CN100400325C - 用于液体储箱的注入管的密封装置、装备有该装置的储箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于液体储箱的注入管的密封装置，以及装配有这种用于容纳液体的储箱的注入管的密封装置的储箱，所述装置包括阀门，该阀门包括与所述管道连通的阀体(1，2)以及可在阀体(1，2)内在阀门的关闭位置与开启位置之间移动的旋塞(3)，在所述装置中：阀门的阀体(1，2)包括由可在开启位置与关闭位置之间移动的阀瓣(4)关闭的入口、和出口；以及阀瓣(4)，其通过连接装置以如下方式连接到旋塞(3)：由用来允许液体进入所述储箱的喷嘴的管状端在阀瓣(4)上施加推力，使阀瓣(4)在阀门的壳体(1)中倾斜，并且使旋塞(3)旋转，使在所述旋塞(3)中的圆柱形开口位于与阀体(1，2)中的入口及出口对准的位置。

Description

用于液体储箱的注入管的密封装置、装备有该装置的储箱

技术领域

本发明涉及用于容纳液体的储箱，更具体地说，涉及用于这种储箱的注入管的密封装置。

背景技术

装配在交通工具(机动车辆)上的液体燃料储箱受到严格的污染标准的限制。各国法律(尤其是在美国)和欧洲法律都对机动车辆生产厂家在关于密封储箱以防止蒸气泄漏方面实行严格限制。由于使用的某些燃料具有相当大的挥发性，所以很难遵守这些限制，特别是对储箱的注入管的密封程度。另外，用于供应储箱的传统方法通常利用喷嘴，其装配有暂时(注入时间)插入储箱的相应管道的管状端。这些注入方法不可避免地导致蒸气泄漏，这对用户可能有毒并且对周围环境可能有危险，尤其是考虑到它们产生的爆炸和火灾的危险。

目前，用于机动车辆液体燃料储箱的注入管通常利用活动盖来关闭。在关闭位置，通过将盖子拧到管道的螺纹连接件上或借助销钉连接组件而使盖子固定到管道上，通过弹性密封件的挤压提供密封。这种密封方法的缺点在于就使用者而言需要相当大的力来将盖子固定到管道上并挤压密封件。因此，存在不适当地将盖子固定到管道上的危险，使得有毒蒸气从储箱逸出而进入到周围环境中。此外，这种系统中有可能丢失盖子或忘记盖盖子。

为了克服这种缺陷，文献US-5 901 760提出了一种与储箱的注入管形成一体的密封装置。这种密封装置包括旋塞阀，该旋塞阀包括被固定在管道自由端的阀体、以及能够在阀体内部移动的球形或圆柱形旋塞。阀体钻有孔，用于注入储箱的喷嘴的管状端的插入。可手动操作或连接至电动机的装置使旋塞在阀体内在开启位置和关闭位置之间旋转，其中，在开启位置，管道通过在旋塞中制成的圆柱形开口与前述的阀体中的孔连通，而在关闭位置，旋塞在所述管道与所述孔之间形成密封阻隔。

这种现有装置的缺点在于要求使用者操纵旋塞来开启或关闭阀门。因此，不可能避免使用者在注入之后可能忘记再次关闭阀门而使蒸气选出储箱的事实。当使用的液体是挥发性液体时(通常在用于驱动机动车公路车辆所使用的燃料的情况下)，这是尤其严重的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种有效地密封储箱并在注入该储箱的操作期间和之后都阻止挥发物泄漏的密封装置，来克服影响现有密封装置的上述缺陷。

因此，本发明涉及用于容纳液体的储箱的注入管的密封装置，所述装置包括阀门，该阀门包括与所述管道连通的阀体以及可在阀体内在阀门关闭位置与开启位置之间移动的旋塞，在所述装置中：

·阀门的主体包括入口及出口，该入口由可在开启位置与关闭位置之间移动的阀瓣来关闭；以及

·阀瓣通过连接装置以如下方式连接于旋塞：用来允许液体进入该储箱的喷嘴的管状端在阀瓣上施加推力，使阀瓣在阀门的壳体中倾斜，并且使旋塞旋转，使所述旋塞中的圆柱形开口位于与阀体中的入口及出口对准的位置。

在根据本发明的装置中，储箱由密闭容器构成，其形状并不关键。储箱通常必须用密封的、并且对其所要容纳的液体(例如，对用于汽车驱动的来源于石油的挥发性液体)为化学惰性的材料制成。可以用于本发明所涉及的储箱中的液体的实例包括：用于供给机动车辆的热力发动机的燃料，尤其是汽油和柴油；用于供给燃料电池以产生电流的用作燃料或氧化剂的有机液体。可以用来制造储箱的材料具体包括金属(特别是钢)和塑料。有利的是利用来源于烯烃、特别是乙烯的聚合物和共聚物来制造。在储箱用于容纳来源于石油的挥发性可燃液体的情况下，特别推荐使用聚乙烯，尤其是高密度聚乙烯(HDPE)。

储箱的形状及其尺寸并不关键，其基本上取决于它的预期用途。储箱可以装配有内部或外部附件或穿过其壁的附件。

储箱与用来向其内部引入上述类型的液体的管道相连通。管道通常必须用密封的、并且对储箱要容纳的液体为化学惰性的材料制成。其通常可以用与制造储箱的材料相同的材料制成。

阀门用来密封管道，以便使储箱与外界隔离。阀门是包括阀体(或壳体)的旋塞阀，旋塞可在其内移动。有利的是该壳体由两个经组装的部件构成，其使得能够方便地安装壳体内的旋塞以及阀门的所有可能的附件。

旋塞阀是众所周知的，并且在技术文献中进行了广泛的描述。在根据本发明的装置的旋塞阀中，阀门的形状并不关键。这种旋塞通常是可以通过围绕旋转轴旋转来操作的旋转体。例如，其可以具有圆柱形、截头圆锥形、圆锥形、球形、半球形、或椭球形的外形。其钻有圆柱形开口，在开启位置，该开口允许喷嘴端被插入，当阀门处于其关闭位置时，则不可能进行这种插入。

旋塞和阀体优选用对于储箱中使用的液体为化学惰性的材料制成。

旋塞阀必须根据储箱中所使用的液体来设计，以便在阀门处于关闭位置时产生管道的严密密封。优选地，将其设计成对于所述液体以及这些液体在储箱中产生的蒸气是密封的。

在根据本发明的装置中，阀体钻有两个开口(入口和出口)，当阀门处于开启位置时，该开口与旋塞中的圆柱形开口对准。

根据本发明，阀体中的入口由可以在开启位置与关闭位置之间移动的阀瓣来关闭，该阀瓣的作用是分别开启/关闭阀门并附带保护阀门(特别是阀体和旋塞)免受尘土、气候的影响以及被盗窃的危险。这种阀瓣有利地与密封件相结合。入口阀瓣通过连接装置与旋塞连接，其被设计为使得阀瓣与旋塞一方面同时处于它们各自的关闭位置，而另一方面同时处于它们各自的开启位置。因此，根据本发明，阀瓣与旋塞的各自移动是相互联系的。阀瓣相应的开启与关闭自动地导致旋塞阀门相应的开启与关闭。

为此，在一具体实施例中，连接装置包括两个啮合的小齿轮，一个小齿轮被固定到旋塞上，而另一个小齿轮被固定到阀瓣上。在该实施例中，阀瓣围绕其枢轴的旋转通过两个小齿轮自动地引起阀体中旋塞的相应旋转。通过这种方式，由燃料导入喷嘴的管状端适时地施加在阀瓣上的推力，使阀瓣在阀门的壳体中倾斜并使旋塞旋转，从而使所述旋塞中的圆柱形开口处于与阀门壳体中的入口及出口对准(成一条直线)的位置。

在根据本发明的装置中，有利的是经常提供锁定机构，其可以是固定到旋塞上并(在所述机构附近区域中)直接操作或从交通工具的驾驶室进行操作的控制杆，并且该机构通过例如禁止入口阀瓣的移动来阻止进入(access)储箱。该阀瓣的锁定和解锁可以通过手动、或借助于电动机、或电、电磁、或手动操纵的传动装置(气缸形式)来实现。

这种锁定系统可以与例如交通工具门的锁定相结合，这样的系统可有效地提高系统的坚固性。而且，结合于单个部件的开启、关闭、以及锁定功能可以获得显著的经济节约，并且便于组装到交通工具上。

主要出于美观的原因，绝大多数交通工具都设置有遮蔽燃料回路的入口的机罩，并具有集中式锁定装置。对于根据上述有利变化后的锁定系统，机罩不再设置有锁定功能，因此可手动开启，使得有可能(例如)借助于高压清洗器来清洗浮子室。

因此，如上所述，根据本发明的密封装置的阀体还包括出口。根据有利的变化形式，这个开口由“ULP”(无铅汽油)阀瓣来关闭，因此这个开口的直径为只有当喷嘴分配无铅汽油(普通汽油喷嘴具有较大的直径，从而具有免于加错油的安全性)时允许喷嘴尽可能深地插入阀瓣，使其倾斜至开启位置。因此，根据这种变化形式，ULP阀瓣通常处于关闭位置，并且其仅通过具有合适直径的喷嘴喷口的插入来开启。特别有利地，ULP阀瓣还结合有适当的装置(密封件)，在所述阀瓣关闭时该装置有助于使组件密封。

在根据本发明的装置中，阀体和阀瓣或阀瓣组可以用能够耐受根据本发明的密封装置通常承受的化学、机械和热应力的任何材料制成。在机动车辆的情形下，它们通常可以用金属(通常是钢)、聚缩醛树脂或聚酯(优选为经加强的聚酯，例如玻璃纤维加强的聚酯)。阀瓣组可以具有与其使用相匹配的任何形状，以便允许进入阀门。例如，它们可以具有正方形、长方形、圆形、椭圆形或平行六面体的外形，正方形、长方形和圆形外形通常是十分适合的。

根据本发明的另一个变化形式，在适合的情况下，与上述变化形式结合使用，该装置除了包括旋塞阀之外，还包括密封件(称为主要密封件)，该密封件安装在阀门中，并且当旋塞处于上述开启位置时位于管道的延伸部分中。

在这种变化形式中，(主要)密封件具有在储箱的管道与用于允许液体进入储箱的管头或喷嘴的管状端(或喷口)之间提供密封的功能，并且在这种情况下，具有将喷嘴端的尖端及储箱的内部与管道接头的即时空气上升气流隔离开的功能。实际上，当根据本发明的装置包括上述的ULP阀瓣时，在该阀瓣开启时主要密封件正好接触到注入端的壁，并且接着通过这种方式使系统被密封。

为此，密封件通常被设计成当喷嘴的管状端位于储箱的管道内部时在管道与管状端之间提供密封及暂时(瞬时)接合。另外，密封件通常被设计成允许在储箱管道中的喷嘴快速接合、以及其从所述管道快速脱离。为此，在根据本发明的装置的特别优选实施例中，密封件是弹性的。在本发明的这个实施例中，密封件有利的是用弹性体材料或用膨胀聚合物(发泡聚合物，expanded polymer)制成。

在根据本发明的这种变化形式的装置中，密封件必须用对于储箱要容纳的液体为化学惰性的、并且对于所述液体(就挥发性液体而言)以及这些液体产生的蒸气为不可渗透的材料制成。

虽然具有上述的结构特征，但是密封件的形状和组成并不关键。例如，密封件可以有利地包括柔性套筒(例如由弹性体制成)。这个密封件的实施例对于通常用于注入机动车辆燃料箱的喷嘴的管状端的通道是适宜的。在这个实施例中，套筒在其整个外部设置有弹性加强件，该加强件可减小套筒的直径，并且当其插入储箱时，该加强件以密封的方式挤压套筒而使其紧靠在管状喷嘴端的外表面上。

另一个显示出良好结果的密封件的具体实施例为：其中，该密封件由柔性弹性体材料制成，其包括两个元件，一个位于上游一边，由多个向下叠合到管道加注喷嘴端的外表面上的圆形唇缘构成，而另一个位于下游一边，包括在由喷嘴端施加的推力作用下开启的挡板。术语上游和下游根据在向储箱加注时管道中液体的流动方向来确定。具有两个圆形唇缘的密封件显示出良好的结果。

在这个密封件的具体实施例中，挡板可以由扁平的圆形部件构成，该圆形部件由弹性体材料制成，并从其中心被径向地分成多个圆形部分而形成星形，这些部分当在静止位置一个靠着一个放置时形成气密性和液密性密封。具有四个四分之一部分的密封件显示出良好的结果。

专利申请WO 02/072377和FR 02.11465[INERGYAUTOMOTIVE SYSTEMS RESEARCH(SOCIETE ANONYME)]给出了可以用于根据本发明的这种变化形式的装置中的密封件的实例。

仍然根据本发明(具有密封件的装置)这种变化形式，密封件可以固定地位于与注入管成一条直线的阀门的主体中。

在根据本发明的这种变化形式的装置的具体实施例中，当旋塞处于其上述的关闭位置时，在密封件与管道不成一条直线的意义上，可以取消密封件。

在本发明的这个实施例的特别优选的变化形式中，密封件可以被固定到旋塞上。具体地说，当旋塞处于其正常的阀门开启位置时，可以将密封件安装在使储箱的管道延伸的旋塞的开口中。本发明的这个实施例的优点在于，当旋塞处于关闭位置时，密封件不接触储箱的液体或蒸气。从而减小了密封件上的机械和化学应力，这构成了可靠保持其弹性性能的优点。

应该指出，在某些有利的变化形式中，根据本发明的装置包括不同于上述密封件的密封件。例如，其可以包括在旋塞与阀体之间提供密封的密封件、与所有阀瓣组协同作用的辅助密封件等。

根据本发明的装置针对用于容纳液体的任何类型的储箱。其尤其针对用来容纳挥发性液体、特别是那些易于形成有毒或危险(例如易燃的)蒸气的液体的储箱。因此，根据本发明的装置不仅对于使用者而且对于环境都确保了安全，并且确保了对于这些燃料的有效处理和储存。

根据本发明的装置非常具体地针对装配到具有内燃机的交通工具上的液体燃料储箱，尤其针对装配到这些交通工具上并用于容纳汽油、煤油、柴油、酒精或液化气的储箱。

因此，本发明还涉及用于具有内燃机的交通工具上的液体燃料储箱，所述储箱装配有根据本发明的装置。

根据本发明的储箱可以有利地装配有与储箱注油期间排气以及在通常静止以及发动机的运转期间通气有关的安全系统。这类安全装置在文献WO 02/072377[INERGY AUTOMOTIVE SYSTEMSRESEARCH(SOCIETE ANONYME)]中进行了描述。

本发明针对的交通工具包括公路车辆、列车牵引设备、轮船、飞机、以及工业运输设备。本发明具体针对用于运输人和货物的公路车辆，尤其针对轿车、卡车、以及用来运输人的公共交通工具。

附图说明

图1示出了根据本发明的特定实施例的装置的所有组成部分在装配前的分解图。

图2和图3以垂直剖面图示出了组装后的该装置，其中，旋塞分别处于在其关闭位置和其开启位置之间的两个不同的中间位置。

图4示出了包括锁定装置的前述系统的变化形式。

附图未按比例绘制。通常，相同的附图标号表示相同的元件。

具体实施方式

因此，附图表示根据本发明的密封装置，其连接于管道的一端，而其另一端连接于储箱(未示出)。该装置被装配到其储箱通常容纳有挥发性液体燃料(例如汽油)的机动车辆上。该装置专门设计用于机动车辆的储箱，该储箱借助于公共服务站油泵通常装配的那种类型的注入喷嘴来供应(燃料)。

该装置包括阀门，该阀门具有一主体或由两个部分(上部壳体1和下部壳体2)组成的壳体(外壳)，所述壳体容纳有半球形旋塞3。其还包括与入口密封件5相配合的入口阀瓣4。旋塞3在下部壳体2中，与球形密封件6相接触。应该指出，相似的密封件(未示出)可存在于旋塞3与上部壳体之间，这样的系统包括两个提供增强的密封性的球形密封件。

旋塞3包括密封件7，密封件7用于与注入喷口的唇缘匹配，并固定于入口锥8，入口锥8用于在旋塞处于开启(打开)位置时限定喷嘴通过其插入到旋塞中的开口。这个密封件由装配有外部弹性加强件的套筒形成，该加强件在静止时趋于减小密封件的通道直径。下部壳体2的下端设置有覆盖密封件6的罩壳9，并用于将其保持在其壳体中。入口阀瓣4通过包括两个复位弹簧11以及分别固定在阀瓣4和旋塞3上的两个小齿轮12和13的装置与旋塞3连接。

密封件6可以利用柔性材料、但是也可以利用更硬的材料(例如，聚四氟乙烯

)来制造。相反，由于密封件7需要占据较大的空隙(play)，所以必须基于柔性材料。

图2和图3示出了处于阀瓣4和旋塞3的两个连续和进行中的开启阶段的密封装置。在图2中，装置处于接近关闭的阶段。在图3中，装置处于接近开启的阶段。

以箭头X的方向使阀瓣4及其小齿轮12倾斜(以便松开装置的入口)，使得旋塞3通过其小齿轮13以箭头Y的方向旋转，以便使旋塞3置于阀门开启的位置。当旋塞3处于该开启位置时，入口锥8与装置的出口对准(该出口与和储箱(未示出)连通的管道相接触，并且通常由ULP阀瓣10关闭)，而且与装置的入口对准(该开口通常由入口阀瓣4关闭)。

当装置1处于关闭位置时(其通常是交通工具的发动机正在运行时的情形)，阀瓣4和旋塞3分别处于它们的静止位置。

为了利用注入喷嘴向储箱供给液体燃料(例如汽油或柴油)，借助于喷嘴的管状端(喷口)将阀瓣4推回到上端壳体1中。使阀瓣4及其小齿轮12倾斜来使得旋塞3通过其小齿轮13相应旋转，其结果是使得入口锥和环形密封件7位于与装置的入口及出口对准的位置。喷嘴的管状端可以从该处向前通过旋塞中的圆柱形开口(由入口锥8限定)而被接合，与密封件7紧密配合并开启ULP阀瓣10，以便在所述端具有合适直径(小于或等于入口锥8的直径)的条件下进入管道(未示出)。

当喷嘴端被撤出时，复位弹簧11会使阀瓣4复位到装置的关闭位置，并使旋塞3复位到阀门的关闭位置。

当静止时，密封件7的通道直径通常小于注入喷嘴的管状端的外径。因此，密封件7的弹性加强件夹紧管状喷嘴端，在该端与管道接头的即时空气上升气流之间提供密封。密封件7以这种方式阻止挥发物泄漏而从交通工具储箱逸出到外界。

应该指出，密封件6还有助于密封保障。因此，在这些附图中所示的密封装置包括五个密封点：

·在密封件5与入口阀瓣4之间的第一密封点，用于密封系统防止尘土；该密封件从其功能上考虑不必是对烃化合物不可渗透的。

·注入期间在密封件7与喷嘴端之间的第二密封点；该密封件从其暂时性功能上考虑不必是对烃化合物不可渗透的。

·通过密封件6在旋塞3与下部壳体2之间的第三密封点；后者在具有盖子的系统的情形中实现了与盖子的密封件相同的功能；该密封件从其永久性功能上考虑必须是对烃化合物不可渗透的。

·在密封件6与ULP阀瓣10之间的第四密封点，用于在旋塞开启时对整个系统提供密封；该密封件从其暂时性功能上考虑不必是对烃化合物不可渗透的。

·在密封件7与旋塞3之间的第五密封点，用于在与喷嘴端上的唇边相同顺序的注入过程中提供密封；该密封件从其暂时性功能上考虑不必是对烃化合物不可渗透的。

由于这五个密封点的存在，所以在正常运转(交通工具运动和停止)以及补加燃料操作过程中都没有蒸气从系统逸出。事实上，在ULP阀瓣10处的密封仅在喷嘴端使所述阀瓣倾斜时才被中断。但是，在那时密封件7正处于工作状态。

在图4所示的变化形式中，借助于包括(操作)杆14和主体15的油缸促动器使入口阀瓣4被锁定。杆14可以通过机械运动手动操作或者通过电动机械源操作。其通过交通工具门的开启、或通过位于交通工具内或邻近注油系统的手柄的动作被收回(下降到主体15中)，以便使阀瓣4自由地开启，并使补加燃料操作能够进行。在操作结束时，随着注入喷嘴的撤出，阀瓣4通过弹簧(未示出)的作用再次关闭。油缸促动器的杆14返回到在阀瓣4后面的其锁定位置(或者自动地、或者通过机械或电磁控制的作用)，从而再次闭塞系统的入口。

Claims (10)

1.一种用于容纳液体的储箱的注入管的密封装置，所述装置包括阀门，所述阀门包括与所述注入管连通的阀体以及可在所述阀体中在所述阀门的关闭位置与开启位置之间移动的旋塞(3)，所述阀门的阀体包括入口及出口，所述入口由可在开启位置与关闭位置之间移动的阀瓣(4)来关闭，其特征在于：

·所述阀瓣(4)通过连接装置以如下方式连接于所述旋塞(3)：通过用于允许液体进入所述储箱的喷嘴的管状端在所述阀瓣(4)上施加推力，使所述阀瓣(4)在所述阀门的阀体中倾斜，并且使所述旋塞(3)旋转，从而使在所述旋塞(3)中的圆柱形开口位于与所述阀体中的入口及出口对准的位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述连接装置包括两个啮合的小齿轮(12，13)，所述小齿轮(12)被固定到所述阀瓣(4)上，而所述小齿轮(13)被固定到所述旋塞(3)上。

3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述密封装置包括允许所述阀瓣(4)锁定和解锁的锁定装置(14，15)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述阀体(1，2)中的所述出口由可在开启位置与关闭位置之间移动的ULP阀瓣(10)关闭。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述ULP阀瓣(10)与密封件(6)配合操作，所述密封件(6)在所述阀瓣(10)处于其闭合位置时有助于所述密封装置的密封。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述阀门中设置有密封件(7)，并且除非所述旋塞(3)处于其开启位置时，否则使用者看不到所述密封件(7)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述密封件(7)在所述管道与用于允许液体进入所述储箱的喷嘴的管状端之间提供密封。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述密封件(7)被安装在所述旋塞(3)的圆柱形开口中。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述密封件(7)包括柔性套筒。

10.一种具有内燃机的交通工具的液体燃料储箱，装配有根据权利要求1到9中任一项所述的装置。

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