KR20130100129A

KR20130100129A - 롤 오버 밸브

Info

Publication number: KR20130100129A
Application number: KR1020137006540A
Authority: KR
Inventors: 오메르 벌칸; 브라디미르 올샤넷스키; 아론 라하밈
Original assignee: 라발 에이.씨.에스. 엘티디
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-09-09
Also published as: US9403432B2; US20130153051A1; CN103097163B; KR101909759B1; RU2568361C2; BR112013004974B1; JP5897010B2; CN103097163A; EP2611639B1; WO2012029062A1; EP2611639A1; BR112013004974A2; JP2013536926A; RU2013113721A

Abstract

중간 유동 경로를 통하여 유체 연통되는 디스크 챔버 및 플로트 챔버가 구비되도록 구성된 하우징을 포함하는 연료 탱크용 밸브가 제공된다. 상기 플로트 챔버는 연료 탱크와 유체 연통되는 밸브 입구 및 상기 중간 유동 경로 내의 유체 입구 포트를 포함하도록 구성된다. 디스크 챔버는 밸브 출구 및 상기 중간 유동 경로로부터의 유체 출구 포트를 포함하고, 유체 입구 포트는 밸브를 통하여 플로트 챔버로부터 또는 이 플로트 챔버로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 플로트 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 플로트 챔버의 밀봉 부재에 의해 밀봉가능하고, 유체 출구 포트는 상기 유체 출구 포트 내로 또는 이의 외부로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 디스크 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 압력 보유 부재에 의해 밀봉가능하다. 압력 보유 부재는 역압 브리드 밸브가 밀봉되는 밀봉 위치와 역압 브리드 밸브가 개방되는 개방 위치 사이에서 이동가능한 역압 브리브 밸브를 포함하도록 구성되어 이를 통한 유체 경로가 제공된다.

Description

롤 오버 밸브{ROLL OVER VALVE}

이 개시된 대상은 롤 오버 연료 밸브에 관한 것으로, 더 구체적으로는 보유 압력 기능부(HPF)와 역압 완화(UPR) 기능부가 끼워맞춤된 이러한 밸브에 관한 것이다.

롤 오버 벤트 밸브는 폭 넓게 사용되고, 잘 공지되었다.

예를 들어, 미국 특허 제5,738,132호에는 유체 입구 및 유체 출구를 갖는 하우징을 포함하는 롤 오버 벤트 밸브가 개시되며, 이 하우징은 밸브 시팅에 의해 획정된 하우징의 실질적으로 연장되고 슬릿-형의 출구 구멍을 포함한다. 게다가, 입구와 출구 사이의 하우징 내에서 축방향으로 이동가능하고 하우징 내에 배치된 플로트 부재, 일 단부에서 출구에 인접한 플로트 부재의 단부에 고정되고 일부분에서 출구에 대해 오프셋 설정되는 연장되고 가요성의 폐쇄 멤브레인, 스프링을 출구의 방향으로 편향시키기 위해 플로트 부재 상에 지지되고 하우징 내에 배치된 스프링 편향 수단이 제공되며, 이에 따라 플로트 부재 상에 작용하는 부유력에 따라 편향되는 스프링은 출구 구멍과의 밀봉 결합부 내로 멤브레인 스트립을 압축시키는 경향이 있으며, 반면 플로트 부재에 작용하는 중력은 출구와의 밀봉 결합부로부터 스트립을 점차 분리시키기 위해 출구로부터 이격되는 방향으로 플로트 부재를 이동시키는 경향이 있다.

미국 제US2009071543호에는 일차 밸브 및 압력 반응성 보조 밸브를 포함하는 연료 밸브가 개시되며, 이 두 밸브 모두는 축방향으로 수용되고 유체 입구 및 유체 출구 포트를 포함하도록 형성된 공통 하우징 내에서 이동가능하고, 일차 밸브와 보조 밸브 사이에서 파티션이 연장된다. 상기 파티션은 파티션의 상부 면에서의 보조 포트와 파티션의 하부 면에서의 일차 포트 사이에서 연장되는 유동 경로를 포함한다. 일차 포트는 일차 밸브의 밀봉 부재에 의해 밀봉가능하고, 보조 포트는 보조 밸브의 밀봉 부재에 의해 밀봉가능하다.

본 발명의 개시된 대상은 보유 압력 기능부(Holding Pressure Function; HPF)와 역압 완화(UPR) 기능부가 끼워맞춤된 롤 오버 밸브(ROV)에 관한 것이다.

본 발명의 개시된 대상의 제1 양태에 따라서, 연료 탱크용 밸브가 제공된다. 밸브는 중간 유동 경로를 통하여 유체 연통되는 디스크 챔버 및 플로트 챔버가 구비되도록 구성된 하우징을 포함한다. 플로트 챔버는 연료 탱크와 유체 연통되는 밸브 입구 및 상기 중간 유동 경로 내의 유체 입구 포트를 포함하도록 구성된다. 디스크 챔버는 밸브 출구 및 상기 중간 유동 경로로부터의 유체 출구 포트를 포함하도록 구성된다. 유체 입구 포트는 밸브를 통하여 플로트 챔버로부터 또는 이 플로트 챔버로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 플로트 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 플로트 챔버의 밀봉 부재에 의해 밀봉가능하고, 유체 출구 포트는 상기 유체 출구 포트 내로 또는 이의 외부로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 디스크 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 압력 보유 부재에 의해 밀봉가능하다. 상기 압력 보유 부재는 역압 브리드 밸브가 밀봉되는 밀봉 위치와 역압 브리드 밸브가 개방되는 개방 위치 사이에서 이동가능한 역압 브리브 밸브를 포함하도록 구성되어 이를 통한 유체 경로가 제공된다.

역압 브리드 밸브는 이동식 부재 및 압력 보유 챔버 내에 형성된 구멍의 형태이며, 상기 이동식 부재는 구멍을 통한 유체 유동을 원활히 하기 위하여 상기 구멍이 개방되며 역압 브리드 밸브의 개방 위치에 해당하는 개방 위치와 구멍이 밀봉되고 역압 브리드 밸브의 밀봉 위치에 해당하는 밀봉 위치 사이에서 압력 차이 및 유체 유동에 응답하여 구멍 내에서 이동가능하다.

이동식 부재는 상기 압력 보유 부재로부터 기계적으로 분리되는 개별 부재일 수 있다. 이동식 부재는 상기 구멍 내에 자유롭게 수용될 수 있다.

이동식 부재는 헤드 부분 및 주요 부분을 포함할 수 있다.

이동식 부재는 단면이 T-형상인 뒤집힌 제한 핀(inverted restricting pin)일 수 있다.

헤드 부분은 구멍의 직경보다 큰 직경을 가질 수 있다. 역압 브리브 밸브의 밀봉된 위치에서, 상기 헤드 부분은 압력 보유 부재의 하부 표면에 대해 지지된다.

주요 부분은 연장된 형상 및 사이에서 유체의 이동을 허용하기 위하여 구멍의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

역압 브리드 밸브는 상기 압력 보유 부재 내에 배치될 수 있다.

역압 브리드 밸브의 개방 위치에서 상기 헤드 부분은 압력 보유 부재의 상기 구멍을 통하여 제한된 유체 유동을 원활히 하는 중간 유동 경로를 향하여 하향 이동된다.

압력 보유 부재는 디스크 챔버 내로 유체 출구 포트로부터의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 밀봉 경계 주위에 경로를 제공하는 개방 위치와 유체 출구 포트의 밀봉 경계에 걸쳐서 배열되는 폐쇄 위치 간에 디스크 챔버 내에서 이동가능한 디스크 부재일 수 있다.

밸브는 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체의 이동을 방지하는 이의 폐쇄 위치에 배치되며, 디스크 부재가 역압 브리브 밸브를 통하여 디스크 챔버로부터 플로트 챔버 내로 유체 유동을 원활히 하는 개방 위치에 배치되는 역압 위치를 가질 수 있다. 역압 위치는 유동 속도 Q > 1 l/분에서 밸브 입구를 통하여 연료 탱크 내로 유체 누출을 제공하기 위하여 P_탱크< 0 KPa으로 형성될 수 있다.

밸브는 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체의 누출을 제공하는 이의 폐쇄 위치에 배치되고 디스크 부재가 역압 브리브 밸브를 통하여 플로트 챔버로부터 디스크 챔버 내로 유체 유동을 원활히 하는 개방 위치에 배치되는 출구 누출 위치를 가질 수 있다. 출구 누출 위치는 연료 탱크로부터 중간 유동 경로를 통하여 밀봉 경계 주위에서 압력 보유 부재로 그리고 유동 속도 Q < 0.85 l/분에서 역압 브리드 밸브를 통해 밸브 출구를 향하여 유체 유동을 제공하기 위해 0 < P_탱크 < 0.75 mbar로 형성될 수 있다.

밸브는 상기 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체 누출을 제공하는 이의 폐쇄 위치에 배치되고 디스크 부재가 밀봉 위치에 배치되는 전이 개방 위치를 가질 수 있다. 전이 개방 위치는 유체 탱크로부터 중간 유동 경로를 통하여 밀봉 경계 주위에서 압력 보유 부재 및 유동 속도 Q < 0.5 l/분에서 밸브 출구를 향하여 유체 유동을 제공하기 위해 0 KPa < P_탱크 < 3 KPa로 형성될 수 있다.

밸브는 상기 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체 누출을 제공하는 이의 개방 위치에 배치되고 디스크 부재가 밀봉 위치에 배치되는 완전 개방 위치를 가질 수 있다. 완전 개방 위치는 유체 탱크로부터 중간 유동 경로를 통하여 밀봉 경계 주위에서 압력 보유 부재 및 유동 속도 Q > 20 l/분에서 밸브 출구를 향하여 유체 유동을 제공하기 위해 3 KPa < P_탱크 < 5 KPa로 형성될 수 있다.

플로트 부재는 종방향 축(X)을 따라 하우징 내에서 축방향으로 이동가능하고, 플로트 부재의 밀봉 부재는 이의 일 단부에서 유체 입구 포트에 인접한 플로트 부재의 단부에 고정되고 이의 일부분에서 유체 입구 포트와 오프셋 설정되는 연장된 가요성 폐쇄 멤브레인으로서 구성될 수 있다.

플로트 부재는 유체 입구 포트와의 밀봉 결합부로부터 스트립을 분리하고 유체 입구 포트로부터 이격되도록 플로트 부재를 이동시키기 위한 스프링에 연결될 수 있다.

밸브는 상기 플로트 부재가 유체 입구 포트를 향하여 이동되고 이를 밀봉하는 롤 오버 위치를 가질 수 있다.

역압 위치, 출구 누출 위치, 전이 개방 위치 및 완전 개방 위치에서 상기 밸브는 롤-오버 위치에 배치되지 않는다.

롤 오버 위치에서, Q = 0 1/분이고, 실질적으로 밸브를 통한 유체 유동이 없을 수 있다.

본 발명을 이해하고 실제로 어떻게 실시되는지를 알기 위해, 지금부터 첨부 도면을 참조하여 단지 비-제한적인 예로서 실시 형태가 기재될 것이다.
도 1은 본 발명의 개시된 대상에 따른 연료 밸브의 상부 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 밸브의 분해도.
도 3은 선 II-II를 따라 절단한 도 1의 밸브의 종단면도.
도 4는 밸브의 출구 포트를 도시하는 밸브의 파티션 부재의 저면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 개시된 대상에 따라 밸브 내에 구성된, 단지 압력-보유 부재 및 이와 연계된 역압 브리드 밸브의 3가지의 각각의 위치를 도시하는 도면.
도 6a 내지 도 6e는 도 5a 내지 도 5c에 대해 약 90°회전되고, 본 발명의 개시된 대상에 따라 밸브 내에 구성된, 단지 압력-보유 부재 및 이와 연계된 역압 브리드 밸브의 5가지의 각각의 기능적 상태를 도시하는 도면.
도 7a는 본 발명의 개시된 대상인 밸브의 유동 특성, 즉 유동 & 압력 대 시간을 나타내는 그래프.
도 7b는 도 7a에서 VI로 표시된 부분의 확대도.
도 8a는 작동 중에 본 개시의 대상인 밸브의 압력 대 유동 매개변수를 나타내는 그래프.
도 8b는 도 8a에서 VII로 표시된 부분의 확대도.

우선, 일반적으로 도면부호(20)로 지칭된 롤 오버 밸브(Roll Over Valve; ROV)를 도시하는 도면들의 도 1 내지 도 4에 관하여 주목한다. 밸브(20)는 상부 하우징 요소(24) 및 하부 하우징 요소(26)를 포함하고, 이 둘은 상부 하우징 요소(24)에 형성된 해당 횡방향 돌출부(30)에 의해 스냅 결합가능한 하부 하우징 요소(26)에 형성된 몇몇의 개구(28)에 의해 스냅 결합된다.

하부 하우징 요소(26)는 실질적으로 원통형이고, 상부 하우징 요소(24)는 예를 들어, 열 용접에 의해 연료 탱크(도시되지 않음)의 상부 표면에 걸쳐서 부착되도록 구성된 횡방향의 하향 연장된 스커트-형 환형 부분(38)을 갖도록 구성된다.

도 2 및 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 내부 캡슐(48)은 O-링(50)에 의해 압축-끼워맞춤 구성으로 상부 하우징 요소(24) 내에 고정되게 수용된다. 내부 캡슐(48)은 이의 상부 단부에서 상부 스프링 지지 표면(62)에 대해 지지되도록 끼워맞춤된 스프링 지지부(60)에 걸쳐서 장착되고 밸브(도 3)의 스프링 하우징(58) 내에 수용된 코일형 스프링(coiled spring, 56)에 의해 하향 방향으로 스프링-편향되며(밸브가 이의 정지 위치에 있을 때) 내부에서 축방향으로 이동가능한 플로트 부재(float member, 54)를 수용하고, 여기서 스프링의 하부 단부는 차례로 내부 캡슐(48)의 하부에 스냅 결합되는 캡슐 하부 고정 부재(68)의 스프링 지지부(64) 상에 지지된다. 플로트 부재(54)의 작동은 그의 내용이 참조로 인용된 미국 특허 제5,738,132호에 개시된다.

플로트 부재(54)는 내부 캡슐(48)의 내부 벽에 형성된 종방향 립(72)과 각각 정합되는 몇몇의 종방향 요홈(70)이 제공되며, 이에 따라 단지 종방향으로만 플로트 부재(54)의 움직임이 제한된다(즉, 단지 상-하 이동에 대해서 제한되는 동시에 이의 종방향 축(X) 주위에서 플로트 부재의 임의의 회전 이동이 저지됨).

내부 캡슐(48)은 이의 상부 부분에서 상부 디스크 챔버(86) 및 플로트(54)를 수용하는 하부 플로트 챔버(84)를 형성하는 파티션 벽(80)과 끼워맞춤된다. 밸브(20)는 플로트 챔버(84) 내로 연장되는 복수의 구멍(85)의 형태인 밸브 입구를 포함하도록 구성된다.

플로트 챔버(84)와 디스크 챔버(86) 사이에서 중간 유동 경로(88)가 연장되고, 상기 유동 경로를 통하여 유동 챔버(84)와 디스크 챔버(86)는 후술되는 바와 같이 선택적으로 서로 유동 연통된다. 중간 유동 경로(88)의 하부 단부에는 둥근 변부(96, 98)를 갖는 확장된 슬릿의 형태인 유체 입구 포트(94)(도 4)가 포함되도록 구성되며, 이 내에서 유체 입구 포트(94)는 플로트의 종방향 축(X)에 대해 경사진 밸브 시팅(valve seating, 100)을 형성한다. 유체 입구 포트(94)는 파티션 벽(80)의 하부 표면에서 실질적으로 중심에서 연장되는 것으로 나타내진다.

경사진 지지 표면(106)은 플로트 챔버(54)의 상부 표면(104) 상에서 중심에 형성되며, 밸브(20)(및 각각 플로트 부재(54))의 종방향 축(X)에 대한 상기 경사진 지지 표면의 기울기는 유체 입구 포트(94)의 밸브 시팅(100)의 기울기에 해당된다.

연장되고 스트립-형의 가요성 멤브레인(110)은 이의 하나의 말단에서 고정 스터드(anchoring stud, 112)를 통하여 플로트 부재(54)의 상부 벽(104)에 고정된다(또한, 밸브의 종방향 축(X)에 대해 연장되는 동시에 스트립-형 멤브레인(110)의 마주보는 단부는 자유롭다).

디스크 챔버(86)는 중간 유동 경로(88)를 통하여 플로트 챔버(84)와 유동 연통되고, 이 유동 경로는 적합한 파이핑(도시되지 않음)에 결합가능하고, 예를 들어, 연료 처리 장치(캐니스터) 또는 임의의 그 외의 다른 적합한 연료 장치에 연결가능한 밸브 출구 포트(122)를 포함하도록 구성된 밸브 출구(120)로 연장된다. 디스크 챔버(86)는 디스크 부재(130)의 밀봉 경계가 환형 디스크 시팅(134) 및 상기 중간 유동 경로(88)의 유체 출구 포트(139)의 환형 림(138)에 걸쳐서 지지되는 폐쇄된 위치 사이에서 이동가능하고 밸브의 종방향 축(X)을 따라 축방향으로 디스크 챔버(86) 내에서 이동가능한 디스크 부재(130)의 형태인 압력 보유 부재를 수용한다. 디스크 부재(130)는 중력의 영향 하에서 유체 출구 포트(139)의 실질적인 밀봉을 위해 지지되도록 구성되고, 이에 따라 추가로 후술되는 바와 같이 압력 보유 부재로서 기능을 한다.

디스크 부재(130) 내에는 역압 브리드 밸브(under pressure bleed valve, 142)가 구성되며, 상기 역압 브리드 밸브는 구멍(146) 내에서 헐거운 상태로 이동가능한 단면이 T-형상인 이동식 부재를 자유롭게 수용하고, 내부에 배치되고 상기 디스크 부재(130) 내의 중심에 형성된 구멍(146)의 형태이다. 이동식 부재(148)는 역압 브리드 밸브(142)의 개방 위치에 해당하는 개방 위치(이 위치에서 구멍이 구멍(146)을 통한 유체 유동을 돕기 위해 개방됨)와 역압 브리드 밸브의 밀봉 위치에 해당하는 밀봉 위치(이 위치에서 구멍은 이동식 부재(148)에 의해 밀봉됨) 간의 압력 차이 및 유체 유동 속도에 응답한다. 이동식 부재(148)는 구멍(146) 내에 자유롭게 수용되고 디스크 부재(130)로부터 기계적으로 연결되는 개별 부재이다. 이동식 부재(148)는 헤드 부분(150) 및 주요 부분(147)을 갖는다. 이동식 부재(148)의 주요 부분(147)은 연장된 형상 및 이들 사이에서 유체의 이동을 허용하기 위하여 구멍의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 한다. 헤드 부분(150)은 구멍(146)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 역압 브리드 밸브(142)의 밀봉 위치에서, 헤드 부분(150)은 디스크 부재(130)의 하부 표면에 대해 지지되고, 개방 위치에서 이동식 부재(148)의 헤드 부분(150)은 중간 유동 경로(88)의 유체 출구 포트(139)에서 공동(93) 내로 이동되고 하기에서 추가로 상세히 기재되는 바와 같이 여기서 이는 디스크 부재(130)의 구멍(146)을 통하여 또는 디스크 부재 디스크(130)의 경계 주위에서 그리고 이를 둘러싸는 유체 출구 포트의 밀봉 경계에서 제한된 유체 유동을 원활하게 한다.

디스크 챔버(86)는 내부 캡슐(48)의 상부 단부(89)에 스냅 고정된 상부 커버(87)(도 5 및 5에서 제거됨)가 제공된다. 상부 커버(87)는 각각 밸브 출구 포트(122)에 대해 그리고 밸브 출구(120)와 디스크 챔버(86) 사이의 유체 유동을 원활하게 하는 복수의 구멍(91)(도 3)이 제공된다.

본 발명의 개시된 대상에 따른 밸브(20)는 전형적으로 연료 탱크 내에 형성된 개구를 통하여 차량(도시되지 않음)의 유체 탱크(도시되지 않음) 내에 끼워맞춤되고, 환형 스커트(38)는 이를 통한 연료 침투를 방지하는 물질로 연료 탱크의 외부 표면에 부착된다. 그러나, 또 다른 예에 따라서, 밸브(20)는 하우징(24)의 상부 부분(25)(도 1)에 고정된 부속물에 의해 연료 탱크 내에 관절연결되고, 연료 탱크(도시되지 않음)의 내측 상부 표면에 고정되어(예를 들어, 스냅 유형의 결합, 융접 등) 연료 탱크를 통과하는 구멍을 형성하기 위한 필요성이 배제된다.

따라서, 본 발명의 개시된 대상의 밸브(20)는 디스크 부재(130)의 구멍(146) 내에 수용된 이동식 부재(148)의 형태인 역압 브리드 밸브와 디스크 부재 디스크(130)의 형태인 압력 보유 부재와 끼워맞춤된다. 상이한 작동 조건에서의 밸브의 작동과 기능 및 이의 성능은 나머지 도면에 따라 구성된 추가 참조로서 언급될 것이다.

차량 및 각각 밸브가 상당한 수준 및 정지된 위치에 있는 정상 상태에서(즉, 차량이 이동되지 않음), 연료는 엔진에 의해 소모되지 않고 온도(차량의 주변 및 주위)는 연료 탱크 내의 온도를 상승시키지 않도록 높지 않거나 또는 연료 탱크 내부에 압력이 형성되도록 너무 낮지 않으며, 이에 따라 이 위치에서 플로트 부재(54)는 코일형 스프링(56)의 편향 효과로 인해 이의 최하측 위치에 있으며, 여기서 유체 입구 포트(94)와 밸브 입구(85)는 서로 유체 연통된다. 밸브 입구(85)는 일정하게 개방되고 플로트 챔버(84)와 연료 탱크의 내부 사이의 유체 유동 및 압력 균형을 돕는 것으로 이해된다. 추가로, 플로트 부재(54)의 위치에서, 유체 증기는 후술된 상이한 조건에 따라 밸브 출구(122)를 통하여 유동 챔버(84)로 그리고 이로부터 유동할 수 있다.

본 발명의 대상에 따르는 밸브는 하기와 같이 몇몇의 작동 조건에서 작동된다:

역압 위치( Under pressure position )

각각 도 5a 및 도 6a에 나타내진 바와 같이 역압 위치는 극히 저온의 환경(예를 들어, 약 -20°C 미만의 온도에서)에 생성될 수 있으며, 여기서 연료 탱크는 다소 수축될 수 있고 연료 탱크 내에 역압을 형성하며, 여기서 연료 탱크의 함몰 또는 균열 형성을 방지하기 위하여 증기가 안쪽으로 빠져나오도록 하는 것이 선호된다. 이 위치는 또한 유체가 연료 탱크로부터 펌핑되어 이 내에 역압 상태가 형성될 때에 생성될 수 있다.

이 위치에서, 압력 보유 부재, 즉, 디스크 부재(130)는 이의 하향 위치에서 디스크 챔버(86)의 환형 디스크 시팅(134)을 밀봉 방식으로 지지하고, 이동식 부재(148)는 이의 하부 표면(150)과 이의 상부 면(151)에 걸친 압력 차이로 인해 그리고 중력 하에서 이의 하향 개방 위치로 이동된다. 이 위치에서 유체가 유동하고, 즉, 연료 증기는 밸브 출구(122)를 통하여 디스크 챔버(86) 내로, 구멍(146)을 통하여 중간 유동 경로(88) 내로, 그 뒤 플로트 챔버(84)를 통하여 연료 탱크 내로 유동할 수 있으며, 이에 따라 역압이 완화되고 화살표 선(172)에 의해 예시적으로 나타내진 바와 같이 연료 시스템 내에서 압력 균형(pressure equilibrium)이 구현될 수 있다. 밸브(20)의 이 위치에서, 디스크 부재(130)는 이의 폐쇄 위치에 배치되고, 이 폐쇄 위치에서 유체는 유체 출구 포트(139)의 밀봉 경계와 디스크 부재(130) 사이에서 누출되지 않을 수 있다.

역압 조건, 즉 -1 KPa의 압력 하에서 특성 설계에 따라 유동 속도는 분당 약 1 내지 3 리터인 것으로 나타내진다.

출구 누출 위치

도 6b에 나타내진 바와 같이, 이 위치가 형성되는 동시에 연료 탱크(도시되지 않음) 내에서 약간의 압력이 생성되고, 이에 따라 형성된 압력을 배출시킬 필요가 있다. 압력 보유 메커니즘의 디스크 부재(130)는 이의 자체 중량으로 인해 연료 탱크 내에 소정의 압력을 유지시키고, 이에 따라 이는 소정의 압력 한계점에서 상향 이동할 것이다(이의 중량 및 하부 표면적에 따라). 이 위치에서, 이동식 부재(148)는 유체 출구 포트(139)에서 공동(93) 내로 하향 이동하고, 동시에 상기 소정의 압력 한계점에서 디스크 부재(130)는 진동하기 시작하여 최대 약 3 KPa 내지 4 KPa의 압력에서 그리고 분당 약 0.7 리터의 속도로 이의 주연부 주위에서 압력 분출이 허용된다. 전술된 바와 같이, 이 상태는 연료 탱크 내에서 과도 압력의 형성을 방지할 수 있고, 이에 따라 연료 증기는 분당 0 내지 0.85 리터의 유동 속도에서 도 6b의 화살표 선(177)에 의해 나타내진 바와 같이 연료 탱크로부터 배출될 수 있으며, 여기서 디스크 부재(130)는 이의 폐쇄 위치에서 정지되는 반면 환형 디스크 시팅(134)으로부터 다소 이동되며, 이에 따라 이는 완전 개방 위치로 완벽히 이동되지 못한다. 특정 설계에 따라 디스크 부재(130)의 하부 변부(137)가 만곡되거나 또는 챔퍼링되어 심지어 완전 개방 위치로 디스크 부재(130)가 완벽히 상승되기 전에도 이 주위에서 유체 유동이 원활한 것으로 추가로 알려졌다.

전이 개방 위치

각각 도 5b 및 도 6c에 도시된 이 위치에서, 이동식 부재(148)는 이의 상향 위치로 이동되고, 즉 T-형 핀의 하부 표면(150) 및 이의 상부 표면에 걸쳐서 야기되는 압력 차이뿐만 아니라 구멍(146)을 밀봉하는 위치로 이동식 부재(148)를 상향 이동시키는 구멍(146) 내에서 야기되는 벤투리 효과(Venturi effect)로 인해 압력 보유 디스크 부재(130)의 구멍(146)이 밀봉되고, 이에 따라 디스크 부재(130)는 이의 진동 위치에서 정지되어 즉, 실질적으로 저 유동 속도에서 연료 탱크로부터 압력 배출이 허용된다. 이는 화살표 선(179)로 나타내진다. 이 위치에서 유체 유동은 저하되고, 압력은 유체 유동이 약 분당 0.5 리터 미만인 상태에서('크로킹(crocking) 위치로 지칭됨) 약 ~0.5KPa로 증가된다.

완전 개방 위치

도 5c 및 도 6d에 도시된 바와 같이 이 위치에서, 압력 보유 메커니즘, 즉 디스크 부재(130)는 분당 20 리터 및 심지어 30 리터 이상의 높은 유동 속도에서 약 5 KPa의 실질적으로 높은 압력에서 압력을 배출하고 연료 탱크로부터 연료의 배출을 원활하게 하기 위하여 완전 개방 위치로 이동된다.

도면에 도시된 바와 같이, 이 위치에서 역압 브리드 밸브의 이동식 부재(148)는 이의 밀봉 위치에서 디스크 부재(130)의 하부 표면(156)에 대해 지지되고(전술된 바와 같이 압력 차이 및 벤투리 효과로 인해), 화살표 선(181)으로 나타내진 바와 같이 대량 유체 유동이 디스크 부재(130)의 주변 변부 주위에서 수행된다.

전술된 각각의 모든 위치에서 플로트 부재(54)는 이의 폐쇄 위치로부터 이의 편향된 위치를 향하여 이동되고, 이에 따라 미국 특허 제5,738,132호에서 전체적으로 상세히 설명된 메커니즘에 따라 유동 챔버(84)를 통하여 유체 유동이 원활해진다.

상기 위치들은 본 발명의 개시된 밸브의 일 예에 따라서 도 7a-7b 및 도 8a-8b의 그래프에서 각각 나타내진다.

도 7a 및 도 7b는 하기 두 가지의 그래프: 압력 대 시간 및 유동 대 시간을 나타낸다. 도 7a의 그래프에서, 또한 도 6a 내지 도 6d에 도시되는 밸브의 4가지의 위치(즉, 역압 위치, 출구 누출 위치, 전이 개방 위치, 완전 개방 위치)에 해당하는 4가지의 영역이 있다. 도 7b의 그래프는 도 7a의 그래프에서 영역(VI)의 확대된 위치를 나타내고, 여기서 이동식 부재(148)는 시크 부재(sick member, 130)의 구멍(146)을 폐쇄한다.

도 8a 및 도 8b는 유동 대 압력의 그래프를 나타내고, 여기서 밸브를 통한 유체의 유동이 압력의 변화에 따라 어떻게 변화하는지가 나타내질 수 있다. 도 8a의 그래프에서, 또한 도 6a 내지 도 6d에 도시되는 밸브의 4가지의 위치(즉, 역압 위치, 출구 누출 위치, 전이 개방 위치, 완전 개방 위치)에 해당하는 4가지의 영역이 있다. 도 8b의 그래프는 도 8a의 그래프에서 영역(VII)의 확대된 위치를 나타낸다.

상기 4가지의 위치와는 상이한 또 다른 위치에서, 연료 탱크의 과-충전 및 이에 따라 밸브의 플로트 챔버 내로 유체 유입의 결과로서, 상향 부유력이 플로트 부재(54)에 작용하거나 또는 연료 탱크를 포함한 차량의 부분적 또는 완전한 롤-오버(roll-over)의 결과로서 하향 중력이 감소되며, 이에 따라 압축 스프링(56)의 편향 효과는 도 3 및 도 6e에 도시된 바와 같이 이의 폐쇄(밀봉) 위치로 플로트 부재(54)를 이동시키고, 이에 따라 이러한 경우에 위험할 수 있는 밸브를 통하여 연료 탱크로부터의 유체 액 배출(연료 처리 장치를 향하여)이 방지된다.

플로트 부재(54)의 폐쇄된 최상부 위치로부터 이의 개방 위치로의 이동은 소위 피어링 메커니즘(pealing mechanism)을 통하여 수행되는 것으로 이해되며, 여기서 연장되고 가요성의 폐쇄 멤브레인 스트립은 유체 입구 포트(94)의 밸브 시팅(100)과의 밀봉 결합으로부터 점차적으로 분리되어 또한 연료 탱크 내에서 일부 압력의 존재 시에서도 유체 입구 포트(94)가 개방되는 것이 보장된다.

본 발명의 선호되는 실시 형태에서 도시될지라도, 다수의 변경이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 본 발명에서 이뤄질 수 있다(필요 부분은 약간의 수정에 따라). 예를 들어, 롤 오버 밸브 기능은 그 외의 다른 밸브 유형에 의해 달성될 수 있다.

Claims

중간 유동 경로를 통하여 유체 연통되는 디스크 챔버 및 플로트 챔버가 구비되도록 구성된 하우징을 포함하는 연료 탱크용 밸브로서, 상기 플로트 챔버는 연료 탱크와 유체 연통되는 밸브 입구 및 상기 중간 유동 경로 내의 유체 입구 포트를 포함하며, 상기 디스크 챔버는 밸브 출구 및 상기 중간 유동 경로로부터의 유체 출구 포트를 포함하고, 유체 입구 포트는 밸브를 통하여 플로트 챔버로부터 또는 이 플로트 챔버로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 플로트 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 플로트 챔버의 밀봉 부재에 의해 밀봉가능하고, 유체 출구 포트는 상기 유체 출구 포트 내로 또는 이의 외부로의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 디스크 챔버 내에서 축방향으로 이동가능한 압력 보유 부재에 의해 밀봉가능하고, 상기 압력 보유 부재는 역압 브리드 밸브가 밀봉되는 밀봉 위치와 역압 브리드 밸브가 개방되는 개방 위치 사이에서 이동가능한 역압 브리브 밸브를 포함하도록 구성되어 이를 통한 유체 경로가 제공되는 밸브.
제1항에 있어서, 역압 브리드 밸브는 이동식 부재 및 압력 보유 챔버 내에 형성된 구멍의 형태이며, 상기 이동식 부재는 구멍을 통한 유체 유동을 원활히 하기 위하여 상기 구멍이 개방되며 역압 브리드 밸브의 개방 위치에 해당하는 개방 위치와 구멍이 밀봉되고 역압 브리드 밸브의 밀봉 위치에 해당하는 밀봉 위치 사이에서 압력 차이 및 유체 유동에 응답하여 구멍 내에서 이동가능한 밸브.
제2항에 있어서, 상기 이동식 부재는 상기 압력 보유 부재로부터 기계적으로 분리되는 개별 부재인 밸브.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 이동식 부재는 상기 구멍 내에 자유롭게 수용되는 밸브.
제2항, 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 이동식 부재는 헤드 부분 및 주요 부분을 포함하는 밸브.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동식 부재는 단면이 T-형상인 뒤집힌 제한 핀인 밸브.
제4항, 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 헤드 부분은 구멍의 직경보다 큰 직경을 갖는 밸브.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 역압 브리드 밸브의 상기 밀봉 위치에서 상기 헤드 부분은 압력 보유 부재의 하부 표면에 대해 지지되는 밸브.
제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주요 부분은 연장된 형상 및 이들 사이에서 유체의 이동을 허용하기 위하여 상기 구멍의 직경보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 밸브.
제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 역압 브리드 밸브의 상기 개방 위치에서 상기 헤드 부분은 압력 보유 부재의 상기 구멍을 통하여 제한된 유체 유동을 원활히 하는 중간 유동 경로를 향하여 하향 이동되는 밸브.
전항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역압 브리드 밸브는 상기 압력 보유 부재 내에 배치되는 밸브.
전항들 중 어느 한 항에 있어서, 압력 보유 부재는 디스크 챔버 내로 유체 출구 포트로부터의 유체 유동을 선택적으로 원활히 하기 위하여 유체 출구 포트의 밀봉 경계에 걸쳐서 배열되는 폐쇄 위치와 밀봉 경계 주위에 경로를 제공하는 개방 위치 사이에서 디스크 챔버 내에서 이동가능한 디스크 부재인 밸브.
제12항에 있어서, 밸브는 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체의 이동을 방지하는 이의 폐쇄 위치에 배치되며, 디스크 부재가 역압 브리브 밸브를 통하여 디스크 챔버로부터 플로트 챔버 내로 유체 유동을 원활히 하는 개방 위치에 배치되는 역압 위치를 갖는 밸브.
제12항 또는 제13항에 있어서, 밸브는 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체 누출을 제공하는 이의 폐쇄 위치에 배치되고 디스크 부재가 역압 브리브 밸브를 통하여 플로트 챔버로부터 디스크 챔버 내로 유체 유동을 원활히 하는 개방 위치에 배치되는 출구 누출 위치를 갖는 밸브.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브는 상기 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체 누출을 제공하는 이의 폐쇄 위치에 배치되고, 디스크 부재가 밀봉 위치에 배치되는 전이 개방 위치를 갖는 밸브.
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브는 상기 디스크 부재가 이의 밀봉 경계 주위에서 유체 누출을 제공하는 이의 개방 위치에 배치되고, 디스크 부재가 밀봉 위치에 배치되는 완전 개방 위치를 갖는 밸브.
전항들 중 어느 한 항에 있어서, 플로트 부재는 종방향 축(X)을 따라 하우징 내에서 축방향으로 이동가능하고, 플로트 부재의 밀봉 부재는 이의 일 단부에서 유체 입구 포트에 인접한 플로트 부재의 단부에 고정되고 이의 일부분에서 유체 입구 포트와 오프셋 설정되는 연장된 가요성 폐쇄 멤브레인으로서 구성되는 밸브.
전항들 중 어느 한 항에 있어서, 플로트 부재는 유체 입구 포트와의 밀봉 결합부로부터 스트립을 분리하고 유체 입구 포트로부터 이격되도록 플로트 부재를 이동시키기 위한 스프링에 연결되는 밸브.
제18항에 있어서, 상기 밸브는 상기 플로트 부재가 유체 입구 포트를 향하여 이동되고 이를 밀봉하는 롤 오버 위치를 갖는 밸브.
제19항에 있어서, 제17항에 종속 시에 상기 역압 위치, 상기 출구 누출 위치, 상기 전이 개방 위치 및 상기 완전 개방 위치에서 상기 밸브는 상기 롤-오버 위치에 배치되지 않는 밸브.