ПРОБКА ЗАЛИВНОЙ ГОРЛОВИНЫ ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ТОПЛИВНОГО БАКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
FILLER NECK PLUG OF, PRIMARILY, TRANSPORT FACILITY

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к транспортному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к системе питания двигателя внутреннего сгорания, и касается пробки, предназначенной для закрывания заливной горловины и регулирования давления в топливном баке транспортного средства, эксплуатируемого в различных климатических условиях. Изобретение может быть использовано для закрывания заливной горловины и регулирования давления в любой емкости, испытывающей перепады давления, в частности в радиаторе системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания или в баке гидросистемы управления рабочим оборудованием транспортного средства.
Известен затвор для топливного бака транспортного средства, состоящий из колпака, крышки с отверстием для прохода воздуха и расположенных под ней стаканов с отбортовками, имеющих в стенках и днищах отверстия для прохода воздуха. Для исключения выброса топлива стаканы расположены один в другом с зазором, укреплены на крышке и имеют скошенные в противоположных направлениях днища, при этом отверстия в стенках стаканов смещены одно относительно другого. Затвор также снабжен укрепленным в отверстии крышки штуцером с вертикальным и горизонтальным каналами /1/.
Таким образом, образованный при помощи стаканов лабиринт для прохода воздуха, форма стаканов и наличие штуцера с каналами исключает выплескивание жидкости из бака, но не обеспечивают ее вытекание при опрокидывании транспортного средства.
Известна также пробка топливного бака мотоцикла, содержащая наружный корпус с уплотнительным кольцом и центральным вентиляционным отверстием, клапанное устройство в виде пластины и шарика и внутренний колпачок, расположенный под клапанным устройством. Для упрощения конструкции и повышения надежности работы внутренний колпачок выполнен в виде цилиндрической втулки, имеющей в осевом сечении М-образную форму с расположенным в верхней части цилиндрическим уступом, в котором выполнены крестообразные пазы, переходящие в наклонные выступы для обеспечения возможности контактирования с шариком. Пластина клапанного устройства расположена на уступе под центральным вентиляционным отверстием корпуса /2/.
Недостатком данной конструкции является то, что она не защищает топливный бак от попадания в него через вентиляционное отверстие загрязненного воздуха и влаги, что снижает экономичность и долговечность двигателя. Кроме того, надежность срабатывания клапанного устройства зависит от плотного прилегания пластины и шарика к сопрягаемым деталям пробки, которые при изготовлении, а также вследствие износа в процессе работы, могут иметь шероховатость и неровность сопрягаемой плоскости, что приводит к нарушению надежной работы клапанного устройства и всего устройства в целом.
Известны конструкции крышки заправочной горловины топливного бака транспортного средства, направленные на надежное закрывание горловины.
Так, например, известен затвор с клапаном впуска и выпуска воздуха, предназначенный для топливного бака автомобилей, в частности заправляемых дизельным топливом. Затвор имеет крышку, уплотнительный корпус, удерживаемый в крышке с геометрическим замыканием, и запирающее устройство, интегрированное в крышке и уплотнительном корпусе. Клапанный корпус с клапаном впуска и выпуска воздуха удерживается на уплотнительном корпусе концентрично оси закрываемого патрубка. Взаимодействующая с запирающим устройством и выполненная в виде запора упругая скоба смонтирована с изгибанием в уплотнительном корпусе, а пружинящая кольцевая шайба опирается с возможностью поворота на уплотнительный корпус, осуществляя уплотнение в осевом направлении /3/.
Известна также крышка заправочной горловины топливного бака автомобиля, состоящая из двух частей: внутренней части с резьбой для соединения с заливной горловиной и наружной части, выполненной в виде колпачка, охватывающей внутреннюю часть и вращающейся относительно нее вокруг центральной оси крышки /4/.
Однако конструкция указанных крышек достаточно сложна в изготовлении и эксплуатации.
Известна также пробка топливного бака транспортного средства, содержащая корпус с резьбовой частью и вентиляционным отверстием, закрепленные на корпусе основной и дополнительный колпачки, уплотнительный элемент, клапан и упругий элемент, расположенный между дном дополнительного колпачка и клапаном, который установлен под основным колпачком, а уплотнительный элемент расположен между фланцами основного и дополнительного колпачков. Упругий элемент выполнен из воздухопроницаемого материала. Вентиляционное отверстие выполнено в виде соединенных между собой прорезей, одна из которых выполнена на внутренней резьбовой части корпуса, а другая - на внутренней стороне верхней части корпуса. В дне основного колпачка выполнено отверстие, закрываемое клапаном /5/.
Недостатком указанной конструкции является то, что топливный бак не имеет сообщения с атмосферой при возникновении в нем избыточного давления. Сброса давления не происходит, т.к. под воздействием избыточного давления клапан находится в прижатом состоянии к отверстию основного колпачка, что может привести к деформации топливного бака вследствие возникновения высокого давления в нем.
Наиболее близкой по технической сущности и выбранной в качестве прототипа является пробка заливной горловины топливного бака автомобиля, содержащая крышку с выступающей частью, образующей рукоятку для вращения и корпус с резьбой для ввинчивания в заливную горловину, соединенные друг с другом, элементы ограничения момента заворачивания, прокладку, уплотняющую пробку в заливной горловине. Крышка выполнена с выступами на верхней внутренней поверхности и с защелкивающимся элементом соединения на внутренней боковой поверхности. Корпус выполнен с фланцем, в котором выполнены сквозные пазы и упругие элементы с выступами, с кольцевым буртиком и с резьбой на внешней боковой поверхности, со ступенчатой частью со ступенчатым отверстием внутри, по верхнему контуру которого выполнен кольцевой радиусный выступ, с ребрами жесткости и с выступами внутри, в верхней части которых выполнена круговая канавка и фиксирующие элементы. Прокладка выполнена в виде уплотнительного кольца. При этом элементы ограничения момента заворачивания выполнены в виде выступов на верхней внутренней поверхности крышки и упругих элементов с выступами на фланце корпуса. Дополнительно пробка содержит клапанное устройство, состоящее из клапана воздушного (впускного), клапана парового (выпускного), втулки, тарелки, пружины малой и пружины большой. Клапан воздушный (впускной) установлен на пружину малую, которая установлена на нижнюю ступень ступенчатого отверстия. Клапан паровой (выпускной) установлен на кольцевой радиусный выступ, выполненный по верхнему контуру ступенчатого отверстия, и соединен с втулкой. Тарелка установлена в круговой канавке выступов внутри корпуса и закреплена с помощью фиксирующих элементов. Пружина большая установлена между втулкой и тарелкой. Крышка и корпус соединены друг с другом посредством защелкивающегося элемента соединения, выполненного в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным выступом /6/.
Недостатком известного устройства пробки является наличие большого количества сборочных деталей, что усложняет его конструкцию.
В задачу изобретения положено создание более простого и удобного в эксплуатации устройства, обеспечивающего герметичное соединение пробки с заливной горловиной топливного бака или другой емкости транспортного средства, исключение вытекания топлива из бака при опрокидывании транспортного средства, поддержание в баке рабочего давления на транспортном средстве, эксплуатируемом в различных климатических условиях, упрощение изготовления и сборки устройства, повышение надежности его функционирования.
Поставленная задача достигается тем, что в пробке заливной горловины, преимущественно топливного бака транспортного средства, содержащей крышку с резьбой для навинчивания на заливную горловину и наружной цилиндрической поверхностью, образующей рукоятку для вращения, и корпус с фланцем, со ступенчатой частью, имеющей внутри ступенчатое отверстие, и вентиляционными каналами, прокладку в виде кольца, уплотняющую пробку на заливной горловине, и клапанное устройство, состоящее из подпружиненных клапана воздушного (впускного) и клапана парового (выпускного), при этом крышка выполнена с выступами на верхней внутренней поверхности и соединена с корпусом посредством защелкивающегося соединения, а клапан воздушный (впускной) установлен на пружину, которая размещена на нижней ступени ступенчатого отверстия, корпус выполнен из двух разъемных частей, соединенных друг с другом посредством защелкивающегося соединения, при этом одна часть корпуса выполнена в виде кольцеобразной обоймы с фланцем, во внутренней части которой выполнена кольцевая канавка, в которой установлен фильтрующий элемент, а другая часть выполнена в виде стакана, внутри которого на дне выполнена ступенчатая часть со ступенчатым отверстием, на которой размещено клапанное устройство, крышка снабжена диаметральным пазом, выполненным на ее верхней внутренней поверхности и сообщенным с диаметрально расположенными вертикальными пазами, выполненными на ее резьбовой поверхности, и со ступенчатым отверстием корпуса, прокладка выполнена с двусторонними кольцевыми уплотнительными буртиками и установлена между верхними поверхностями стакана и горловины и нижней поверхностью фланца упомянутой обоймы, а клапан паровой (выпускной) выполнен в виде колпачка с фланцем и осевым отверстием в его дне и снабжен кольцевыми уплотнительными буртиками, выполненными на нижних поверхностях его фланца и осевого отверстия.
Наружная цилиндрическая поверхность крышки, образующая рукоятку для вращения, снабжена вертикальными рифлениями и двумя диаметрально расположенными вертикальными выступами.
На чертеже изображена в разрезе пробка заливной горловины, преимущественно топливного бака транспортного средства.
Пробка заливной горловины топливного бака транспортного средства содержит крышку 1 с внутренней резьбой 2 для навинчивания на горловину 3 топливного бака и корпус, состоящий из двух разъемных частей: кольцеобразной обоймы 4 с фланцем 5 и стакана 6. На внутренней плоской поверхности крышки 1 выполнены осевой выступ в виде двух полуколец 7 и 8, снабженных выступающими наружу упругими полукольцевыми выступами 9, диаметральный паз 10 и выступы 11 в виде бобышек, упирающиеся во фланец 5 обоймы 4 с образованием канала для прохода воздуха или паров топлива. Для облегчения заворачивания и выворачивания пробки на наружной цилиндрической поверхности крышки 1 выполнены вертикальные рифления 12 и два диаметрально расположенных вертикальных выступа 13. На ответной внутренней стороне выступов 13, со стороны резьбы 2, выполнены вертикальные пазы 14, образующие каналы для прохода воздуха или паров топлива, сообщающиеся соответственно с диаметральным сквозным пазом 10.
Кольцеобразная обойма 4 снабжена осевым отверстием 15, на внутренней поверхности которого выполнены направленные к его оси закругленные упругие выступы 16, образующие с выступами 9 крышки 1 защелкивающееся соединение. Во внутренней части обоймы 4 выполнена кольцевая канавка 17, в которой установлен фильтрующий элемент 18, служащий для предотвращения попадания загрязненного воздуха и воды в топливный бак. На наружной цилиндрической поверхности обоймы 4 выполнена кольцевая канавка 19, а на нижней поверхности обоймы 4 выполнен кольцевой выступ 20.
Стакан 6 снабжен кольцевым ступенчатым выступом 21, выполненным на его дне и образующим осевое ступенчатое отверстие 22 для прохода воздуха или паров топлива. На внешней цилиндрической поверхности стакана 6 выполнен упругий кольцевой выступ 23, расположенный на расстоянии от дна стакана 6 на уровне канавки 19 обоймы 4, образуя с ней защелкивающееся соединение. Во внутренней полости стакана 6 коаксиально отверстию 22 установлено клапанное устройство, состоящее из двух подпружиненных клапанов 24 и 25. Клапан 24 паровой (выпускной) выполнен в виде колпачка с фланцем 26, в дне которого имеется осевое отверстие 27 для прохода воздуха или паров топлива. Для надежного уплотнения на нижних поверхностях отверстия 27 и фланца 26 клапана 24 выполнены кольцевые уплотнительные буртики 28 и 29. Клапан 24 находится постоянно в прижатом состоянии ко дну стакана 6 под воздействием пружины 30, опирающейся верхним концом во внутреннюю полость кольцевого выступа 20 обоймы 4, а нижним концом - во фланец 26 клапана 24. Клапан 25 воздушный (впускной) выполнен пластинчатым, установлен концентрично внутри клапана 24 и находится в подпружиненном состоянии к отверстию 27 клапана 24 под воздействием пружины 31, установленной нижним концом на кольцевой ступени выступа 21 стакана 6. В отверстии 22 стакана 6 на перемычке установлено кольцо 32, на котором закреплен фиксирующий элемент 33, пробки, например цепочка, соединенная с заливной горловиной 3.
Для обеспечения герметичности закрывания заливной горловины 3 в пробке установлен уплотнительный элемент 34, выполненный в виде плоского кольца с двухсторонними кольцевыми уплотнительными буртиками 35, размещенного между верхними поверхностями стакана 6 и горловины 3 и нижней поверхностью фланца 5 обоймы 4.
Предпочтительным материалом для изготовления крышки 1 является, например, полипропилен.
Предпочтительным материалом для изготовления кольцеобразной обоймы 4 с фланцем 5 и стакана 6 корпуса является, например, полиэтилен.
Предпочтительным материалом для изготовления пружин 30 и 31 является, например, проволока.
Параметры и размеры пружин 30, 31 подбирают и рассчитывают согласно заданным параметрам, соответственно, разрежения или давления.
Предпочтительным материалом для изготовления клапана 24 воздушного (впускного) является, например, металлическая лента.
Предпочтительным материалом для изготовления клапана 25 парового (выпускного) является, например, цветной металл.
Из пластмассы методом литья под давлением на пресс-формах, эксплуатируемых на термопластавтоматах, изготавливают крышку 1 и корпусные детали 4, 6 пробки. Клапаны 24, 25 изготавливают методом холодной штамповки с последующим нанесением на нижнюю поверхность клапана 24 резинового покрытия с образованием кольцевых буртиков 28, 29.
Устройство пробки работает следующим образом.
При понижении давления в топливном баке ниже атмосферного (в связи с уменьшением объема топлива) атмосферный воздух по лабиринту каналов, образованному вертикальными пазами 14, диаметральным пазом 10 крышки 1, отверстием 15 корпуса и отверстием 27 клапана 24, поступает к клапану 25. Под воздействием давления воздуха клапан 25 сжимает пружину 31, при этом между клапанами 24 и 25 возникает зазор, достаточный для поступления атмосферного воздуха в топливный бак. При этом воздух проходит через фильтрующий элемент 18, где происходит его очистка от пыли и влаги. После выравнивания давления в топливном баке с атмосферным клапан 25 посредством пружины 31 возвращается в исходное положение и перекрывает отверстие 27 клапана 24.
При повышении давления в топливном баке выше атмосферного (при работе в жарких условиях) клапан 24 под воздействием избыточного давления сжимает пружину 30. Между фланцем 26 клапана 24 и дном стакана 6 возникает зазор, достаточный для выхода паров топлива, которые по лабиринту каналов, образованному отверстием 22 стакана 6, упомянутым зазором, отверстием 15 корпуса, пазом 10 и пазом 14 крышки 1, выбрасываются в атмосферу. При этом клапан 25 постоянно находится в поджатом состоянии к отверстию 27 клапана 24 под воздействием пружины 31 и давления паров топлива. По мере выравнивания давления в топливном баке с атмосферным клапан 24 посредством пружины 30 прижимается ко дну стакана 6 и перекрывает проход через отверстие 22.
В случае опрокидывания транспортного средства клапаны 24 и 25 находятся в закрытом положении посредством воздействия на них пружин 30 и 31, что предотвращает утечку топлива из бака.
Выполнение корпуса из двух разъемных частей, соединенных друг с другом посредством защелкивающегося соединения, упрощает сборку и разборку пробки, например для промывки или замены фильтрующего элемента, вентиляционных каналов, клапанов и пружин.
Снабжение пробки фильтрующим элементом позволяет очищать поступающий воздух в бак от вредных примесей, что увеличивает ресурс работы двигателя внутреннего сгорания.
Выполнение разъемной части корпуса в виде стакана, внутри которого на дне выполнена ступенчатая часть со ступенчатым отверстием, на которой установлено клапанное устройство, упрощает его изготовление, сборку и разборку.
Выполнение прокладки и клапана парового (выпускного) с двусторонними кольцевыми уплотнительными буртиками обеспечивает герметичное соединение пробки с заливной горловиной топливного бака или другой емкости транспортного средства, что исключает вытекание топлива (рабочей жидкости) из бака (емкости) при опрокидывании транспортного средства, а также позволяет поддерживать в требуемых пределах рабочее давление в баке (емкости) транспортного средства, эксплуатируемого в различных климатических условиях.
Источники информации
1. SU №952685, МПК B65D 51/16, опубл. 23.08.1982.
2. SU №1687468 A1, МПК В60K 15/05, опубл. 30.10.1991.
3. DE №19901432 A1, МПК В60K 15/05, опубл. 20.07.2000.
4. ВУ №19845176 С2, МПК В60K 15/05, опубл. 17.08.2000.
5. BY №3711 C1, МПК В60K 15/05, опубл. 30.12.2000.
6. RU №2312775 C1, МПК В60K 15/05, опубл. 20.12.2007 (прототип).