CN102159861A - 减压阀-通气部组件 - Google Patents

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Abstract

本发明广泛地涉及一种减压阀-通气部组件(10)，其包括：减压阀(12)，其被配置成联接到燃料箱(14)；和燃料箱通气部(26)。燃料箱通气部(26)包括：通气部主体(16)，其具有经由流体通道(22)彼此连通的通气部入口(18)和排气出口(20)。燃料箱通气部还包括排气止回阀(24)，其在排气出口(20)处被连接到通气部主体(16)。排气止回阀(24)被配置成仅允许流体沿从燃料箱(14)经由通气部入口(18)和流体通道(22)经过排气出口(20)流到大气中的方向流动。减压阀-通气部组件(10)还包括与流体通道(22)流体连通的环境空气入口(28)。环境空气入口(28)被配置成允许环境空气从大气经由通气部入口(18)流到燃料箱(14)中。燃料箱通气部(26)还包括环境空气入口止回阀(30)，其被构造成仅允许空气沿从大气经由环境空气入口(28)流到所述燃料箱(14)的方向流动。

Description

减压阀-通气部组件
技术领域
本发明广义上涉及一种减压阀-通气部组件(pressure relief valve and vent assembly)，特别但并不排外地涉及一种燃料箱通气部(tank vent)。
背景技术
在采矿业、铁路行业、土方(earthmoving)行业中对大的柴油动力设备补给燃料的行业标准方法已经将无泄漏流体接头(dry-break fluid coupling)组合到随设备携带的燃料箱中，所述无泄漏流体接头被设计成从分配点传递柴油燃料。与该系统形成为一体的部件是装配到被补给燃料的燃料箱的专用通气部。该通气部实现了多个关键功能(key role)，其包括：
在关闭通气阀(vent valve)的燃料水平之下的燃料水平，在补给燃料过程中，从燃料箱自由排出空气；
在燃料箱内的燃料水平达到通气部上的某一水平时关闭主通气通道，这基本上密封了燃料箱，使得随着燃料继续进入燃料箱，燃料箱的压力增加；
燃料箱内的加压空气经由通气部内的放气孔(bleed hole)自由传播(free-to-air passage)到大气中，使得在完成补给燃料过程时燃料箱逐渐减压；
在燃料箱变得过度加压的情况下，经由通气部内的紧急减压阀从燃料箱中排出加压空气和燃料；
当从燃料箱抽出燃料时经由通气部使空气自由进入燃料箱中。
安装有该补给燃料设备的设备或燃料箱包括采矿设备和在脏且有灰尘的环境中使用的其它设备。许多大的采矿公司和发动机制造商的近期研究表明，维持对于燃料、油和其它重要流体的污染控制的严格标准具有许多优点。污染进入流体的一个重要路线是经由燃料箱通气部。典型地，所述通气部没有组合空气过滤机构，虽然随着污染控制策略的增强该实践也在被有规则地改变。
在补给燃料过程中，通气部的基本功能与许多年来一直在市场上使用的快速填充通气部(quick-fill vent)的功能相同，该快速填充通气部详见诸如申请人的澳大利亚专利No.s 586028和No.s 726581中的说明。
对于空气过滤器到这些快速填充通气部的装配，采矿设备OEM已经将远程安装的空气过滤器和干燥元件安装到燃料箱通气部，以去除空气传播的污染物和来自进入燃料箱的空气的湿气。然而，这些系统不提供符合现代污染控制标准的所需的过滤水平或过滤程度，即，空气过滤器的微米等级(micron rating)太粗糙。响应于更严格的过滤标准，过滤通气部(filtered vent)已经被引入到市场上，该过滤通气部包含“旋压”式通用空气过滤元件，该空气过滤元件提供所需的过滤程度。应该理解，所有的进出空气都经过该过滤元件，而从整合的减压阀排出的空气和燃料不经过(bypass)过滤元件。此外，过滤元件的入口被直接暴露于大气，由此暴露于雨水和冲洗水。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种减压阀-通气部组件，其包括：减压阀，其适于被联接到燃料箱；和
燃料箱通气部，其被联接到所述减压阀以起作用，所述燃料箱通气部包括：
通气部主体，其包括通气部入口，所述通气部入口被配置成经由流体通道与排气出口连通；
排气止回阀，其在所述排气出口处或在所述排气出口附近被连接到所述通气部主体，所述排气止回阀被构造成仅允许流体沿从所述燃料箱经由所述通气部入口和所述流体通道经过所述排气出口流到大气中的方向流动。
优选的，减压阀与燃料箱通气部形成为一体。更优选地，减压阀包括一个以上的浮动元件，所述浮动元件被配置成与往复运动的通气管协作，所述往复运动的通气管至少部分位于所述流体通道内。更优选地，减压阀还包括施力部件，所述施力部件被设计成对往复运动的通气管施力，以使往复运动的通气管与通气部主体定位接合，同时仍允许流体经由通气管排放。更优选地，浮动元件的最上部被配置成：当燃料箱被大致充满时，浮动元件的最上部阻塞通气管，由此，燃料箱的增压致动减压阀，以使通气管与通气部主体分离并且使流体经由排气出口从燃料箱排出。
根据本发明的另一方面，提供一种燃料箱通气部，其包括：
通气部主体，其适于被联接到燃料箱，所述通气部主体包括通气部入口，所述通气部入口被配置成经由流体通道与排气出口连通；
排气止回阀，其在排气出口处或在排气出口附近被连接到通气部主体，所述排气止回阀被构造成仅允许流体沿从燃料箱经由通气部入口和流体通道经过排气出口流到大气中的方向流动。
优选地，通气部主体还包括环境空气入口，所述环境空气入口与流体通道流体连通，并且所述环境空气入口被配置成允许环境空气从大气经由流体通道流到燃料箱中。更优选地，燃料箱通气部还包括过滤元件，所述过滤元件在环境空气入口处或在所述环境空气入口附近被联接到通气部主体以起作用。
优选地，燃料箱通气部还包括环境空气入口止回阀，所述环境空气入口止回阀在环境空气入口处或在环境空气入口附近被连接到通气部主体，所述环境空气入口止回阀被构造成仅允许空气沿从大气经由环境空气入口流到流体通道的方向流动。更优选地，环境空气入口止回阀位于过滤元件的下游并且包括止回阀头，所述止回阀头被联接到用于对止回阀头施力以使其处于通常的关闭位置的施力部件，所述环境空气入口止回阀由于流体通道中的真空压力而被打开，以允许空气流到燃料箱中。更优选地，环境空气入口止回阀呈提升阀形式，其中，施力部件包括压缩弹簧或提升弹簧。
优选地，燃料箱通气部还包括粗滤器，所述粗滤器在过滤元件的上游附近被联接到通气部主体以起作用。更优选地，燃料箱通气部还包括位于粗滤器和过滤元件之间的迷宫结构。更优选地，燃料箱通气部还包括位于过滤元件和环境空气入口止回阀之间的过滤状态指示器。
附图说明
为了更好地理解本发明的本质，现在将参照附图并借助于示例说明减压阀-通气部组件的优选实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的减压阀-通气部组件的实施方式的示意性流程图；
图2是比如与图1的流程图对应的减压阀-通气部组件的立体图和其它视图；
图3是图2的减压阀-通气部组件的正视图、剖视图和细节图；
图4是从图3截取的排气止回阀的细节剖视图，其示出了排气止回阀的开闭状态，入口止回阀具有大致相同的构造；
图5是从图3的减压阀-通气部组件截取的细节图；和
图6是图3的减压阀-通气部组件的剖视细节图，但是，排气止回阀打开，入口止回阀关闭。
   具体实施方式
图1是通过本发明的一个实施方式的减压阀-通气部组件10的流体流和环境空气流的示意性流程图。减压阀-通气部组件10包括：
1.减压阀12，其适于被联接到燃料箱14；和
2.标记为附图标记26的燃料箱通气部，该燃料箱通气部包括：
(a)以隐藏细节的方式示意性示出为矩形框部的通气部主体16，该通气部主体具有所圈出的通气部入口18和所圈出的排气出口20，通气部入口18和排气出口20经由流体通道22彼此连通；
(b)排气止回阀24，其在排气出口20处被连接到通气部主体16。
燃料箱通气部26被联接到减压阀12以起作用，并且在该实施方式中，燃料箱通气部26与减压阀12形成为一体以形成整合的减压阀-通气部组件10。
排气止回阀24被构造成仅允许流体沿从燃料箱14经由通气部入口18和流体通道22经过排气出口20流到大气中的方向流动。燃料箱通气部26还包括放气孔25，该放气孔25允许通气部26经由排气出口20和止回阀24正常换气(breathing)。
该实施方式的减压阀-通气部组件10还包括圈出的环境空气入口28，该环境空气入口28与流体通道22流体连通。环境空气入口28被配置成允许环境空气从大气经由通气部入口18流到燃料箱14中。燃料箱通气部26还包括环境空气入口止回阀30，该环境空气入口止回阀30在环境空气入口28处被连接到通气部主体16。入口止回阀30被构造成仅允许空气沿从大气经由空气入口28流到燃料箱14的方向流动。
在该实施方式中，燃料箱通气部26还包括过滤元件32，该过滤元件32以与环境空气入口28邻近并且位于入口止回阀30的上游的方式被联接到通气部主体16以起作用。入口止回阀30被设计成使得由流体通道22中的真空压力打开入口止回阀30以允许空气经由环境空气入口28流到燃料箱14中。
该实施方式的燃料箱通气部26还包括粗滤器(strainer)34，该粗滤器34以与过滤元件32邻近并且位于过滤元件32的上游的方式被连接到通气部主体16以起作用。在该示例中，迷宫结构(labyrinth)36位于过滤元件32与粗滤器34之间。燃料箱通气部26还包括位于入口止回阀30与过滤元件32之间的过滤状态指示器38。
图2中的减压阀-通气部组件10的各部件用与图1的流程图中的对应部件相同的附图标记表示。已经提到，某些部件位于减压阀-通气部组件10的内部从而在图2中不可见。
图3更清楚地示出了减压阀-通气部组件10的各部件，其中，排气止回阀24关闭，入口止回阀30打开。对于该图和随后的图，与前述图对应的部件用相同的附图标记表示。
该实施方式的减压阀12包括诸如42A至42D等一个以上的浮动元件或浮球，所述浮动元件或浮球被配置成与至少部分位于流体通道22内的往复运动的通气管44协作。减压阀12包括诸如压缩弹簧46等施力部件，所述压缩弹簧46被设计成对通气管44施力，以使通气管44与通气部主体16定位接合(seated engagement)。如图1所示，在减压阀12处于关闭状态的情况下，允许环境空气和流体沿两个方向经过通气管44。如果燃料箱被基本填满，则浮动元件42A的最上部将阻塞通气管44，使得燃料箱14的压力增大。例如，如果在补给燃料过程中，燃料箱14被过度加压，则通气管44克服压缩弹簧46的施力而与通气部主体16分离。在这些情况下，燃料箱流体经由排气止回阀24和排气出口20从燃料箱14排出。
此外，应该理解，如图3所示，进入燃料箱14的环境空气必须至少经过过滤元件32，该过滤元件32被联接到环境空气入口28和止回阀30以起作用。还应该理解，环境空气不能经由排气出口20进入流体通道22(从而不经过过滤元件32)，这是因为排气止回阀24通常被关闭并且阻止环境空气经由排气出口20进入流体通道22。由例如通过抽空燃料箱14而在流体通道22内形成的真空所产生的诸如大约2kPa-3kPa的较低的差动压力(differential pressure)使入口止回阀30致动或运转。
如图4最佳示出的那样，排气止回阀24包括与阀杆52形成为一体的止回阀头50。止回阀24包括提升弹簧(poppet spring)54形式的施力部件，该提升弹簧54被配置成对阀头50施力以使其进入通常的关闭位置。在该实施方式中，提升弹簧54在其两端分别支承在端盖56和阀引导件58上，其中，端盖56被连接到阀杆52的自由端，阀引导件58同轴地位于排气出口20内。
在环境空气从通气部入口28进入的过程中，排气止回阀24通常被关闭(如左手侧所示)，而流体通道22的加压抵抗弹簧54的关闭力而强制打开排气止回阀24(如右手侧所示)。排气止回阀24还包括密封件60，密封件60绕阀头50的外周配置并且被设计成与盘状件62一起为止回阀24提供密封关闭，该盘状件62与阀引导件58同轴并且抵接阀引导件58。从图3的细节剖视图可以看出，入口止回阀30与排气止回阀24具有相同的构造和通常关闭的结构(configuration)。
排气止回阀24被差动压力致动或控制，在该情况下，差动压力大于流体通道22内的环境压力，用以以诸如2kPa至3kPa之间的较低的差动压力来打开通常关闭的止回阀24。
图6示出了在例如减压阀12关闭的情况下对燃料箱14补给燃料的过程中当排出流体时的减压阀-通气部组件10，其中，所述流体典型地是空气或空气/碳氢化合物混合物。明显的是，从燃料箱14流出的所有空气或空气/蒸汽经过排气止回阀24和流体出口20。因为入口止回阀30保持关闭，所以入口止回阀30确保流出的空气或空气/蒸汽混合物不经过过滤元件32。类似地，虽然未示出，但是，当减压阀12打开时，诸如空气、空气/蒸汽、或空气/蒸汽/燃料等所有流体经由排气止回阀24通过排气出口20被排出。排气止回阀24的打开和入口止回阀30的关闭再次确保流出的流体不经过过滤元件32。简言之，由各止回阀之间(across)的差动压力(增大的压力或真空)控制的排气止回阀24和入口止回阀30为流入的流体和流出的流体设置适当的路线。
应该理解，无论是水还是某些其它流体等湿气进入过滤元件，过滤元件的性能或完整性(integrity)都会受到影响。因此，在优选实施方式中，至少减压阀-通气部组件10使任何湿气进入过滤元件32的机会最小化或者至少减少任何湿气进入过滤元件32的机会。无论通过通气部的正常换气还是从减压阀12排出空气和燃料，经由通气部26从燃料箱排出的所有产物都不经过过滤元件32并且经由排气口20和止回阀24排出。在补给燃料的过程中，在通常情况下，虽然空气经由通气部26从燃料箱14自由地排出，但是，当燃料接近通气部26将关闭的水平时，特别地，如果燃料的表面是紊乱的(turbulent)，该空气有时也可以包含燃料蒸汽/泡沫和一些液体燃料。因此，使所有流出的产品不经过过滤元件32是有益的。
如图2所示以及在某些情况下如图5的细节图所示，燃料箱通气部26还包括细筛网(fine mesh gauze)34形式的粗滤器。细筛网34位于迷宫结构36的上游，而迷宫结构36位于过滤元件32的上游。由此，进入通气部组件10的环境空气在进入过滤元件32之前必须首先经过粗滤器34和迷宫结构36，最终进入燃料箱。即使在例如大多数移动采矿车辆实际中通常经受的雨淋和高压冲洗过程中，该路径也能减少进入过滤元件32的湿气的量。
图5还示出了位于过滤元件32和入口止回阀30之间的过滤状态指示器38。过滤状态指示器38测量经由过滤元件32抽吸空气所需的真空度，该真空度与空气的流量和该空气流经过过滤元件32的阻力程度成比例。过滤状态指示器38包括具有定位(detent)开口(闩锁)位置的活塞，在达到最大真空度的情况下，即在空气流经过滤元件32的阻力已经增加到过滤元件32被过度污染并且需要更换的水平的情况下，所述活塞被保持在所述定位开口(闩锁)位置。由此，通过从视觉上简单地检查过滤状态指示器38以确定是否已经到达定位位置，可以确定过滤元件32的状态并且必要时可以更换过滤元件32。
本领域技术人员将理解，除了上述具体说明的以外，可以对这里所述的发明进行改变和变型。例如，本发明可以仅涉及不具有减压阀的燃料箱通气部。燃料箱通气部不必具有入口止回阀，而流体通道的形状可以形成为防止流体经由进气过滤元件排出。此外，燃料箱通气部或组件不必具有所述的过滤元件或额外的过滤部件。所有这些修改和变型被认为落在本发明的范围内，可以从前述说明确定本发明的本质。

Claims (14)

1.一种减压阀-通气部组件，其包括：
减压阀，其适于被联接到燃料箱；和
燃料箱通气部，其被联接到所述减压阀以起作用，所述燃料箱通气部包括：
通气部主体，其包括通气部入口，所述通气部入口被配置成经由流体通道与排气出口连通；
排气止回阀，其在所述排气出口处或在所述排气出口附近被连接到所述通气部主体，所述排气止回阀被构造成仅允许流体沿从所述燃料箱经由所述通气部入口和所述流体通道经过所述排气出口流到大气中的方向流动。
2.根据权利要求1所述的减压阀-通气部组件，其特征在于，所述减压阀与所述燃料箱通气部形成为一体。
3.根据权利要求1或2所述的减压阀-通气部组件，其特征在于，所述减压阀包括一个以上的浮动元件，所述浮动元件被配置成与往复运动的通气管协作，所述往复运动的通气管至少部分位于所述流体通道内。
4.根据权利要求3所述的减压阀-通气部组件，其特征在于，所述减压阀还包括施力部件，所述施力部件被设计成对所述往复运动的通气管施力，以使所述往复运动的通气管与所述通气部主体定位接合，同时仍允许流体经由所述通气管排放。
5.根据权利要求3或4所述的减压阀-通气部组件，其特征在于，所述浮动元件的最上部被配置成：当所述燃料箱被大致充满时，所述浮动元件的最上部阻塞所述通气管，由此，所述燃料箱的增压致动所述减压阀，以使所述通气管与所述通气部主体分离并且使流体经由所述排气出口从所述燃料箱排出。
6.一种燃料箱通气部，其包括：
通气部主体，其适于被联接到燃料箱，所述通气部主体包括通气部入口，所述通气部入口被配置成经由流体通道与排气出口连通；
排气止回阀，其在所述排气出口处或在所述排气出口附近被连接到所述通气部主体，所述排气止回阀被构造成仅允许流体沿从所述燃料箱经由所述通气部入口和所述流体通道经过所述排气出口流到大气中的方向流动。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述通气部主体还包括环境空气入口，所述环境空气入口与所述流体通道流体连通，并且所述环境空气入口被配置成允许环境空气从大气经由所述流体通道流到所述燃料箱中。
8.根据权利要求7所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述燃料箱通气部还包括过滤元件，所述过滤元件在所述环境空气入口处或在所述环境空气入口附近被联接到所述通气部主体以起作用。
9.根据权利要求8所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述燃料箱通气部还包括环境空气入口止回阀，所述环境空气入口止回阀在所述环境空气入口处或在所述环境空气入口附近被连接到所述通气部主体，所述环境空气入口止回阀被构造成仅允许空气沿从大气经由所述环境空气入口流到所述流体通道的方向流动。
10.根据权利要求9所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述环境空气入口止回阀位于所述过滤元件的下游并且包括止回阀头，所述止回阀头被联接到用于对所述止回阀头施力以使其处于通常的关闭位置的施力部件，所述环境空气入口止回阀由于所述流体通道中的真空压力而被打开，以允许空气流到所述燃料箱中。
11.根据权利要求10所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述环境空气入口止回阀呈提升阀形式，其中，所述施力部件包括压缩弹簧或提升弹簧。
12.根据权利要求8-11中的任一项所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述燃料箱通气部还包括粗滤器，所述粗滤器在所述过滤元件的上游附近被联接到所述通气部主体以起作用。
13.根据权利要求12所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述燃料箱通气部还包括位于所述粗滤器和所述过滤元件之间的迷宫结构。
14.根据权利要求9-13中的任一项所述的燃料箱通气部或减压阀-通气部组件，其特征在于，所述燃料箱通气部还包括位于所述过滤元件和所述环境空气入口止回阀之间的过滤状态指示器。
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