ПЕРЕКИДНОЙ ПРОДУВОЧНЫЙ КЛАПАН
CROSS-OVER BLOW VALVE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к перекидному продувочному клапану, выполненному с возможностью, с одной стороны, выпуска паров топлива из топливного бака транспортного средства в атмосферу или, предпочтительно, в систему сбора паров, такую как угольный фильтр, и, с другой стороны, обеспечения запирания при определенных условиях. Эти условия могут возникнуть, либо когда в результате избыточного наполнения бака топливо попадает в клапан, либо, самое важное, когда в результате внезапного изменения положения бака, например при переворачивании транспортного средства и бака, может произойти утечка топлива из бака через открытый клапан. Тем не менее клапан по настоящему изобретению также допускает достаточно интенсивную вентиляцию топливного бака.
Уровень техники
Хорошо известен ряд перекидных продувочных клапанов, примеры описаны, среди прочего, в патентах США 5313977 и 5738132.
Проблема, свойственная известным перекидным продувочным клапанам, особенно тем, которые имеют относительно большое выходное вентиляционное отверстие, состоит в том, что нужно обеспечить безотказное открытие клапана либо при падении уровня топлива, либо когда транспортное средство и его топливный бак возвращаются в нормальное положение. Чем больше выходное вентиляционное отверстие, тем больше разность давлений, действующая на клапан, вследствие этого требуется большая эффективная сила для закрытия клапана.
Другая проблема, которая может возникнуть с известными клапанами, состоит в том, что падение давления в топливном баке может привести к повреждению топливного бака, например к появлению трещин. Известно, что для предупреждения такой ситуации выполняют спускное отверстие, допускающее вентиляцию топливного бака, однако, с очень малой интенсивностью. Падение давления в топливном баке может произойти, например, в результате повышенного потребления топлива, например, при ускорении транспортного средства, при падении температуры и изменении давления, например, при изменении высоты.
У многих производителей появилась необходимость в создании топливного бака, снабженного клапанными средствами, приспособленными для быстрой вентиляции топливного бака при понижении в нем давления со значительной интенсивностью, чтобы минимизировать риск повреждения топливного бака с последующими проблемами для окружающей среды.
Раскрытие изобретения
Целью настоящего изобретения является создание усовершенствованного перекидного продувочного клапана, снабженного устройством для поддержания давления, в котором устранены все вышеизложенные недостатки.
Изобретение предлагает топливный клапан для установки в топливном баке транспортного средства, выпускной канал которого соединен с устройством обработки топлива, например с фильтром для топлива. Клапан по настоящему изобретению выполнен таким образом, чтобы обеспечить вентиляцию (продувку) топливного бака при пониженном давлении (вакуум) в топливном баке, предотвращая его повреждение (пробой, растрескивание сварных швов и т.п.), ведущее к утечкам топлива, что может вызвать серьезные последствия для безопасности и окружающей среды.
Пониженное давление в топливном баке может возникнуть, например, из-за увеличившегося потребления топлива двигателем транспортного средства, например, при ускорении или подъеме в гору, при изменениях температуры, когда топливный бак может уменьшиться в размерах при низких температурах, или при изменениях давления на разной высоте, и т.п.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается перекидной продувочный клапан, содержащий корпус, снабженный впускным отверстием для текучей среды и выпускным отверстием для текучей среды, содержащий седло клапана, ограничивающее выпускное отверстие корпуса, плавучий элемент, размещенный в корпусе с возможностью перемещения в осевом направлении между запирающим положением, в котором запорный элемент прилегает с уплотнением к седлу клапана выпускного отверстия корпуса для запирания выпускного отверстия для текучей среды, и открытым положением, в котором запорный элемент отсоединен от седла клапана, при этом выпускное отверстие для текучей среды сообщается по потоку с впускным отверстием для текучей среды; устройство для поддержания давления, расположенное между седлом клапана и выпускным отверстием для текучей среды, выполненное с возможностью запирания потока текучей среды, пока разница давлений между впускным отверстием для текучей среды и выпускным отверстием для текучей среды не превышает минимальное пороговое давление. Отличительными особенностями предложенного клапана является то, что он дополнительно содержит впускной клапан одностороннего действия для текучей среды, сообщающийся по потоку с выпускным отверстием для текучей среды, выполненный с возможностью, в случае пониженного давления в области впускного отверстия для текучей среды, пропускания потока текучей среды существенно высокой интенсивности по направлению к указанному впускному отверстию для текучей среды.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения впускной клапан одностороннего действия выполнен в виде камеры с впускным каналом, сообщающимся по потоку с выпускным отверстием для текучей среды, и выпускным каналом, сообщающимся по потоку с впускным отверстием для текучей среды, причем в указанной камере установлен запирающий элемент, перемещаемый между положением запирания с уплотнением впускного канала и положением отсоединения от впускного канала в условиях пониженного давления в области впускного отверстия для текучей среды.
По одному из вариантов запирающий элемент впускного клапана одностороннего действия выполнен в виде гибкого уплотнения, которое при пониженном давлении в области впускного отверстия для текучей среды выходит из положения запирания впускного канала и деформируется для увеличения площади сечения потока через впускной канал.
Согласно одному из вариантов клапан выполнен таким образом, что впускной канал впускного клапана однонаправленного действия сообщается по потоку с выпускным отверстием для текучей среды через вентиляционные каналы в обход указанного устройства для поддержания давления. Устройство для поддержания давления может быть выполнено в виде диска, например подпружиненного или не подпружиненного диска, шара или сферы, или может являться любым другим подходящим устройством для поддержания давления.
Впускной канал камеры предпочтительно выполнен в стенке корпуса, а выпускной канал камеры выполнен в запоре камеры, прикрепленном к корпусу, причем указанный выпускной канал сообщается по потоку с впускным отверстием для текучей среды.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения впускной клапан одностороннего действия проходит со смещением относительно продольной оси перекидного продувочного клапана.
Впускной клапан одностороннего действия предпочтительно выполнен с возможностью запирания вне зависимости от положения плавучего элемента в корпусе. Соответственно, однонаправленный клапан может открываться для продувки топливного бака вне зависимости от того, находится ли плавучий элемент в верхнем запирающем положении, т.е. когда запорный элемент прилегает с уплотнением к седлу клапана выпускного отверстия, или когда плавучий элемент опускается в открытое положение, в котором запорный элемент отсоединен от седла клапана.
Впускной клапан одностороннего действия предпочтительно выполнен с возможностью впуска в перекидной продувочный клапан потока воздуха значительной интенсивности, до 4 литров в минуту.
Конструкция предлагаемого клапана предпочтительно такова, что впускной клапан одностороннего действия выполнен с возможностью самопроизвольного запирания в случае переворачивания транспортного средства, а запирающий элемент впускного клапана одностороннего действия предпочтительно выполнен в виде упругого уплотнения с прямоугольным поперечным сечением.
Краткое описание чертежей
Для понимания изобретения и иллюстрации, как оно может быть реализовано на практике, будет описан пример осуществления изобретения, не вносящий каких-либо ограничений, со ссылкой на сопутствующие чертежи, на которых:
Фиг.1 - изометрический вид клапана по настоящему изобретению.
Фиг.2А - продольное сечение вдоль линии I-I на фиг.1, клапан находится в положении интенсивного выпуска.
Фиг.2В - увеличенный вид верхней части клапана, сечение выполнено по линии II-II на фиг.1, клапан находится в положении интенсивного выпуска.
Фиг.3А - продольное сечение вдоль линии I-I на фиг.1, клапан находится в положении интенсивного впуска.
Фиг.3В - увеличенный вид верхней части клапана, сечение выполнено по линии II-II на фиг.1, клапан находится в положении интенсивного впуска.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показан перспективный вид клапана по настоящему изобретению, в целом обозначенного номером 10. Клапан содержит цилиндрический корпус 12, выполненный с фланцевой верхней частью 14, привариваемой к отверстию в верхней стенке топливного бака (не показан) таким образом, что из бака выступает только головная часть 16 с отходящим из нее наконечником 18 для выпуска топлива, который соединяется с устройством для обработки паров топлива, например, фильтром (не показан).
В нижней части корпуса 12 выполнено несколько впускных отверстий 22 для текучей среды.
Обращаясь теперь к фиг.2А, внутри корпуса 12 имеется подвижный плавучий элемент 26, движение которого, благодаря продольным ребрам 28, выполненным на внешней поверхности плавучего элемента 26, и соответствующим вырезам 32, выполненным на внутренней поверхности корпуса 12, ограничено движением в корпусе только вдоль оси, без возможности углового или вращательного движения.
Винтовая пружина 34 нижним своим концом упирается в трубчатый упор 36, предусмотренный для пружины в корпусе клапана, а верхним концом упирается в гнездо 38 для пружины в удерживающем плавучем цилиндре 40, сдвигая плавучий элемент 26 в верхнем направлении.
Вытянутая в виде полосы гибкая мембрана 42 прикреплена одним своим концом 44 посредством крепежного штифта 46 к верхней стенке плавучего элемента 26, сдвинутой по отношению к продольному проходу корпуса 12 и по отношению к выпускному отверстию 48, которое сообщается по потоку с выпускной камерой или пространством 50 в головной части 16, и, таким образом, с наконечником 18 (фиг.1). Выпускное отверстие 48 ограничено направленным вниз седлом 56 клапана, выполненным с наклонным продолговатым выпускным отверстием 60 на его нижнем конце, закрываемом с уплотнением гибкой мембраной 42 в виде полосы.
Плавучий элемент 26 сдвинут в верхнем направлении в положение запирания выпускного отверстия для текучей среды посредством пружины 34 сжатия, действующей совместно с плавучестью, присущей плавучему элементу 26. Эти направленные вверх силы (плавучести и пружины) приводят к запору щелевого выпускного отверстия 60 посредством мембраны 42 в виде полосы, как видно на фиг.3А.
Как можно видеть далее, в пространстве 50 над выпускным отверстием 48 расположен диск 70 для поддержания давления, который в нормальном состоянии прижат к снабженному ободком седлу 72 направленной вниз воронки выпускного отверстия 48. Конструкция такова, что диск 70 может перемещаться между закрытым положением (фиг.3А и 3Б), где он герметично прижимается к седлу 72, позволяя давлению в топливном баке (не показан) повыситься до заранее определенной величины (обычно около 3 или 4 КПа), таким образом, чтобы прекратить запирание при достижении заданного повышения давления в топливном баке. Однако, когда давление в топливном баке превосходит заранее определенное давление, диск 70 отделяется от седла 72 (см. фиг.2В), допуская сброс давления в топливном баке через наконечник 18 выпускного отверстия (фиг.1) в фильтр для обработки топлива (не показан). Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что устройство для поддержания давления может быть выполнено в виде диска (подпружиненного или нет), сферы или шара, или может представлять собой любое другое подходящее устройство.
Впускной клапан одностороннего действия (фиг.2В и 3В) смещен от выпускного отверстия 48 для текучей среды в форме воронки и содержит камеру 80, образованную частью 82 верхней стенки внутреннего корпуса клапана и нижним запором 84, жестко прикрепленным к корпусу, например, термической сваркой, ультразвуковой сваркой, и т.п., и образующим пространство 86 в камере 80. Камера 80 выполнена с впускным каналом 90, сообщающимся по потоку с верхним пространством 50 клапана посредством вентиляционных каналов 94 в обход диска 70, при этом впускной канал 90 сообщается по потоку с наконечником 18 (фиг.1) выпускного отверстия клапана. Выпускной канал 98 выполнен в запоре 84 камеры 80 и сообщается по потоку с впускными отверстиями 22 для текучей среды.
Внутри камеры 80 размещается запирающий элемент 100 в виде упругого уплотнения, имеющего в соответствии с настоящим примером прямоугольное поперечное сечение, и достаточно тонкого для того, чтобы сохранять гибкость, перемещаемого в пределах камеры 80 между положением запирания с уплотнением впускного канала 90 (фиг.2В) и положением отсоединения от впускного канала (как видно на фиг.3В). Более того, из-за своей упругости запирающий элемент 100 не только будет смещаться из положения запирания впускного канала 90, но также будет деформироваться так, чтобы увеличивалась эффективная площадь сечения впускного канала 90 для увеличения потока воздуха в продувочный клапан и, следовательно, в топливный бак (не показан), с расходом до 4 литров в минуту.
В обычном состоянии клапана, когда он смонтирован внутри топливного бака, топливный бак, как и само транспортное средство, находится в вертикальном положении, клапан выглядит так, как показано на фиг.2А, а именно плавучий элемент 26 отсоединен от выпускного отверстия 48, при этом на плавучий элемент 26 действует максимальная сила тяжести. Вследствие этого вес плавучего элемента 26 и отсутствие направленных вверх выталкивающих сил превосходят направленное вверх сдвигающее действие пружины 34. Таким образом, плавучий элемент 26 расположен так, как показано на фиг.2А, с полностью открытым выпускным отверстием 48, допуская вентиляцию паров топлива и т.п. Однако в положении, показанном на фиг.2А, как объяснено выше, диск 70 находится в запирающем положении, прижимаясь к снабженному ободком седлу 72 для повышения давления в топливном баке (до 3 или 4 кПа), тем самым выключения топливного насоса (не показан) и предотвращения дозаправки, как известно из уровня техники.
Однако, когда в результате переполнения топливного бака и последующего попадания топлива в клапан, увеличивающего при этом направленную вверх выталкивающую силу, действующую на плавучий элемент 26, или вследствие частичного или полного переворота транспортного средства и топливного бака топливо поступает в корпус и уменьшается направленная вниз сила тяжести, направленное вверх смещающее действие пружины 34 совместно с, возможно, увеличивающейся выталкивающей силой приводят к направленному вверх смещению плавучего элемента 26 в запирающее положение, как показано на фиг.3А. Таким образом гарантируется, что при переворачивании или чрезмерном потоке топлива в корпус 12 клапана клапан 10 закрывается, предотвращая утечку топлива.
Когда топливный бак возвращается в нормальное положение, или при уменьшении уровня топлива в топливном баке, постоянно увеличивающееся действие силы тяжести на плавучий элемент 26 превосходит постоянно уменьшающуюся направленную вверх выталкивающую силу и сдвигающее действие винтовой пружины 34, при этом плавучий элемент 26 постепенно движется вниз, с постепенным отделением мембраны 42.
Со ссылкой, в частности, на фиг.2В и 3В показано, как впускной клапан одностороннего действия работает совместно с перекидным продувочным клапаном по настоящему изобретению. В нормальном состоянии клапана, когда давление в топливном баке поддерживается в заранее определенных пределах, а именно, пока топливный бак не подвергается пониженному давлению (вакуум), как обсуждалось выше, желательно повышенное давление около 3 или 4 КПа, для предотвращения дозаправки, запирающий элемент 100 находится в запирающем положении, фиг.2 В, запирая впускной канал 90 для предотвращения потока текучей среды через него, в любом направлении, так что перекидной продувочный клапан функционирует, как описывалось выше совместно с диском для поддержания давления. Эластичность элемента 100 вместе с конструкцией запора камеры 80 приводит к удержанию этого запирающего элемента в положении запирания впускного канала 90 клапана одностороннего действия (фиг.2В).
Однако в случае падения давления в топливном баке и возникновения пониженного давления (понижение давления в топливном баке может произойти, например, в результате повышенного расхода топлива, например, при ускорении или подъеме в гору), или при изменениях температуры, когда топливный бак может уменьшиться в размерах при низких температурах, или при изменении давления на различной высоте запирающий элемент 100 в виде полосы отсоединяется от впускного канала 90 (фиг.3В) и деформируется так, что увеличивается площадь сечения потока через впускной канал 90, допуская, таким образом, вентиляцию топливного бака при существенно высокой интенсивности потока, порядка 4 литров в минуту. Однако, когда давление в топливном баке возвращается к норме, или при повышенном давлении клапан одностороннего действия самопроизвольно перемещается в положение запирания (фиг.2В), при этом выпуск текучей среды производится посредством главного выпускного отверстия 48 клапана 10.
Выше описан пример осуществления изобретения, однако нужно понимать, что он не ограничивает раскрытие изобретения, а охватывает его сущность и объем с необходимыми изменениями.