ОТДЕЛИТЕЛЬ ЖИДКОГО ТОПЛИВА ОТ ПАРОВ И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
SEPARATOR OF LIQUID FUEL FROM VAPOURS AND TRANSPORT FACILITY FUEL SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к топливным системам транспортных средств, более конкретно к отделителю жидкого топлива от паров (liquid vapor separator, LVS), устанавливаемому на наливной головке (называемой также наливной горловиной или заправочным каналом) наливной трубы в топливной системе транспортного средства.
Уровень техники
В области транспортных средств и топливных систем хорошо известно использование фильтра с фильтрующей коробкой (фильтра топливных паров) для топливных паров, выходящих из топливного бака. Топливные пары, покидающие топливную систему, часто содержат некоторое количество топливных капель, которые могут оказывать негативное воздействие на работу фильтра топливных паров.
Для предотвращения попадания топливных капель вместе с топливными парами в фильтр топливных паров было предложено множество разнообразных решений.
Одно из таких решений использует отделитель жидкого топлива от паров, например, такой как описан в документе US 6,405,747, раскрывающем устройство для контролирования выброса топливных паров из топливного бака транспортного средства, при этом данное устройство включает в себя по меньшей мере основную и вспомогательную камеры отделения жидкого топлива, расположенные над поплавковой камерой ниже выпуска клапана. Устройство содержит по меньшей мере одну перегородку (дефлектор), выполненную с возможностью перехвата и перенаправления отфильтрованных топливных капель из потока паров и возврата жидкого топлива в топливный бак. Основная и вспомогательная камеры отделения жидкого топлива и соответствующая перегородка расположены так, чтобы содействовать потоку топливных паров из бака и при этом возвращать жидкое топливо в бак.
Другое решение вышеуказанной проблемы состоит в использовании расширительных баков, например, как это описывается в патенте US 6,318,398 на имя заявителя по настоящей заявке, в котором описано устройство расширения для топливного бака транспортного средства, содержащее корпус, образованный первым элементом корпуса и вторым элементом корпуса, которые изготовлены по существу из непроницаемого материала и герметично и непроницаемо скреплены друг с другом. В первом элементе выполнено по меньшей мере одно впускное окно для поступления топлива, которое сообщается по потоку с топливным баком; а во втором элементе выполнено выпускное окно, которое может соединяться с устройством очистки топлива.
Раскрытие изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предусмотрен отделитель жидкого топлива от паров для топливной системы автомобиля, содержащий наливную горловину, присоединяемую к топливному баку, и паропровод, обеспечивающий сообщение по потоку текучей среды между указанным топливным баком и фильтром топливных паров; причем отделитель жидкого топлива от паров содержит корпус, снабженный впуском, сообщающимся по потоку текучей среды с выпуском топливного бака через первый участок указанного паропровода, выпуском, сообщающимся по потоку текучей среды с указанным фильтром топливных паров через второй участок указанного паропровода, и сливным окном, обеспечивающим сообщение по потоку текучей среды между указанным корпусом и указанной наливной горловиной. Корпус выполнен с возможностью приема топливных паров и топливных капель из топливного бака через указанный впуск и с возможностью доставки топливных паров в фильтр топливных паров через указанный выпуск, при этом отводя топливные капли к наливной горловине через сливное окно, так что топливные капли не достигают указанного фильтра топливных паров и направляются обратно в топливный бак.
Конструкция отделителя по изобретению такова, что впуск отделителя жидкого топлива от паров подвергается давлению, существующему внутри топливного бака, а отделитель жидкости подвергается давлению, существующему в наливной горловине, вследствие чего перепад давления на отделителе жидкого топлива от паров приводит к отделению жидких топливных капель от топливных паров, так что жидкое топливо под действием силы тяжести может вернуться в топливный бак, а топливные пары могут быть обработаны отдельно.
Обработка топливных паров может осуществляться централизованно (например, на автозаправочной станции при выведении паров через заправочный наконечник) или же с помощью устройства обработки топливных паров транспортного средства (фильтрующей коробки).
В соответствии с одним из вариантов осуществления отделитель жидкого топлива от паров размещается так, что указанный впуск расположен ниже выпуска, но выше сливного окна, так что топливные пары должны перемещаться вверх с тем, чтобы через указанный выпуск достичь фильтра топливных паров, в то время как капли могут падать вниз и попадать в наливную горловину через сливное окно.
Отделитель жидкого топлива от паров действует так, что некоторая часть попадающих в него топливных паров может конденсироваться в капли. Отделитель жидкого топлива от паров может быть дополнительно выполнен с возможностью слива указанных капель обратно в сливное окно, а оттуда в наливную горловину. Таким образом, корпус может быть выполнен как полый корпус с по меньшей мере одной разделительной стенкой внутри, выполненной таким образом, чтобы образовать лабиринтный проход и дополнительную конденсирующую поверхность для топливных паров. Указанная по меньшей мере одна разделительная стенка может иметь различный вид, позволяющий манипулировать потоком топливных паров с тем, чтобы не позволить каплям вытечь через первый выпуск и обеспечить достаточно большую площадь поверхности для того, чтобы там можно было уловить топливные пары и отправить их в сливное окно. Например, стенка может иметь выпуклую поверхность, с которой капли могут стекать вниз, или может быть выполнена в виде лабиринтной конструкции, содержащей несколько перемежающихся стенок, при этом поток топлива направляется между указанными стенками таким образом, что капли задерживаются стенками лабиринтной конструкции, а затем стекают к сливному окну.
Слив топлива выполняется таким образом, что сконденсированное или унесенное топливо стекает в наливную горловину по существу под действием силы тяжести.
Отделитель жидкого топлива от паров может дополнительно оборудоваться перекидным продувочным клапаном, выполненным с возможностью предотвращения утечки в случае переворачивания автомобиля (в положениях "боком кверху", "дном кверху" и "передом кверху" под углом более чем приблизительно 60°), что само по себе хорошо известно. С другой стороны, когда автомобиль находится в нормальном положении, перекидной продувочный клапан может быть выполнен с возможностью пропускания любых попадающих в него топливных капель в наливную горловину.
Во время эксплуатации топливные пары перекачиваются с помощью выпускных клапанов из топливного бака в фильтр топливных паров через первый участок паропровода. Указанные пары фактически представляют собой смесь паров и капель, т.е. смешанные пары. По достижении смесью паров и капель отделителя жидкого топлива от паров она поступает в полый корпус через указанный впуск, расположенный в нижней части корпуса. Топливные пары могут далее свободно идти вверх к выпуску с тем, чтобы попасть в фильтр топливных паров. С другой стороны, топливные капли под действием собственного веса и благодаря наличию внутри полого корпуса одной или большего количества разделительных стенок падают вниз или стекают вдоль одной или большего количества разделительных стенок, собираются в нижней части отделителя жидкого топлива от паров и стекают в сливное окно, а оттуда обратно в наливную горловину, при этом давление в наливной горловине ниже или равно давлению в отделителе жидкого топлива от паров.
Кроме того, вследствие небольшого увеличения объема при переходе из указанного паропровода в полый корпус, некоторая часть топливных паров может конденсироваться на внутренних стенках и разделительной стенке полого корпуса и тоже стекать вниз в указанный выпуск.
Конструкция выполнена таким образом, что, когда смешанные топливные пары, содержащие также и топливные капли, входят в большой объем внутри клапана, давление падает, что, благодаря существенному уменьшению скорости потока, приводит в результате к отделению топливных капель от топливных паров.
Кроме того, в процессе наполнения топливного бака (заправки), когда наконечник заправочного пистолета вставляется в наливную горловину, сливное окно располагается над концом наконечника, вследствие чего предотвращается наполнение полого корпуса через сливное окно.
Кроме того, наливная горловина может быть оборудована откидной заслонкой, вследствие чего вставленный заправочный наконечник может частично блокировать сливное окно, предотвращая попадание жидкого топлива в отделитель жидкого топлива от паров через это отверстие.
В соответствии с настоящим изобретением на пути потока, идущего между каналом сброса паров при заправке и фильтром топливных паров, система имеет соединение с заправочным каналом бака (наливной горловиной), служащее в качестве рециркуляционного пути потока. Такая конструкция обеспечивает то, что часть топливных паров, выходящих из топливного бака в процессе заправки, рециркулируется через наливную горловину топливного бака, чтобы уменьшить тем самым поток жидкого топлива в фильтр топливных паров. При необходимости рециркуляционный путь потока в процессе заправки может быть ограничен с помощью откидной заслонки наливной горловины.
Сливное окно может быть использовано также для бортовой системы диагностики, что отменяет необходимость создания специально предназначенного для нее выпуска.
В соответствии с одним из аспектов изобретения предлагается отделитель жидкого топлива от паров для топливной системы транспортного средства, содержащий корпус, снабженный впуском для топливных паров, ведущим в пространство впуска, выпуском для топливных паров, ведущим из пространства выпуска, и каплеотделителем, включающим по меньшей мере одну разделительную стенку для отделения топливных капель от топливных паров и направления указанных капель к сливному окну, соединяемому с топливным баком транспортного средства.
В соответствии с изобретением в отделителе жидкого топлива от паров может присутствовать любой из нижеследующих вариантов конструкции и признаков или их комбинация.
Каплеотделитель представляет собой лабиринт, содержащий по меньшей мере две перемежающихся стенки, так что топливный поток направляется между указанными стенками, при этом топливные капли задерживаются стенками лабиринта и стекают к сливному окну.
Каплеотделитель представляет собой лабиринтный проход, содержащий конденсирующую поверхность для указанных топливных паров.
Впуск для топливных паров выполнен с возможностью соединения с выпуском вентиляционной системы топливной системы, а выпуск для топливных паров выполнен с возможностью соединения с фильтром топливных паров топливной системы.
Путь потока топливных паров идет между впуском для топливных паров и выпуском для топливных паров, причем указанный путь потока топливных паров проходит через пространство впуска и пространство выпуска; а разделительная стенка проходит между пространством впуска и пространством выпуска, служащим в качестве пространства для расширения газа.
Впуск топливных паров расположен ниже выпуска топливных паров и выше сливного окна, вследствие чего топливные пары направляются вверх, чтобы выйти через указанный выпуск, тогда как топливные капли, содержащиеся в топливных парах, падают вниз к сливному окну.
Сливное окно ведет в топливную наливную горловину топливной системы.
Впуск для топливных паров ведет в топливную наливную горловину топливной системы, служащую в качестве пространства для расширения; при этом выпуск для топливных паров сообщается по потоку с топливной наливной горловиной.
Стенка отделителя жидкого топлива от паров, прикрепляемого к топливной наливной горловине, выполнена с по меньшей мере одним впускным отверстием в ее верхней части и с по меньшей мере одним выпускным отверстием в ее нижней части, причем указанное по меньшей мере одно впускное отверстие сообщается по потоку с выпуском для топливных паров, а указанное по меньшей мере одно выпускное отверстие сообщается по потоку с впуском для топливных паров; при этом указанное по меньшей мере одно впускное отверстие и указанное по меньшей мере одно выпускное отверстие ведут в наливную горловину топливной системы.
Впуск для топливных паров сообщается по потоку с выпуском для топливных паров через пространство для расширения в корпусе, причем указанное пространство включает сливное окно, ведущее в топливную наливную горловину топливной системы.
Другой аспект изобретения касается топливной системы транспортного средства, содержащей фильтр топливных паров, топливный бак, снабженный наливной горловиной с наливной головкой, и отделитель жидкого топлива от паров, включающий корпус, снабженный впуском для топливных паров, ведущим в пространство впуска, выпуском для топливных паров, ведущим из пространства выпуска, и каплеотделителем, который содержит по меньшей мере одну разделительную стенку для отделения топливных капель от топливных паров и направления указанных капель к сливному окну, соединяемому с топливным баком транспортного средства посредством наливной головки.
В соответствии с изобретением в отделителе жидкого топлива от паров может присутствовать любой из нижеследующих вариантов конструкции и признаков или их комбинация.
Впуск для топливных паров расположен ниже выпуска для топливных паров и выше сливного окна, вследствие чего топливные пары направляются вверх, чтобы выйти через указанный выпуск, тогда как топливные капли, содержащиеся в топливных парах, падают вниз к сливному окну, при этом отделитель жидкого топлива от паров может быть дополнительно выполнен с возможностью слива указанных капель обратно в сливное окно, а оттуда в наливную головку.
Каплеотделитель представляет собой лабиринтную конструкцию, содержащую по меньшей мере две перемежающихся стенки, так что поток топлива направляется между указанными стенками, при этом топливные капли задерживаются стенками лабиринтной конструкции и стекают к сливному окну.
Слив топлива выполнен таким образом, что сконденсированное или унесенное топливо стекает в наливную горловину по существу под действием силы тяжести.
Выпуск для топливных паров соединен с фильтром топливных паров.
Бортовая система диагностики соединена с выпуском для топливных паров.
Наливная головка оборудована откидной заслонкой, перемещаемой между нормальным закрытым положением и открытым положением, при этом при указанном открытом положении откидная заслонка частично перекрывает сливное окно, уменьшая тем самым его эффективную площадь.
Сливное окно расположено на уровне, находящемся выше конца наконечника заправочного пистолета, вставленного в наливную головку, вследствие чего предотвращается наполнение отделителя жидкого топлива от паров через указанное сливное окно.
Лабиринтная конструкция содержит несколько перемежающихся стенок, так что топливный поток направляется между указанными стенками таким образом, что капли задерживаются стенками лабиринтной конструкции, а затем стекают к сливному окну.
Впуск отделителя жидкого топлива от паров расположен ниже выпуска и выше сливного окна, так что топливные пары должны двигаться вверх, чтобы достичь указанного выпуска, в то время как топливные капли, содержащиеся в топливных парах, падают вниз к сливному окну, при этом топливные пары двигаются вверх к выпуску, чтобы достичь фильтра топливных паров, а капли топлива падают вниз или стекают вдоль указанной одной или нескольких разделительных стенок, собираются в нижней части отделителя жидкого топлива от паров и сливаются в сливное окно, а оттуда обратно в наливную головку, причем давление в наливной горловине меньше или равно давлению в отделителе жидкого топлива от паров.
При этом пространство впуска и пространство выпуска разделены разделительной стенкой, нижний край которой выступает ниже нижнего края корпуса, прикрепляемого к наливной горловине топливной системы транспортного средства.
Проход для потока топливных паров расположен между пространством впуска и пространством выпуска, при этом корпус дополнительно содержит открытый в нормальном состоянии запирающий элемент для закрытия указанного прохода после введения заправочного наконечника в наливную горловину топливной системы транспортного средства.
Прочие признаки, раскрываемые в связи с отделителем жидкого топлива от паров, применимы также и к топливной системе транспортного средства.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения, а также для того, чтобы показать, как оно может быть реализовано на практике, далее будут описаны некоторые варианты осуществления с помощью примеров, не вносящих каких-либо ограничений, со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 - схематическая иллюстрация топливной системы транспортного средства, оснащенной отделителем жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - схематическое изображение отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением, прикрепленного к наливной горловине автомобиля (в рабочем режиме);
фиг.3 - схематическое изображение отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением, прикрепленного к наливной горловине автомобиля (в перевернутом положении);
фиг.4 - схематическое изображение отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением, прикрепленного к наливной горловине автомобиля, с заправочным наконечником, вставленным в наливную горловину при заправке;
фиг.5 - схематическая иллюстрация топливной системы транспортного средства в соответствии с одной из модификаций, оснащенной отделителем жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.6 - изометрическое изображение в частичном разрезе отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
фиг.7 - вид спереди отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 8 - вид сбоку в разрезе отделителя жидкого топлива от паров с фиг. 7;
фиг.9 - изометрическое изображение в разрезе отделителя жидкого топлива от паров по фиг. 7, иллюстрирующее линии потоков текучей среды;
фиг.10 - вид спереди фиг. 9 с удаленной для наглядности передней стенкой отделителя жидкого топлива от паров;
фиг.11 - изометрический вид спереди отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;
фиг.12 - изометрический вид в разрезе отделителя жидкого топлива от паров по фиг. 11, иллюстрирующий линии потоков текучей среды;
фиг. 13 - вид спереди отделителя жидкого топлива от паров по фиг. 10, иллюстрирующий линии потоков текучей среды, с удаленной для наглядности передней стенкой отделителя жидкого топлива от паров;
фиг.14 - увеличенное изображение участка, обозначенного буквой "X" на фиг. 12;
фиг.15-17 - схематические иллюстрации отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением, установленного на наливной горловине топливной системы, причем каждый из них содержит перекидной продувочный клапан;
фиг.18-20 иллюстрируют отделитель жидкого топлива от паров в соответствии с одной из конструкций по настоящему изобретению; и
фиг.21-24 - соответствующие виды клапана отделителя жидкого топлива от паров в соответствии с еще одной конструкцией по настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
Со ссылкой в первую очередь на фиг.1 прилагаемых чертежей представлена схематическая иллюстрация топливной системы транспортного средства, в целом обозначенной позицией 1, которая оснащена отделителем жидкого топлива от паров в соответствии с настоящим изобретением, обозначенным в целом позицией 30. Показанная топливная система содержит топливный бак 10, оборудованный топливным впуском 12 для входа топлива и топливным выпуском 14 для выхода топлива, который, в свою очередь, с помощью трубки 9 присоединен к клапану 7 (например, перекидному продувочному клапану). Топливный впуск 12 присоединен к линии 16 впуска топлива (топливной наливной горловине), снабженной наверху наливной головкой 17 для приема заправочного наконечника 60 (фиг. 4). Топливный выпуск 14 соединен с фильтром 20 топливных паров (фильтрующей коробкой) через паропровод, оборудованный отделителем 30 жидкого топлива от паров, разделяющим паропровод на первый участок 18а и второй участок 18b.
Более конкретно, с дополнительной ссылкой на фиг.2, первый участок 18а соединяет топливный выпуск 14 топливного бака 10 с впуском 32 отделителя 30 жидкого топлива от паров, а второй участок 18b соединяет выпуск 34 отделителя 30 жидкого топлива от паров с впуском 22 фильтра 20 топливных паров.
Отделитель 30 жидкого топлива от паров имеет сливное окно 35, сообщающееся по потоку с наливной головкой 17 через соединительный канал 19 слива топлива. Отделитель 30 жидкого топлива от паров выполнен с возможностью допущения поступления топливных паров, поступающих из топливного бака 10, в фильтр 20 топливных паров и одновременного отвода топливных капель по пути 33 потока обратно через наливную горловину 16 в топливный бак 10.
Отделитель 30 жидкого топлива от паров прикрепляется к наливной головке 17 наливной горловины 16 на таком уровне, что входит в контакт с заправочным наконечником 60 при заправке (фиг.4). Отделитель 30 жидкого топлива от паров имеет корпус 31, выполненный в соответствии с одним из вариантов осуществления как два полых цилиндра, образующих пространство 31а выпуска и пространство 31b впуска. Пространство 31b впуска сообщается по потоку с впуском 32 через отрезок 42 впускной трубки, присоединяемый к топливному баку с помощью участка 18а, а пространство 31а выпуска сообщается по потоку с выпуском 34 через отрезок 44 выпускной трубки, присоединяемый к фильтру 20 с помощью участка 18b (фиг.1).
И отрезок 44 выпускной трубки, и отрезок 42 впускной трубки снабжены кольцевыми ребрами 45 и 46 соответственно, с целью предотвращения самопроизвольного разъединения присоединенных к ним соответствующих трубопроводов (на фиг.2 и 3 не показаны).
Пространство 31b впуска закрывается в нижней части нижней закрывающей пластиной 43, причем указанная пластина выполнена со сливным выпуском 38, который сообщается по потоку со сливным окном 35 через канал 19 слива топлива.
Пространство 31b впуска и пространство 31а выпуска отделяются друг от друга с помощью разделительной стенки 39, которая в соответствии с некоторыми вариантами осуществления представляют собой искривленную стенку. Поверхность разделительной стенки 39 выполнена таким образом, что любые уловленные или образовавшиеся на ней топливные капли будут стекать по поверхности и к сливному выпуску 38. Разделительная стенка 39 обеспечивает также конденсирующую поверхность, на которой, как это будет более подробно объяснено ниже, могут конденсироваться топливные пары.
Как проиллюстрировано в варианте осуществления по фиг.4, отделитель 30 жидкого топлива от паров оборудован модифицированным разделителем между пространством впуска и пространством выпуска, причем указанная разделительная стенка выполнена в виде лабиринта, в целом обозначенного позицией 57 и содержащего несколько стенок 57а, 57b и 57с лабиринта. Конструкция выполнена таким образом, что поток топливных паров в направлении из пространства 31а впуска в пространство 31b выпуска преграждается стенками 57а, 57b и 57с лабиринта, вследствие чего капли сталкиваются с этими стенками и стекают вниз в направлении стрелок 53 через отверстие 55 и наружу через сливной выпуск 38.
Однако следует понимать, что можно использовать большее или меньшее количество разделительных стенок и что их форма и тип поверхности могут изменяться таким образом, чтобы увеличить общую площадь поверхности, увеличивая тем самым эффективную площадь контакта поверхности с потоком текучей среды и захватывая, таким образом, все жидкие капли.
Кроме того, в соответствии с показанным примером варианта осуществления отделитель 30 жидкого топлива от паров оборудован известным перекидным продувочным клапаном, в целом обозначенным позицией 50 и описываемым далее в связи с другими вариантами осуществления. Следует отметить, что сливной выпуск 38 может быть соединен также с бортовой системой диагностики, расположенной, например, последовательно с фильтром 20 топливных паров, так, как элемент 21, представленный на фиг.1 пунктирными линиями. Бортовая система 21 диагностики действует таким образом, что создает давление (положительное или отрицательное), вызывая соответствующее давление/вакуум в наливной головке 17 через сливное окно 35.
В рабочем состоянии, при нормальной работе топливной системы 1, топливные пары, смешанные с топливными каплями, втягиваются через топливный выпуск 14 (и выпускные клапаны, если они предусмотрены; здесь они не показаны) через первый участок 18а паропровода в направлении фильтра 20 топливных паров. Смешанные пары поступают в полый корпус 31 отделителя 30 жидкого топлива от паров через впуск 32. Чтобы достичь выпуска 34, топливные пары должны пройти между пространством 31b впуска и пространством 31а выпуска через разделительную стенку 39 или лабиринт 57, и только после этого они могут направиться к выпуску 34.
В процессе этого прохождения топливные капли, поскольку они тяжелее, чем пары, падают вниз со стенки 39 или стенок лабиринта 57 лабиринта и стекают в направлении сливного выпуска 38. От сливного выпуска 38 топливные капли текут в направлении выпуска 34, а оттуда в наливную головку 17 и обратно в топливный бак 10 через наливную горловину 16.
Кроме того, вследствие разностного увеличения объема между паропроводом 18 и полым корпусом 31, часть топливных паров может конденсироваться на разделительной стенке 39 или стенках лабиринта 57 и превращаться в топливные капли, стекающие, как это объяснено ранее, в направлении сливного выпуска 38.
Таким образом, благодаря своей уникальной конструкции, полый корпус 31 отделителя 30 жидкого топлива от паров функционирует в качестве каплеуловителя для смеси паров и капель, поступающей из топливного бака, и предотвращает попадание топливных капель в фильтр 20 топливных паров.
Кроме того, в соответствии с вариантом осуществления по фиг.4 топливная система оборудована известной в данной области техники откидной заслонкой 73, причем указанная заслонка в нормальном состоянии закрыта, закрывая путь потока между наливной горловиной 16 и наливной головкой 17. Однако, когда топливо закачивается в топливный бак, наконечник 60 заправочного пистолета вставляется в наливную головку 17, при этом наконечник 60 смещает заслонку в ее открытое положение, что приводит к ограничению эффективной площади сечения сливного окна 35 посредством его частичного перекрытия во время заправки, тем самым уменьшая циркуляцию потока текучей среды, что, в свою очередь, уменьшает поток текучей среды в направлении фильтра 20 топливных паров.
Помимо этого, во время заправки возникает перепад давлений между наливной горловиной 17, топливным баком 10 и паропроводом 18, что приводит к большему насыщению смешанных паров топливными каплями. Как объяснено ранее, отделитель 30 жидкого топлива от паров заставляет топливные капли падать обратно в наливную горловину 17, способствуя, таким образом, рециркуляции топлива.
В варианте осуществления по фиг.5 представлена модификация топливной системы в соответствии с изобретением. Вариант осуществления по фиг.1 представляет топливную систему транспортного средства, оборудованную бортовой системой регенерации при заправке (onboard refueling recovery system, ORVR system), в которой фильтр топливных паров транспортного средства обрабатывает топливные пары также и во время заправки транспортного средства. В свою очередь, вариант осуществления по фиг.5 иллюстрирует топливную систему транспортного средства, пригодную там, где заправочная станция оборудована системой обработки топливных паров, т.е. заправочный наконечник оборудован всасывающей системой для переноса топливных паров в центральный фильтр топливных паров (фильтрующую коробку) автозаправочной станции, и т.д.
В соответствии с настоящим изобретением отделитель 30 жидкого топлива от паров устанавливается на наливной головке 17 наливной горловины топливного бака 10, однако при этом впуск 32 отделителя 30 жидкого топлива от паров соединяется через трубку 77 с клапанной системой, например с перекидным продувочным клапаном 79. Топливный выпуск 34 присоединяется через второй участок 18b к впуску 22 фильтра 20 топливных паров, а клапан 81 ограничения наполнения присоединяется к верхнему участку наливной горловины 16 через трубку 83.
Если теперь обратиться к фиг. 6 чертежей, то там проиллюстрирован отделитель 90 жидкого топлива от паров в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, в котором корпус 92 имеет по существу цилиндрическую форму и содержит уплотнительное кольцо 94 для герметичного прикрепления к наливной головке (не показана). Корпус 92 имеет внутреннюю стенку 98, которая вместе с наружной стенкой 100 образует кольцеобразный проход 104, называвшийся в предыдущих вариантах осуществления пространством впуска, со сливным проходом, идущим между кольцеобразным проходом 104 и центральным пространством 107, называвшимся в предыдущих вариантах осуществления пространством выпуска. Кроме того, корпус оборудован впуском 108, снабженным отрезком 109 впускной трубки, ведущим в указанный проход 104, и выпуском 110, снабженным отрезком 111 выпускной трубки, ведущим из центрального пространства 107 корпуса по существу в его верхней части. Пластина 112 образована на нижнем основании корпуса и выполнена имеющей сливное окно 114, проходящее по существу противоположно впуску 108.
При работе смешанные пары поступают в кольцеобразный проход 104 отделителя 90 жидкого топлива от паров через впуск 108. Чтобы дойти до выпуска 110, топливные пары должны пройти между пространством 104 впуска и пространством 107 выпуска через внутреннюю стенку 98, которая в предыдущих вариантах осуществления именовалась разделительной стенкой, и только после этого пары могут идти в направлении выпуска 110.
В процессе этого прохода топливные капли, поскольку они тяжелее, чем пары, падают вниз по стенке 98 и стекают в направлении выпускного окна 114, а оттуда в наливную головку и обратно в топливный бак через наливную горловину.
Кроме того, вследствие разностного увеличения объема между впуском 108 и пространством 107 выпуска, часть топливных паров может конденсироваться на разделительной стенке 98 и превращаться в топливные капли, стекающие, как это объяснено ранее, в направлении выпускного окна 114.
Если теперь обратиться к фиг.7 чертежей, то там проиллюстрирован отделитель жидкого топлива от паров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, обозначенный в целом позицией 130 и содержащий в целом цилиндрический корпус 132 (фиг. 8 и 9), который выполняется с передней стороной 134, выполненной с возможностью прикрепления к верхнему концу топливной наливной горловины (не показана) с обеспечением непроницаемости для паров посредством горячей сварки, сварки плавлением и т.п. Корпус 132 оборудуется впускным окном 136, присоединяемым к вентиляционной системе топливной системы (например, к выпускному клапану топливных паров и т.п.). Выпускное окно 140 идет от корпуса 132 в направлении фильтра топливных паров (фильтрующей коробки), который не показан.
Следует дополнительно отметить, что передний участок корпуса оборудован передней стенкой 142, которая на фиг.10 для ясности не показана, причем стенка 142 снабжена множеством первых отверстий 144, проходящих в ее верхней части, и несколькими отверстиями 146, проходящими в ее нижней части, что будет объяснено в дальнейшем. Кроме того, впускное окно 136 продолжается L-образным каналом 148 и заканчивается отверстием 150, которое в собранном положении ведет прямо в трубу наливной горловины.
Таким образом, в соответствии с этим вариантом осуществления отделитель 130 жидкого топлива от паров имеет путь впуска текучей среды, где смесь жидких топливных капель и топливных паров проходит по пути 137 потока (фиг.9 и 10) из вентиляционной системы (не показана) во впускное окно 136 и через отверстие 150 в камеру расширения, образованную обширным пространством, образуемым в трубе наливной горловины (не показана). При быстром расширении смеси, идущей по пути 137 впуска, возникает значительное падение давления, вследствие чего топливные пары, поступающие теперь в устройство 130 через впускные отверстия 144 передней стенки 142, и топливные пары, образуемые во время заправки топливом (время, когда образуется большая часть топливных паров), идут по пути 139 выпуска (фиг.9 и 10) мимо стенок 156 лабиринта в направлении выпускного окна 140 только в виде паров. Любая жидкость, которая поступила в корпус через впускные отверстия 144, конденсируется на стенках 156 лабиринта и стекает вниз в направлении сборного колодца 158, где накопленное жидкое топливо затем сливается через выпускные отверстия 146 по пути 147 слива (фиг.9 и 10) обратно в наливную горловину системы для текучей среды (не показана).
Следует понимать, что отделитель 130 жидкого топлива от паров такого типа, который изображен на фиг.7 и 8, особенно подходит (но не ограничен указанным применением) для использования с топливными системами транспортных средств, в которых большая часть топливных паров, образующихся при функционировании заправочной системы, забирается заправочным наконечником (не показан), выполненным с возможностью всасывания топливных паров, образующихся в процессе заправки и обрабатываемых централизованным пунктом обработки топливных паров. Однако следует иметь в виду, что топливные пары, создаваемые во время работы транспортного средства (во время движения или стоянки), и любые остаточные топливные пары, которые не были всосаны заправочным наконечником, направляются через выпускной порт 140 в систему обработки топливных паров (фильтр с фильтрующей коробкой).
Если теперь обратиться к фиг.11 чертежей, то там проиллюстрирован отделитель жидкого топлива от паров в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, обозначенный в целом позицией 170, который подобно предыдущему варианту осуществления содержит цилиндрический корпус 172, впускное окно 174, присоединяемое к вентиляционной системе топливной системы (например, к выпускному клапану жидкого топлива), и выпускное окно 176, которое, в свою очередь, присоединяется к системе очистки паров (фильтру, не показан). Отделитель 170 жидкого топлива от паров выполнен с передней стенкой 178, которая, в свою очередь, выполнена имеющей множество отверстий 180 в своей нижней части. Передняя сторона устройства 170 снабжена посадочным местом 184 для плотного присоединения к наливной горловине топливной системы, например, с помощью сварки плавлением и т.п. и при этом непроницаемым для газа и жидкости.
В соответствии с этим вариантом осуществления отделитель 170 жидкого топлива от паров выполнен таким образом, что смесь топливных капель и топливных паров, входящая через впускное окно 174, поступает в большое пространство 175 впуска корпуса 172, причем указанное пространство образует камеру расширения, оборудованную лабиринтом, создаваемым несколькими стенками 190А, 190В, 190С, так что текучая среда, идущая через впускное окно 174 и вдоль пути 179 в направлении выпускного окна 176, задерживается указанными препятствиями из стенок, что приводит к конденсации жидких капель на указанных стенках. Форма стенок 190А-190С является волнистой для того, чтобы жидкие капли, образующиеся на этих стенках, капали вниз и собирались в колодце 194 (фиг.12 и 14) и чтобы указанные топливные капли в конечном счете сливались через выпускные отверстия 180 обратно в топливный бак через наливную горловину (не показана).
Со ссылкой на фиг.15 и 16 представлена схематическая иллюстрация участка топливной наливной горловины, в целом обозначенной позицией 200, оборудованной отделителем жидкого топлива от паров в соответствии с любым из вышеописанных вариантов осуществления настоящего изобретения, обозначенным в целом позицией 224, причем указанный отделитель жидкого топлива от паров имеет, в свою очередь, впускное окно 226 для жидкости и выпускное окно 228.
Общее для двух вариантов осуществления по фиг.15 и 16 заключается в том, что они содержат перекидной продувочный клапан, в целом обозначенный позицией 230 (вариант осуществления по фиг.15) и позицией 232 (вариант осуществления по фиг.16), назначение которого заключается в том, чтобы не допускать попадания жидкого топлива в отделитель 224 жидкого топлива от паров в случае переворачивания транспортного средства, которое в противном случае приводило бы к направлению топлива в фильтр обработки топливных паров (фильтрующую коробку) через выпускное окно 228.
Отличие друг от друга вариантов осуществления по фиг.15 и 16 заключается в конструкции перекидного продувочного клапана 230 и 232 соответственно, при этом вариант осуществления по фиг.15 содержит поплавок 240, который помещен в клетку 242, причем указанная клетка имеет множество отверстий 244, позволяющих протекать жидкости, и отверстие 248, проходящее между перекидным продувочным клапаном 230 и отделителем 224 жидкого топлива от паров, при этом в случае обычной эксплуатации поплавок 240 отделен от отверстия 248, тем самым позволяя жидкости течь между отверстием 248 и отверстиями 244 клетки 242. Однако в случае переворачивания поплавок 240 под действием действующих на него сил тяжести входит в контакт с отверстием 248, плотно запирая таким образом отверстие 248 и предотвращая поток жидкости в отделитель 224 жидкого топлива от паров.
Устройство по фиг. 16 похоже на устройство из предыдущего варианта осуществления, однако с той разницей, что поплавок 250 находится внутри запирающей капсулы 252, которая, в свою очередь, может перемещаться внутри клетки 254 и для эффективного запирания отверстия 258 в случае переворачивания транспортного средства оборудована также запирающей мембраной 256.
Вариант осуществления по фиг.17 иллюстрирует то, как устанавливается механизм перекидного продувочного клапана, в целом обозначенный позицией 270, в сочетании с отделителем 272 жидкого топлива от паров, монтируемым около наливной горловины наливной системы 274. Хотя конструкция отделителя 272 жидкого топлива от паров может предполагать любые варианты осуществления, раскрываемые в данном описании, данная конкретная конструкция иллюстрирует то, каким образом механизм 270 перекидного продувочного клапана устанавливается на отрезке 278 трубы, проходящем между выпуском 280 паров отделителя 272 жидкого топлива от паров и устройством 282 обработки топливных паров (фильтрующей коробкой).
Механизм 270 перекидного продувочного клапана содержит корпус 286, вмещающий плавучий элемент 288, который, в свою очередь, вмещает сферический элемент 290. Корпус 270 содержит впуск 290, ведущий из отрезка 278 трубы, и выпускное окно 296, ведущее к фильтрующей коробке.
Конструкция такова, что при нормальной эксплуатации, т.е. во время стоянки или движения транспортного средства, топливные пары из отделителя 270 жидкого топлива от паров проходят через выпуск 280, через отрезок 278 трубы и через перекидной фильтр 270, через выпускной порт 296 в фильтрующую коробку 282. Однако в случае переворачивания транспортного средства выпускной порт 296 становится запертым с учетом того, что сфера 290 перемещает поплавок 288 в состояние герметичного соединения с выпускным портом 296, предотвращая таким образом выход жидкого топлива в направлении фильтрующей коробки 282.
Если теперь обратиться к варианту осуществления, проиллюстрированному на фиг.18-20, то на них показан один из вариантов отделителя жидкого топлива от пара, представляющего собой тип, который, как правило, подходит для применения в тех странах, где при заправке топливные пары обрабатываются, в частности, но не исключительно, с помощью централизованного решения (например, с помощью автозаправочной станции при удалении паров через заправочный наконечник), что противоположно вариантам осуществления, в которых пары, образующиеся во время заправки, обрабатываются главным образом с помощью устройства обработки топливных паров (фильтрующей коробки) транспортного средства.
Отделитель 300 жидкого топлива от паров выполнен в виде корпуса 302, оборудованного фланцем 304 для надежного крепления к наливной горловине (не показана) топливной системы транспортного средства с обеспечением непроницаемости для газов, как уже обсуждалось ранее. Корпус 302 дополнительно содержит впускное окно 306 и выпускное окно 308. Впускное окно 306 предназначено для присоединения к вентиляционной системе топливного бака (не показана) для приема через нее топливных паров и жидкого топлива, обычно в виде содержащихся там капель. Выпускное окно 308 предназначено для присоединения к устройству обработки паров (например, к фильтрующей коробке, не показана).
Как лучше всего видно на фиг.19 и 20, корпус 302 имеет разделительную стенку 312, которая делит внутреннее пространство корпуса на пространство 314 впуска и пространство 316 выпуска, причем второе существенно меньше, нежели первое.
Конструкция такова, что смесь паров и жидкости, поступающая в пространство 314 впуска из топливной системы транспортного средства, проходит в значительно большее пространство наливной горловины (не показана) вдоль пути входного потока, как это обозначено стрелкой 315, указывающей направление входного потока, и перепад давления приводит к тому, что на внутренней поверхности 318 разделительной стенки 312 образуются топливные капли, которые затем стекают в наливную горловину, так что далее через пространство 316 выпуска в фильтрующую коробку будут проходить только топливные пары вдоль пути потока, указанного стрелкой 323. Следует также отметить, что нижний конец 319 разделительной стенки 312 выступает за нижний край 317 корпуса 321, проходя в наливную горловину (не показана).
Совершенно ясно, что давление внутри наливной горловины ниже, чем давление внутри топливного бака, из-за того, что клапан, установленный в нижней части наливной трубы, примыкающей к топливному баку, предотвращает нарастание давления в наливной горловине и сохраняет давление внутри топливного бака по меньшей мере во время эксплуатации транспортного средства. Существенный перепад давления между наливной горловиной и отделителем жидкого топлива от паров вызывает отделение жидких топливных капель от топливных паров, так что жидкое топливо может возвращаться под воздействием силы тяжести в топливный бак, в то время как топливные пары двигаются вдоль пути 323 потока в направлении фильтрующей коробки.
Если теперь обратиться к вариантам осуществления, раскрываемым на фиг.21-24, то на них проиллюстрирован отделитель жидкого топлива от паров в соответствии с еще одной конструкцией настоящего изобретения, в целом обозначенный позицией 400, который содержит корпус 402, образованный кольцеобразным соединением 406 для надежного прикрепления к наливной горловине топливной системы транспортного средства (не показана) с обеспечением непроницаемости для паров, как это обсуждалось выше.
Корпус 402 содержит впускное окно 408 для присоединения к клапану топливного бака в системе (не показан) и выпускное окно 410 для присоединения к устройству обработки топливных паров (например, к фильтрующей коробке, не показана).
Внутри корпуса 400 находится переключающий клапан, в целом обозначенный позицией 411, который, как это будет более подробно обсуждаться ниже, в нормальном состоянии сдвигается пружинным элементом 412 в нормальное открытое положение, как в варианте осуществления на фиг.23.
Кроме того, следует отметить, что внутри корпуса имеется разделительная стенка 416, которая разделяет внутреннее пространство отделителя жидкого топлива от паров на пространство 418 впуска и пространство 420 выпуска.
Переключающий клапан 411 содержит плунжер 422, который, в свою очередь, смещается посредством пружины 424 к запирающему элементу 426. Следует отметить, что переключающий клапан 411, а именно запирающий элемент 426 и плунжер 422, может смещаться вдоль оси в пределах проходящего в осевом направлении опорного стакана 430, интегрированного в корпус 402. Плунжер 422 существенно выдается в наливную горловину, так что после введения заправочного наконечника в наливную горловину тот входит в контакт с указанным плунжером, вызывая его вдавливание, как объяснено ниже.
Путь впуска жидкости идет между впускным окном 408, через пространство 418 впуска и наружу сквозь отверстия 432, выполненные в опорном стакане, указанный путь впуска жидкости проиллюстрирован стрелкой 438, указывающей путь смеси жидкость - топливные пары, которая теперь может идти обратно в направлении топливного бака (не показан). С другой стороны, как это обсуждалось ранее, обратно через отверстия 432 по проходу 423 в пространство 420 выпуска, а затем через выпускное окно 410 в фильтрующую коробку (не показана) могут проходить только топливные пары.
Однако при заправке, при введении заправочного наконечника (не показан) он будет наталкиваться на плунжер 422, вызывая его осевое перемещение против смещающего действия цилиндрической пружины 424 и 412, тем самым смещая запирающий элемент 426, так что он герметично упирается в кольцеобразную опору, из-за чего предотвращается поток к выпускному отверстию по пути потока, обозначенному стрелкой 437, как это проиллюстрировано на фиг. 22.
Специалистам в данной области техники, имеющим отношение к настоящему изобретению, будет понятно, что возможны также разнообразные изменения, варианты и модификации, которые соответствуют объему данного изобретения с внесением в него необходимых изменений.