ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ
SAFETY DISCONNECTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к предохранительному разъединителю для устройства заправки топливом, таким как бензин, дизельное топливо и газообразный водород, в частности, к предохранительному разъединителю для отделения устройства заправки топливом и заправочного шланга друг от друга в чрезвычайной ситуации.
Уровень техники
Например, как показано на фиг. 11, когда транспортное средство А заправляется топливом на топливозаправочной станции, заправочный носик 202, установленный на конце заправочного шланга 201, и заправочная горловина 203 стороны транспортного средства соединены друг с другом для заливки топлива в заправочную горловину 203 стороны транспортного средства. В данной ситуации, если транспортное средство А движется во время заправки топливом и тянет за собой заправочный шланг 201, топливозаправочное устройство падает и выходит из строя, и топливо выливается, так что возникает опасная ситуация. В таком случае между топливозаправочным устройством 200 и заправочным шлангом 201 устанавливают предохранительный разъединитель 300 для аварийного разъединения, и если к заправочному шлангу 201 прикладывается растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, предохранительный разъединитель 300 разъединяется, чтобы предотвратить выход из строя топливозаправочного устройства 200.
Однако в случае, когда растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, не прикладывается к заправочному шлангу 201, если заправочный шланг раскачивается, возникает вероятность того, что момент, возникающий вследствие раскачивания заправочного шланга 201, воздействует на подсоединенный участок элемента (штекер) заправочного шланга стороны транспортного средства предохранительного разъединителя 300, и подсоединенный участок выходит из строя, и возникает течь топлива через вышедший из строя участок. Обычно не принимается никаких мер для предотвращения поломки штекера предохранительного разъединителя 300 в результате воздействия момента, возникающего при раскачивании заправочного шланга 201.
В других традиционных технологиях в качестве предохранительного разъединителя устройства заправки газообразным водородом предлагаются предохранительные разъединители для аварийного разъединения, в которых каналы в штекере и гнезде ортогональны друг другу (см., к примеру, японскую патентную публикацию № 2007120717), однако предохранительный разъединитель, способный предотвращать выход из строя предохранительного разъединителя вследствие воздействия момента, возникающего при раскачивании заправочного шланга 201, до сих пор не предложен.
Содержание японской патентной публикации № 2007120717 во всей ее полноте включено в настоящий документ посредством ссылки.
Раскрытие изобретения
Задачи, которые должны быть решены настоящим изобретением
Настоящее изобретение разработано с учетом вышеупомянутых проблем известного уровня техники, и его задачей является предложение предохранительного разъединителя, способного предотвращать выход из строя предохранительного разъединителя вследствие воздействия момента, возникающего при раскачивании заправочного шланга, и надежно отделять элемент стороны топливозаправочного устройства от элемента стороны транспортного средства, когда к заправочному шлангу прикладывается растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, чтобы предотвращать выход из строя топливозаправочного устройства.
Средство решения задачи
Предохранительный разъединитель 100 согласно настоящему изобретению характеризуется наличием цилиндрического штекера (10: элемент стороны транспортного средства), в котором выполнен канал (1A: внутриштекерный канал), гнезда (20), в котором выполнен канал (21A: внутригнездовой канал), продолжающийся к каналу (1A) в штекере (10), и отсечного клапана, установленного в канале (21A: внутригнездовом канале) гнезда (20), открывающегося когда штекер (10) вставляют в гнездо (20), и закрывающегося когда штекер (10) отсоединяют от гнезда (20), в котором центральные оси каналов штекера (10) и гнезда (20) образуют прямую линию, заправочный шланг (61) соединен со штекером (10), и направляющая (70, 70A) шланга для ограничения перемещения заправочного шланга (61) находится в положении, отделенном от штекера (10). Предпочтительно, чтобы предлагаемый в настоящем изобретении предохранительный разъединитель (100) располагался рядом с основным участком заправочного шланга (61), сообщающимся с заправочным носиком, и рядом с машиной взвешивания (топливозаправочным устройством).
В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы направляющие (70, 70A) шланга включали в себя внешние цилиндры (71, 71A), упругие элементы (72, 72A) для охватывания заправочного шланга (61), участки (73, 73A) для размещения упругих элементов, в полостях которых размещаются упругие элементы (72, 72A), и крышки (74, 74A), находящиеся в зацеплении с участками (73, 73A) для размещения упругих элементов, чтобы закрывать полости, и чтобы внутренние диаметры (φ1, φ1A) внешних цилиндров (71, 71A) были больше максимального диаметра (D1) штекера (10).
Здесь предпочтительно, чтобы направляющая (70A) шланга фиксировалась участком (75) крепления внешнего цилиндра, чтобы на концевом участке (нижний концевой участок в плоскости фиг. 6) участка (73A) для размещения упругого элемента направляющей (70A) шланга имелся выступ (73AT), выступающий в радиальном направлении наружу направляющей (70A) шланга, и чтобы на внутренней периферийной поверхности участка (75) крепления внешнего цилиндра имелась канавка (75B), способная принять выступ (73AT).
Кроме того, в настоящем изобретении, если в качестве топлива используется газообразный водород, предпочтительно, чтобы либо в штекере (10), либо в гнезде (20) имелся клапан (30) сброса давления, включающий в себя основной корпусную деталь (31), выполненную из металла, соединительное отверстие (31B) для сброса давления, сообщающееся с топливным каналом (31A) в основной корпусной детали (31), штекер (32) сброса давления, выполненный из металла с возможностью вставки в соединительное отверстие (31B) для сброса давления, и конусные участки (конусный участок 32B штока штекера (32) сброса давления и конусный участок 31BB соединительного отверстия (31B) для сброса давления), сформированные в соединительном отверстии (31B) для сброса давления и на штекере (32) сброса давления соответственно, при этом конусные участки имеют комплементарные формы.
В этом случае предпочтительно, чтобы был сформирован разгрузочный контур (31C) для сброса заправляемой текучей среды (например, газообразного водорода), причем разгрузочный контур (31C) сообщается с соединительным отверстием (31B) для сброса давления, и выход разгрузочного контура (31C) выполнен в месте, удаленном от верхней области штекера (32) сброса давления. В клапане (30) сброса давления, предпочтительно, чтобы длина (L) концевого участка (32A: концевой участок штока) штекера (32) сброса давления и длина (HL) концевого участка (31BA: участок маленького диаметра) стороны топливного канала соединительного отверстия (31B) для сброса давления были большими.
В настоящем изобретении в качестве топлива, которое должно поставляться или выдаваться, может использоваться газообразное топливо, такое как газообразный водород, а также может использоваться жидкое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и керосин.
Эффекты изобретения
Предлагаемая в настоящем изобретении вышеупомянутая конструкция надежно удерживает заправочный шланг (61) участками маленького диаметра (участки с внутренним диаметром φ) направляющих (70, 70A) шланга и концевым участком стороны штекера (10) предохранительного разъединителя (100). Раскачивание шланга (61) отлично прекращается в месте, удерживаемом участками маленького диаметра (участки с внутренним диаметром φ) направляющих (70, 70A) шланга и не передается штекеру (10) стороны предохранительного разъединителя (100). Таким образом, момент, возникающий вследствие раскачивания шланга (61), не действует на штекер (10) предохранительного разъединителя (100), и это предотвращает выход штекера (10) из строя.
Кроме того, в предлагаемом в настоящем изобретении предохранительном разъединителе (100), когда внутренние диаметры (φ1, φ1A) внешних цилиндров (71, 71A) направляющих (70, 70A) шланга больше, чем внешний диаметр (D1: максимальный диаметр) штекера (10) предохранительного разъединителя (100), даже если к заправочному шлангу (61) прикладывается растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, например, из-за внезапного движения транспортного средства во время заправки топливом, чтобы отделить гнездо (20) и штекер (10) друг от друга, отделившийся штекер (10) проходит через внешние цилиндры (71, 71A) направляющих (70, 70A) шланга. Таким образом, растягивающее усилие, прикладываемое к заправочному шлангу (61), не действует на топливозаправочное устройство, предотвращается падение топливозаправочного устройства и его выход из строя вследствие падения.
В настоящем изобретении, предусматривающем направляющие (70, 70A) шланга, включающие в себя внешние цилиндры (71, 71A), размеры внутренних диаметров (φ1, φ1A) которых больше, чем максимальный диаметр (D1) штекера (10), упругие элементы (72, 72A) для охвата заправочного шланга (61), участки (73,73A) для размещения упругих элементов, предназначенные для размещения упругих элементов (72, 72A) в полости, и крышки (74, 74A), находящиеся в контакте с участками (73, 73A) для размещения упругих элементов, чтобы закрывать полость, если к заправочному шлангу (61) прикладывается растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, для отделения гнезда (20) от штекера (10), не только заправочный шланг (61) и штекер (10), но также и участки (73, 73A) для размещения упругих элементов, крышки (74, 74A), упругие элементы (72, 72A) направляющих (70, 70A) шланга могут проходить через внешние цилиндры (71,71A) в радиальном направлении направляющих шланга (70, 70A). В таком случае, штекер (10) надежно перемещается на стороне транспортного средства от направляющих (70, 70A) шланга, растягивающее усилие в направлении транспортного средства не прикладывается к гнезду (20) и топливозаправочному устройству, и это надежно предотвращает падение или выход из строя топливозаправочного устройства.
Здесь, когда внешний цилиндр (71A) зафиксирован участком (75) крепления внешнего цилиндра, на концевом участке (нижний концевой участок в плоскости фиг. 6) участка (73A) для размещения упругого элемента направляющей (70A) шланга, сформирован выступ (73AT), выступающий наружу в радиальном направлении направляющей (70A) шланга, а на внутренней периферийной поверхности участка (75) крепления внешнего цилиндра сформирована канавка (75B), способная принимать выступ (73AT), при этом выступ (73AT) вставляют в канавку (75B), что предотвращает вращение относительно друг друга участка (75) крепления внешнего цилиндра и участка (73A) для размещения упругого элемента. Тогда, даже если происходит закручивание заправочного шланга (61), в месте, где заправочный шланг (61) удерживается упругим элементом (72A), подавляется вращение заправочного шланга (61), так, что предотвращается воздействие возникающего вследствие закручивания вращающего усилия на штекер (10), которое могло бы привести к его выходу из строя.
Кроме того, в настоящем изобретении, если в качестве топлива используется газообразный водород, то при наличии клапана (30) сброса давления, установленного либо на штекере (10), либо в гнезде (20), когда штекер (10) и гнездо (20) отделены друг от друга, газообразный водород, находящийся под высоким давлением в заправочном шланге (61), может быть сброшен с маленьким расходом наружу заправочного шланга (61) (наружу клапана 30 сброса давления). Вследствие этого предотвращается быстрый сброс газообразного водорода высокого давления и неожиданное перемещение заправочного шланга (61) из-за быстрого сброса газообразного водорода.
Краткое описание чертежей
На чертежах показано:
на фиг. 1 – предохранительный разъединитель с направляющей шланга согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, вид в сечении;
на фиг. 2 – состояние, в котором штекер и гнездо предохранительного разъединителя отделены друг от друга и штекер вытянут вместе с заправочным шлангом и внутренними элементами направляющей шланга;
на фиг. 3 – состояние, в котором штекер и гнездо предохранительного разъединителя соединены друг с другом согласно варианту осуществления, вид в сечении;
на фиг. 4 – состояние, в котором штекер и гнездо предохранительного разъединителя отсоединены друг от друга согласно другому варианту осуществления, вид в сечении;
на фиг. 5 – направляющая шланга, отличающаяся от направляющей шланга, показанной на фиг. 1 и 2, вид в перспективе;
на фиг. 6 – то же, вид в сечении;
на фиг. 7 – то же, вид снизу;
на фиг. 8 – клапан сброса давления согласно варианту осуществления, вид в сечении;
на фиг. 9 – то же, вид в сечении по линии C-C, показанной на фиг. 8;
на фиг. 10 – состояние, в котором приподнятый штекер сброса давления позволяет газообразному водороду вытекать из разгрузочного контура, вид в сечении; и
на фиг. 11 – блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию топливозаправочной установки.
Осуществление изобретения
Далее рассмотрен один из вариантов осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи. Как описано выше, в качестве топлива, наливаемого или выдаваемого топливозаправочным устройством с предлагаемым в настоящем изобретении предохранительным разъединителем, может использоваться газообразное топливо, такое как газообразный водород, жидкое топливо, такое как бензин, дизельное топливо и керосин, и в варианте, показанном на чертежах, поясняется случай, когда предохранительный разъединитель установлен на устройстве заправки водородом для заправки газообразным водородом транспортного средства.
На фиг. 1 ссылочной позицией 100 обозначен предохранительный разъединитель в сборе (соединение труб для аварийного разъединения) в одном из вариантов осуществления. Предохранительный разъединитель 100 включает в себя штекер 10 цилиндрической формы и гнездо 20. Когда штекер 10 и гнездо 20 соединены друг с другом, отсечные клапаны в штекере 10 и гнезде 20 открыты, чтобы обеспечивать сообщение внутриштекерного канала 1A (фиг. 3) с внутригнездовым каналом 21A (фиг. 3). Как пояснено ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4, на фиг. 1 штекер 10 и гнездо 20 соединены друг с другом, но когда штекер10 отделяют от гнезда 20, отсечные клапаны в них закрываются, как это показано в фиг. 2. Штекер 10, как правило, устанавливают на стороне транспортного средства (нижняя сторона в плоскости фиг. 1), а гнездо 20, как правило, устанавливают на стороне устройства заправки водородом (или раздаточного устройства, устройства взвешивания). Однако можно устанавливать штекер 10 на стороне устройства заправки водородом, а гнездо 20 – на стороне транспортного средства.
На фиг. 1 и 2 гнездо 20 установлено на не показанном на чертежах устройстве заправки водородом через основной элемент 80. Например, как показано на фиг. 3, центральные оси канала в штепселе 10 (внутриштекерного канала 1A) и канала в гнезде 20 (внутригнездового канала 21A) образуют прямую линию. На фиг. 1 эта линия обозначена ссылочной позицией C1.
На фиг. 1 на концевом участке штекера 10 стороны транспортного средства (нижний концевой участок в плоскости фиг. 1) установлен клапан 30 сброса давления. Как показано на фиг. 1, к клапану 30 сброса давления с помощью вогнутого участка 31F подсоединен заправочный шланг 61 стороны транспортного средства. Конструкция и действие клапана 30 сброса давления поясняются подробно со ссылкой на фиг. 8-10. Однако клапан 30 сброса давления может отсутствовать, и в таком случае заправочный шланг 61 стороны транспортного средства непосредственно соединяют со штекером 10.
На концевом участке заправочного шланга 61, противоположном стороне штекера 10, установлен не показанный на чертеже заправочный носик. Как описано выше, гнездо 20 соединено со стороной устройства заправки водородом, а предохранительный разъединитель 100 установлен рядом с устройством заправки водородом и основным участком заправочного шланга 61.
В направлении, в котором продолжается заправочный шланг 61 (нижняя сторона в плоскости фиг. 1), в месте, отстоящем от штекера 10, расположена направляющая 70 шланга для ограничения движения (раскачивания) заправочного шланга 61. На фиг. 1 направляющая 70 шланга имеет внешний цилиндр 71, упругий элемент 72 для охвата заправочного шланга 61, участок 73 для размещения упругого элемента, предназначенный для размещения упругого элемента 72 в полости, и крышка 74 для закрывания полости участка 73 для размещения упругого элемента. Внешний цилиндр 71 обеспечивает размещение упругого элемента 72, участка 73 для размещения упругого элемента и крышки 74 (элементы, образующие направляющую 70 шланга), и внешний цилиндр 71 крепится через основной элемент 80 к не показанному на чертеже устройству заправки водородом. При этом внутренний диаметр φ1 внешнего цилиндра 71 немного больше максимального диаметра D1 штекера 10.
На фиг. 1 упругий элемент 72 столбчатой формы имеет отверстие (участок маленького диаметра) с внутренним диаметром φ на центральном участке в радиальном направлении, в отверстие вставлен заправочный шланг 61, а в качестве материала упругого элемента 72 выбран упругий материал, такой как резина. Внутренний диаметр φ участка маленького диаметра (когда упругий элемент 72 размещен в участке 73 для размещения) немного больше внешнего диаметра заправочного шланга 61, так что упругий элемент 72 охватывает заправочный шланг 61 при затягивании, чтобы поддерживать его. Хотя это и не показано на чертежах, в радиальном направлении упругого элемента 72 выполнен разрез (обозначенный на фиг. 7 ссылочной позицией 72AB), и открытие упругого элемента 72 благодаря разрезу позволяет упругому элементу 72 располагаться, охватывая (обвивая) заправочный шланг 61.
На фиг. 1 участок 73 для размещения упругого элемента цилиндрической формы имеет полость для размещения упругого элемента 72, и опорный участок 73Н для поддержки упругого элемента 72 в вертикальном направлении в плоскости фиг. 1. Концевой участок внутренней периферийной поверхности участка 73 для размещения упругого элемента стороны предохранительного разъединителя (верхняя сторона в плоскости фиг. 1) выступает радиально внутрь, на внутренней периферии в радиальном направлении выступающего участка сформирована гайка 73F, и гайка 73F входит в зацепление с болтом 74M внешней периферийной поверхности крышки 74. К тому же максимальный внешний диаметр участка 73 для размещения упругого элемента меньше внутреннего диаметра φ1 внешнего цилиндра 71. Крышка 74 выполнена в виде полого цилиндра (сечение крышки является кольцевым), содержащего полость 74S, и на внешней периферийной поверхности крышки сформирован болт 74M. На фиг. 2 ссылочными позициями 76 и 77 обозначены упорные шайбы.
Как описано выше, внешний цилиндр 71 направляющей 70 шланга крепится к устройству заправки водородом через основной элемент 80. Когда заправочный шланг 61 подсоединен к предохранительному разъединителю 100, заправочный шланг 61 проходит через внешний цилиндр 71, участок 73 для размещения упругого элемента, упорные шайбы 76, 77, полость крышки 74 направляющей 70 шланга, а концевой участок заправочного шланга 61 стороны предохранительного разъединителя 100 подсоединен к клапану 30 сброса давления. Если клапан 30 сброса давления отсутствует, концевой участок заправочного шланга 61 непосредственно соединяется со штекером 10. Далее, упругий элемент 72 расположен между упорными шайбами 76, 77, при этом упругий элемент 72 открыт со стороны поверхности разреза, и упругий элемент 72 расположен таким образом, чтобы охватывать заправочный шланг 61.
Далее, упругий элемент 72, участок 73 для размещения упругого элемента, крышка 74 и упорные шайбы 76, 77, образующие направляющую 70 шланга, размещены во внешнем цилиндре 71, болт 74M крышки 74 ввернут в гайку 73F участка 73 для размещения упругого элемента, и крышку 74 вращают в направлении сжатия упругого элемента 72. Сжимающее усилие, создаваемое крышкой 74, позволяет упругой силе отталкивания упругого элемента 72 действовать в качестве силы обжатия заправочного шланга 61. И упругий элемент 72 размещен и зафиксирован в участке 73 для размещения упругого элемента. Кроме того, после того, как упругий элемент 72 размещен в участке 73 для размещения упругого элемента, а сам участок 73 для размещения упругого элемента, упорные шайбы 76, 77 и крышка 74 размещены во внешнем цилиндре 71, заправочный шланг 61 может быть подсоединен к концевому участку стороны предохранительного разъединителя 100.
На фиг. 1, иллюстрирующей состояние, в котором штекер 10 и гнездо 20 соединены друг с другом, заправочный шланг 61 соединен со стороной штекера 10 и продолжается через направляющую 70 шланга в сторону транспортного средства. В таком состоянии, как описано выше, заправочный шланг 61 удерживается или фиксируется упругим элементом 72, который при этом сжат. Когда заправочный шланг 61 раскачивается, его колебания отлично гасятся на участке, поддерживаемом упругим элементом 72 направляющей 70 шланга, и не передаются на сторону штекера 10 предохранительного разъединителя 100. Таким образом, колебания заправочного шланга 61 не действуют на штекер 10 предохранительного разъединителя 100, и предотвращается выход из строя штекера 10 или клапана 30 сброса давления.
Как описано выше, внутренний диаметр φ1 внешнего цилиндра 71 направляющей 70 шланга больше максимального внешнего диаметра D1 штекера 10 предохранительного разъединителя 100. Кроме того, максимальный внешний диаметр участка 73 для размещения упругого элемента направляющей 70 шланга немного меньше, чем внутренний диаметр φ1 внешнего цилиндра 71. Например, как показано на фиг. 2, когда транспортное средство быстро перемещается во время его заправки водородом, и к заправочному шлангу 61 прикладывается растягивающее усилие (стрелка F: фиг. 2), большее или равное заданному значению, гнездо 20 и штекер 10 предохранительного разъединителя 100 отделяются друг от друга.
Когда штекер 10 отделен от гнезда 20, как это показано на фиг. 2, заправочный шланг 61, штекер 10 и клапан 30 сброса давления входят в область внутри внешнего цилиндра 71 направляющей 70 шланга в его радиальном направлении, проходят через внешний цилиндр 71 и перемещаются в сторону транспортного средства (нижняя сторона в плоскости фиг. 2). Тогда элементы, расположенные во внешнем цилиндре 71 направляющей 70 шланга (упругий элемент 72, участок 73 для размещения упругого элемента, крышка 74 и упорные шайбы 76, 77) не остаются во внешнем цилиндре 71 направляющей 70 шланга и перемещаются в сторону транспортного средства из внешнего цилиндра 71 вместе со штекером 10 и заправочным шлангом 61.
Таким образом, когда растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, воздействует на заправочный шланг 61, чтобы отделить штекер 10 и гнездо 20 друг от друга, штекер 10 не будет удерживаться направляющей 70 шланга, и устройство заправки водородом не будет тянуться за транспортным средством, что предотвращает падение или выход из строя устройства заправки водородом. Другими словами, направляющая 70 шланга гасит раскачивание заправочного шланга 61, не передает момент, возникающий вследствие раскачивания, штекеру 10 и позволяет штекеру 10 проходить через внешний цилиндр 71 в его радиальном направлении и предотвращает воздействие растягивающего усилия на устройство заправки водородом, когда гнездо 20 и штекер 10 отделены друг от друга.
В варианте осуществления, показанном на чертежах, клапан 30 сброса давления может быть сконфигурирован для размещения в полости 74S внутри крышки 74 направляющей 70 шланга в ее радиальном направлении. При такой конструкции, когда штекер 10 отделен от гнезда 20, даже если клапан 30 сброса давления сталкивается с полостью 74S крышки 74, воздействие, возникающее вследствие столкновения, поглощается упругим элементом 72. Если клапан 30 сброса давления отсутствует, возможно, что крышка 74 принимает штекер 10 в полость 74S. Кроме того, возможно, что крышка 74 не принимает клапан 30 сброса давления и штекер 10 в полость 74S.
Штекер 10 и гнездо 20 предохранительного разъединителя 100 рассматриваются ниже со ссылкой на фиг. 3 и 4. Однако заправочный шланг и направляющая 70 шланга, конфигурирующие предохранительный разъединитель 100, на фиг. 3 и 4 не показаны. На фиг. 3 и 4 предохранительный разъединитель 100 соединяет гнездо 20 со штекером 10 (в нерабочем состоянии) или разъединяет штекер 10 и гнездо 20 (при срабатывании) с помощью механизма 42 с пружинным держателем, на котором установлены соединительные шарики 40 и соединительная пружина 41.
В состоянии, когда штекер 10 и гнездо 20 соединены друг с другом, концы штока 22 стороны гнезда и штока 2 стороны штекера (стык 11 штоков) контактируют друг с другом, образуя прямую линию, и прижаты друг другу. Таким образом, на фиг. 3 шток 22 стороны гнезда прижат штоком 2 стороны штекера и перемещается влево, преодолевая упругое отталкивающее усилие пружины 23 стороны гнезда. В результате клапанный элемент 25 стороны гнезда отделен от седла 27 клапана стороны гнезда, открывая отсечной клапан 24. С другой стороны, на фиг. 3 шток 2 стороны штекера прижат штоком 22 стороны гнезда и перемещается вправо, преодолевая упругое отталкивающее усилие пружины 4 стороны гнезда. В результате клапанный элемент 6 стороны штекера отделен от седла 7 клапана стороны штекера, открывая отсечной клапан 5. В состоянии, когда гнездо 20 и штекер10 соединены друг с другом, как это показано на фиг. 3, газообразный водород, поступающий со стороны не показанного на чертеже устройства заправки водородом, проходит через внутригнездовой канал 21A и внутриштекерный канал 1A и подается через не показанный на чертеже заправочный шланг, установленный на стороне штекера 10, в сторону транспортного средства. Внутригнездовой канал 21A и внутриштекерный канал 1A выполнены таким образом, чтобы иметь те же оси, что и ось штока 22 стороны гнезда и ось штока 2 стороны штекера соответственно, и оси внутригнездового канала 21A и внутриштекерного канала 1A образуют прямую линию.
Когда чрезмерное растягивающее усилие, большее или равное заданному значению, воздействует на заправочный шланг из-за того, что транспортное средство начинает двигаться во время заправки водородом, гнездо 20 и штекер 10 отделяются друг от друга (при срабатывании) благодаря механизму, включающему в себя соединительные шарики 40 и соединительную пружину 41, как это показано на фиг. 4. После срабатывания, как показано на фиг. 4, гнездо 20 и штекер 10 оказываются отделенными друг от друга, шток 22 гнезда и шток 2 стороны штекера не прижимаются друг к другу. Таким образом, на фиг. 4 шток 22 гнезда перемещается вправо под воздействием упругого отталкивающего усилия пружины 23 стороны гнезда, клапан 25 стороны гнезда сидит в седле 27 клапана стороны гнезда, отсечной клапан 24 закрыт, и внутригнездовой канал 21A перекрыт. С другой стороны, на фиг. 4 шток 2 стороны штекера перемещается влево под воздействием упругого отталкивающего усилия пружины 4 стороны штекера, клапанный элемент 6 стороны штекера сидит в седле 7 клапана стороны штекера, отсечной клапан 5 закрыт, и внутриштекерный канал 1A перекрыт. В результате, при условии, что гнездо 20 и штекер 10 отделены друг от друга (после срабатывания), предотвращается выброс газообразного водорода высокого давления через гнездо 20 или штекер 10.
В показанном на фиг. 3 и 4 предохранительном разъединителе 100 для аварийного отсоединения части штока 22 стороны гнезда и штока 2 стороны штекера располагаются в внутригнездовом канале 21A или в внутриштекерном канале 1A соответственно. Поэтому, для предотвращения утечки газообразного водорода установлены уплотнительный элемент 28 (например, кольцевой уплотнитель) со стороны соединительного конца штока стороны гнезда, и уплотнительный элемент 8 (например, кольцевой уплотнитель) со стороны соединительного конца штока стороны штекера. С уплотнительными элементами 28, 8, когда происходит заправка газообразным водородом высокого давления, даже в месте, где концы штока 22 стороны гнезда и штока 2 стороны штекера контактируют друг с другом (стык 11 штоков), поддерживается давление, равное атмосферному.
Здесь, для предотвращения обтекания газообразным водородом другого конца 22A штока стороны гнезда и другого конца штока 2A стороны штекера и повышения давления в этом месте при заправке газообразным водородом высокого давления установлены уплотнительный элемент 29 другого конца 22A штока стороны гнезда (например, уплотнительное кольцо) и уплотнительный элемент 9 другого конца штока 2A стороны штекера (например, уплотнительное кольцо). Если уплотнительные элементы 29, 9 не установлены, для увеличения давлений на других концах 22A и 2A усилия, с которыми конец 22 штока стороны гнезда и конец штока 2 стороны штекера прижимаются друг к другу, увеличиваются, чтобы превысить заданное значение предохранительного разъединителя 100 для аварийного отсоединения, и гнездо 20 и штекер 10 отделяются друг от друга.
Далее со ссылкой на фиг. 5-7 рассматривается направляющая шланга в варианте, отличающемся от направляющей 70 шланга, показанной на фиг. 1 и 2. Направляющая 70 шланга, показанная на фиг. 1 и 2, гасит раскачивание заправочного шланга 61, чтобы предотвратить воздействие момента, возникающего при раскачивании, на штекер 10 предохранительного разъединителя 100. И когда гнездо 20 и штекер 10 отсоединены друг от друга, штекер 10 может проходить через внутреннюю часть внешнего цилиндра 71 направляющей 70 шланга, так что предотвращается падение устройства заправки водородом. В дополнение к этому, направляющая шланга, в целом обозначенная на фиг. 5-7 ссылочной позицией 70A, имеет функцию предотвращения вращения участка шланга стороны предохранительного разъединителя 100, начинающегося от направляющей 70A шланга, когда происходит закручивание заправочного шланга 61 (фиг. 1 и 2).
Направляющая 70A шланга имеет внешний цилиндр 71A, упругий элемент 72A, охватывающий заправочный шланг 61, участок 73A для размещения упругого элемента, в полости которого размещается упругий элемент 72A, и крышку 74A для закрывания полости участка 73A для размещения упругого элемента и, кроме того, включает в себя участок 75 крепления внешнего цилиндра и гайку 78 для сжимания участка 75 крепления внешнего цилиндра в направлении вниз в плоскости фиг. 6. На фиг. 6 внешний цилиндр 71A с цилиндрической полостью принимает в себя упругий элемент 72A, участок 73A для размещения упругого элемента и крышку 74A. На нижнем конце внешнего цилиндра 71A сформирован фланец 71AA, выступающий радиально наружу по всей окружности. Кроме того, на внешней периферийной поверхности внешнего цилиндра 71A от его верхнего концевого участка практически до его нижнего концевого участка сформирован болт 71AF, ввернутый в гайку 78.
Как и в описании со ссылкой на фиг. 1 и 2, участок 73A для размещения упругого элемента имеет полость для размещения упругого элемента 72A, опорный участок 73AH для поддержки упругого элемента 72A в вертикальном направлении (фиг. 6), и гайку 73AF на внутренней периферийной поверхности. Однако на нижнем концевом участке (см. фиг. 6) участка 73A для размещения упругого элемента сформирован выступ 73AT, выступающий радиально наружу. Выступ 73AT может быть сформирован в одном месте в радиальном направлении, но может быть сформировано и множество выступов 73AT во многих местах.
Участок 75 крепления внешнего цилиндра расположен на внешней периферии нижнего конца внешнего цилиндра 71A, на внутренней периферийной поверхности участка 75 крепления внешнего цилиндра сформирована канавка 75A, и в канавке 75A может располагаться фланец 71AA внешнего цилиндра 71A. Для облегчения вставки фланца 71AA в канавку 75A при монтаже фланца 71AA в канавке 75A, хотя это и не показано ясно на чертежах, предпочтительно, чтобы участок 75 крепления внешнего цилиндра был разделен на две части в радиальном направлении или сконфигурирован в виде гнезда. На внутренней периферийной поверхности участка 75 крепления внешнего цилиндра сформирована канавка 75B для приема выступа 73AT участка 73A для размещения упругого элемента, и канавка 75B продолжается в продольном направлении не показанного на чертеже заправочного шланга, то есть в вертикальном направлении в плоскости фиг. 6, и открывается в нижней концевой части участка 75 крепления внешнего цилиндра. Хотя это и не показано ясно на фиг. 5-7, участок 75 крепления внешнего цилиндра крепится к устройству заправки водородом известным методом.
Упругий элемент 72A и крышка 74A аналогичны упругому элементу 72 и крышке 74, показанным на фиг. 1 и 2 соответственно. Ссылочной позицией 72AB на фиг. 7 обозначена поверхность разреза, сформированная в радиальном направлении упругого элемента 72A, раскрытие поверхности разреза 72AB позволяет размещать упругий элемент 72A вокруг заправочного шланга 61 или охватывать заправочный шланг 61. Хотя это и не показано ясно на фиг. 1 и 2, на упругом элементе 72, показанном на фиг. 1 и 2, сформирована такая же поверхность разреза, что и поверхность разреза 72AB. На фиг. 6 ссылочными позициями 76 и 77 обозначены упорные шайбы.
Когда заправочный шланг 61 смонтирован на предохранительном разъединителе 100, фланец 71AA внешнего цилиндра 71A вставлен в канавку 75A участка 75 крепления внешнего цилиндра; гайка 78 накручена на болт 71AF внешней периферийной поверхности внешнего цилиндра 71A; участок 75 крепления внешнего цилиндра зажат между гайкой 78 и фланцем 71AA внешнего цилиндра 71A; и внешний цилиндр 71A прикреплен к участку 75 крепления внешнего цилиндра. Участок 75 крепления внешнего цилиндра, к которому прикреплен внешний цилиндр 71A, монтируется на устройстве заправки водородом, например, через не показанный на чертежах основной элемент. В таком случае заправочный шланг 61 проходит через участок 73A для размещения упругого элемента, упорные шайбы 76, 77, крышку 74A, внешний цилиндр 71A, участок 75 крепления внешнего цилиндра, полость гайки 78, а концевой участок заправочного шланга 61 стороны предохранительного разъединителя 100 соединен с клапаном 30 сброса давления. Однако если клапан 30 сброса давления отсутствует, то концевой участок заправочного шланга 61 стороны предохранительного разъединителя 100 соединяют со штекером 10.
Затем упругий элемент 72A открывают со стороны поверхности 72AB разреза, чтобы охватить заправочный шланг 61. И крышку 74A, упорную шайбу 76, упругий элемент 72A, упорную шайбу 77, участок 73A для размещения упругого элемента размещают в полости внешнего цилиндра 71A. Когда размещают участок 73A для размещения упругого элемента, положение выступа 73AT в окружном направлении совмещают с положением канавки 75B участка 75 крепления внешнего цилиндра в окружном направлении, и участок 73A для размещения упругого элемента вставляют в канавку 75B с ее открытого нижнего в плоскости фиг. 6 конца. Затем болт 74AM крышки 74A ввинчивают в гайку 73AF участка 73A для размещения упругого элемента, крышку 74A вращают, чтобы сжать упругий элемента 72A в вертикальном в плоскости фиг. 6 направлении, и упругий элемент 72A фиксируется в участке 73A для размещения упругого элемента.
В направляющей 70A шланга, сконфигурированной как показано на фиг. 5-7, выступ 73AT участка 73A для размещения упругого элемента и канавка 75B участка 75 крепления внешнего цилиндра действуют как ключ и замочная скважина соответственно, так что участок 73A для размещения упругого элемента может перемещаться в вертикальном направлении в плоскости фиг. 5 и 6, но не может вращаться относительно участка 75 крепления внешнего цилиндра. Поэтому, даже если происходит закручивание заправочного шланга 61, вращение заправочного шланга 61 предотвращается благодаря выступу 73AT участка 73A для размещения упругого элемента и канавке 75B в участке 75 крепления внешнего цилиндра. Далее, закручивание заправочного шланга гасится и отсекается в месте расположения упругого элемента 72A. Благодаря этому, даже если происходит закручивание заправочного шланга 61, закручивание или усилие, которым заправочный шланг 61 мог бы вращаться, не передается на сторону штекера 10, и предотвращается выход из строя клапана 30 сброса давления или штекера 10 вследствие вращения заправочного шланга 61. Другие конструкция и действие направляющей 70A шланга, показанные на фиг. 5-7, аналогичны конструкции и действию направляющей 70 шланга, показанной на фиг. 1 и 2.
Ниже со ссылкой на фиг. 8-10 описывается клапан 30 сброса давления. Клапан 30 сброса давления связан со штекером 10 предохранительного разъединителя 100 и имеет функцию выпуска (сброса) газообразного водорода высокого давления из штекера 10 заправочного шланга 61 стороны транспортного средства, когда штекер 10 и гнездо 20 отделены друг от друга. Кроме того, газообразный водород сбрасывается из гнезда 20 стороны устройства заправки водородом с помощью не показанного на чертежах механизма сброса давления. При этом клапан 30 сброса давления не обязателен к установке, когда не используется газообразное топливо, такое как газообразный водород.
На фиг. 8 клапан 30 сброса давления имеет металлическую основную корпусную деталь 31 в форме практически прямоугольного параллелепипеда и металлический штекер 32 сброса давления, при этом штекер 32 сброса давления сконфигурирован для ввода в контакт (ввинчивания) с соединительным отверстием 31B для сброса давления основной корпусной детали 31. На правой стороне основной корпусной детали 31 сформирован вогнутый участок 31F, и к вогнутому участку 31F подсоединяется заправочный шланг 61 стороны транспортного средства. Хотя это и не показано ясно, концевой участок 31E на левой стороне основной корпусной детали 31 соединяется со штекером 10 предохранительного разъединителя 100. По центру основной корпусной детали 31 в вертикальном направлении выполнен канал 31A для газообразного водорода, и канал 31A для газообразного водорода сообщается через концевой участок 31E с внутриштекерным каналом 1A на стороне штекера 10, а через вогнутый участок 31F – с заправочным шлангом 61.
На фиг. 8 соединительное отверстие 31B для сброса давления, обеспечивающее сообщение верхней поверхности 31G с каналом 31A для газообразного водорода, продолжается в вертикальном направлении, и соединительное отверстие 31B для сброса давления сообщается с разгрузочным контуром 31C (фиг. 9 и 10). Сечение разгрузочного контура 31C выбрано маленьким, но достаточным для компенсации потери давления протекающего газообразного водорода. Как показано на фиг. 9В, в соединительное отверстие 31B для сброса давления вставлен штекер 32 сброса давления, и, зацепление штекера 32 сброса давления и соединительного отверстия 31B для сброса давления изолирует разгрузочный контур 31C от канала 31A для газообразного водорода.
Соединительное отверстие 31B для сброса давления имеет участок 31BA маленького диаметра, сообщающийся с каналом 31A для газообразного водорода, конусный участок 31BB, первый участок 31BC среднего диаметра, второй участок 31BD среднего диаметра, и участок 31BE гайки, сообщающийся с верхней поверхностью 31G. С другой стороны, штекер 32 сброса давления имеет концевой участок 32A штока с минимальным диаметром на нижнем конце, конусный участок 32B штока, участок 32C среднего диаметра, участок 32D болта, формирующий болт на внешней периферии. Когда штекер 32 сброса давления вставлен в соединительное отверстие 31B для сброса давления, концевой участок 32A штока штекера 32 сброса давления вставлен в участок 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления.
Как показано на фиг. 8, конусный участок 32B штока штекера 32 сброса давления и конусный участок 31BB соединительного отверстия 31B для сброса давления являются комплементарными друг другу, и конусный участок 32B штока контактирует с конусным участком 31BB. Здесь штекер 32 сброса давления и основная корпусная деталь 31 выполнены из металла, так что участок, на котором конусный участок 32B штока и конусный участок 31BB контактируют друг с другом, формирует так называемое "металлическое уплотнение". Между участком 32C среднего диаметра штока штекера 32 сброса давления и вторым участком 31BD среднего диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления установлено кольцевое уплотнение 31Н, и кольцевое уплотнение 31Н препятствуют просачиванию газообразного водорода высокого давления вверх в плоскости фиг. 10 из зазора между штекером 32 сброса давления и соединительным отверстием 31B для сброса давления, когда штекер 32 сброса давления достаточно поднят над соединительным отверстием 31B для сброса давления (при условии, что зацепление между сбрасывающим давление штекером 32 и основной корпусной деталью 31 разъединено: см. фиг. 10). В соединительном отверстии 31B для сброса давления сформирован участок 31BE гайки, и в участок 31BE гайки ввернут болт, сформированный на внешней периферии участка 32D болта. Кроме того, на верхней поверхности штекера 32 сброса давления сформировано шестигранное гнездо 32E (шестигранное гнездо штекера), и не показанный на чертеже шестигранный гаечный ключ вставляют шестигранное гнездо 32E штекера, чтобы вращать штекер 32 сброса давления при его соединении/отсоединении от соединительного отверстия 31B для сброса давления.
Как показано на фиг. 9 и 10, в области около границы между конусным участком 31BB и первым участком 31BC среднего диаметра соединительное отверстие 31В для сброса давления сообщается с разгрузочным контуром 31C. Как показано на фиг. 8 и 9, при условии, что штекер 32 сброса давления ввинчен до отказа в соединительное отверстие 31В для сброса давления, конусный участок 32B штока и конусный участок 31BB соединительного отверстия 31B для сброса давления контактируют друг с другом, и газообразный водород, протекающий по каналу 31A для газообразного водорода, полностью изолирован металлическим уплотнением и не попадает в разгрузочный контур 31C. С другой стороны, когда штекер 10 и гнездо 20 отделены друг от друга, и штекер 32 сброса давления вращают в направлении сброса давления, например, шестигранным гаечным ключом, участок 31BE гайки соединительного отверстия 31B для сброса давления и участок 32D болта штекера 32 сброса давления выходят из зацепления, конусный участок 32B штока и конусный участок 31BB соединительного отверстия 31B для сброса давления отделяются друг от друга, и металлическое уплотнение разуплотняется.
Состояние, в котором металлическое уплотнение разуплотнено, показано на фиг. 10. Диаметр d1 концевого участка 32A штока меньше, чем внутренний диаметр d2 участка 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления (d1<d2), между внешней периферией концевого участка 32A штока и внутренней периферией участка 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления сформирован кольцевой промежуток, площадь сечения которого составляет (π/4) (d22-d12). Когда выполнена показанная на фиг. 10 разгерметизация, газообразный водород высокого давления, заполняющий канал 31A для газообразного водорода, втекает через кольцевой зазор (играющий роль отверстия) в разгрузочный контур 31C и проходит через разгрузочный контур 31C, чтобы вытекать из клапана 30 сброса давления, как показано стрелкой O. В то же время давление газообразного водорода уменьшается, когда газообразный водород проходит через кольцевой зазор и разгрузочный контур 31C, так что предотвращается внезапное вытекание газообразного водорода из разгрузочного контура 31C. Также предотвращается перемещение заправочного шланга 61. При этом выход газообразного водорода из разгрузочного контура 31C организован в месте, удаленном от шестигранного гнезда 32E штекера (выше штекера 32 сброса давления). Тогда, даже если возникнут искры при контакте между шестигранным гаечным ключом и шестигранным гнездом 32E штекера при вставке шестигранного гаечного ключа в шестигранное гнездо 32E штекера, чтобы вращать штекер, возможность воспламенения газообразного водорода под воздействием искр становится чрезвычайно низкой, и вследствие этого безопасность улучшается.
Как показано на фиг. 8-10, например, на фиг. 9, при условии, что штекер 32 сброса давления затянут в соединительном отверстии 31B для сброса давления, длина L концевого участка 32A штока (длина по вертикали в плоскости фиг. 9) и длина HL участка 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления относительно велики, и длина LW концевого участка 32A штока, вставленного в участок 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления также относительно велика. Таким образом, даже если шестигранный гаечный ключ, вставленный в шестигранное гнездо 32E штекера, будет излишне повернут, концевой участок 32A штока не будет полностью отделен от участка 31BA маленького диаметра соединительного отверстия 31B для сброса давления, условия для прохождения газообразного водорода через кольцевой зазор между участком 31BA маленького диаметра и концевым участком штока 32A (площадь сечения равна (π/4)(d22-d12)), сохраняется, и давление газообразного водорода может быть снижено вследствие потери давления.
Хотя это и не показано на чертежах, в клапане 30 сброса давления длина L концевого участка (концевого участка 32A штока) штекера 32 сброса давления стороны канала для прохождения водорода может быть меньше, на верхней поверхности 31G основной корпусной детали 31 может быть выполнено отверстие для вставки стопорной шпильки, в отверстие для вставки стопорной шпильки может вставляться стопорная шпилька для предотвращения вращения шестигранного гаечного ключа.
Поскольку показанный на чертежах вариант осуществления является всего лишь примером, он не ограничивает рамки технического объема настоящего изобретения.
Цифровые обозначения ссылочных позиций
1 - Основной корпус штекера
1A - Внутриштекерный канал
2 - Шток стороны штекера
10 - Штекер
20 - Гнездо
21A - Внутригнездовой канал
30 - Клапан сброса давления
31 - Основная корпусная деталь
31A - Канал для газообразного водорода
31B - Соединительное отверстие для сброса давления
31BA - Участок маленького диаметра
31BB - Конусный участок
31C - Разгрузочный контур
32 - Штекер сброса давления
32A - Концевой участок штока
32B - Конусный участок штока
61 - Заправочный шланг
70, 70A - Направляющие шланга
71, 71A - Внешние цилиндры
72, 72A - Упругие элементы
73, 73A - Участки размещения упругих элементов
73AT - Выступ
74, 74A - Крышки
75 - Участок крепления внешнего цилиндра
75A, 75B - Канавки
100 - Предохранительный разъединитель