CN104154287A - 用于机动车的装配有通气系统的燃料箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于机动车的装配有通气系统的燃料箱，一方面，通气系统包括阀，阀具有至少部分地位于箱中的室(1)以及能够在室(1)中滑动的浮子(5、5’)，并且另一方面，通气系统包括至少部分地位于箱内部并且设置有排放装置(12)的封闭空间(2)，封闭空间用作容器，旨在收集并保留从箱中带出的任何液体，浮阀的室(1)位于容器(2)的空间的外部，室(1)具有大致圆柱形的形状和圆形的截面，其特征在于，容器(2)的空间环绕阀的室(1)，并且封闭空间(2)具有伸长的形状和大致U形或月牙形的截面，所述大致U形或月牙形的截面至少部分地环绕阀的室(1)的大致圆形截面。

Description

用于机动车的装配有通气系统的燃料箱

本申请是分案申请，其母案申请的申请号为200680018059.7(国际申请号为PCT/EP2006/062422)，申请日为2006年5月18日，发明名称为“液体箱通气系统”。

技术领域

本发明涉及一种液体箱通气系统(venting system)。

背景技术

当液体箱能够与它们所容纳的液体一起移动时，该液体箱通常安装有通气系统，虽然液体箱承受着各种应力：任意方向且任意幅度的运动、热应力、压力不足和过压，但是该通气系统确保环境安全。

在为燃料箱的情况下，尤其是当燃料箱被安装在机动车上时，具有这种需求，这实质上是为了在加料入箱体时以及在将液体存储于所述箱体中的全部时间内，防止液体燃料向外泄露并且用来控制较大的气体压力和容积的变化。

已研发出了解决方案来解决这些问题，即，使用浸没于箱体中的安全阀，安全阀的上部穿过箱体的壁。这些安全阀通常开口进入导管中，该导管通向包含如下材料(通常为碳黑)的舱或罐(canister)，该材料能够捕集来自于箱体的气体中所存在的液体蒸气。但是，由于以下事实而仍然具有困难，这对这种系统来说是不正常的，所述事实为：由于特殊的工作环境，诸如突然运动或者车辆的倾角过大，所以来自于箱体的液体仍然可以通过安全阀的障碍并且进入到通向所述罐的导管中，或者甚至到达所述罐并且扰乱蒸气的自由流动。

作为对这种从箱体中将液体意外带出的补救措施，已经设法通过在导管中设置死角(dead volume)来保留住经由通向所述罐的导管逃逸的液体，所述死角旨在用作用于收集液体并且使蒸气自由通过的容器。

从英国专利申请GB-A-2269375中已知，使用具有不可渗透液体的壁的容器，所述容器一体形成于燃料箱中，并且所述容器中容纳有安全阀(见图2)。当箱体处于过大倾角或经受过度剧烈的运动时，设置在容器顶部处的校准开口14允许液体进入。当液体的液面下降时，鸭嘴形止回阀12允许容器11排放液体。

但是，在该系统中，还存在着与以下事实相关联的问题，所述事实为：当小液滴经由开口14而被带走时，由于它们的重量小，所以它们可能会被气流直接带入到通气导管7中，而不会落入到容器11内。

因此，申请人已研发了一种构成欧洲专利申请EP1020670的主题的改进系统，该系统由于在容器的空间(volume)外部设置浮阀而解决该问题。但是，这种系统体积大，并且需要使用由导管连接的多个单独部件。这增加了系统的成本、装配的难度以及泄漏的风险(每个单独部件均穿过箱体的壁)。而且，由于阀与容器之间的流动区域较小，所以其中的气体流速较高。这影响了设定(settling)操作的质量。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供一种特定几何形状的紧凑系统来解决这些问题，该系统具有有限的泄漏风险，并且特别地，该系统能够通过少量部件而适用于模块化布置，因此大大方便了组装。该系统还具有的优点是，能够具有较低流速(归因于容器与阀之间的流动区域可以被容易地增大的事实)，因此可更有效地设定(settling)。

为了该目的，本发明涉及一种用于液体箱的通气系统，一方面，该系统包括阀，该阀具有至少部分地位于箱体中的室(chamber)以及能够在室中滑动的浮子，并且另一方面，该系统包括至少部分地位于箱体内部并且设置有排放装置的封闭空间，该封闭空间用作旨在收集并保留从箱体的任何液体带出的容器，浮阀的室被设置于该容器的空间外部，但是至少部分地被容器的空间所环绕。

液体箱是封闭容器，该封闭容器由各种形状的壁限定，通常被从外部密封，并且可以安装有各种内部附件或者穿过容器的壁的附件。箱体可以容纳任意类型的有机或无机液体、或者这些液体的混合物。特别地，该液体箱是用于机动车的燃料箱。机动车所使用的所有类型的燃料(特别是汽油和柴油)均可以被存储于该液体箱中。

构成本发明主题的液体箱通气系统是包括多个构件的装置，该装置的总体作用是，当加料入箱体时和/或当使用和消耗箱体中容纳的液体时，允许箱体被通气，同时防止外部环境受到不期望的气体的任何泄漏或散发。

根据本发明的通气系统包括浮阀，也就是说，包括用来封闭或露出开口的装置，所述开口使箱体的内部与通气导管相连通，并且这通过由存在于箱体中的液面引起浮子位移来控制的阀来实现。

阀的浮子优选为防漏浮子，也就是说，为不具有易于捕集液体的孔的浮子。因此，在翻转并回复到正常结构之后，防止浮子在所捕集的液体的重量影响下进行下沉。这种防漏浮子可以被制成优选限定中空空间的一体部件或者至少两个部件。后一种实施例是优选的，原因是易于实现。

根据本发明，浮阀具有室，该室至少部分地设置于箱体内部，并且浮子在该室内滑动。该室可以完全位于箱体内部。可替换地，该室可以通过箱体的壁中的开口。

浮子的室优选具有支撑件，当箱体中的液面还未到达支撑板的高度时，则浮子停靠在该支撑件上。该支撑件通常开设有至少一个孔，当燃料的高度超过该支撑件的高度时，所述至少一个孔允许液体穿过进入到室中。

优选地，浮阀还包括盖，该盖与该室一体结合并且密封地固定于箱体的壁上。作为可以使用的密封技术的非限制性实例，可以提及的有：将阀的盖焊接于箱体壁上、区域紧固(field clamping)或使用适合于所容纳的液体的特性的密封件。

盖可以从内部固定于箱体的壁上(也就是说，在箱体内部固定于该壁的表面上)，或从外部固定于箱体的壁上。在第一种情况下，室通常完全位于箱体的内部，而在第二种情况下，一般而言，室仅部分地位于箱体的内部空间中。第一种情况使得盖自身适于很好地连接于也位于箱体内部的通气导管，而第二种情况使得盖自身适于很好地连接于位于箱体外部的通气导管。

如果盖从内部固定于箱体壁上并且通气导管位于箱体内部，则箱体的壁在固定所述盖的位置上优选不被穿孔或破损(impaired)。因此，一个适合的方法在于，在允许(或者直接地或者通过使用优选地为弹性部件的中间部件)将盖固定于箱体的位置上，在箱体的壁中模制突出的(relief)部分。本申请人名下的欧洲申请EP 1 145820和欧洲申请EP 1 147 934中详细描述了该方法，为此将所述申请内容结合于本申请中，以供参考。

上述的通气导管是构成通气回路的一端的导管。换句话说，离开或进入箱体中的气体在该导管中流动，该导管在一侧上密封地连接于根据本发明的系统的流动阀/封闭空间组件，而在另一侧上通常通过罐与终止于外部大气中的回路相连通。

根据本发明，通气系统还包括位于箱体内部的封闭空间。术语“封闭空间”应理解为是指由不可渗透液体和气体的壁所限定的任意形状的空间。这些壁通常包括与底部制成一体部件的侧壁、以及盖。

该封闭空间位于箱体的内部，并且借助于孔、空间或适当的导管与阀相连通。优选地，这种连通提供足够大的流动区域，以便能够方便设定(settling)。为此，优选是适当尺寸的孔或空间，而不是导管。

通常在上述通气导管的延伸部中，封闭空间还通过适当的开口或喷嘴与通气回路相连通。封闭空间的作用是构成能够收集并保留任何从箱体中带出的、并可能已经穿过浮阀的障碍的液体。根据本发明，封闭空间包括排放装置。术语“排放装置”应理解为是指位于箱体中的下方位置上的排放阀，当在该箱体中已收集到足够重量的液体时，该排放阀可以打开，并且直接与箱体的内部空间相连通。该排放装置的作用是回收已经被离开箱体的气体所带走的液体，并且防止箱体被填充得超过预定最大高度，所述预定最大高度取决于该容器的形状以及排放阀的性能。

根据通气系统的一个有利的实施例，容器的排放装置包括隔膜阀，该隔膜阀封闭位于容器中的下方位置上的孔。由弹性材料以倒置的伞的形状制成的隔膜具有很好的效果。

封闭空间优选被选择成具有足够的尺寸，以便于收集在特定情况下，尤其是当箱体已满或接近于其最大填充高度时，易于穿过浮阀的障碍被带出的任何液体。

根据本发明，封闭空间(或容器)至少部分地环绕浮阀，或者换句话说，所述空间“包围”浮阀的室。优选地，所述空间与室的外表面的至少一部分相匹配。可带来较好效果的一个实施例是，其中的室具有大致圆柱形形状和圆形截面，而封闭空间具有伸长的形状和大致U形或月牙形截面，该截面至少部分地环绕该室的大致圆形的截面，并且优选在其基本上整个长度部分上均是这样。可替换地，可以包括两个圆柱形部件，其中一个圆柱形部件装配于另一个圆柱形部件中(进而所述空间完全环绕浮阀)，所述两个部件可选为同心的。

室和封闭空间可以是或者也可以不是相同长度的。总而言之，这些长度不相等，每个构件均具有与其功能(单独设计)相适合的理想形状和理想尺寸。具有较好效果(尤其是在防止使得容易不及时封闭浮阀的波动的方面)的一个实施例是，其中所述阀比封闭空间长(也就是说，阀在箱体中下降得更低)，并且这是通过以下事实而实现的，所述事实为：阀的室通过不具有浮子滑动的部分的裙部(也就是说，上述的支撑件)而被延伸。在本申请人名下的欧洲专利申请EP 0 803 671中描述了这种室形状，将所述申请的内容结合于本申请中，以供参考。

在根据本发明的系统中，封闭空间优选具有：侧壁，设置有底部；以及盖，优选地与浮阀的盖制成一体部件。这样，可以容易地实现所述阀与封闭空间之间的连通，并且特别地，容易在其中提供较大尺寸的流动区域(如上所述，以便限制流速并方便设定)。

特别有利地，所述空间的侧壁以及浮阀的室均通过卡扣固定机构而固定于该盖上，并且盖自身通过焊接固定于箱体。因此，该盖具有适于通过卡扣固定来容纳上述构件的几何形状，并且所有这三个部件均具有这样的几何形状，即，一旦将它们组装在一起，则使得浮阀与所述空间之间存在适当连通(开口、空间或导管)，以便允许气体从所述阀流到所述空间，然后到达通气导管。因此，对于通气导管来说，也与其它共用盖一起作为一体部件模制在所述阀和所述空间上是有利的。

上述卡扣固定组装操作的一个容易的实际实施方式是在封闭空间上模制附件，该附件具有大致环形的形状，在将整个组件卡扣于盖中之前，将浮阀的室卡扣于该附件上。

在去除带走液体的方面带来较好效果的一个实施例是，其中浮阀与封闭空间之间的连通部自身具有适于捕集液体的几何形状。该连通部例如可以包括设置有隔板(障碍，baffle)的通道。浮阀和/或封闭空间也可以分别在形成所述连通部之前和之后设置有这种隔板。

如上述欧洲申请EP 1 020 670中所述，根据本发明的通气系统优选还包括防止过满(OFP)装置。根据该实施例的OFP装置可以从用于实现该功能的所有已知装置中选取。OFP装置具有重球，该重球通过重力而将供气体流动到通气导管中的孔封闭，该OFP装置带来了较好效果。

根据第一实施例，OFP装置被容纳在浮阀的上部中、室的内部、浮子的上方。因而，OFP装置停靠在壁上，该壁将浮阀分成用于实现OFP功能的上部、以及用于实现通气功能的下部。该壁被孔穿透，该孔在箱体中的一定压力水平下被球封闭。该壁有利地与浮阀的室模制成一体部件。该实施例的优点是它不产生压降。

根据第二实施例，OFP装置(或球)被容纳于封闭空间的上部中，其中OFP装置还停靠在通过孔穿透的壁上，所述孔设置在用于连接到通气导管的孔或喷嘴的对面。该实施例具有的优点是，体积小，并且使得真空路径容易形成(该真空路径在该点高度处不必通过球密封，而当所述球位于浮阀中时必须密封)。该实施例还具有的优点是，在多个浮阀和单个可排放容器一起工作的装置的情况下，仅有所述单个可排放容器必须设置有OFP装置。但是，该实施例确实具有(有时过度地)增加压降的缺点。

仍是如上述欧洲申请EP 1 020 670中所述，根据本发明的通气系统中，浮阀优选座落在重球装置的上方，所述重球装置停靠于开孔的通道(apertured well)中，并且具有万一箱体翻转时使所述阀封闭的功能。该装置必须满足ROV(翻转阀，roll-over valve)功能，其中只要箱体一开始翻转，该箱体就会被自动封闭。

有利地，该实施例结合有特定通气系统，该通气系统包括如上所述的容纳在浮阀上部中的OFP装置。

特别地，在液体箱是由塑料制成的燃料箱的情况下，根据本发明的系统的大部分组成构件也由塑料制成。术语“塑料”应该被理解为是指在环境条件下处于固体状态的任何聚合物合成材料(或者热塑性的或者热固性的)、以及这些材料中的至少两种的掺和物。预期的聚合物包括均聚物和共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。这种共聚物的实例非限制性地为：无规共聚物、线性嵌段共聚物、非线性嵌段共聚物、以及接枝共聚物。优选包括热塑性弹性材料的热塑性聚合物、及其混合物。

任何类型的热塑性聚合物或共聚物均是适合的，这些材料的熔点均低于分解温度。具有至少10摄氏度的熔点范围分布的热塑性材料是特别适合的。这种材料的实例包括那些在分子量方面呈现出多分散性的材料。

特别地，根据本发明的部件可以由聚烯烃、接枝聚烯烃、热塑性聚酯、聚酮、聚酰胺以及它们的共聚物制成。

经常用于塑料燃料箱中的一种聚合物是聚乙烯，特别地，是可以为多层结构的高密度聚乙烯(HDPE)，所述多层结构包括阻挡层(例如基于EVOH、或水解乙酸乙二醇酯/醋酸乙烯酯共聚物)或者具有表面处理(例如氟化作用或磺化作用)的层，目的在于使得箱体对所要存储的燃料不可渗透。因此，当根据本发明的系统包括盖时，优选盖是基于HDPE的，以便也可焊接于箱体上。对于其它部件来说，这些部件优选基于至少一种不可渗透碳氢化合物的塑料。这种不可渗透碳氢化合物的塑料的实例非限制性地为：聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰胺、聚酮和聚甲醛。应该注意的是，所有这些部件(包括盖)可以是多层结构，该多层结构包括例如至少一个高密度聚乙烯层以及可选的碳氢化合物阻挡层(在表面上或者在所述结构内)。

在塑料燃料箱的情况下，特别是在基于HDPE的塑料燃料箱的情况下，已通过包括基于HDPE的盖、以及基于POM(聚甲醛)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的室、浮子和封闭空间的系统而获得了较好效果。

附图说明

此处所附的图1至图4非限制性地并且示意性地示出了通过示例给出的本发明一些实施例的原理。

图1至图3涉及同一种系统和构造，分别是：组装系统的总体视图(图1)；该系统的所有构件在被装配到一起之前的分解视图(图2)；以及穿过该系统的截面图(图3)。

图4以截面的方式示出了几何形状稍有不同的系统。

在这些附图中，相同标号表示相同构件。

具体实施方式

图1示出了由设置有室1的浮阀以及设置有侧壁的封闭空间2构成的系统，浮阀的室1以及空间2的侧壁均通过卡扣固定(clip-fastening)而被装配到共用盖3中。该图清楚地示出了，根据本发明，封闭空间2是如何部分地环绕阀的室1从而形成紧凑组件的。

图2和图3示出了从总体视图中无法看到的其它系统构件，即：

●密封件4，用来密封阀的室1与空间2之间的连接，该连接包括与空间2模制成一体部件的环形附件2’，阀的室1卡扣于该环形附件2’中；

●两个部件5、5’，用来形成密封阀；

●重球6，用来提供ROV功能，并且能够在有孔盘7上移动；

●密封件8，穿有孔，并且用来放置在位于浮子头部的针5”的上方；

●第二重球9，用来提供OFP功能，并且能够在与室1模制成一体部件的板10上移动，并且设置有由阀5、5’和密封件8封闭的通气开口10’；以及

●装配件11，用于连接至通气导管(未示出)，所述装配件11与盖3一起模制成一体部件。

图2以分解视图的方式示出了所有这些构件，而图3示出了穿过所有这些组装在一起的构件的截面图。从图3中可以看出，室1通过浮子5、5’滑动的区域下方的裙部12而被延伸。

在图1至图3中，未示出用于排放空间2的装置12、12’。但是，该装置示于图4中，并且图4示出了具有实际上稍有不同的浮阀的系统，即所述不同实质上为：

●其中，针5”由指形件5”’替代；

●其中，浮阀5的底部是截头圆锥形的(frustoconical)，并且其中，盘7被形成(flattened)为平板。

●并且其中，室1不包括裙部。

图1至图3和图4中所示的浮阀是两段式浮阀，该两段式浮阀构成本申请人名下的共同待审的申请的主题，在该共同待审的申请中详细描述了它们的工作模式。

总的来说，这些图中所示的系统按照以下方式工作：

●当浮子5处于其静止位置(如图所示)时，存在于箱体中的气体通过以下途径排出：经由浮阀，分别通过盘7、沿着浮子5、通过孔10’(在工作期间，球能够在其底座上移动，从而使孔畅通)；然后，经由封闭空间2、穿过装配件11到达通气导管。由这些气体所带走的任何液体均滴落到容器底部，当存在一定重量的液体时，容器可借助于倒置的伞形隔膜12以及相结合的孔12’进行清空。

●当液体在容器中升高(例如，在翻转或波动的情况下)并且超过用于浮子5的支撑件7时，浮子在室1中升高并且封闭孔10’，防止了液体和气体从孔10’穿过。

●当液体再次下降时，浮子5也再次下降，使得也随之再次下降的密封件8中的孔畅通，从而如上所述地恢复通气。

Claims (9)

1.用于机动车的装配有通气系统的燃料箱，一方面，所述通气系统包括阀，所述阀具有至少部分地位于所述箱中的室(1)以及能够在所述室(1)中滑动的浮子(5、5’)，并且另一方面，所述通气系统包括至少部分地位于所述箱内部并且设置有排放装置(12)的封闭空间(2)，所述封闭空间用作容器，旨在收集并保留从所述箱中带出的任何液体，所述浮阀的所述室(1)位于所述容器(2)的空间的外部，所述室(1)具有大致圆柱形的形状和圆形的截面，其特征在于，所述容器(2)的空间环绕所述阀的所述室(1)，并且所述封闭空间(2)具有伸长的形状和大致U形或月牙形的截面，所述大致U形或月牙形的截面至少部分地环绕所述阀的所述室(1)的所述大致圆形截面。

2.根据前述权利要求所述的燃料箱，其特征在于，所述浮子(5、5’)为不具有易于捕集液体的孔的防漏浮子。

3.根据前述权利要求中任一项所述的燃料箱，其特征在于，所述箱是由壁限定的封闭容器，并且所述浮阀包括盖(3)，所述盖与所述室(1)一体形成并且密封地固定于所述箱的所述壁上。

4.根据前一权利要求所述的燃料箱，其特征在于，所述通气导管在所述箱内部，并且所述箱的所述壁包括突出部分，所述突出部分允许所述盖(3)或者直接地或者通过使用中间部件固定于所述箱上。

5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料箱，其特征在于，所述浮阀比所述封闭空间(2)长，并且所述阀包括延伸所述阀的室(1)的裙部(12)。

6.根据前述权利要求3或4所述的燃料箱，其特征在于，所述封闭空间(2)包括：侧壁；以及盖，与用于所述浮阀的盖(3)制成一体部件，并且所述封闭空间(2)结合有用于连接到通气导管的装配件(11)。

7.根据前一权利要求所述的燃料箱，其特征在于，所述封闭空间(2)的侧壁包括大致环形形状的附件，所述浮阀的所述室(1)被卡扣于所述附件中，所述组件被卡扣到所述盖(3)中，所述盖(3)自身被固定于所述箱的所述壁上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料箱，其特征在于，所述浮阀和所述封闭空间(2)通过通道相连通，所述通道或者在之前或者在之后包括有隔板。

9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料箱，其特征在于，所述箱是基于HDPE的燃料箱，并且所述系统包括基于HDPE的盖(3)以及基于POM(聚甲醛)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)的室(1)、浮子(5、5’)和封闭空间(2)。