CN102159418A - 流体存储容器的防溢出控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止流体存储箱(10，110)溢流的防溢出装置(40，240)。所述防溢出装置包括加注杯(42，242)，该加注杯设计成装配在箱体(12，112)的加注开口(24，124)内并附装于其上。在加注杯的上部杯区域(44)和下部杯区域(46，146)之间设有适配成用于接纳和密封加注喷嘴(28)的密封件(54，154，156)。限定了具有第一开口(70)和第二开口(71)的蒸气通路的通气部件(64)结合在加注杯上。通气部件的第一开口(70)流体地联接到下部杯区域(46，246)，而第二开口(71)在第一开口之上，并位于存储箱的注满液位(Hf)处或低于该注满液位置。

Description

流体存储容器的防溢出控制装置
技术领域
本发明一般地涉及流体存储容器，更具体地涉及防止燃料箱内发生溢流的装置。
背景技术
大量存储箱和容器被用来容纳和运输不同种类的流体。例如，大部分机动车辆，比如现代汽车，被制造成带有用于安全地存储可燃性石油基燃料例如汽油和柴油的内部燃料箱。个人化燃料容器，更普遍地被称为“汽油桶”或“汽油罐”，也可用于人工运输较少量的燃料。
燃料箱传统上在公共汽油站加油。大部分燃料箱设计为接纳注油泵喷嘴以便补充容器中的内容物。为了符合法律条例，几乎所有注油泵喷嘴包括自动关闭机构，以便当燃料在容器中达到预定位置或液位时中断喷嘴中的燃料流。通常，当燃料箱注满时，加注限制传感器被触发，并且燃料开始“回流”到加注颈从而到达或者喷溅在加注限制传感器上。即使具有自动关闭机构，燃料泵操作者为了“完全”加注容器也可能无意中导致燃料箱溢出。
许多流体存储容器，例如用在汽车中的流体存储容器，包括通过延长的加注管流体地联接到箱体上的管口或者入口。小汽油箱结构，例如用于摩托车，船艇，私人船舶，商业法设备(commercial law equipment)，全地形休闲车，汽油罐等的小汽油箱结构，可不具有加注颈。无论如何，小汽油箱通常设计为在注满时具有位于箱的开口附近的液位。从而，小汽油箱可能在容器被完全注满前过早地触发注油泵喷嘴上的加注限制传感器，这是因为加注限制传感器当被插入油箱内时可能在预期的注满液位之下几英寸。为了避免这种情况，很多操作者不把喷嘴完全插入开口，这样经常会导致溢出。
溢出存储箱可能导致对箱、车辆、或者注油设备的损坏，对土地或者地下水的污染，或其它严重后果。当箱的内容物是易燃的、有毒的、或对环境有害时，对于箱的内容物的溢出要特别关注。对于这种燃料溢出的一些当前的评估为每年仅在美国就超过六百万加仑。考虑到被浪费的燃料资源和环境污染，所造成的燃料损失在经济上和生态上是有害的。
发明内容
依照本发明的一个实施例，提供了一种用于防止流体存储箱溢流(例如无意中溢出喷溅)的防溢出装置。存储箱被设计成通过在一端具有加注限制传感器的加注喷嘴进行加注。流体存储箱具有箱体，该箱体具有穿过其中形成的加注开口。箱体被设计为具有预定注满液位。所述防溢出装置包括构造为装配在箱体的加注开口内的加注杯构件。该加注杯构件具有相对的上部杯区域和下部杯区域。适配成用于接纳和密封喷嘴的密封件设置在上部杯区域和下部杯区域之间。通气部件与加注杯构件相结合(例如，形成在其中或者附装在其上)。该通气部件限定了具有第一开口和第二开口的蒸气通路，其中第一开口在密封件下方联接到加注杯构件的下部杯区域，第二开口大致位于预定注满液位处。本发明确保流体容器可被加注至预期的注满高度，同时防止溢出喷溅。
依照此特定实施例的一个方面，通气部件的第一开口相对于箱体垂直地低于第二开口。
依照此实施例的另一方面，下部杯区域的直径小于上部杯区域的直径。
依照另一方面，上部杯区域限定了从中穿过的排气窗。该排气窗构造成在加注期间从箱体中排出蒸气。作为一种可选方案，构造成在加注期间从箱体中排出蒸气的辅助蒸气排出管线可结合在箱体上。此特征使得蒸气改变方向远离使用者，并且使得能够实现蒸气存储系统，比如碳罐。
依照此实施例的又一方面，加注杯构件设计为对喷嘴形成机械硬性止挡。即，当喷嘴被接纳在加注杯构件中并与其配合时，喷嘴被定位在箱体内的预先选定的高度处。
依照又一方面，上部杯区域包括适配成将防溢出装置可释放地附装到箱体上的箱安装法兰。可选择地，上部杯区域包括构造成将防溢出装置永久地附装到箱体上的适配器。
作为此实施例另一方面的一部分，通气部件为流体地联接到穿过加注杯构件的下部杯区域形成的流出孔上的通气管。
作为又一方面的一部分，防溢出装置包括第二密封件，该第二密封件操作性地定位在第一密封件和通气部件两者之下，以便在加注限制传感器(例如抽吸器)下方接纳和密封喷嘴。
依照本发明的另一实施例，提供了一种用于防止流体存储容器溢流喷溅的防溢出装置。所述防溢出装置包括构造成接纳加注喷嘴的加注杯构件，该加注喷嘴在靠近其出口端处具有加注限制传感器。加注杯构件具有相对的上部杯区域和下部杯区域。上部杯区域适配成装配在箱体的加注开口内并且密封地结合于其上，而下部杯区域整个位于箱体内部。适配成用于接纳和密封喷嘴的密封件在上部杯区域和下部杯区域之间操作性地附装到加注杯构件上。通气部件与加注杯构件相结合。该通气部件限定了具有第一开口和第二开口的蒸气通路，其中第二开口就位于箱体的预定注满液位以下。另一方面，第一开口在相对于箱体垂直地低于第二开口处流体地联接到下部杯区域上。
依照此实施例的一个方面，当喷嘴被密封件接纳并与密封件配合并且流体被从喷嘴中排出时，下部杯区域和密封件相协作以在加注限制传感器周围形成气穴。
另一方面，上部杯区域基本为圆柱状并具有第一直径。下部杯区域也基本为圆柱状，但具有小于上部杯区域的第一直径的第二直径。
依照本发明的另一实施例，提供了一种流体存储容器。该流体存储容器包括具有预定注满液位的箱体。该流体存储容器包括具有相对的大致圆柱状的上部杯区域和下部杯区域的加注杯。上部杯区域附装到箱体上，并且构造成接纳加注喷嘴。下部杯区域设置在箱体内部。环形密封件在上部杯区域和下部杯区域中间操作性地附装到加注杯上，并且适配成用于接纳和密封喷嘴。通气部件与加注杯构件相结合。该通气部件限定了具有第一开口和第二开口的蒸气通路。蒸气通路的第二开口位于箱体的预定注满液位下方。蒸气通路的第一开口在相对于箱体垂直地低于第二开口处流体地联接到下部杯区域。
作为此特定实施例的一个方面的一部分，该存储容器的特征在于，不具有使加注杯构件流体地联接到箱体上的加注颈。
依照另一方面，所述密封件和通气部件操作性地定位在箱体内部。
依照另一方面，上部杯区域限定了从中穿过的排气窗。该排气窗将箱体的内部蒸气空间直接流体地联接到外部大气，从而在箱体的加注期间从箱体中排出携带的蒸气。
结合附图和所附权利要求，从下面对用于实现本发明的优选实施例和最佳模式的详细描述中，可以清楚地看到本发明的以上特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
图1为代表性的流体存储箱的侧视图，该流体存储箱被部分去除以示出连接于其上的依照本发明的一个实施例的防溢出装置；
图2为另一代表性的流体存储箱的透视图，该流体存储箱被部分去除以示出图1的防溢出装置和与其结合的辅助蒸气排出管线；
图3为图1的防溢出装置的放大的部分去除的透视图；以及
图4为依照本发明的另一实施例的防溢出装置的放大的部分去除的透视图。
具体实施方式
参照附图，其中在多个视图中类似的参考标号指代类似的部件，图1为总体标记为10的示例性的流体存储容器(这里也被称为“存储箱”)的部分去除的侧视图，本发明可与该流体存储容器结合并且实施。容易理解的是，这里所述的流体容器仅为可利用本发明的代表性应用。因此，本发明决不限于图中所示的容器结构。另外，这里给出的图不是按比例绘制的并且纯粹是为了指导性目的提供的。因此，图中所示的具体的和相关的尺寸不应被认为是限制性的。
首先参照图1，示出为即用式(totable)或便携式“汽油罐”的流体存储容器10包括容器体部12(这里也被称为“箱体”或“体部”)，该容器体部12包括底壁14、多个侧壁16(其中3个在图1中可见)以及顶壁18，其共同限定了用于装载和运输燃料的内部或内存储空间20。顶壁18具有一体地形成于其上的中空手柄22。加注开口24穿过向前倾斜的表面26形成，该表面26在最前面的侧壁16和顶壁18之间延伸。箱体12设计为具有预定的注满液位，例如，接近或者等于最大容许流体容量的预选的流体高度Hf。
如下面将更加详细介绍的，存储容器10适配成接纳流体分配加注喷嘴28，该加注喷嘴28可以为常规加油站的燃料泵(图中不可见)的一部分。加注喷嘴28具有在图1中以30概略示出的加注限制传感器，并且在喷嘴28的远端具有抽吸孔32(在图3和图4中最好地示出)。在操作中，使用者(未示出)将加注喷嘴28穿过加注开口24插入容器10内，并接合泵的手柄34以便开始给容器10加注。加注过程通过泵的喷嘴28内的加注限制传感器30自动调节。加注限制传感器30进行操作以便在燃料充分积聚而从容器10中溢出之前自动关闭喷嘴28中的燃料流。
依照本发明，流体容器10包括总体用参考标号40表示的防溢出装置(OPD)，以防止溢流或无意中溢出喷溅。参考图1和图3，OPD40包括加注杯构件42，该加注杯构件42适配成装配在容器加注开口24内。具体地说，加注杯构件42由相对的上部杯区域44和下部杯区域46组成。上部杯区域44的形状和尺寸制成为装配在箱体12的加注开口24内或者基本形成该加注开口24，并且与该加注开口24密封地结合。例如，上部杯区域44包括基本圆柱形部分43，该圆柱形部分43具有从其下端延伸的截头锥形部45。在图3的实施例中，上部杯区域44包括箱安装法兰或适配器48，其就在多个将与帽(未示出)螺纹配合的螺旋螺纹50下面从圆柱形部分43大致正交地向外延伸。箱安装法兰/适配器48可设计为将防溢出装置40可释放地附装到箱体12上。作为非限制性示例，箱安装法兰/适配器48可适配成压配合在或螺纹接合在从箱体12的倾斜表面26向外突出的箱管口(未示出)上。可选择地，箱安装法兰/适配器48可构造成将OPD40永久地附装到箱体12上(例如，通过电弧焊，声波焊，等等)。一旦上部杯区域44被合适地附装到容器10上，则下部杯区域46就整个位于箱体12的内部，如图1所示。理想地，流体存储容器10的特征在于，缺少设计成流体地联接加注杯构件42与箱体12的加注颈或类似的流体管道。
如果喷嘴28被完全插入，则加注杯构件42设计成形成对喷嘴28的机械硬性止挡(但是喷嘴28不必完全插入以使OPD40起作用)。上部杯区域44的圆柱形部分43具有第一直径D1。下部杯区域46也基本为圆柱形，但具有小于上部杯区域44的第一直径D1的第二直径D2。因此，当喷嘴28穿过上部杯区域44——即，从圆柱形部分43穿过截头锥形部45——进入下部杯区域46时，喷嘴28的一部分将与圆柱形部分43的上部周向边缘接触并压靠该上部周向边缘，如图3所示，从而将喷嘴28定位在箱体12内的预先选定的高度处。可选择地，可在下部杯区域46上的预先选定的位置形成喷嘴止挡52(图3)，该喷嘴止挡52从下部杯区域46的内径(ID)表面向内突出，以形成阻止喷嘴28进一步平移的机械止挡。本发明的注油杯结构也会将喷嘴28保持就位，从而使得使用者能够在加注时释放喷嘴28。
上部杯区域44通过环形的弹性体密封件54与下部杯区域46隔开，该密封件54适配成用于接纳和密封喷嘴28。在图3的实施例中，加注杯构件42限定了环面形密封座58，在该密封座58内安放密封件54的卷边边缘部分60。翼片62进行操作以将卷边边缘部分60保持在密封座58内。从卷边边缘部分60向内径向延伸的唇缘56围绕插入的加注喷嘴28牢固地配合，以便密封OPD40的下部和喷嘴28，同时还减少在容器10加注期间的“回溅”。
当流体从加注喷嘴28高速泵出时，在接近喷嘴接口的末端处在喷嘴28和下部杯区域46之间形成“动态液封”。在这种动态条件下，将在动态液封和弹性体密封件54之间的空间内产生压降。通气部件64提供了将此空间与容器10的蒸气拱顶连接的排气通路，这使得(蒸气)能够流入此气穴中，这样在液位升高到超过下部杯区域46的出口端时保持该气穴不破灭。通过用这种方式形成气穴，OPD40可控制抽吸孔32及其用信号通知喷嘴28关闭的能力，这继而保护抽吸孔32免于暴露到液体，从而关闭高度(例如，注满液位高度Hf)可在抽吸孔32以上。
继续参考图1和图3，总体用64指示的通气部件与加注杯构件40相结合。在图3的实施例中，通气部件64包括流体地联接到流出孔68的延长的通气管66，该流出孔68穿过加注杯构件42的下部杯区域46而形成。可选择地，通气部件64可一体地形成在加注杯构件42内并具有其它多种结构而不脱离本发明的预期范围。通气部件64限定了具有第一开口70和第二开口71的蒸气通路。参看图1，第二开口71位于箱体12的预定注满液位Hf处或刚好低于该预定注满液位Hf。但是，应当理解的是，第二开口71的取向和位置可以改变，只要它大致在注满液位高度Hf附近就可以。另一方面，第一开口70流体地联接到下部杯区域46上且相对于容器10垂直地低于第二开口71。相应地，通气部件64完全操作性地定位在箱体12的内部。
通气部件64设置成以受控的方式使加注喷嘴28周围的气穴破灭。例如，当流体从加注喷嘴28排出到内部空间20时，产生压力差，该压力差推动补偿空气从所产生的蒸气空间72(即，内部空间20的未加注流体的剩余部分)穿过通气管66进入下部杯区域46中，从而防止形成真空和使气穴破灭。然而，当液位到达在通气管66的顶部处的预期的注满液位高度Hf时，在喷嘴28周围的气穴将破灭，从而通过管66的第二开口71和下部杯区域46的上部出口端将液体吸入到抽吸孔32上，因此触发加注限制传感器30。本发明使得抽吸孔32能够垂直地低于预期的注满高度Hf被定位而不会过早地触发喷嘴关闭，因此确保容器10被加注至预期的注满高度Hf的同时防止溢出。这一创新提供了将流体存储容器加注到预期的加注极值的更简单方式，其中不必紧密监控加注状态或调节喷嘴位置。
如附图3最好地示出的，排气窗74被限定为穿过上部杯区域44。排气窗74被设计为在流体存储容器10的加注过程中从箱体12排出携带的蒸气。换句话说，排气窗74将箱体12的内部蒸气空间72与外部大气直接地流体联接。当流体被泵入内部空间20时，被困在容器10内的空气将被推动向上并穿过排气窗74排出。
图2提供了排气窗74的一种可选方案。图2为另一种代表性的流体存储容器110的透视图，所示为摩托车汽油箱。容器110包括限定了用于装载和运输燃料的内部存储空间120的容器体部112。上面相对于图1和图2所描述的防溢出装置40操作性地定位在加注开口124内，该加注开口124在容器体部112内形成并且焊接于其上。示出为延长管的辅助蒸气排出管线174延伸穿过箱体112的底壁114内的空腔，从而将内部蒸气空间172流体地联接到外部大气。与排气窗74相似，蒸气排出管线174可用于在箱体112的加注过程中排出箱体112内的蒸气，因此保持使蒸气远离操作者。应指出，蒸气排出管线174可与机载燃料补给蒸气回收(ORVR)系统或其它能够存储蒸发排放物的系统相配，其在图2中用176概略指示。
最后参照图4，其中类似参考标号用于表示与图1-3中类似的组成部件，并且示出依照本发明的另一实施例的防溢出装置(OPD)240。在图4的实施例中，OPD240包括第一环形密封件154和第二环形密封件156，其有效地附装(例如，粘附或紧固)到下部杯区域246的内径表面上。与图2的密封件54相类似，第一和第二密封件154、156均适配成用于接纳和密封喷嘴28。但是，第二密封件156相对于加注杯构件242操作性地定位在第一密封件154和通气部件64的第一开口70下方，以用于在抽吸孔32下方接纳和密封喷嘴28。这种设计将喷嘴28的末端和抽吸孔32隔开。这样，直到液位到达在通气管66的顶部处的预期的注满液位高度Hf，加注喷嘴28的受控关闭通过密封蒸气通路来驱动。此时，液体通过管66的第二开口71被吸入下部杯区域46中和抽吸孔32上，因此触发加注限制传感器30。
虽然已经详细介绍了实现本发明的最佳模式，但是本发明涉及的领域的技术人员将会认识到，在所附权利要求的范围内还存在用于实现本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (20)

1.一种用于防止流体存储箱(10，110)溢流的防溢出装置(40，240)，所述流体存储箱可通过一端具有加注限制传感器(30)的喷嘴(28)进行加注，所述流体存储箱具有箱体(12，112)，该箱体具有穿过其中形成的加注开口(24，124)，并且该箱体具有预定注满液位(Hf)，所述防溢出装置包括：
构造成装配在箱体的加注开口内的加注杯构件(42，242)，该加注杯构件具有相对的上部杯区域(44)和下部杯区域(46，246)；
位于上部杯区域和下部杯区域中间并适配成用于接纳和密封喷嘴的第一密封件(54，154)；以及
与加注杯构件相结合并限定具有第一开口(70)和第二开口(71)的蒸气通路的通气部件(64)，其中第一开口(70)联接到下部杯区域(46，246)，并且第二开口(71)大致位于所述预定注满液位处。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当流体从喷嘴中被排出时，所述下部杯区域和第一密封件相配合从而在加注限制传感器周围形成气穴。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通气部件的第一开口相对于箱体垂直地低于第二开口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域(44)具有第一直径(D1)，并且下部杯区域具有小于第一直径的第二直径(D2)。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域限定了至少一个从中穿过的排气窗(74)，该排气窗构造成在箱体的加注期间从箱体排出蒸气。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
与箱体结合的辅助蒸气排出管线(174)，该辅助蒸气排出管线在加注过程中从箱体中排出蒸气。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加注杯构件构造成形成机械硬性止挡(52)，由此当喷嘴被接纳在加注杯构件内且与加注杯构件配合时使喷嘴定位在箱体内部的预先选定的高度处。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域包括构造成用于将防溢出装置可释放地附装到箱体上的箱安装法兰(48)。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域包括构造成用于将防溢出装置永久地附装到箱体上的适配器(48)。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通气部件为流体地联接到穿过下部杯区域形成的流出孔(68)上的通气管(66)。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
第二密封件(156)，该第二密封件操作性地定位在第一密封件和通气部件下方以便在加注限制传感器下方接纳和密封喷嘴。
12.一种用于防止流体存储容器(10，110)溢流的防溢出装置(40，240)，所述流体存储容器可通过在靠近出口端处具有加注限制传感器(30)的加注喷嘴(28)进行加注，所述流体存储容器具有容器体部(12，112)，该容器体部具有穿过其中形成的加注开口(24，124)，并且该容器体部具有预定注满液位(Hf)，所述防溢出装置包括：
构造成用于接纳喷嘴的加注杯构件(42，242)，该加注杯构件具有相对的上部杯区域(44)和下部杯区域(46，246)，该上部杯区域(44)适配成装配在容器体部的加注开口内并与该加注开口密封地结合，并且该下部杯区域(46，246)设置在容器体部的内部；
在上部杯区域和下部杯区域中间操作性地附装到加注杯构件上并适配成用于接纳和密封喷嘴的密封件(54，154，156)；以及
与加注杯构件相结合的通气部件(64)，该通气部件限定了具有第一开口(70)和第二开口(71)的蒸气通路，其中第二开口(71)位于所述预定注满液位的下方，并且第一开口(70)在相对于容器体部垂直地低于第二开口处流体地联接到下部杯区域。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，当喷嘴被密封件接纳和与密封件配合并且流体从喷嘴中被排出时，所述下部杯区域和密封件相配合以在加注限制传感器周围形成气穴。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域基本为圆柱状并具有第一直径(D1)，并且所述下部杯区域基本为圆柱状并具有小于第一直径的第二直径(D2)。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述上部杯区域包括从所述上部杯区域大致正交地向外延伸的安装法兰(48)，该安装法兰构造成将防溢出装置操作性地附装到容器体部上。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述通气部件为具有第一开口的通气管(66)，该第一开口流体地联接到穿过下部杯区域形成的流出孔(68)上。
17.一种流体存储箱(10，110)，该流体存储箱可通过在一端具有加注限制传感器(30)的加注喷嘴(28)进行加注，该流体存储箱(10，110)包括：
具有预定注满液位(Hf)的箱体(12，112)；
具有相对的大致圆柱状的上部杯区域(44)和下部杯区域(46，246)的加注杯(42，242)，所述上部杯区域(44)附装到箱体上并且构造成接纳加注喷嘴，所述下部杯区域(46，246)设置在箱体内部；
环状密封件(54，154，156)，所述密封件在上部杯区域和下部杯区域中间操作性地附装到加注杯上并且适配成用于接纳和密封喷嘴；以及
结合在加注杯上的通气部件(64)，该通气部件限定了具有第一开口(70)和第二开口(71)的蒸气通路，其中，第二开口(71)紧接地位于所述预定注满液位的下方，第一开口(70)在相对于箱体垂直地低于第二开口处流体地联接到下部杯区域。
18.如权利要求17所述的存储箱，其特征在于，不具有将加注杯流体地联接到箱体的加注颈。
19.如权利要求17所述的存储箱，其特征在于，所述环状密封件和通气部件操作性地定位在箱体内部。
20.如权利要求17所述的存储箱，其特征在于，所述上部杯区域限定了从中穿过的排气窗(74)，该排气窗将箱体的内部蒸气空间(72)直接流体地联接到外部大气，从而在箱体的加注期间从箱体排出携带的蒸气。
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