CN101198814A - 用于燃油系统的双止回阀 - Google Patents

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Abstract

一种阀(10)，其包括形成有下游端口(14)和上游端口(28)的阀体(12)，具有可轴向移动柱塞(34)，该柱塞被偏压而与在下游端口(14)和上游端口(28)之间延伸的主要流动路径(78)密封接合，用于仅允许在上游方向流动。柱塞被形成有常闭的辅助流动路径(86)，用于允许仅在下游方向上流动。

Description

用于燃油系统的双止回阀
技术领域
本发明涉及一种止回阀，更具体地说，涉及一种作为减压阀和止回阀的双通阀，该阀适合于安装到例如在车辆的燃油箱与燃油蒸汽处理系统(通常为碳罐)之间延伸的燃油管上。
背景技术
在车辆的燃油系统中，通常设置与燃油泵模块相关联的燃油箱，该燃油泵模块通过燃油输送管连接到发动机的燃油轨和喷油器上，设置多个阀装置，以调节燃油和蒸气流量。
在热带气候的地方，当驱动装置在操作阶段后停止时，燃油箱系统中的燃油膨胀。当燃油在连接燃油箱和内燃机的供油管中膨胀时会出现问题，引起供油管中的压力升高，这可能导致燃油泄漏或发动机故障。另一方面，在低温环境下并消耗燃油时，燃油箱内的压力降低，这可能导致燃油箱变形或破裂。
因此，需要一种燃油系统，使适合于以相当高的流率在从燃油箱到发动机的方向上供给燃油，同时便于燃油箱通风，以防止在燃油箱中出现真空。
各种相关类型的燃油箱阀的示例披露在下面的公开文献中：
美国专利No.5,477,829公开了一种燃油输送系统，用于燃油喷射的汽车内燃机，该系统具有安装在燃油箱内的燃油泵，用于将燃油经燃油管泵送到发动机内安装的燃油轨，其将燃油输送到多个喷油器。压力阀连接到燃油管内的燃油泵的输出侧上，用于控制燃油从泵到燃油轨和从燃油轨到泵的流量。压力阀具有用于容纳止回阀的阀体，其在燃油泵将预定的压力传送到燃油管时打开，以及减压阀，当燃油管过压时，该减压阀打开，以使燃油能从燃油管流到燃油泵的输出侧。减压阀具有大于与其并联安装的止回阀的预先确定的设定点，以便在长期减速期间以及当发动机关闭时将燃油管中的压力保持在适当的水平。
美国专利No.5,623,910公开了一种组合止回和排气阀组件，用于汽车发动机燃油系统。该阀组件具有通过阀体的燃油通道，其带有与燃油泵出口连通的入口和将燃油供给到发动机的出口。止回阀被设置在燃油通道内，当燃油泵不运转时，它是常闭的，并且当入口的燃油压力超过出口的燃油压力时，它将打开。常闭的排气阀被设置在止回阀上游的燃油通道内，并作为止回阀的可移动座，当阀组件出口的燃油压力比燃油泵的出口压力大一预定值时，其将打开，以便将燃油经通道排出并到达泵，从而将出口燃油压力降低到预定的最小压力。
美国专利No.6,352,067公开了一种燃油系统压力阀，其被插在燃油泵与燃油轨之间的燃油管内，用于控制燃油从泵到燃油轨和从燃油轨到泵的流量。该阀包括阀体，其具有一对半部，以形成阀室。止回阀被安装在该阀室内并可操作，以便当燃油泵将预定的燃油压力传送到燃油管时，使燃油能从泵流到燃油管内。减压阀被安装在与止回阀平行的阀室内并可操作，以便当燃油管中的燃油压力超过预定的卸放压力时，使燃油管中的燃油经过阀体能流到燃油泵中。此外，寄生流孔被安装成与阀室流体连通，并且当阀室压力低于预定的阀室压力时，使阀室中的燃油能经过该孔流到燃油箱中。防止当阀室压力超过预定的阀室压力时燃油流过该寄生流孔。
美国专利No.6,668,802公开了一种阀装置，其被设置用于供油管，以将燃油从燃油箱供给到内燃机，其包括带有入口通道和出口通道的阀体和带有可移动阀头的阀，以将出口通道与入口通道隔离，从而使供给泵被分配到供油管，并当没有来自供给泵的供油压力时，阀头处于闭合位置。对于燃烧液态燃油的内燃机，通过采用同轴第二个阀消除供油管泄漏的危险，不采用附加空间来解决该问题。当出口通道的压力大于供油压力时，主阀内的其它基本同轴阀处于与供给方向相反的打开位置。当内燃机运行时，该阀装置起到止回阀的作用，并当内燃机关闭时则起到过压阀的作用。该解决方案不需要额外的安装空间，并且可以经济地结合到现有的燃油系统中，没有任何实质上的安装工作。
美国专利No.6,837,219公开了一种有孔口的减压阀，用在汽车的燃油系统中，该减压阀包括不受限制的恒定放泄孔，当发动机运行时，其用于引导加压的燃油从燃油泵返回到燃油源。当发动机关闭时，止回阀防止从燃油系统流回到燃油源，这样保持输送系统中有充足的压力，从而当转动曲柄时，发动机将迅速启动。根据在燃油输送系统中产生的压力高于预定的压力水平，减压阀将燃油从输送系统排回到燃油源，以防止出现过压情况，否则将损坏燃油输送系统。
在不返回(止回阀)以及在其它类型的燃油系统中，最好减少燃油通道的数量，由此减少可能的故障模式或泄漏路径的数量。另外，还最好减少燃油系统中的零件数量，以简化组装过程、降低成本并减小组件的尺寸和重量。
因此，本发明的一个目的是提供一种二通止回阀，其中，在每一方向上的流量参数不同，所述阀具有简单且价廉的设计。
发明内容
本发明涉及一种双通阀，用于根据阀上的压差选择在上游方向或下游方向流动，其中，在两个方向上的流动为同轴的(即沿着共同路径)，并且其中，在阀体内仅设置单一可移动柱塞。
因此，本发明要求一种阀，该阀包括被形成有下游端口和上游端口的阀体，且具有可轴向移动柱塞，该柱塞被偏压成与在所述下游端口与所述上游端口之间延伸的主要止回阀的流动路径密封接合，用于允许仅在上游方向上流动；所述柱塞被形成有辅助止回阀的通常关闭的流动路径，用于允许仅在下游方向上流动。
根据本发明，提供一种双通阀，该阀包括阀体，其装配有单一可轴向移动柱塞，从而构成主要止回阀和辅助止回阀；两个所述止回阀为通常关闭的；所述主要止回阀在所述柱塞的密封垫环与阀体的相应座肩(seating shoulder)之间延伸；所述辅助止回阀为在柱塞的管状部分或柱塞的末端部分上形成的一个或多个孔的形式，装配有通常密封所述孔的可变形弹性密封套管或覆盖层。
阀的设计为在两个方向上的流动沿着阀的端口之间共同流动路径延伸。
根据本发明的一个特定实施例，密封套管与环形密封部分形成整体，该密封部分密封地在主要止回阀处延伸。
柱塞被弹簧偏压进入其通常关闭的位置，弹簧的一端倚靠阀体的一部分，而其另一端则倚靠柱塞。弹簧通常支撑在支杆和/或支座上。
主要止回阀的流动路径的上游侧具有比其下游侧更大的横截面，从而允许以相当高的流率在上游方向流动。
活塞在偏压元件的压力下被偏压进入其密封位置，使得需要第一预定的压力阈值以克服所述偏压力，以便打开与主要止回阀相关联的主要流动路径。第二压力阈值控制与辅助止回阀相关联的辅助流动路径的开启。
通过辅助流动路径的流率由形成于柱塞上的孔的总横截面积确定，而用于打开辅助流动路径的第二压力阈值取决于可变形弹性密封套管的弹性。
为了改善阀的性能，柱塞被设计成仅在阀体内轴向移动。为此，阀体和柱塞中的一个装配有轴向引导突起部，并且阀体和柱塞中的另一个则装配有轴向凹槽，该槽滑动地接合所述相应的引导突起部。
根据本发明阀的设计，阀体包括圆筒形主要流动路径，该路径在其下游端口与上游端口之间延伸；柱塞被偏压而与在所述主要流动路径处形成的阀体的座肩密封接合；并且柱塞形成有管状部分，管状部分形成有一个或多个孔，该孔通常被安装到所述管状部分上的弹性套管所密封，所述孔组成在从阀的上游端口到下游端口方向上的辅助流动路径。
根据本发明的一种特定设计，有一安装在柱塞的密封垫环上的环形密封件，用于与阀体的座肩密封接合。通过一种特定的设计，弹性套管与环形密封件形成整体。
通过支承弹簧的一端的阀体的封闭件阀装填一盘簧，从而将柱塞偏压进入其通常关闭的位置，根据一种特定的设计，所述封闭件用搭扣安装到阀体上。根据本发明的一种改进型式，该封闭件可相对于阀体轴向调节，以便调节偏动弹簧的偏压力，从而调节打开主要流动路径所需的压力阈值。该封闭件的轴向移动可以例如通过与阀体的螺旋结合。
该装置是这样的，即柱塞组成主要止回阀，从而允许从下游室流动到上游室，所述室分别与下游端口和上游端口相关联，以及通常关闭的的辅助止回阀被装在柱塞上，从而允许从所述上游室流动到所述下游室。
阀包括最多6个组件，其组装简单并快速，因此使阀价廉且可靠。
本发明的阀适合于安装在不同的流量控制系统中。一种典型的示例是车辆的燃油系统。通常，主要流动路径打开，以允许流率相当高的燃油在上游方向从燃油箱朝向发动机的燃油处理系统流动。在该位置，辅助流动路径保持密封状态。主要流动路径在相反的流动方向上，即当辅助流动路径打开时闭合，例如，在燃油箱出现真空条件下。
附图说明
为了更好地理解本发明并了解可如何实际执行，将参照附图通过非限定性示例来描述本发明，其中：
图1为本发明的阀的立面图；
图2为阀的纵剖面图，其中，主要流动路径和辅助流动路径都处于其通常关闭的位置；
图3为阀的纵剖面图，其中，主要流动路径处于其打开位置，而辅助流动路径处于其常闭位置；
图4为阀的纵剖面图，其中，辅助流动路径处于其打开位置，而主要流动路径处于其通常关闭位置；
图5A为沿图4中线V-V的截面图，表示处于打开位置的辅助流动路径；
图5B为沿图3中线IV-IV的截面图，表示处于关闭位置的辅助流动路径；
图5C为沿图3中线V-V的截面图，表示阀体内柱塞的轴向支承装置。
图6为阀的一部分的纵剖面图，带有本发明另一实施例的柱塞，其中，主要流动路径处于其打开位置，而辅助流动路径处于其常闭位置；以及
图7为阀的一部分的纵剖面图，带有本发明另一实施例的柱塞，其中，辅助流动路径处于其打开位置，而主要流动路径处于其常闭位置。
具体实施方式
首先注意附图的图1和2，图中示出本发明的阀，该阀通常用10表示。阀包括圆筒形阀体12，该阀体形成有加肋的下游端口14，该端口可连接到例如车辆的燃油箱(未示出)。阀体12装配有帽18，其通过多个侧面突起部20瞬动容纳在阀体12上形成的相应孔24中而铰接到阀体12上。帽18与阀体12的铰接利用O型密封环25来密封。
帽18装配有上游端口28，可连接到例如车辆等的燃油处理系统(未示出)。
可在阀体内轴向可移动的是通常用34表示的第一柱塞的一个实施例，该柱塞包括管状部分36，其被壁38在其下端密封，所述管状部分36包括多个径向孔40。从管状部分36侧向伸出的是环形部分44以及另外形成的管状弹簧支承48。
盘簧52容纳在管状弹簧支承48内，使其一端支承在第一柱塞34的台肩56上，其相对一端被安装在弹簧支承58上并倚靠帽18的端壁60，以便在朝向下游端口14的方向偏压第一柱塞34。
安装到第一柱塞34的管状部分36上的是套管61，其由弹性材料，例如硅橡胶制成，且具有通常L状的形状，并被构造成使得其第一部分62在柱塞34的孔40上延伸，而第二支腿部分64靠在柱塞34的环形部分44上。第一柱塞34的环形部分44倚靠阀体12的支承台肩68，而支腿部分64在其间延伸，以确保其间的紧密密封，从而引起将阀体12分为上游阀室70和下游阀室72。
上述结构产生主要流动路径78，从而允许流体仅在从下游端口14到上游端口28的方向流动(如图1中箭头82所示)，和作为辅助止回阀的辅助流动路径86促进流体仅在从上游端口28朝向下游端口14的方向上流动。
该装置是这样的，即两个止回阀为通常关闭的，而在不同的压力阈值下，每一个都将打开，以便于流体在它们各自的方向上流动。例如，主要流动路径78具有的压力大约4Kpa的阈值，具有相当高的流率，例如，在上游方向上为4升/分。为此，一旦柱塞34已移动而从其密封位置脱离，阀体12的内部截面在90处加宽，以增加在相应方向上的流率(参见图3)。
另一方面，辅助止回阀被设计成在相当低的压力阈值下，特别是在真空条件下(例如，-1Kpa)打开，以便于在朝向下游端口14的方向回流而进入燃油箱。
第一柱塞34被设计成仅轴向移动，这通过在侧向突起部44的周边部分处形成的四个轴向凹陷94滑动地接受沿阀体12的至少一部分延伸的相应轴向突起部96而变得更为容易(参见图5C)。
现在进一步参照图3和5B，阀10表示在第一打开位置，即当第一柱塞34的环形部分44从阀体12的支承台肩68脱离时，主要流动路径78被打开，从而便于流体在从下游端口14到上游端口28的方向上沿着箭头线100流动。当盘簧52收缩时，第一柱塞34移动进入其打开位置变得更为容易，这种收缩仅在第一柱塞34上的压差大于预定的压力阈值时才会发生。
根据本发明的一种实施例(未示出)，帽18可以以允许控制其轴向移动的方式铰接到阀体12上，以便控制用于打开主要流动路径78所需的压力阈值。这可以例如通过帽与阀体的螺旋结合使得其旋转必然伴有其相应的轴向移动而变得更为容易。
另外还要注意到，在图3的位置中，辅助流动路径86保持闭合状态，即弹性套管61密封地压在第一柱塞34的管状部分36的孔40上。现在转向图4和5A，阀10示出在主要流动路径78被密封而辅助流动路径86打开以便于在从上游端口28朝向下游端口14的方向上(即朝向燃油箱，在箭头线104的方向)流动的位置。当差压降到低于最小压力阈值以下时(例如真空条件)发生上述情况，使得弹性套管61变形并脱离在第一柱塞34的管状部分36上形成的孔40，致使流体可以流过在下游方向上的孔。
现在参照图6和7，该图示出阀10一部分的横截面图，其中，带有通常用112表示的第二个柱塞。可以在阀体12内轴向位移的第二个柱塞112包括管状部分144，通过末端部分116被密封在其下端，该末端部分116具有形成在其中的多个轴向孔118。
安装在第二个柱塞112的末端部分116上的为由弹性材料例如硅橡胶橡胶成的通常平的覆盖层124，该覆盖层被构造成其以密封方式在第二个柱塞112的轴向孔118上延伸。
操作时，上述结构便于主要流动路径78，类似于上面有关第一柱塞34所述的，具有上游的流动被覆盖层124阻挡而不能经由轴向孔118进入第二柱塞112。
然而，在上述这种压力条件下产生的辅助流动路径126的不同在于，第二柱塞112允许流体在从上游端口28到下游端口14的方向经由轴向孔118流动。在图7中可以看到，在所述辅助流动路径期间并由其造成的覆盖层124的临时翘曲形状，此后，覆盖层112回复到其通常平坦的形状。
尽管已经示出并描述了一些特定实施例，但本领域的技术人员将会理解，本发明不限于上文中所述被作为典型实施例特别示出的那些。因此，应当理解，许多另外的实施例作必要的修改后都在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种阀，其包括被形成具有下游端口和上游端口的阀体，且其具有可轴向移动柱塞，该柱塞被偏压而与在所述下游端口和所述上游端口之间延伸的主要流动路径密封接合，用于允许仅在上游方向上流动；所述柱塞成形有通常关闭的辅助流动路径用于允许仅在下游方向上流动。
2.根据权利要求1所述的阀，其中，柱塞组成主要止回阀，从而允许从下游室流动到上游室，所述室分别与下游端口和上游端口相关联；以及具有通常关闭的辅助止回阀，该止回阀被装在柱塞上，从而允许从所述上游室流动到所述下游室。
3.根据权利要求1所述的阀，其中，在两个方向上的流动沿着单一路径在阀的端口之间共轴地延伸。
4.根据权利要求2所述的阀，其中，辅助止回阀为在柱塞的管状部分上形成的一个或多个孔的形式，装配有通常密封所述孔的可变形弹性密封套管。
5.根据权利要求2所述的阀，其中，辅助止回阀为在柱塞的末端部分上形成的一个或多个孔的形式，且装配有通常密封所述孔的可变形弹性密封覆盖层。
6.根据权利要求1所述的阀，其中，弹性环形密封件被安装到柱塞的密封垫环上，用于与所述阀体的座肩密封接合。
7.根据权利要求4所述的阀，其中，辅助止回阀的密封套管与主要止回阀的环形密封件形成整体。
8.根据权利要求1所述的阀，其中，主要止回阀的上游侧具有大于其下游侧的横截面，从而允许以相当高的流率在上游方向上流动。
9.根据权利要求1所述的阀，其中，柱塞被弹簧偏压进入其通常关闭的位置，弹簧的一端倚靠阀体的一部分，而其另一端则倚靠柱塞，所述被弹簧支撑在支杆或支座上方。
10.根据权利要求1所述的阀，其仅包括一个移动件。
11.根据权利要求1所述的阀，其包括最多6个组件。
12.根据权利要求1所述的阀，其为燃油阀，用于安装在车辆的燃油箱和车辆的燃油蒸气系统中间。
13.根据权利要求1所述的阀，其中，盘簧将柱塞偏压进入其通常关闭的位置，所述弹簧被一阀体封闭件封装从而支承弹簧的一端，所述封闭件用搭扣安装到阀体上。
14.根据权利要求13所述的阀，其中，封闭件相对于阀体轴向可调节，以便调节偏动弹簧的偏压力，从而调节打开主要流动路径所需的压力阈值。
15.根据权利要求14所述的阀，其中，封闭件与阀体螺旋结合，从而便于封闭件相对于阀体的轴向移动。
16.一种双通阀，其包括阀体，所述阀体装配有单一的可轴向移动的柱塞，其构成主要流动路径和辅助流动路径；两个所述流动路径为通常关闭的；所述主要流动路径在所述柱塞的密封垫环与阀体的相应座肩之间延伸；所述辅助流动路径为在柱塞的管状部分上形成的一个或多个孔的形式，且装配有通常密封所述孔的可变形弹性密封套管，其中，主流动路径在第一预定的压力阈值下打开，而辅助流动路径在第二压力阈值下打开，所述第二压力阈值显著地低于所述第一压力阈值。
17.一种燃油阀，其包括阀体，所述阀体被形成有圆筒形主要流动路径，该路径在其下游端口与上游端口之间延伸；柱塞被偏压成与在所述主要流动路径处形成的阀体的座肩密封接合；并且柱塞形成有管状部分，该管状部分形成有一个或多个孔，该孔通常被安装在所述管状部分上的弹性套管所密封，所述孔组成在从阀的上游端口到下游端口的方向上的辅助流动路径。
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