CN106907519B - 具有重量控制系统的阀门装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于液体储箱中的阀门装置，该阀门装置包括：限定主室的壳罩，该主室具有至少一个入口开孔和至少一个出口开孔；包括关闭元件的浮子，该浮子能够在主室内部在第一位置和第二位置之间移动，在第二位置上，所述至少一个出口开孔被所述关闭元件关闭；重量控制系统，该系统被配置为用于通过将荷载移入或移出浮子来控制浮子的重量，使得处于第二位置的浮子的重量低于处于第一位置的浮子的重量。

Description

具有重量控制系统的阀门装置

技术领域

本发明涉及一种用于液体储箱的通气的阀门装置，尤其涉及可以用于配备机动车的燃料储箱的通气的阀门装置。

背景技术

目前，机动车用的燃料储箱一般设有通气回路。该回路允许在欠压的情况下将空气引入储箱(尤其是用于补偿所消耗的液体量)或在过压的情况下允许移除包含在储箱中的气体。该回路还允许需要被排放到大气中的气体的导通和可能的过滤，以满足这方面越加严格的环境要求。该回路一般包含在储箱翻转或处于过高的倾斜角度的情况下尽可能地阻止液体流出所述储箱的阀门。该阀门一般包括具有适于关闭通气开孔的关闭元件的浮子。正在进行持续的努力以提供通气开孔的密封关闭，尤其是在阀门长时间保持浸没在液体中的时候。

发明内容

本发明的实施方式的目的在于提供一种以更高的密封力工作的阀门装置。具体地，本发明的一个目的在于提供一种降低或消除液体泄漏(即静态泄漏)风险而不改动阀门的关闭高度(Shut Off Height，SOH)的阀门装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于液体储箱中的阀门装置，所述阀门装置包括：

-限定主室的壳罩，该主室具有至少一个入口开孔和至少一个出口开孔；

-包括关闭元件的浮子，该浮子能够在主室内部在第一位置和第二位置之间移动，在第二位置上，所述至少一个出口开孔被该关闭元件关闭；

-重量控制系统，该系统被配置为用于通过将荷载移入或移出浮子来控制浮子的重量，使得处于第二位置的浮子的重量低于处于第一位置的浮子的重量。

由此，提出了一种配备有可变重量浮子的阀门装置。更具体地说，根据本发明的重量控制系统允许浮子在第一位置上具有第一重量并在第二位置上具有第二重量，并且第二重量小于第一重量。

在一个具体实施方式中，第二位置可以是这样的位置：在该位置上，浮子这样地布置关闭元件，使得该关闭元件(部分地或完全地)关闭出口开孔(一个或多个)；并且，第一位置可以是这样的位置：在该位置上，关闭元件不(部分地或完全地)关闭出口开孔(一个或多个)。

在一个具体实施方式中，第一位置可以是这样的位置：在该位置上，浮子休止于主室内。在该休止位置上，浮子可以支在设置于主室中的支承件上。

本发明的实施方式是基于这样的发明性认识，即：能够减小浮子的重量(在浮子处于第二位置时)以增大密封力(即出口开孔(一个或多个)上的关闭力)。

更具体地，本发明人意识到，可以这样地减轻浮子的重量以使得作用于浮子上的向上的浮力可以具有更大的效果。

在一个具体实施方式中，可以渐进地减轻浮子的重量(即移走配重)，在这个意义上，根据本发明的重量控制系统可以随着浮子从第一位置移到第二位置而连续地或逐渐地减轻浮子的重量。

在另一具体实施方式中，可以一旦浮子到达第二位置就减轻浮子的重量(即移走配重)。

在另一具体实施方式中，可以在关闭元件达到或接触出口开孔(一个或多个)之前在预定位置处减轻浮子的重量。

根据本发明的阀门装置旨在用于储箱的通气，该储箱可能包含任何液体。

具体地，该液体可以是燃料。储箱可以旨在用于任何用途，尤其是用于配备车辆、更尤其是用于配备机动车。

在一个具体实施方式中，可以这样地选择根据本发明的阀门装置的壳罩的尺寸和形状，以使得该阀门装置可以优选地通过附接到储箱的顶壁内侧而被完全地布置在储箱内部。

在一个具体实施方式中，所述阀门装置的壳罩包括顶部表面，该顶部表面包括用于方便将壳罩焊接到储箱内部上的连结部件。

在一个具体实施方式中，所述阀门装置的壳罩包括用于方便将壳罩焊接到储箱的顶壁的外表面上的连结部件。

在另一具体实施方式中，所述阀门装置的壳罩是适于被附接到储箱上的凸缘或支承件的一部分或被固定到这样的凸缘或支承件上。主室可以具有一个出口开孔。可选地，主室可以具有多个出口开孔。对于该后一具体配置，可以降低再打开压强。

根据本发明的阀门装置允许液体储箱既在正常工作中也在加注时通气。而且，该阀门装置具有在车辆翻转或过度倾斜的情况下阻止液体进入的功能。

有利地，所述阀门装置的构成元件可以由任何材料制成。优选地，这些元件是基于热塑性材料的。在该情况下，明显方便的是这样地选择材料以使得材料能够承受工作应力。当然，所选择的材料必须与其必须接触的液体相容，尤其是与燃料相容。

特别地，在液体储箱是由塑料制成的燃料储箱的情况下，根据本发明的阀门装置的大部分构成元件也是由塑料制成的。术语“塑料”被理解为指任何聚合合成材料，无论其是热塑性还是热固性的，以及至少两种这些材料的混合物。所指聚合物既包括均聚物也包括共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。这样的共聚物的例子非限制性地有：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。热塑性聚合物，包括热塑性弹性体，及其混合物是优选的。任何类型的热塑性聚合物或共聚物都是合适的。

在一个具体实施方式中，关闭元件由橡胶制成。在一个具体实施方式中，关闭元件可以是针密封件或带密封件。

在一个具体实施方式中，所述重量控制系统被配置为用于给处于第一位置的浮子添加重量并用于给处于第二位置的浮子减轻重量。

由此，所述重量控制系统能够增加处于第一位置的浮子的重量并能够减小处于第二位置的浮子的重量，使得处于第二位置的浮子的重量低于处于第一位置的浮子的重量。因此，该重量控制系统允许精确地控制第一位置和第二位置之间的重量比值。这允许优化地控制密封力。

在一个具体实施方式中，所述荷载可以处于固态、液态或气态。在该荷载处于固态的具体实施方式中，荷载可以具有任何形状，只要其可以被移入和移出浮子。

在荷载处于业态或气态的具体实施方式中，荷载能够通过连通器原理而被移入或移出浮子。

根据本发明的浮子可以容纳荷载。例如，浮子可以包括用于容纳该荷载的内部箱(一个或多个)和/或管道(一个或多个)。

在一个具体实施方式中，所述重量控制系统可以是基于机械的系统。在一个例子中，该重量控制系统可以使用重力来实现荷载转移操作。在另一例子中，该重量控制系统可以包括基于弹簧的系统以实现荷载转移操作。在另一例子中，该重量控制系统可以包括基于磁体的系统以实现荷载转移操作。在另一例子中，该重量控制系统可以是以上的组合。

在另一具体实施方式中，所述重量控制系统可以是基于电子的系统。例如，电子控制单元可以被用于激活该重量控制系统以将流体注入处于第一位置的浮子中并用于将该流体从处于第二位置的浮子中吸出。

在一个有利实施方式中，所述荷载包括至少一个球体。

球体(一个或多个)可以由任何材料制成。优选地，球体是基于金属或金属合金的。

在一个具体实施方式中，处于第一位置的浮子的重量是浮子的自重和球体(一个或多个)的重量的组合。处于第二位置的浮子的重量是浮子的自重。由此，浮子在第二位置上更轻。

在一个具体实施方式中，所述重量控制系统包括至少一个形成于浮子中的第一通道和至少一个形成于壳罩中的第二通道，所述至少一个球体适于滚入第一和第二通道，第一和第二通道被这样地布置以使得：

-在第一位置上，第一和第二通道彼此连通，以允许所述至少一个球体从壳罩转移到浮子；并且

-在第二位置上，第一和第二通道彼此连通，以允许所述至少一个球体从浮子转移到壳罩。

该布置特别紧凑并易于制造。

有利地，第一通道(一个或多个)与浮子一体地制成，第二通道(一个或多个)与壳罩一体地制成。

浮子可以包括多个第一通道，壳罩可以包括多个相应的第二通道。在一个具体实施方式中，浮子和壳罩可以通过注射模制工艺或通过添加式制造工艺(即3D打印)来制造。

在一个具体实施方式中，所述阀门装置包括多对第一通道、多对第二通道和多个球体。所述各个对以均匀的方式围绕浮子和壳罩分布。例如并非限制性地，该阀门装置包括彼此相对120°地分布的三对第一和第二通道。

在一个具体实施方式中，所述阀门装置还包括被布置在主室底部的液滴收集和排放室。由此，被来自于储箱的气体带走的液滴例如可以通过重力而被收集并送回储箱。

根据本发明的另一方面，提供了一种阀门组件，该阀门组件包括支承如上所述的阀门装置的共用支承件。在一个具体实施方式中，该共用支承件还适于支承其它构件：其它类型的阀门、传感器、流体导管、电线。

根据本发明的另一方面，提供了一种燃料储箱，该燃料储箱包括至少一个如上所述的阀门装置或阀门组件，所述至少一个阀门装置或阀门组件被附接到所述燃料储箱上。

根据本发明的另一方面，提供了一种机动车，该机动车包括如上所述的燃料储箱。

附图说明

附图是用于示出本发明的设备的实施方式的目前优选的非限制性示例的。由以下详细的说明，当结合附图阅读时，本发明的特征和主体的以上和其它优点将变得更加明显，并且将更好地理解本发明，在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的阀门装置，该阀门装置以示例性的方式被安装在燃料储箱中；

图2示意性地示出了图1的阀门装置的横截面视图；

图3A至图3C是示出了根据本发明的一个实施方式的重量转移程序的示意图，其中浮子分别处于第一、中间和第二位置；以及

图4A至图4C是示出了壳罩和浮子的表面的示意图，这些图示出了根据本发明的一个实施方式的重量转移程序，其中浮子分别处于第一、中间和第二位置。

在所有附图中，相似附图标记被用于指示相似特征。

具体实施方式

本发明提供了一种用于液体储箱的通气的阀门装置。在一个具体实施方式中，本发明的阀门装置可以被用于机动车的燃料储箱中。本发明的阀门装置可以用作翻转阀门(Roll-Over Valve，ROV)或加注极限通气阀门(Fill Limit Vent Valve，FLVV)。

“燃料”被理解为指液体或液化碳氢化合物的混合物，如通常用于给内燃机供能的，包括已知的汽油、柴油、乙醇等燃料。本发明的阀门装置特别适于包含具有相对高的蒸气压强的燃料(例如汽油)的燃料储箱的通气。

与本发明一起使用的燃料储箱优选地由塑料制成。

燃料储箱的壁可以由单一热塑性材料层或两个层形成。一个或更多个的其它可能的附加层可以有利地由这样的材料制成的层形成：该材料防止液体和/或气体渗透。优选地，该防渗层的性质和厚度被这样地选择以最小化与储箱内部表面接触的液体和气体的渗透性。优选地，该层是基于防渗树脂的，即对于燃料不渗透的树脂，例如EVOH(部分水解乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)。可选地，储箱可以经受表面处理(氟化或磺化)以使其对于燃料是不渗透的。

当根据本发明的阀门装置被附接到燃料储箱上时，优选地是通过焊接来附接的。该焊接可以在燃料储箱的型坯成型阶段期间实现。可选地，该焊接可以在燃料储箱最后工序(钻孔和焊接)之后或期间实现。

在一个具体实施方式中，该阀门装置例如通过钻孔和焊接被附接到储箱的外表面上。

可选地，该阀门装置可以通过热板焊接或激光焊接或超声焊接被附接到燃料储箱或尿素储箱的被注塑的外壳的内侧上。

在一个具体实施方式中，该阀门装置的一部分，诸如例如和非限制性地方式，盖件和/或壳罩，可以与储箱一起被注塑。

可选地，阀门装置也可以通过红外线焊接工艺附接到储箱外壳的内侧上。这种工艺例如在美国专利文献US7,829,819中描述。

可选地，该阀门装置可以通过塑料包覆成型工艺被附接到储箱上。

可选地，该阀门装置可以通过锁环系统或其它现有技术已知的任何方式被附接到储箱上。

图1描绘了具有储箱外壳101的燃料储箱100的剖视示意图。储箱加注管104提供了燃料进入燃料储箱100的进入通道。燃料储箱100通常具有一定体积的液体燃料102和蒸气空间103。根据本发明的阀门装置200被布置在燃料储箱100内。阀门装置200可以被焊接到储箱外壳101的外表面或内表面(即内壁)上。阀门装置200也可以通过使用铆扣或燕尾技术来附接。这些技术是本领域的技术人员所熟知的，因此不进一步解释。

图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的阀门装置200。阀门装置200包括限定主室202的壳罩201。主室202包括入口开孔203(在图1中示出)和出口开孔204(在图1中示出)。阀门装置200包括盖件205，该盖件可以与壳罩201一体地模制或可以形成通过任何已知方式(借助于密封件的机械固定；焊接等)接合到该壳罩上的单独部件。在所示出的实施方式中，盖件205是单独的部件并被夹固在壳罩201的顶部上。盖件205包括被配置为用于方便连接到管或管道的一个端部的连接部206(例如，快速连接偶合或树状螺纹接口)(在图1中示出)，其中所述管或管道的另一端部被连接到碳罐300(在图1中示出)。

阀门装置200包括液滴收集和排放室207，其中所述液滴是被来自于储箱100(在图1中示出)的气体带来的。收集和排放室207被布置在主室202的底部。由此，液滴可以例如通过重力而被收集并被送回到储箱。

该阀门装置包括浮子208，该浮子包括关闭元件(未示出)，浮子208能够在主室202在第一位置和第二位置之间移动，在第二位置上，主室202和出口开孔204(在图1中示出)之间的连通被关闭元件(未示出)关闭。关闭元件可以是针密封件或带密封件。阀门装置200包括被配置为用于控制浮子的重量以使得处于第二位置的浮子的重量小于处于第一位置的浮子的重量的重量控制系统。

在所示出的实施方式中，阀门装置的重量转移是通过形成于浮子208中的第一通道209和形成于壳罩201中的第二通道210确保的。每个通道包括入口开孔209a、210a和出口开孔209b、210b。确保重量控制的荷载可以处于固态、液态或气态，只要该荷载可以被移入和移出浮子。

在下文中，参照图3A至图3C描述了根据本发明的一个具体实施方式的重量转移程序。

在这些图中示出的重量控制系统包括形成于浮子208中的第一通道209和形成于壳罩201中的第二通道210。每个通道209、210包括入口开孔209a、210a和出口开孔209b、210b。确保重量控制的荷载是球体211。球体适于滚入第一和第二通道。

图3A示出了处于第一位置的浮子。在该具体实施方式中，当浮子处于第一位置时，阀门装置处于打开状态(即壳罩出口开孔未关闭)。球体211位于浮子的第一通道209的入口开孔内，并且浮子的第一通道通过浮子的入口开孔和壳罩的出口开孔与形成于壳罩201的第二通道210连通。

图3B示出了处于中间位置的浮子208。在该具体实施方式中，当浮子处于中间位置时，阀门装置200处于中间状态。液位在阀门装置中上升。液体对浮子施加强的向上推力。换句话说，液体施加作用于浮子上的力。由此，浮子从第一位置向第二位置移动。

球体211处于浮子208的第一通道209的出口开孔209b中，并且浮子208的第一通道209不与壳罩201的第二通道210连通。

图3C示出了处于第二位置的浮子208。在该具体实施方式中，当浮子处于第二位置时，阀门装置200处于关闭状态(即浮子出口开孔关闭)。由此，形成于浮子中的第一通道209通过浮子的出口开孔209b和壳罩的入口开孔210a与形成于壳罩中的第二通道210连通。在第一和第二通道209、210之间产生的连通路径允许球体211从浮子208转移到壳罩201。

当液位在阀门装置200中上升，阀门装置首先回到中间状态。浮子208从第二位置向第一位置移动。球体211处于壳罩的第二通道210b的出口开孔中，并且壳罩的第二通道210不与浮子的第一通道209连通。

当液位继续在阀门装置200中下降直至阀门装置回到完全打开状态时，浮子从中间位置移动到第一位置。球体211处于浮子的第一通道的出口开孔209b，并且浮子的第一通道209与壳罩的第二通道210连通。

可以理解，浮子可以从第一位置进一步向下移动。

在下文中，参照图4A至图4C描述了根据本发明的一个具体实施方式的重量转移程序。在这些图中示出的重量控制系统包括形成于浮子208中的第一通道209和形成于壳罩201中的第二通道210。每个通道209、210包括入口开孔209a、210a和出口开孔209b、210b。确保重量控制的荷载是球体211。该球体适于滚入第一和第二通道。通道209和210具有螺旋体形，出口209b和入口210a位于围绕浮子208的相同方位角，使得这些出口和入口在浮子处于第二位置时重合，并且入口209a和出口210b也围绕浮子处于另一但对于209a和210b两者相同的方位角，使得这些入口和出口在浮子处于第一位置时重合。

图4A示出了处于第一位置的浮子。在该具体实施方式中，当浮子处于第一位置时，阀门装置处于打开状态(即壳罩出口开孔未关闭)。球体211位于浮子的第一通道209的入口开孔内，并且浮子的第一通道通过浮子的入口开孔和壳罩的出口开孔与形成于壳罩201中的第二通道210连通。

图4B示出了处于中间位置的浮子208。在该具体实施方式中，当浮子处中间位置时，阀门装置200处于中间状态。液位在阀门装置中上升。液体对浮子施加强的向上推力。换句话说，液体施加作用于浮子上的力。由此，浮子从第一位置移动到第二位置。

球体211处于浮子208的第一通道的出口开孔209b中，并且浮子208的第一通道209不与壳罩201的第二通道210连通。

图4C示出了处于第二位置的浮子208。在该具体实施方式中，当浮子处于第二位置时，阀门装置200处于关闭状态(即浮子出口开孔关闭)。由此，形成于浮子中的第一通道209通过浮子的出口开孔209b和壳罩的入口开孔210a与形成于壳罩中的第二通道210连通。在第一和第二通道209、210之间产生的连通路径允许球体211从浮子208转移到壳罩201。

当液位在阀门装置200中下降时，阀门装置首先回到中间位置。浮子208从第二位置移动到第一位置。球体211处于壳罩的第二通道的出口开孔210b中，并且壳罩的第二通道210不与浮子的第一通道209连通。

当液位继续在阀门装置200中下降直至阀门装置回到完全打开状态时，浮子从中间位置移动到第一位置。球体211位于浮子的第一通道的出口开孔209b中，并且浮子的第一通道209与壳罩的第二通道210连通。

可以理解，浮子可以从第一位置进一步向下移动。

要指出的是，以上参照图1至图4的根据本发明的阀门装置的构成元件可以是通过注射模制工艺单独制作、然后组装在一起的。

在一个可选方案中，所有或部分的根据本发明的阀门装置的构成元件可以通过添加式制造工艺来制造。所述添加式制造工艺可以是激光添加制造、激光近净成形、选择性激光烧结、电子束投影光刻、熔融沉积成型或电子束熔化。这些工艺是本领域已知的。

尽管以上是参照具体实施方式来描述本发明的，这样做是为了示例性目的而非限制性目的的。

要指出的是，本发明的阀门装置也可以用于车辆储箱中用于存储氨前体溶液或氨溶液，后者是尤其有意义的，这是因为其高的蒸气压强，或用于存储燃料携带添加剂或废气后处理添加剂(例如以商业名Eolys销售的产品)。

本领域的技术人员会意识到本发明的其它变型可以是在所附权利要求的范围内的。

Claims (12)

1.一种用于液体储箱中的阀门装置，所述阀门装置包括：

-限定主室的壳罩，该主室具有至少一个入口开孔和至少一个出口开孔；

-包括关闭元件的浮子，该浮子能够在所述主室内部在第一位置和第二位置之间移动，在所述第二位置上，所述至少一个出口开孔被所述关闭元件关闭；

-重量控制系统，该系统被配置为用于通过将荷载移入或移出所述浮子来控制所述浮子的重量，使得处于所述第二位置的所述浮子的重量小于处于所述第一位置的所述浮子的重量。

2.如权利要求1所述的阀门装置，其中，当所述浮子处于所述第二位置时，所述阀门装置处于关闭状态。

3.如权利要求1所述的阀门装置，其中，所述重量控制系统配置为给处于所述第一位置的所述浮子添加重量并给处于所述第二位置的所述浮子减轻重量。

4.如权利要求1所述的阀门装置，其中，所述重量控制系统利用重力来实现所述荷载的转移。

5.如权利要求1所述的阀门装置，其中，所述荷载包括至少一个球体。

6.如权利要求5所述的阀门装置，其中，所述重量控制系统包括至少一个形成于所述浮子中的第一通道和至少一个形成于所述壳罩中的第二通道，所述至少一个球体适于滚入所述第一和第二通道，所述第一和第二通道被布置为使得：

-在所述第一位置上，所述第一和第二通道彼此连通，以允许所述至少一个球体从所述壳罩转移到所述浮子；并且

-在所述第二位置上，所述第一和第二通道彼此连通，以允许所述至少一个球体从所述浮子转移到所述壳罩。

7.如权利要求6所述的阀门装置，其中，所述第一和第二通道具有螺旋体的形状。

8.如权利要求1所述的阀门装置，其中，该阀门装置包括布置在所述主室底部的收集排放室。

9.如权利要求1所述的阀门装置，其中，所述壳罩和所述浮子由塑料制成。

10.一种阀门组件，该阀门组件包括支承如权利要求1至9中任一项所述的阀门装置的共用支承件。

11.一种燃料储箱，该燃料储箱包括至少一个如权利要求1至9中任一项所述的阀门装置，所述至少一个阀门装置被附接到所述燃料储箱上。

12.一种机动车，该机动车包括如权利要求11所述的燃料储箱。

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