CN114314489A - 具有离散切换气阀的喷嘴及包括喷嘴和回气系统的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将流体分配到箱体中的喷嘴，喷嘴包括用于返回流体蒸气的装置；气阀包括气阀本体和气阀座并被构造成在关闭位置和打开位置之间离散地切换；气阀本体连接到能在非铁磁致动器壳体中移位以打开和关闭气阀的致动磁体；喷嘴包括安装在致动器壳体外部以在起始位置和由止动件建立的结束位置之间移位并磁耦合到致动磁体的操作磁体。浮动元件可移位地安装在致动器壳体的外部，以便能由待分配的流体加载，从而可抵抗复位元件的力而移动，其中，浮动元件具有至少一个浮动磁体，该浮动磁体可耦合到操作磁体。设置有复位元件的浮动元件允许将操作磁体安全地压入关闭位置，从而使喷嘴不易受灰尘影响，并可灵活地用于多分配器回气系统中。

Description

具有离散切换气阀的喷嘴及包括喷嘴和回气系统的设备

技术领域

本发明涉及一种用于将流体分配到箱体中的喷嘴。该喷嘴包括用于返回流体蒸气的装置，该装置包括气阀，该气阀可以经由气体软管连接到真空源。气阀包括气阀本体和气阀座，并且被构造成在关闭位置和打开位置之间离散地切换，在关闭位置中，气阀本体紧贴在气阀座上，而在打开位置中，最大开度截面被打开。气阀本体连接到致动磁体，该致动磁体安装成可在非铁磁致动器壳体中移位，以便打开和关闭气阀。喷嘴还包括操作磁体，该操作磁体安装在致动器壳体的外部，以便可在起始位置和由止动件建立的结束位置之间移位，并且磁耦合到致动磁体。

背景技术

当将流体从储存容器转移到箱体中时，存在于箱体中的流体蒸气从箱体中排出。特别是在对健康和环境有害的流体蒸气(诸如燃料蒸气)的情况下，有必要防止它们逸出到环境中。因此，在现有技术中，通常在喷嘴出口处吸入流体蒸气并将它们引导回到储存容器。为此，在喷嘴出口管的区域中设置有气体抽吸连接器，并且该气体抽吸连接器经由气阀连接到气体软管并连接到真空源。

从箱体中排出的气体量的气体体积(忽略因温差引起的体积变化)对应于从储存容器转移到箱体中的流体的流体体积。因此，从现有技术已知控制返回的流体蒸气的量，使得气体体积对应于分配的流体体积。以此方式，首先可以确保没有流体蒸气逸出到环境中。其次，除了置换的气体体积以外，还可以防止吸入环境空气及将其引导到储箱中。

为了控制气体返回，可以测量分配的流体体积并相应地调整真空源的功率，使得返回的气体体积对应于分配的流体体积。在燃料分配期间，这里有必要打开位于喷嘴中的气阀以允许气体返回。文献EP 0 703 186A2公开了一种前文提及类型的喷嘴，其中，在分配期间，操作磁体被流动的流体加载并由此向下游移动，由此耦合到操作磁体的致动磁体和与其连接的气阀本体被移动到打开位置。

在先前已知的喷嘴中，通过其适当的定向，在被流动的流体致动之后，操作磁体也可以在重力的帮助下移动。尤其是，先前已知的喷嘴在插入箱接管嘴时向下倾斜，由此打开气阀。在喷嘴随后返回到泵喷嘴保持器上时，喷嘴向上倾斜，使得操作磁体在重力作用下移回起始位置，并且气阀相应地关闭。

借助于重力操作气阀还允许进行所谓的干式测试，其中，无需流体分配即可测试气阀的功能。

能够借助于燃料流并借助于重力来操作先前已知的喷嘴的气阀的要求对部件公差提出了高要求。特别地，必须确保污染物(例如其可能包含在待分配的流体中)不会沉积在操作磁体与致动器壳体之间并因此不会降低功能。

发明内容

就此而言，本发明的目的是提供一种前文提及类型的喷嘴，其可在关闭位置和打开位置之间离散地切换，并且可以以结构简单的方式以高可靠性和安全性使用。

该目的通过下文描述的喷嘴以及包括回气系统和至少一个喷嘴的装置来实现。

根据本发明，浮动元件可移位地安装在致动器壳体的外部，并且可由待分配的流体加载，从而抵抗复位元件的力而移动，其中，浮动元件具有至少一个浮动磁体，该浮动磁体可耦合到操作磁体。

首先，将说明结合本说明书使用的一些术语。

在本说明书的上下文中，短语“气阀在关闭位置和打开位置之间的离散切换”是指从关闭位置开始，即使通过很小的阀行程，也可以实现气阀的最大开度截面。因此，从关闭位置开始，开度截面根据到最大开度截面的阀行程急剧上升(特别是不成比例地或借助于跳跃增加)，其中，进一步的阀行程不会引起开度截面的变化或只有开度截面的微小变化。用于达到最大开度截面的阀行程可以例如小于8mm，并且优选地小于7mm。因此，可离散切换的气阀与所谓的比例阀大不相同，在比例阀中，在较长的阀行程(例如超过10mm)内，开度截面与阀行程成比例地上升。

浮动磁体可耦合到操作磁体。在耦合状态下，浮动元件的运动经由该磁耦合传递到操作磁体，并因此经由进一步的磁耦合传递到气阀本体。因此，气阀本体可以与处于耦合状态的浮动元件一起移动。耦合状态必须与解耦状态区分开，在解耦状态中，在浮动磁体与操作磁体之间有足够的距离，使得磁吸力不足以将一个元件的运动传递到另一个元件。

在本发明的上下文中，已经发现，由于可移动安装的浮体，其浮体磁体可耦合到操作磁体，先前从EP 0 703 186 A2获知的喷嘴同时在两个方面得到改进。

首先，当在浮动磁体与操作磁体之间产生耦合时，作用在浮动元件上的复位元件的力经由致动磁体传递到气阀本体，以将其压入关闭位置。已经发现，由于这种设计，气阀明显不易受污染，因为复位力可以克服由污染引起的摩擦力。

此外，在本发明的上下文中，已经发现根据本发明的喷嘴明显比先前已知的喷嘴更适合用在为多个分配点设计的回气系统(以下称为多分配器回气系统)中。在最简单的设计中，这种多分配器回气系统具有一个控制元件和为多个分配点配置的单个真空源，该控制元件确保吸入的气体体积总量与由所连接的喷嘴分配的流体体积总量一样大。在这样的回气系统中，当(先前已知的)第一喷嘴的分配过程结束并且不再分配流体，但喷嘴在接管嘴保持向下倾斜较长时间时，第一喷嘴的气阀也保持打开(因为出口管向下倾斜)。如果现在同时从连接到回气系统的第二喷嘴分配流体，则回气系统将保持活动，使得存在气体将继续通过第一喷嘴的仍然打开的气阀吸入的危险，即使没有分配流体也是如此。因为没有流体通过第一喷嘴分配，在这种情况下环境空气可能被吸入并引入储存容器中，这是不希望的。因此，对于先前已知的喷嘴，有必要为每个独立的分配点的返回气体提供单独的真空源或单独的控制元件，这使得回气系统明显更复杂且更不经济。

相比之下，对于根据本发明的喷嘴，当没有分配流体时，复位元件确保气阀本体自动移动到关闭位置。与先前从EP 0 703 186 A2获知的喷嘴(其中，气阀保持在打开位置而出口管向下倾斜)相反，根据本发明的喷嘴的气阀在流体分配完成后立即自动关闭。

因此，根据本发明的喷嘴特别适用于前文提及类型的多分配器回气系统，该多分配器回气系统具有一个控制元件和为多个分配点配置的单个真空源，该控制元件确保吸入气体体积的总量与所连接的喷嘴分配的流体体积总量一样大。因此，在多分配器回气系统中使用根据本发明的喷嘴时，不必为每个喷嘴提供单独的真空源或单独的控制元件。

复位元件的复位力优选地被选择成使得在没有流体流动的情况下，当在操作磁体与浮动磁体之间产生磁耦合并且喷嘴向下倾斜时，复位元件将气阀压入关闭位置。“向下倾斜”在此是指在通常的分配过程期间喷嘴所占据的位置，其中出口管与水平面之间的倾斜角例如在0°至90°之间，优选地在5°至70°之间，更优选地在10°至60°之间的范围内。当在操作磁体与浮动磁体之间产生磁耦合时，复位力可以特别地被选择为大于气阀本体和与其连接并磁耦合的元件的总重力。这导致气阀在没有流体流动的情况下关闭，即使喷嘴向下倾斜也是如此。一旦流体分配结束，根据本发明的喷嘴的气阀本体就移动到关闭位置，使得不再吸入流体蒸气并且所连接的多分配器回气系统的真空源的降低的压力完全可用于进一步使用的喷嘴。

可以规定，复位元件的复位力是可调节的。例如，复位元件可由复位弹簧形成，其中，复位力优选地可通过无级或步进式致动元件调节。

可以规定，操作磁体和致动磁体中的仅一个被构造为永磁体，而另一零件由铁磁材料制成。相应地，可以规定，操作磁体和浮动磁体中的仅一个被构造为永磁体，而另一零件由铁磁材料制成。

在一优选实施例中规定，在气阀的关闭位置且在浮动元件处于起始位置的情况下，操作磁体与浮动磁体之间的磁耦合强到使得在没有分配流体且喷嘴向下倾斜时气阀本体被保持在耦合状态。磁耦合可以特别地被构造成使得在上述情况下，它比操作磁体和与其连接(例如，经由磁耦合)的元件的重力强。

进一步优选地，在气阀的关闭位置且在浮动元件处于起始位置的情况下，操作磁体与浮动磁体之间的磁耦合可以强到使得尽管没有流体分配，磁耦合也可通过由使用者相对于(against)致动磁体的打开方向施加的突然移动而分离，使得可以对用于抽取流体蒸气的装置进行干式测试。耦合的可分离性意味着操作磁体可以与浮动磁体分离，使得即使没有分配流体，操作磁体也可以将气阀移动到打开位置。这允许对用于返回流体蒸气的装置和与其连接的回气系统进行干式测试。

在一个实施例中，喷嘴包括用于将浮动元件选择性地机械固定到操作磁体的装置。由于浮动元件与操作磁体的机械固定，操作磁体(并因此还有气阀本体)必须跟随浮动元件的运动。因此，在产生固定之后，不再可能进行需要分离浮动元件和操作磁体的干式测试。上述选择性的可固定性允许非常容易地禁用干式测试的可能性。这是有利的，因为在许多管辖区禁止提供干式测试的可能性。

此外，本发明涉及一种包括回气系统和根据本发明的至少一个喷嘴的设备，该回气系统被构造成从多个喷嘴返回流体蒸气，其中，回气系统包括连接到气阀的真空源、用于确定由喷嘴分配的总流体体积流量的测量单元，以及用于根据总流体体积流量控制真空源的控制装置。

附图说明

下面参考附图作为示例说明本发明的优选实施例。在附图中：

图1示出了根据本发明的喷嘴的局部剖切侧视图；

图2示出了图1的区段的放大视图，其中，喷嘴被示出为处于第一状态；

图3示出了图2的视图，其中，喷嘴处于第二状态；

图4示出了图2的视图，其中，喷嘴处于第三状态；

图5示出了根据本发明的喷嘴的另一实施例的侧截面视图的区段；

图6示出了根据本发明的设备的示意图。

具体实施方式

图1以部分剖开的侧视图示出了根据本发明的喷嘴。喷嘴具有壳体21，出口管22插入在该壳体的前端中；所述出口管可以被引入机动车辆的箱体中以便用燃料填充该箱体。在喷嘴的后端是用于连接到喷嘴软管(图中未示出)的连接件23。

喷嘴具有控制杆24，该控制杆以原理上已知且在此未说明的方式构造，以用于操作主阀。在打开主阀之后，通过连接的喷嘴软管供应的燃料可以行进通过喷嘴壳体21和出口管22，使得填充机动车辆的箱体。

为了防止从箱体排出的燃料蒸气逸出到环境中，喷嘴具有围绕出口管22的集蓄连接器26。在出口管22和集蓄连接器26之间是中间空间，燃料蒸气可以通过该中间空间被吸入。该中间空间在壳体21内延伸直到气阀20。气阀20进而连接到气体软管(图中未示出)。气体软管在喷嘴软管内同轴延伸并且连接到真空源(图中未示出)。

图2以放大视图示出了图1的区段。在此视图中，显然气阀20具有中心阀座15和气阀本体17。当气阀20打开时，燃料蒸气沿着图2中标记的箭头24流过气阀20，进入气体软管。然而，在图2所示的状态下，气阀本体17紧贴在阀座15上，使得集蓄连接器26与气体软管之间的连接关闭。除了气体流动路径，图2还示出了引导通过燃料通道并用箭头33示出的燃料流动路径。

气阀本体17连接到致动磁体16，该致动磁体可移位地安装在致动器壳体14内。此外，磁耦合到致动磁体16的操作磁体9布置在致动器壳体14的外部。在所示实施例中，附加重物10附接到操作磁体9。

由于磁耦合，操作磁体9的朝向下游(相对于燃料流)的移动导致致动磁体16(并因此，气阀本体17)被带动并因此移动到打开位置。即使在约5mm的阀行程上，为气流打开气阀20的整个开度截面。气阀本体17在打开方向上的进一步移动不会增加开度截面。

此外，浮动元件7被布置在燃料通道内部并且在主阀被打开时装载燃料。这如图3所示。

图3示出了图2中的在主阀打开之后的状态的区段。沿着箭头33流过喷嘴的燃料撞击浮动元件7并因此克服弹簧12的力而向下游移动(到图2中的左侧)。在该移动期间，浮动元件7至少部分地位于操作磁体9上(或至少部分地位于围绕操作磁体9的盖子上)，使得操作磁体与浮动元件7一起向下游移动。由于操作磁体9与致动磁体16之间的上述磁耦合，气阀本体17也向下游移动到打开位置，使得可以提取燃料蒸气。

在燃料分配完成时，由燃料压力施加在浮动元件7上的指向下的力消失。然后弹簧12的复位力将浮动元件7推回到图1所示的起始位置。在浮动元件7的上游侧，布置有浮动磁体8，其在图1和图2所示的状态下磁耦合到操作磁体9。由于磁耦合，操作磁体9由浮动磁体8携带，使得操作磁体9也移动回到图2所示的起始位置。由于已经描述的操作磁体9与致动磁体16之间的磁耦合，阀体17被带回到图2所示的关闭位置。这样确保在流体分配结束之后气阀是关闭的。在此，弹簧12的复位力大于在加燃料过程期间喷嘴倾斜所产生的总重力，该总重力由通过弹簧12移动的元件(浮动元件7，浮动磁体8，操作磁体9，附加重物10，致动磁体16，阀体17，任何其他元件，诸如盖子)施加。

图4示出了图1的区段，其中，喷嘴处于干式测试状态。在这种状态下，没有燃料流过喷嘴，因此浮体7被弹簧12的力压入图2所示的起始位置。从图2中的状态开始，为了产生图4中的状态，使用者突然相对于(against)气阀20的打开方向移动喷嘴。由于操作磁体9和所连接的附加重物10的惯性，这种急动移动导致操作磁体9与浮动磁体8之间的磁耦合分离。因此，操作磁体9可以相应地移动远离浮子磁体8，并因此将气阀本体17移动到打开位置。在这种状态下，无需燃料分配即可测试用于返回燃料蒸气的装置和整个回气系统的功能。

图5以侧截面视图示出了根据本发明的喷嘴的进一步实施例。该实施例基本上对应于图1至图4的实施例。与图1至图4中的实施例的不同之处仅在于附加重物10的外周附接有固定元件，该固定元件在本实施例中被构造为例如螺旋拉伸弹簧18。螺旋拉伸弹簧18被放置在附加重物10的外周上的对应凹槽中并沿径向方向延伸超出附加重物10的外周。

当指向下的力作用在操作磁体9或与其连接的附加重物10上时(例如由上述突然移动触发)，螺旋拉伸弹簧18撞击浮动元件7的指向内的突出部19，使得防止操作磁体9独立于浮动元件7向下游移动。因此，操作磁体9只能与浮动元件7一起移动。然而，由于浮动元件7被弹簧12向上游压入起始位置，操作磁体9也保持在起始位置。因此，对于该实施例，需要操作磁体9和浮动元件7的独立可移动性的干式测试是不可能的。当没有燃料流动时，本实施例中的气阀本体17总是移动到关闭位置。

图6示出了根据本发明的包括四个根据本发明的喷嘴40和一个回气系统35的设备的示意图。回气系统35包括真空源36，根据本发明的喷嘴40借助于合适的气体软管41连接到真空源。

回气系统35还包括用于确定由喷嘴40分配的总体积流量的测量单元37。在当前情况下，测量单元37直接在向喷嘴40供应燃料的燃料泵39处建立分配的总体积流量，如图6中所示通过测量单元37与燃料泵39的连接。在替代实施例中，还可以提供多个燃料泵，该燃料泵将相应的分配体积流量转移到测量单元37，以便允许测量单元确定总体积流量。此外，回气系统35包括控制装置38，该控制装置被配置成接收代表所确定的总体积流量的测量值，并且根据测量值控制真空源36。

例如，如果在第一个喷嘴40处分配20l/min的燃料体积流量，则在第二个喷嘴处分配20l/min的燃料体积流量，并且其他两个喷嘴40未使用，测量单元37建立40l/min的总体积流量。真空源36相应地由控制装置38设定，使得抽取40l/min的气体体积。由于仅使用第一个和第二个喷嘴40，因此第一个和第二个喷嘴的气阀打开，而第三个和第四个喷嘴的气阀保持关闭。因此，所产生的真空被“分(divided)”到在使用中的两个喷嘴40上，使得在两个喷嘴40处抽取并返回必要的燃料蒸气体积。返回的气体体积由真空源36引导到储箱42中。

Claims (8)

1.一种用于将流体分配到箱体中的喷嘴，其中：

所述喷嘴包括用于返回流体蒸气的装置，所述装置包括气阀(20)，所述气阀能经由气体软管连接到真空源；

所述气阀(20)包括气阀本体(17)和气阀座(15)，并且所述气阀被构造成在关闭位置和打开位置之间离散地切换，在所述关闭位置中，所述气阀本体(17)紧贴在所述气阀座(15)上，而在所述打开位置中，最大开度截面被打开；

所述气阀本体(17)连接到致动磁体(16)，所述致动磁体安装成能在非铁磁致动器壳体(14)中移位，以便打开和关闭所述气阀(20)；

所述喷嘴包括操作磁体(9)，所述操作磁体安装在所述致动器壳体(14)的外部以便能在起始位置和由止动件(5)建立的结束位置之间移位，并且所述操作磁体磁耦合到所述致动磁体(16)；

其特征在于，

浮动元件(7)能移位地安装在所述致动器壳体(14)的外部以便能由待分配的流体加载，从而能抵抗复位元件(12)的力而移动，其中，所述浮动元件(7)具有至少一个浮动磁体(8)，所述浮动磁体能耦合到所述操作磁体(9)。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述复位元件(12)的复位力被选择成使得在没有流体流动的情况下，当在所述操作磁体(8)和所述浮动磁体(8)之间产生磁耦合并且所述喷嘴向下倾斜时，所述复位元件(12)将所述气阀(20)压入所述关闭位置。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其中，所述操作磁体(9)和所述致动磁体(16)中的仅一个被构造为永磁体并且另一个由铁磁材料制成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷嘴，其中，所述操作磁体(9)和所述浮动磁体(8)中的仅一个被构造为永磁体并且另一个由铁磁材料制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷嘴，其中，在所述气阀(20)的所述关闭位置并且在所述浮动元件(7)处于所述起始位置的情况下，所述操作磁体(9)与所述浮动磁体(8)之间的磁耦合强到使得在没有分配流体且所述喷嘴向下倾斜时所述操作磁体(9)被保持在耦合状态。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷嘴，其中，在所述气阀(20)的所述关闭位置并且在所述浮动元件(7)处于所述起始位置的情况下，所述操作磁体(9)与所述浮动磁体(8)之间的磁耦合强到使得尽管没有流体分配，所述磁耦合也能通过由使用者相对于所述致动磁体的打开方向施加的突然移动而分离，使得能对用于抽取流体蒸气的装置进行干式测试。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷嘴，包括用于将所述浮动元件选择性地机械固定到所述操作磁体的装置。

8.一种包括回气系统(35)和至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的喷嘴(40)的设备，所述回气系统被构造成从多个所述喷嘴(40)返回流体蒸气，其中，所述回气系统(35)包括连接到所述气阀(20)的真空源(36)、用于确定由所述喷嘴(40)分配的总体积流量的测量单元(37)，以及用于根据所述总体积流量控制所述真空源(36)的控制装置(38)。

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