.д.
На фиг.4 и 5 показан схематический разрез, сделанный по линии IV-IV на фиг.3, иллюстрирующий срабатывающий при опрокидывании продувочный клапан 30В, выполненный за одно целое внутри трубопровода 14. Срабатывающий при опрокидывании клапан занимает часть сечения трубопровода 14, тем не менее, оставляя значительный проход для движения потока, обозначенный как 46, за счет чего обеспечивается протекание там текучей среды вне зависимости от положения соответствующего топливного клапана. Соответственно, течение топлива через проход 46 обеспечивается вне зависимости от того, находится ли элемент паротопливной арматуры (в данном варианте выполнения - 30В) в открытом положении или в закрытом положении, или даже в случае его неисправности. Срабатывающий при опрокидывании продувочный клапан 30В содержит образующий оболочку корпус 48, имеющий впуск 50 клапана и выпуск 52 клапана, при этом указанный впуск 50 проходит над отверстием 56 трубы 14. Внутри корпуса 48 помещен поплавочный элемент 60, выполненный с возможностью перемещения внутри полости 62 клапана 30В, с проходящим над ним упругим уплотнительным элементом 64, который выполнен с возможностью вхождения в герметичный контакт с выпуском 52.
В варианте осуществления, в котором элемент паротопливной арматуры прикреплен внутри трубопровода, между ними существует герметичный контакт для того, чтобы обеспечить прохождение паров топлива только через соответствующий элемент арматуры. Соответственно, в раскрытом выше по тексту примере корпус 48 клапана прикреплен к трубопроводу 14 с обеспечением герметичности, так что протекание текучей среды ограничено только путем, проходящим через отверстие 56 и впуск 50 клапана.
Конструкция выполнена таким образом, что в случае непреднамеренного опрокидывания транспортного средства или при его движении по траектории с крутым наклоном поплавочный элемент 60 перемещается в положение к выпуску 52, при этом уплотнительный элемент 64 входит в герметичный контакт с выпуском 52, предотвращая протекание топлива в проход 46 для потока. В случае переполнения топливного бака сила плавучести воздействует на поплавочный элемент 60 в направлении вверх, так что уплотнительный элемент 64 снова входит в контакт с выпуском 52 с образованием герметичного соединения, препятствуя протеканию жидкости в проход 46 для потока.
На фиг.6 проиллюстрирован клапан 30Е для выпуска захваченных частиц жидкости, содержащий корпус 70, встроенный в трубопровод 14 и проходящий в его самом нижнем участке, при этом корпус 70 содержит несколько впускных отверстий 72 и несколько выпускных отверстий 74, соосных с выполненными в трубопроводе 14 отверстиями 76. Внутри корпуса 70 помещена подложка 78, поддерживающая гибкую диафрагму 82, проходящую ниже впускных отверстий 72, при этом в нормальном состоянии находящуюся в незадействованном положении, как проиллюстрировано на фиг.6. Устройство выполнено таким образом, что при нормальном режиме работы обеспечивается течение жидкости в направлении из трубопровода 14 в топливный бак через отверстия 72, в камеру 84 клапана для выпуска захваченных частиц жидкости и из нее через отверстия 74 и 76 в топливный бак. Тем не менее, возможность течения в противоположном направлении отсутствует, так как давление текучей среды внутри топливного бака вызовет деформацию мембраны 82, приводя ее в герметичный контакт с отверстиями 72. Также это важно в случае дозаправки для того, чтобы обеспечить повышение давления в топливном баке для отсекания заправочной насадки.
На фиг.7 проиллюстрирован схематический разрез обратного клапана 30G, содержащего соосный корпус 88, встроенный внутрь трубопровода 14 и имеющий впускной канал 90 и выпускной канал 92, поршень 94, выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении внутри него и укрепленный с внутренней стороны, и уплотнительный элемент 96, выполненный с возможностью вхождения в контакт с образованием герметичного соединения с закрываемым седлом 98, образованным на корпусе 88. Поршень 94 смещается под действием пружины в положение с образованием герметичного контакта, как показано на фиг.7, при помощи витой пружины 100 сжатия, упирающейся на одном конце в буртик 102 поршня 94, а на противоположном своем конце в закрывающий элемент 104, неподвижно прикрепленный к корпусу 88. Поршень 94 выполнен с несколькими отверстиями 108, которые закрываются уплотнительным элементом 96 в направлении от впускного канала 90 к выпускному каналу 92, при этом указанные отверстия открываются под действием давления в случае повышения давления в направлении выпускного канала 92, тем самым деформируя уплотнительный элемент 96 с обеспечением течения через отверстия 108 по направлению к впускному каналу 90. При этом, однако, отверстия 108 остаются закрытыми для течения в направлении от впускного канала 90 к выпускному каналу 92, так что течение в этом направлении допускается только при увеличении давления, превышающем смещающее воздействие витой пружины 100, для того, чтобы позволить протекание текучей среды с достаточно высокой скоростью потока.
В варианте осуществления, показанном на фиг.8-10, проиллюстрирован топливный бак 110, аналогичный топливному баку 10 предыдущего варианта осуществления, однако оборудованный трубной системой вентиляции, выполненной в соответствии с несколько отличным вариантом осуществления, в целом обозначенной как «120».
Трубная система 120 содержит проходящую непрерывно вентиляционную трубу 124, прикрепленную внутри топливного бака 110 аналогично тому, как раскрыто при описании предыдущего варианта осуществления, однако только с одним образованным в топливном баке выпуском, обозначенным как 116, способом, при котором обеспечена непроницаемость для топлива.
В то время как в предыдущих вариантах осуществления элементы паротопливной арматуры были заключены внутри трубопровода 14, в соответствии с настоящим вариантом осуществления элементы паротопливной арматуры 130А-130F выполнены внешними по отношению к трубопроводу 124 и неподвижно прикреплены к этому трубопроводу, например, посредством защелкивающегося соединения, как проиллюстрировано на фиг.11. Это конструктивное исполнение подходит для быстрого и эффективного соединения различных элементов паротопливной арматуры, как изложено выше, путем защелкивания с распределением их внутри топливного бака в требуемых местоположениях.
Проиллюстрированный на фиг.11 срабатывающий при опрокидывании продувочный клапан 130Е содержит защелкиваемый хвостовой участок 140, имеющий буртик 142, так что когда он вставлен с защелкиванием в образованное в трубопроводе 124 отверстие, обеспечивается его герметичное удержание, тем самым предотвращая его извлечение, и прочно фиксируется его положение. Срабатывающий при опрокидывании клапан 130Е содержит корпус 144, имеющий выпуск 146, один или большее количество впусков 148, поплавочный элемент 150, служащий опорой уплотнительному элементу 152, установленному с возможностью образования герметичного контакта с уплотнительным буртиком 154 выпуска 146.
Поплавочный элемент 150 выполнен с возможностью перемещения между открытым положением, как на фиг.11, в котором клапан 130Е обеспечивает вентилирование топливного бака через впуски 148, через полость 156 и сквозь выпуск 146 в проход 158 для потока трубопровода 124. Тем не менее, при наполнении топливного бака уровень жидкости внутри бака вызывает перемещение вверх поплавочного элемента 150, так что уплотнительный элемент 152 входит в контакт с уплотнительным буртиком 154, закрывая выпуск 146. Аналогичным образом, в случае переворота транспортного средства поплавочный элемент 150 перемещается так, что уплотнительный элемент 152 входит в герметичный контакт с буртиком 154 выпуска, предотвращая вытекание топлива через выпуск 146 в проход 158 для потока.
Хотя были описаны и проиллюстрированы отдельные частные варианты осуществления со ссылкой на чертежи, специалисту будет очевидно, что возможны многие варианты, не выходящие за рамки объема охраны изобретения. Это касается, например, различных элементов паротопливной арматуры, которые могут быть использованы, и модификаций трубопровода, однако с непрерывной трубой, как это изложено.