CN202468068U

CN202468068U - 整体模制的碳罐

Info

Publication number: CN202468068U
Application number: CN2011203832393U
Authority: CN
Inventors: J·林; M·E·希普; M·斯曼; S·阿哈默德; C·科斯曼
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: US20120103309A1; DE102011084857A1; RU117097U1; US8434460B2

Abstract

本实用新型提供一种整体模制的碳罐。所述整体模制的碳罐包括外壳，所述外壳包括至少部分地封闭连接到蒸气入口和蒸气出口的内腔的四个外侧壁和上部分，所述上部分包括定位在浇口的后方的凹陷流动破坏器，以及邻近所述浇口定位并且侧向跨越所述外壳的第一突出流动通道和第二突出流动通道。

Description

整体模制的碳罐

技术领域

本实用新型涉及一种整体模制的碳罐。

背景技术

碳罐不断地在进行着改进以减小成本和改善燃料蒸气回收。一个改进的方面是将碳罐的各种构件包含到单一的模制结构中以减小成本。例如，蒸气入口、蒸气出口以及罐外壳已被包含到单一的整体模制结构中以减小制造成本。

然而，当碳罐的几何复杂性增加时，在模制期间可能会产生各种问题。例如，模具的复杂性可能由于所生成的流型而产生模具内的压力不平衡。压力不平衡可能导致加工结构的应力失效。而且，在模制期间在碳罐的区域之间有显著的压力差时可能形成碳罐中的结构弱化和其他制造缺陷。特别地，当在制造期间存在压力不平衡时可能出现更小的壁厚、空隙、欠注和其他模制缺陷。

发明内容

因而，为了解决上述现有技术中存在的模具内的压力不平衡引起的加工结构的应力失效、形成碳罐中的结构弱化、更小的壁厚、空隙、欠注和其他模制缺陷问题中的至少一个，本文中描述了系统和方法的各种例子。在一个例子中，提供了一种整体模制的碳罐。所述整体模制的碳罐包括外壳，所述外壳包括至少部分地封闭带有蒸气入口和蒸气出口的内腔的四个外侧壁和上部分，所述上部分包括定位在浇口的后方的凹陷流动破坏器（depressed flow disruptor），以及邻近浇口点定位并且侧向跨越所述外壳的第一突出流动通道和第二突出流动通道。

在一些例子中所述碳罐还可以包括在所述浇口前方横越所述侧壁中的三个侧壁的至少一部分的肋。所述肋可以在所述上部分和所述至少三个侧壁之间延伸并且在跨越所述内腔将所述内腔分为第一室和第二室的分隔壁处与所述突出流动通道会聚。所述凹陷流动破坏器可以由包括在外壳的上部分中的用于模制期间的熔融聚合物的浇口和将内腔分为第一和第二内室的分隔壁夹在中间。

这样，熔融聚合物的流速可以被调节以减小模制期间碳罐的各个部分之间的压力差，由此减小由压力不平衡导致的劣化（例如，壁变薄、翘曲等）。而且，当利用这些类型的流动平衡特征时可以减小制造缺陷的数量并且可以增加碳罐的结构完整性。

根据本实用新型一个实施例，所述凹陷流动破坏器具有小于围绕所述凹陷流动破坏器的所述上部分的部段的厚度，并且所述突出流动通道具有大于围绕所述突出流动通道的所述上部分的部段的厚度。

根据本实用新型另一个实施例，所述凹陷流动破坏器是弯曲的。

根据本实用新型另一个实施例，其特征是，还包括在所述浇口的前方横越所述侧壁中的三个侧壁的至少一部分的肋。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述肋在所述上部分和所述至少三个侧壁之间延伸。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述肋和所述突出流动通道在跨越所述内腔将所述内腔分为第一室和第二室的分隔壁处会聚。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述碳罐包括第一分隔壁和第二分隔壁，所述浇口夹在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之间。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述凹陷流动破坏器以及所述第一突出流动通道和所述第二突出流动通道夹在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之间。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述第一分隔壁和所述第二分隔壁平行于邻近所述蒸气入口和所述蒸气出口的外侧壁。

根据本实用新型又一个实施例，其特征是，所述肋与所述凹陷流动破坏器隔开。

提供该实用新型内容是为了以简化形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。该实用新型内容并非旨在识别权利要求的主题的关键特征或基本特征，也并非旨在用于限制权利要求的主题的范围。此外，权利要求的主题不限于解决在本公开的任何部分中提及的任何或所有缺点的实现方式。

附图说明

图1显示了包括进气系统、发动机和碳罐的车辆的示意图。

图2显示了碳罐的例子的透视图。

图3显示了图2中所示的碳罐的仰视图，其中碳罐的下部分被省略。

图4-6显示了图2中所示的碳罐的各种横截面图。

图7显示了图2中所示的碳罐的另一个仰视图。

图8显示了可以用于制造图2中所示的碳罐的模具。

图9显示了制造碳罐的方法。

具体实施方式

在这里描述了包括多个构件的整体模制的碳罐。所述构件可以包括在碳罐的外壳的上部分中定位在浇口的后方的凹陷流动破坏器。所述构件还可以包括邻近浇口并且侧向跨越外壳定位的流动通道。所述构件还可以包括在浇口前方横越包括在外壳中的三个侧壁的至少一部分的多个肋。所述肋在外壳的上部分和所述三个侧壁之间延伸。所述凹陷流动破坏器、突出流动通道和肋改变碳罐的模制期间熔融聚合物的流动以减小罐的各个区域之间的压力差，由此减小模具上的应力。因此，可以增加模具的寿命，由此减小制造成本。另外，也可以减小诸如壁变薄、欠注等的制造缺陷，由此减小制造成本并且增加制造一致性。此外，肋增加碳罐的结构完整性，从而减小碳罐的耐用性失效的可能性。

图1显示了车辆200的示意图。车辆包括联接到发动机10的进气系统202和排气系统204。发动机10可以被构造成燃烧燃料。进气系统可以被构造成为发动机10提供进气气体（例如，空气）并且包括各种部件，例如节气门和进气歧管。箭头203显示空气和/或其他进气气体流动到发动机10中。此外，箭头205显示排气气体从发动机流动到排气系统204中。排气系统可以包括各种部件，例如排放控制装置。如先前所述，合适的排放控制装置可以包括催化转换器、微粒过滤器等。在一些例子中发动机可以是自然吸气式的。然而，在其他实施例中发动机可以是包括涡轮增压器或增压器的增压式发动机。可以利用诸如排气再循环（EGR）系统的其他系统以减小排放并且改善车辆的性能。

燃料输送系统206联接到发动机10。燃料输送系统被构造成将选定的燃料量提供给发动机。可以利用一个或多个泵以使预期压力下的燃料能够经由燃料喷射器喷射到发动机。箭头207显示燃料从燃料输送系统流动到发动机。发动机10可以利用直接喷射、进气口喷射或它们的组合。将会认识到，控制器12可以控制燃料从燃料输送系统至发动机的流动。控制器12可以是微型计算机，所述微型计算机包括：微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机存取存储器、不失效存储器、常规数据总线等。燃料输送系统还可以包括燃料箱208，所述燃料箱被构造成储存合适的燃料，例如汽油、柴油、乙醇、生物柴油或它们的组合。将会认识到，燃料箱可以联接到加油盖或被构造成能够经由加油管为燃料箱再加油的其他合适的接口。

燃料输送系统可以联接到碳罐210。尽管显示了碳罐，但是将会认识到，可以使用其他合适的蒸气罐。碳罐被构造成接收来自燃料输送系统的蒸发排放物（例如，燃料蒸气）。因此，箭头212显示燃料蒸气从燃料箱流动到碳罐，反之亦然。将会认识到，在加燃料期间燃料蒸气可能被隔离，从而减小并且在一些情况下显著地抑制蒸发排放物。具体地，燃料箱和/或加油管可以被供应负压以防止燃料蒸气逸出到周围大气中。控制器12可以管理燃料输送系统中的燃料蒸气可容度（containment）。

将会认识到，碳罐可以经由控制器12选择性地被净化。特别地可以在真空存在于进气系统中时净化碳罐。因此箭头214表示燃料蒸气从碳罐流动到进气系统。净化策略可以基于许多因素，例如发动机速度、节气门位置、发动机温度等。另外燃料蒸气可以在选定操作条件（例如加燃料）期间从燃料输送系统（例如，燃料箱）转移到碳罐。这样，可以减小来自车辆的蒸发排放物。将会认识到，一个或多个阀可以布置在将碳罐联接到燃料箱和进气系统的管道内。所述阀可以由控制器12控制以允许前述蒸气控制策略。

图2-7显示了近似按比例绘制的碳罐的例子的各种视图。特别地，图2显示了碳罐210的分解透视图。将会认识到，提供坐标轴是为了描述性目的，并且碳罐可以在车辆内的许多位置中被定向。

碳罐包括外壳302。将会认识到，外壳是整体模制的。换句话说，可以在注射模制过程中使用单一模具来构造碳罐210。在本文中关于图9，更详细地论述了用于构造碳罐的方法。

外壳302可以包括四个外侧壁（304、306、308和310）和上部分312。然而，在其他实施例中可以利用其他构造。上部分包括用于蒸气输送到碳罐和从碳罐输送到其他车辆系统的各种口。特别地，碳罐包括蒸气入口316 和蒸气出口318。蒸气入口和出口连接到图3中所示的内腔401，所述内腔至少部分地由四个外侧壁和上部分封闭。而且，蒸气入口和出口可以连接到如图3中所示的第一内室406，如本文中更详细地所述。然而，在其他例子中，蒸气入口和出口可以连接到附加的或备选的内室。蒸气入口可以联接到燃料输送系统中的燃料箱。在另一方面蒸气出口可以联接到图1中所示的进气系统202。将会认识到，蒸气入口可以联接到阀，所述阀被构造成选择性地允许燃料蒸气从燃料箱208流动到碳罐210中。类似地，蒸气出口可以联接到阀，所述阀被构造成选择性地允许燃料蒸气从碳罐210流动到进气系统202。此外在一些例子中阀可以直接被整合到蒸气入口和出口中。这样，碳罐可以被操作以管理车辆内的蒸发排放物。

碳罐还包括具有盖324的下部分314，在组装后所述盖大致上使得碳罐的底部与周围环境密封。在其他实施例中下部分可以被整合到碳罐的外壳302中。

另外，碳罐包括通气管帽320，所述通气管帽具有与周围环境连通的通气管道322。通气管帽可以选择性地被密封以测试碳罐完整性。具体地，通气阀（未显示）可以布置在通气管帽内用于测试碳罐的完整性。通气管帽可以连接到第二和第三内室（408和410）。附加地或备选地，通气管帽可以连接到第一内室406。

碳罐还可以包括多个开口326，所述开口将图3中所示的内腔401连接到碳罐的通气管帽。剖切平面330限定图4中所示的横截面。剖切平面332限定图5中所示的横截面。剖切平面334限定图6中所示的横截面。

图3显示了碳罐210的横截面仰视图。如图所示碳罐包括由外侧壁（304、306、308和310）、上部分312和下部分314限定的内腔401。第一分隔壁402和第二分隔壁404可以跨越内腔将腔分为第一、第二和第三内室（406、408和410）。然而在其他实施例中碳罐可以包括将腔分为第一和第二内室的单一分隔壁。如图所示，分隔壁在侧向方向上与外侧壁（306和310）等距地间隔。然而，在其他例子中，其他布局是可能的。分隔壁竖直地延伸通过罐。将会认识到，分隔壁是大致平面的。然而，在其他实施例中分隔壁可以具有其他几何形状。另外，第一和第二分隔壁（402和404）平行于邻近于蒸气入口和蒸气出口的外侧壁310。然而，在其他实施例中分隔壁可以具有替代几何形状和/或位置。

图3中所示的第一细缝网式过滤器412可以定位在上部分312中，联接到蒸气入口316。类似地，第二细缝网式过滤器414可以定位在上部分中，联接到蒸气出口318。第三细缝网式过滤器418也可以布置在外壳的上部分312中，与通气管帽形成接口。细缝网式过滤器可以被构造成减少进入或离开碳罐的有害微粒的量。

在一些例子中，碳罐内的每个室可以能够质量输运（mass transportation capable）。然而在其他例子中，碳罐内的室中的两个或以上可以被隔离。被构造成吸收燃料蒸气的合适材料（例如活性炭）布置在内室中的一个或多个中。

在碳罐210的模制期间浇口可以提供用于熔融聚合物（例如，液态聚合物）的入口。在图2中以虚线圆328显示了浇口。尽管以圆形的几何形状显示了浇口，但是在其他实施例中可以使用其他非圆形几何形状。如图所示，浇口由第一和第二分隔壁（402和404）夹在中间。将会认识到，当浇口在模制期间以该方式被定位时模具内的不同位置之间的压力差可以被减小。这样，模具上的应力可以被减小，由此增加模具的寿命。而且，当压力差减小时也可以减少制造缺陷。

还是参考图3，如图所示碳罐210包括凹陷流动破坏器420，所述凹陷流动破坏器被构造成增加模制期间熔融聚合物内的湍流和/或摩擦能量损失。凹陷流动破坏器可以定位在浇口328的后方。将会认识到，前方和后方对应于图2、3和4中所示的纵向坐标轴上的位置。

凹陷流动破坏器包括上部分312的凹陷部段。在碳罐的模制期间，凹陷部分可以产生熔融聚合物的堵塞，由此增加预期部分中的流动。这样至碳罐的周边部分的熔融聚合物的流速可以减小，这又可以促进模具内的压力差减小。

现在参考图4，凹陷流动破坏器具有的厚度可以小于围绕凹陷流动破坏器420的上部分312的厚度。特别地，凹陷流动破坏器420可以具有在1.6毫米（mm）至2.5mm之间的厚度(t₁)。碳罐的上部分的部段的厚度(t₂)与凹陷流动破坏器的厚度(t₁)之间的比率可以在0.6至0.9之间。将会认识到，当该比率在该范围内时，在模制期间邻近凹陷流动破坏器的流体的压力减小到预期水平。该预期水平可以基于熔融聚合物的材料性质、部分几何形状和模制期间的加工条件等而进行选择。如图所示，凹陷流动破坏器是弯曲的。另外，凹陷流动破坏器夹在第一和第二分隔壁（402和404）之间。然而其他流动破坏器几何形状和位置是可能的。还是参考图3，碳罐210还包括朝着相对壁从浇口328延伸的第一突出流动通道422和第二突出流动通道423，如图2中所示。如图所示，突出流动通道是朝着侧向跨越外壳302的侧壁（304和308）延伸的挤出部。另外，突出流动通道夹在第一和第二分隔壁（402和404）之间。然而，其他流动通道位置是可能的。将会认识到，突出流动通道由于流动通道的横截面面积的增加而有助于平衡模制期间的流动。这样，流动通道可以将熔融聚合物的增加量提供给与浇口隔开的模具的部分。特别地，突出流动通道增加模制期间输送到壁（304和310）以及分隔壁402的熔融聚合物的量。具体布局在很大程度上依赖于所考虑的应用并且可以使用诸如Moldflow的模拟工具进行确定。图5显示了突出流动通道422和423的横截面图。如图所示，突出流动通道具有的厚度(t₃)大于围绕突出流动通道的上部分312的部段的厚度(t₂)。在一些例子中，t₂和t₃之间的比率可以大于.60。突出流动通道422和423可以联接到肋424，所述肋至少部分地围绕由分隔壁402和外侧壁（304、306和310）限定的内室的周边延伸。这样，肋横越第三内室410。

具体地，肋和突出流动通道（422和423）在跨越内腔401的分隔壁402处会聚。肋定位在浇口点328的前方，如图2中所示，并且与凹陷流动破坏器420隔开。另外，肋在包括在上部分312中的壁425与外侧壁304、306和310之间延伸。在图6中显示了肋的侧视图。如图所示肋具有弯曲部。在一些例子中弯曲部可以为圆形。然而，在其他例子中其他几何形状也是可能的。肋被构造成增加模制期间的流动并且为罐提供结构完整性。这样，熔融聚合物的更多的量在模制期间被提供给外侧壁304、306和310。将会认识到，肋也可以增加碳罐的结构完整性，减小由于内部压力增加产生的罐耐用性失效的可能性。而且，将会认识到，浇口328由凹陷流动破坏器420和肋424夹在中间。

凹陷流动破坏器、突出流动通道和肋的几何形状（例如，尺寸、形状）可以被选择以减小模制期间碳罐中的熔融聚合物的压力差。特别地，可以增加凹陷流动破坏器的宽度以增加模制期间的流动，由此减小模制期间提供给侧壁310的熔融聚合物的量。此外，可以增加肋的高度和宽度以增加模制期间至外侧壁304、306和310的熔融聚合物的量。肋的尺寸和几何形状可以基于碳罐外壳的尺寸和几何形状进行选择。例如，如果邻近肋的外侧壁的宽度增加则肋的尺寸增加。类似地，如果邻近肋的外侧壁的尺寸减小则肋的尺寸减小。在一些例子中，肋424应当为标称壁厚度的1/2至2/3并且高度小于厚度的3倍。此外在一些例子中，肋可以具有1度的锥度。将会认识到，过大肋厚度可能促进收缩。而且，具有锥度的过大肋高度可能产生薄部段，需要延长的周期时间，增加了部件成本。将会认识到，凹陷流动破坏器420、突出流动通道（422和423）和肋424的位置和几何形状可以被选择，使得模制期间碳罐中的第一和第二区域之间的压力差减小。而且，将会认识到，当凹陷流动破坏器、突出流动通道和肋未被包括在碳罐中时，熔融聚合物（例如，液态聚合物）可能在模制期间在到达外侧壁306之前到达两个分隔壁以及外侧壁310。所以，压力不平衡在模制中形成，这可能使模芯疲劳并且增加诸如薄壁、缩痕、欠注等的制造缺陷的可能性。

图7显示了装配后碳罐210的底部的视图并且图8显示了用于模制图2-7中所示的碳罐的模具900。将会认识到，熔融聚合物可以经由口被浇注到模具900中以构造图2-7中所示的碳罐。将会认识到，当模具900用于产生碳罐210时可以增加模具的寿命，如上所述。

图9显示了用于制造整体模制的碳罐的方法1000。方法100可以由上述的系统和部件执行。然而，在其他实施例中方法1000可以由其他合适的系统和部件执行。

首先在1002处，该方法包括使熔融聚合物从浇口流动到限定位于浇口的后方的凹陷流动破坏器的腔，浇口夹在第一和第二分隔壁之间。如先前所述，凹陷流动破坏器可以是弯曲的。在1004处，该方法还包括使熔融聚合物从限定凹陷流动破坏器的腔流动到连接到蒸气入口和出口并且限定包括在碳罐的外壳中的第一外侧壁的腔。

接着在1006处，该方法包括使熔融聚合物从浇口流动到限定横向跨越碳罐的外壳的突出流动通道的腔中。在1008处，该方法包括使熔融聚合物从限定突出流动通道的腔流动到限定多个肋的腔，所述肋在包括在碳罐的外壳中的三个外侧壁和碳罐的上部分之间延伸。如先前所述，肋可以定位在外壳的三个外侧壁和外壳的上部分之间，并且肋与第一和第二流动通道可以在第一分隔壁处会聚。这样，熔融聚合物的流动可以经由流动平衡特征（即，凹陷流动破坏器和肋）在罐的第一部分中减小并且在罐的第二部分中增加，由此减小模制期间罐的第一和第二部分之间的压力差。模具的寿命增加，同时减少由模具内的压力差导致的制造缺陷（例如，薄壁、缩痕等）。而且，肋也可以增加碳罐的结构完整性，减小由于压力升高产生的结构损坏或劣化的可能性。

本文中所述的系统和方法能够减小模制期间模具内的各种位置之间的压力差，由此减小模具上的应力并且减小模具内的制造缺陷的可能性。这样可以减小碳罐的制造成本。

将会认识到，本文中所述的构造和/或方法实质上是示例性的，并且具体实施例或例子不应当在限制意义上被理解，原因是许多变型是可能的。本公开的主题包括本文中公开的各种特征、功能、行动和/或性质以及它们的任何和所有等效形式的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

Claims

1.一种整体模制的碳罐，其特征是，其包括：

外壳，所述外壳包括至少部分地封闭连接到蒸气入口和蒸气出口的内腔的四个外侧壁和上部分，所述上部分包括定位在浇口的后方的凹陷流动破坏器，以及邻近所述浇口定位并且侧向跨越所述外壳的第一突出流动通道和第二突出流动通道。

2.根据权利要求1所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流动破坏器具有小于围绕所述凹陷流动破坏器的所述上部分的部段的厚度，并且所述突出流动通道具有大于围绕所述突出流动通道的所述上部分的部段的厚度。

3.根据权利要求1所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流动破坏器是弯曲的。

4.根据权利要求1所述的整体模制的碳罐，其特征是，还包括在所述浇口的前方横越所述侧壁中的三个侧壁的至少一部分的肋。

5.根据权利要求4所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述肋在所述上部分和所述至少三个侧壁之间延伸。

6.根据权利要求5所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述肋和所述突出流动通道在跨越所述内腔将所述内腔分为第一室和第二室的分隔壁处会聚。

7.根据权利要求1所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述碳罐包括第一分隔壁和第二分隔壁，所述浇口夹在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之间。

8.根据权利要求7所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述凹陷流动破坏器以及所述第一突出流动通道和所述第二突出流动通道夹在所述第一分隔壁和所述第二分隔壁之间。

9.根据权利要求7所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述第一分隔壁和所述第二分隔壁平行于邻近所述蒸气入口和所述蒸气出口的外侧壁。

10.根据权利要求4所述的整体模制的碳罐，其特征是，所述肋与所述凹陷流动破坏器隔开。