КЛАПАН ДАВЛЕНИЯ И РАЗРЕЖЕНИЯ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемая полезная модель касается устройства клапана давления и разрежения для топливной системы транспортного средства, открывающегося при избыточном давлении с одной стороны, закрывающегося при недостаточном давлении с одной стороны, нагруженного пружиной, которая может быть использована, например, для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу и поддержания в топливном баке рабочего давления, в том числе для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака на адсорбер при комплектации автомобилей системами улавливания паров топлива.
1
1
Разработка клапанов в последние десятилетия ведется интенсивно. Предложено большое количество различных устройств (см, например, авт. св. 853265, авт. св. 545813, авт. св. 382870, авт. св. 667754, Ru U 40777, Ru U 4353 и др.). Как правило, эти устройства содержат корпус, входное и выходное отверстия, запорный орган, седло.
2
2
2
Наиболее близкими к предлагаемому клапану, являются устройства с разъемным корпусом, используемые в топливных системах транспортных средств (см. например, авт. св. 853265, Ru C 2217622, Ru C 2169855, Ru С 2200927, DE 4229110, и др.). Различное конструктивное выполнение этих устройств обеспечивает различные показатели их функционирования.
2
Так, например, известен клапан рециркуляции отработавших газов по патенту Ru С 2169855, который содержит корпус с седлом, направляющей втулкой, полостями, сообщенными с впускной и выпускной системами ДВС, и запорными клапаном со штоком, перемещающимся внутри направляющей втулки. Диафрагменный механизм прикреплен к корпусу и включает проставку, отражательную чашку, крышку со штуцером подвода разрежений и пружиной. Диафрагма зажата между отражательной чашкой и крышкой и соединена со штоком запорного клапана. Манжета расположена между тарелкой диафрагмы и направляющей втулкой. Манжета, предотвращая попадание отработавших газов в поддиафрагменную полость и атмосферу, по внутреннему диаметру крепится с натягом в кольцевом пазе направляющей втулки, а по наружному зажимается между тарелкой диафрагмы и чашкой. Запорный клапан установлен свободно на втулке, соединенной со штоком посредством резьбы, обеспечивающей возможность регулирования длины штока и
последующего фиксирования втулки относительно штока. Изобретение позволяет улучшить показатели по снижению токсичности отработавших газов и технологию изготовления и регулировки, но не предусматривает возможности использования устройства для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу и поддержания в топливном баке рабочего давления.
2
Известен, также, электромагнитный клапан по патенту Ru С 2217622 для систем вентиляции топливных баков транспортных средств, имеющий разъемный корпус, состоящий из стаканообразной корпусной детали с выпускным патрубком, соединяемый с впускной трубой ДВС, и закрывающий ее по типу крышки корпусной детали, на которой выполнен впускной патрубок, соединяемый с вентиляционным патрубком топливного бака или с устанавливаемым за ним заполненным активированным углем накопителем паров топлива. Впускной патрубок и выпускной патрубок расположены соосно друг относительно друга на оси соответствующих корпусных деталей. Внутри стаканообразной корпусной детали расположен электромагнит со стаканообразным корпусом, с магнитным сердечником и цилиндрическую катушку возбуждения на пластмассовом каркасе. Каркас катушки имеет втулку со ступенчатым сквозным отверстием. На магнитном сердечнике предусмотрен резьбовой участок с наружной резьбой. Резьбовой участок при ввинчивании магнитного сердечника в корпус электромагнита формирует в каркасе катушки резьбу. Второй резьбовой участок формирует резьбу в каркасе катушки без образования стружки. Край корпуса электромагнита отогнут с образованием кольцевого опорного фланца. Внутрь этого опорного фланца вставлено образующее корпус седла клапана замыкающее магнитную цепь ярмо электромагнита, которое закрывает корпус электромагнита и которое краями опирается на опорный фланец. В образующем корпус седла клапана замыкающем магнитную цепь ярме предусмотрены клапанные отверстия, перекрываемые расположенным между этим ярмом и магнитным сердечником клапанным элементом со сквозным осевым отверстием, который подпружинен в направлении закрытия клапана в сторону выпускного патрубка.
Техническим результатом является обеспечение возможности простого регулирования магнитного сердечника и его простого с технической точки зрения стопорения от поворота, что не предусматривает возможности применения устройства для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу и поддержания в топливном баке рабочего давления и не обеспечивает упрощение изготовления и эксплуатации.
2
Наиболее близким к предлагаемому устройству является клапан для дозированной подачи паров топлива по патенту Ru C 2195571, выбранный в качестве прототипа. Клапан по прототипу имеет расположенный коаксиально его продольной оси корпус, состоящий из двух частей, а именно из цилиндрической гильзообразной нижней корпусной детали со
ступенчато изменяющимся по ее длине диаметром и выполненной в виде крышки верхней корпусной детали. Верхняя корпусная деталь насажена на нижнюю корпусную деталь, охватывая при этом последнюю по ее наружной поверхности. Обе корпусные детали предпочтительно изготовлены из пластмассы и соединены друг с другом либо неразъемно, например ультразвуковой сваркой, либо разъемно, например с помощью фиксаторов или пружинных защелок. На нижней корпусной детали выполнен впускной патрубок для присоединения к вытяжному патрубку топливного бака ДВС или к установленному за ним адсорбционному фильтру. Верхняя корпусная деталь имеет выпускной патрубок для присоединения к впускной трубе ДВС. Впускной и выпускной патрубок расположены соосно друг другу. Клапанный элемент размещен внутри корпуса между впускным и выпускным патрубками, имеет привод от электромагнита с магнитным сердечником и взаимодействует с седлом, выполненном на соответствующем седельном элементе. Седельный элемент, выполненный в виде скобы, частично перекрывает корпус электромагнита и закреплен с помощью двух калибровых отверстий на нижней корпусной детали, при этом седельный элемент, опирающийся на край корпуса электромагнита, вставлен по периметру в П-образный в сечении паз эластичного опорного кольца, зажатого между обеими корпусными деталями. Клапанный элемент одновременно является якорем электромагнита и закреплен на плоской пружине, которая зажата по ее краям между седельным элементом и краем корпуса электромагнита. Клапанный элемент поджат в направлении к выпускному патрубку возвратной пружиной, которая опирается с одной стороны на клапанный элемент, а с другой стороны - на трубчатый конец магнитного сердечника.
Описанное в качестве прототипа устройство является достаточно сложньм в изготовлении и эксплуатации, для осуществления его работы необходимо наличие дополнительных устройств, таких как электронный блок управления. Кроме этого, конструкция устройства по прототипу не предусматривает возможности ее использования для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу и поддержания в топливном баке рабочего давления.
В задачу предлагаемой полезной модели положено: обеспечение возможности применения устройства для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу, в том числе для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака на адсорбер при комплектации автомобилей системами улавливания паров топлива, поддержания в топливном баке рабочего давления, упрощение изготовления и сборки устройства, надежности функционирования.
Достижение всех поставленных в задачу эффектов и составляет новый технический результат предлагаемой полезной модели.
Поставленная задача достигается тем, что в клапане давления и разрежения для топливной системы транспортного средства, включающем составной корпус, состоящий из нижней корпусной детали с патрубком соединения с адсорбером и верхней корпусной детали с патрубком соединения с топливным баком, герметично соединенных друг с другом с помощью защелкивающегося элемента соединения, клапанный элемент, размещенный между патрубком соединения с адсорбером и патрубком соединения с топливным баком, поджатый пружиной, нижняя корпусная деталь содержит цилиндрическое основание с плоским дном, боковую конусную поверхность с отгибом, с ребрами верхнего и нижнего ряда на внутренней стороне; верхняя корпусная деталь содержит полое цилиндрическое отделение верхней корпусной детали, полый бортик с отгибом, на внутренней поверхности которого выполнен защелкивающийся элемент соединения в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным выступом, кольцевую канавку на верхней поверхности полого бортика; клапанный элемент выполнен в виде клапана давления и клапана разрежения, каждый из которых поджат соответственно пружиной клапана давления и пружиной клапана разрежения; причем клапан давления содержит центральный выступ со сквозным отверстием и с элементом ограничения в виде расширения в верхней части, элемент соединения в виде кольцевого выступа и опорный кольцевой выступ на верхней поверхности, выпуклую радиусной канавку с отверстиями, при этом клапан давления установлен между нижней корпусной деталью и верхней корпусной деталью и закреплен на верхней корпусной детали посредством установки элемента соединения в виде кольцевого выступа клапана давления в кольцевой канавке на верхней поверхности полого бортика верхней корпусной детали; клапан разрежения содержит центральный выступ, пазы, конусные выступы, при этом клапан разрежения установлен в полом цилиндрическом отделении верхней корпусной детали на опорном кольцевом выступе клапана давления; пружина клапана разрежения с одной стороны надета на центральный выступ клапана разрежения и установлена между конусных выступов клапана разрежения, а с другой стороны ограничена верхней внутренней поверхностью полого цилиндрического отделения верхней корпусной детали; дополнительно устройство содержит втулку с центральным отверстием в донышке и боковой цилиндрической поверхностью, втулка соединена с клапаном давления посредством установки центрального выступа клапана давления с элементом ограничения в виде расширения верхней части в центральном отверстии втулки, а боковые цилиндрические поверхности втулки установлены между ребер верхнего ряда на внутренней поверхности нижней корпусной детали; при этом пружина клапана давления установлена на донышко, внутри втулки, между ее боковых цилиндрических поверхностей - с одной стороны и на плоское дно, внутри цилиндрического основания нижней корпусной детали, между ребрами нижнего ряда на внутренней стороне боковой конусной поверхности нижней корпусной
детали - с другой стороны; нижнюю корпусную деталь соединяют с верхней корпусной деталью посредством приклеивания внешних поверхностей отгиба нижней корпусной детали к внутренней поверхности отгиба полого бортика верхней корпусной детали с одновременной установкой защелкивающегося элемента соединения в виде кольцевой канавки с кольцевым выступом на внутренней поверхности отгиба полого бортика верхней корпусной детали под отгибом нижней корпусной детали.
На фиг.1 приведен чертеж клапана давления и разрежения для топливной системы транспортного средства в разрезе.
Конструктивно предлагаемый клапан давления и разрежения для топливной системы транспортного средства на фиг.1 содержит составной корпус, состоящий из нижней корпусной детали 1 и верхней корпусной детали 2. Нижняя корпусная деталь 1 содержит патрубок соединения с адсорбером 3, цилиндрическое основание 4 с плоским дном 5, боковую конусную поверхность 6 с отгибом 7, с ребрами верхнего ряда 8 и ребрами нижнего ряда 9, которые выполнены на внутренней стороне конусной боковой поверхности 6. Верхняя корпусная деталь 2 содержит патрубок соединения с топливным баком 10, полое цилиндрическое отделение 11, полый бортик 12 с отгибом 13, на внутренней поверхности которого выполнен защелкивающийся элемент соединения 14 в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным выступом, кольцевую канавку 15 на верхней поверхности полого бортика 12. Между нижней корпусной деталью 1 и верхней корпусной деталью 2 установлен клапан давления 16, который содержит центральный выступ 17 со сквозным отверстием 18 и с элементом ограничения 19 в виде расширения в верхней части, элемент соединения 20 в виде кольцевого выступа, опорный кольцевой выступ 21 на верхней поверхности, выпуклую радиусную канавку 22 с отверстиями 23. Центральный выступ 17 клапана давления 16 установлен в центральном отверстии 26 донышка 25 втулки 24, которая содержит цилиндрическую боковую поверхность 27. Между донышком 25 внутри втулки 24 и плоским дном 5 внутри цилиндрического основания 4 нижней корпусной детали 1 установлена пружина 28 клапана давления 16. На опорный кольцевой выступ 21 клапана давления 16 установлен клапан разрежения 29 с центральным выступом 30, с пазами 31, с конусными выступами 32. На центральный выступ 30 клапана разрежения 29 надета малая пружина 33 клапана разрежения 29, которая с противоположной стороны ограничена верхней внутренней поверхностью полого цилиндрического отделения 11 верхней корпусной детали 2.
Нижнюю корпусную деталь 1 соединяют с верхней корпусной деталью 2, приклеивая наружную поверхность отгиба 7 нижней корпусной детали 1 к внутренней поверхности отгиба 13 полого бортика 12 верхней корпусной детали 2, одновременно устанавливая защелкивающийся элемент соединения 14 в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным
выступом на внутренней поверхности отгиба 13 полого бортика 12 верхней корпусной детали 2 под отгибом 7 нижней корпусной детали 1.
Клапан давления 16 закрепляют на верхней корпусной детали 2 посредством установки элемента соединения 20 в виде кольцевого выступа клапана давления 16 в кольцевой канавке 15 на верхней поверхности полого бортика 12 верхней корпусной детали 2.
Клапан разрежения 29 устанавливают в седле 8, выполненном в виде полого цилиндрического отделения верхней корпусной детали 2, на опорном кольцевом выступе 21 клапана давления 16.
Втулку 24 фиксируют, устанавливая центральный выступ 17 клапана давления 16 с элементом ограничения 18 в виде расширения верхней части в центральном отверстии 26 втулки 24 и располагая боковую цилиндрическую поверхность 27 втулки 24 между ребер верхнего ряда 8, расположенных на внутренней стороне боковой конусной поверхности 6 нижней корпусной детали 1.
Посредством боковой цилиндрической поверхности 27 втулки 24 и ребер нижнего ряда 9, расположенных на внутренней стороне боковой конусной поверхности 6 нижней корпусной детали 1 ниже ребер верхнего ряда 8, фиксируют положение пружины 28 клапана давления 16.
Пружину 33 клапана разрежения 29 фиксируют от смещения, располагая ее между конусных выступов 32 клапана разрежения 29 и надевая ее на центральный выступ 30 клапана разрежения 29 - с одной стороны и между верхней внутренней поверхностью полого цилиндрического отделения 11 верхней корпусной детали 2 - с другой стороны.
Конусные выступы 32 клапана разрежения 29 обеспечивают зазор для прохождения воздуха между поверхностью клапана разрежения 29 и верхней внутренней поверхностью полого цилиндрического отделения 11 верхней корпусной детали 2 при разрежении в топливном баке.
+2
-1
Параметры и размеры пружины 28 клапана давления 16 подбирают и рассчитывают с условием того, что усилие пружины 28 клапана давления 16 должно обеспечивать открытие клапана при давлении на входе 6  кПа.
Параметры и размеры пружины 33 клапана разрежения 29 подбирают и рассчитывают с условием того, что усилие пружины 33 клапана разрежения 29 должно обеспечивать открытие клапана при разрежении на входе не более 1,5 кПа.
Предпочтительным материалом для изготовления нижней корпусной детали 1, верхней корпусной детали 2, втулки 24, клапана разрежения 29 является, например, полиамид марки ПА6-210/310.
Предпочтительным материалом для изготовления клапана давления 16 является, например, резиновая смесь 7-3834 по ТУ 38.005.04-84, которая отличается высокими эластичными свойствами в широком диапазоне температур и частот деформации, обладает высоким сопротивлением разрыву, износу, газо- и водонепроницаемостью, химической стойкостью.
Предпочтительным материалом для изготовления пружины 28 клапана давления 16 является, например, стальная углеродистая пружинная проволока класса I-07 по ГОСТ 9389-75.
Предпочтительным материалом для изготовления пружины 33 клапана разрежения 29 является, например, проволока Д КРНТ 0,25 Бр КМц 3-1 по ГОСТ 5222-72.
Предлагаемая полезная модель работает следующим образом.
При рабочем давлении в топливном баке под действием пружины 28 клапан давления 16 прижат к верхней поверхности полого бортика 12 верхней корпусной детали 2, под действием пружины 33 клапан разрежения 29 прижат к клапану давления 16.
При повышении давления в топливном баке, вследствие испарения топлива, клапан давления 16 открывается, так как под действием давления насыщенных паров топлива пружина 28 сжимается и отжимает клапан давления 16 от верхней поверхности полого бортика 12 верхней корпусной детали 2, открывая полое цилиндрическое отделение 11 верхней корпусной детали 2. При этом пары топлива через патрубок соединения с топливным баком 10 верхней корпусной детали 2, пазы 31 клапана разрежения 29, через отверстия 23 выпуклой радиусной канавки 22 клапана давления 16, через патрубок соединения с адсорбером 3 поступают в атмосферу или в адсорбер при комплектации автомобилей системами улавливания паров топлива.
Вследствие понижения уровня топлива и его расходования в топливном баке создается разрежение, под действием которого атмосферный воздух, поступающий через патрубок соединения с адсорбером 3 нижней корпусной детали 1, преодолевает усилие пружины 33 и отжимает клапан разрежения 29 от клапана давления 16, проходит через сквозное отверстие 18 в центральном выступе 17 клапана давления 16, через пазы 31 клапана разрежения 29, через полое цилиндрическое отделение 11 верхней корпусной детали 2, через патрубок соединения с топливным баком 10 верхней корпусной детали 2 в топливный бак.
Предлагаемая конструкция устройства и используемая для ее изготовления технология значительно упрощают производство.
Выполнение клапанного элемента в виде клапана давления и клапана разрежения обеспечивает возможность применения устройства для ограничения выбросов паров топлива из топливного бака в атмосферу, в том числе для ограничения выбросов паров топлива из
топливного бака на адсорбер при комплектации автомобилей системами улавливания паров топлива, поддержания в топливном баке рабочего давления.
Выполнение элементов соединения конструкций клапана между собой в виде кольцевой канавки с кольцевым радиусным выступом на внутренней поверхности отгиба полого бортика верхней корпусной детали, кольцевой канавки на верхней поверхности полого бортика верхней корпусной детали и элемента соединения в виде кольцевого выступа на верхней поверхности клапана давления, выступа клапана давления с элементом ограничения в виде расширения в верхней части обеспечивают простоту сборки и повышают надежность функционирования предохранительного клапана.
Выполнение ребер верхнего и нижнего ряда на внутренней стороне боковой конусной поверхности нижней корпусной детали предотвращает смещение втулки и пружины давления от центра, установка пружины давления внутри втулки на донышко между ее боковых цилиндрических поверхностей - с одной стороны и плоским дном внутри цилиндрического основания нижней корпусной детали, между ребрами нижнего ряда на внутренней стороне боковой конусной поверхности нижней корпусной детали - с другой стороны, а также установка пружины разрежения на центральном выступе клапана разрежения между конусных выступов - с одной стороны и верхней внутренней поверхностью полого цилиндрического отделения верхней корпусной детали - с другой стороны, обеспечивают точность срабатывания устройства, что повышает надежность его функционирования.
Соединение верхней корпусной детали с нижней корпусной деталью посредством приклеивания внешних поверхностей отгиба нижней корпусной детали к внутренней поверхности отгиба полого бортика верхней корпусной детали с одновременной установкой защелкивающегося элемента соединения в виде кольцевой канавки с кольцевым выступом на внутренней поверхности отгиба полого бортика верхней корпусной детали под отгибом нижней корпусной детали обеспечивает высокую степень герметичности, что продлевает срок эксплуатации предохранительного клапана.
В целом, устройство просто в изготовлении и эксплуатации, надежно и удобно.