RU2221708C2 - Противоиспарительный перепончатый топливный бак смыслова и способ его изготовления - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к транспортным средствам, к их устройствам для подачи топлива, а именно к топливным бакам, их конструктивным особенностям, а также к устройствам, уменьшающим загрязнение воздуха. В корпусе закреплена не имеющая изгибной жесткости перепонка в виде открытой емкости, выполненная соответствующей полости корпуса вне линии скрепления края борта с крышкой корпуса и делящая корпус на герметичную в эксплуатации топливную и воздушную полости взаимоизменяющихся объемов, с возможностью прохода сквозь перепонку трубы, например заборника топлива. Формуют перепонку в виде открытой емкости, не имеющей изгибной жесткости, герметично скрепляют край ее борта с крышкой корпуса. Для превращения серийного бесперепоночного бака в перепончатый вводят в него оболочку из материала перепонки, надувают ее, ее часть, придавленную к потолку скрепляют с ним, а потом заливают топливо под оболочку. Технический результат - предотвращение испарения топлива, простота конструкции и способа ее изготовления, возможность переделки серийных баков, предотвращение загрязнения окружающей среды. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к транспортным средствам, к их устройствам для подачи топлива, а именно: к топливным бакам, их конструктивным особенностям, а также к устройствам, уменьшающим загрязнение воздуха.

Известен противоиспарительный перепончатый топливный бак, скрепленный болтами из 2-х половин, между их краями зажаты края перепонок, образующих топливную полость /1/.

Недостатки аналога.

1. Сложность из-за множества деталей, особенно крепежных.

2. Быстрая разгерметизация из-за потери упругости сжатых краев перепонок.

В качестве прототипа выбран противоиспарительный перепончатый топливный бак, содержащий жесткий корпус, герметично разделенный перепонкой на топливную и воздушную полости взаимоизменяющихся объемов, последняя из которых - с отверстием для сапуна, заливную горловину, топливный заборник и топливопровод для слива лишнего топлива из топливной системы в бак /2/.

Корпус простой формы выполнен из 2-х частей, в стыке между ними в виде изогнутой по вертикали поверхности герметично закреплена своим краем перепонка, вырезанная из плоской найлоновой нетонкой растяжимой полосы, изогнутая при сборке по стыковой поверхности и провисшая под своим весом. Воздушная полость снабжена регулятором давления, топливная полость сообщена с атмосферой через вентиляционную систему, начиная с трубки, где в поглотителе адсорбент способен поглощать пары топлива, попавшие из бака. Сквозь перепонку не проходят никакие детали.

Недостатки прототипа бака.

1. Часть паров топлива попадает в атмосферу, ибо перепонка неполностью покрывает поверхность топлива из-за ее сопротивления растяжению и изгибу, поэтому паровоздушная смесь из топливной полости по системе трубок попадает в атмосферу после насыщения адсорбента в поглотителе, чему способствуют ускорения и качания автомобиля, ибо набегающая на трубку волна топлива вытесняет смесь в систему, а вслед за сбегающей волной в систему входит атмосферный воздух, т.е. бак работает как насос, перекачивающий пары топлива из бака в атмосферу, поэтому часть топлива испаряется, а сложность бака увеличивает его стоимость.

2. Узость применения, ибо плоскую перепонку невозможно использовать с полной отдачей в корпусах сложной формы, с заборником, торчащим с потолка, с датчиком уровня.

В качестве прототипа способа выбран способ изготовления бака, характеризующийся тем, что изготавливают основу, крышку, перепонку, горловину, заборник, топливопровод для слива лишнего топлива в бак и собирают бак (2). Перепонку вырезают из плоской найлоновой полосы некоторой толщины.

Недостатки прототипа способа.

1. Сложность операций изготовления многих частей и их сборки.

2. Узость применения, ибо плоская перепонка не сможет успешно работать в баках сложной формы.

Задача, решаемая данным изобретением, - устранение недостатков прототипа, т.е. отсутствие испарения топлива и возможность использования перепонок в баках сложной формы и в существующих бесперепончатых баках, повышение срока службы.

Поставленная задача достигается тем, что в противоиспарительном перепончатом топливном баке, содержащем жесткий корпус, герметично разделенный перепонкой на топливную и воздушную полости взаимоизменяющихся объемов, последняя из которых - с отверстием для сапуна, заливную горловину, топливный заборник и топливопровод для слива лишнего топлива из топливной системы в бак, согласно изобретению жесткий корпус образован основой и крышкой, из пленки с пренебрежимой изгибной жесткостью выполнена перепонка в виде открытой емкости, не растягиваемой в эксплуатации, соответствующей полости жесткого корпуса вне линии крепления ее борта к корпусу, с отверстием для сапуна внутри нее и с возможностью герметичного прохода сквозь перепонку трубы, образующей указанный топливный заборник, при этом отверстия в корпусе снабжены сетками, включая топливный заборник. Поставленная задача достигается также тем, что в способе изготовления бака - прототипа, характеризующемся тем, что изготавливают основу, крышку, перепонку, заливную горловину, топливный заборник, топливопровод для слива из системы и собирают бак, согласно изобретению край перепонки герметично скрепляют преимущественно с крышкой, с отверстием для сапуна внутри края перепонки, вводят перепонку в основу и соединяют герметично крышку с основой, а также изготавливают из материала для перепонки оболочку с горлом, соответствующую по форме полости корпуса бака, вводят оболочку в корпус преимущественно через заливную горловину, расправляют оболочку, надувая ее, прикрепляют потолок оболочки герметично к потолку корпуса, заделывают горло оболочки, делают отверстие в потолке оболочки, соответствующее отверстию для сапуна.

Изобретение поясняется принципиальной конструктивной схемой бака.

Описание принципиальной конструктивной схемы бака.

Жесткий корпус скреплен из основы 1, имеющей днище 2, стенку 3 и потолок 4, и крышки 5, преимущественно к краю которой герметично прикреплена податливая перепонка 6, выполненная по форме в виде открытой сверху емкости и состоящая из дна 7 и борта 8. Дно 7, соответствующее внутренней поверхности днища 2 с припуском на допуски изготовления, переходит в борт 8, соответствующий поверхности стенки 3, потолку 4 и крышки 5 до линии крепления края борта 8 к крышке 5 с припуском. На схеме перепонка показана после сборки, поэтому борт 8 свисает на складки своей нижней части и дна 7, ибо перепонка 6 выполнена из пленки с пренебрежимой изгибной жесткостью, поэтому она не имеет собственной формы, а принимает форму в зависимости от действующих сил: веса, разности давлений на ее стороны и т.д. Перепонка 6 герметично разделяет полость корпуса на топливную 9 и воздушную 10 полости взаимоизменяющихся объемов. Сквозь крышку 5 и перепонку 6 герметично пропущена труба 11, в данном случае - топливный заборник 11 с сеткой 12 на конце; сетка, показанная точечным контуром, как и у всех отверстий в корпусе, предотвращает вдавливание перепонки 6 в зазор между заборником 11 и днищем 2 и в заборник 11 атмосферным давлением. В крышке 5 - отверстие 13 для сапуна с фильтром и влагопоглотителем, в верхней части основы - заправочная горловина 14, в полость 9 введен топливопровод 15 для слива лишнего топлива из топливной системы в бак. Перепонка 6 несколько больше поверхности полости 9, кроме того, в полость 9 выступают сетки 12, поэтому перепонка 6 работает без натяжения, что обеспечивает наибольший срок ее службы.

Подробное описание с видоизменениями частей. Преимущественно термопластовые основа 1, крышка 5 и перепонка 6 соединены сваркой, склеиванием и тому подобными способами. Перепонка 6 имеет плавно утолщенный край, выполнена из другого материала в виде гармошки, даже металлического сильфона. Труба 11 проходит насквозь весь корпус, край отверстия в перепонке 6 присоединен к трубе 11 у днища 2, если длина вертикального сечения перепонки 6 от ее края до отверстия не меньше, чем между теми же точками по крышке 5 и трубе 11, в противном случае дно 7 переходит во внутренний борт вокруг трубы 11, который присоединен к трубе 11 выше с выполнением описанного условия. Внутри трубы проходит деталь автомобиля, например бесконтактный чувствительный элемент (геркон) датчика уровня, а вокруг трубы 11 - кольцевой поплавок с магнитом, в этом случае внутренний борт соединен с крышкой 5 вокруг трубы 11. Поплавково-рычажный датчик установлен так, что ось его рычага размещена под потолком 4 или крышкой 5, в этом случае при ускорениях автомобиля поплавок может быть захлестнут складками перепонки 6 на короткое время и датчик даст ложный сигнал, но это не имеет практического значения, ибо в это время водителю некогда смотреть на щитковый прибор. Под крышкой 5 защелкой закреплена теплостойкая непривариваемая к перепонке 6 и крышке 5 пластинка для ремонта перепонки 6 привариванием заплатки. Топливопровод 15 установлен, как заборник 11, в этом случае их разумно скрепить по образующим. Внутренние выступы в полостях 9 и 10 не мешают перепонке 6, ибо ее площадь гораздо больше потолка 4 и крышки 5. При очень сложной форме корпуса перепонка 6 не сможет быть придавленной атмосферным давлением к внутренней поверхности полости 9 без натяжения, тогда следует сделать несколько перепонок 6. Перепонка 6 имеет различную толщину в разных местах.

Описание способа изготовления перепончатого бака по п.2 формулы изобретения. Основу 1, крышку 5 и перепонку 6 изготавливают литьем, раздуванием в формы и т.д. и соединяют сваркой, склеиванием и т.д. Для первых образцов удобно использовать позисторный сварник (отличительное название ручного сварочного инструмента, см. Николаев Ю.Д. и др. "Способ сварки термопластов. . .", пат. РФ 2048985, МКИ В 29 С 65/18). Этот сварник похож на паяльник, но к концу его тепловода в рукояти прикреплен в качестве нагревательного резистора позистор, способный без автоматического устройства поддерживать температуру полоза на другом конце тепловода, достаточную для размягчения термопласта, что обеспечивает термодиффузионное сваривание края перепонки 6 с крышкой 5 и крышки 5 с основой 1, а для серийного производства могут быть разработаны на основе позисторов сварочные машины. Для скрепления сеток 12 разумно использовать карманный позисторный вулкасварник-склеиватель (отличительное название многоцелевого ручного инструмента, см. Николаева Ю. Д. и др. "Ручной вулканизатор", пат. РФ 2029680 и 2047492, В 29 С 35/02), тепловод которого прижимает рамку сетки 12 к краю отверстия в корпусе и привулканизирует, приваривает или приклеивает ее. Также присоединяют остальные части бака.

Описание способа превращения серийного бесперепончатого бака в противоиспарительный перепончатый в п. 3 формулы изобретения. Из материала для перепонки 6 изготавливают оболочку с горлом, например, раздуванием в форму, соответствующую полости серийного бака, в его потолке делают прорези, вводят оболочку в корпус бака через горловину, расправляют оболочку, надувая ее через горло и наблюдая за ней через смотровые прорези, переворачивают корпус, наносят на потолок корпуса клей, удобнее - жидкий, через прорези, уменьшая давление в оболочке, если нужно, заделывают прорези, увеличивают давление в оболочке или заполняют ее водой, приклеивают потолок оболочки к потолку корпуса, нагревая его, если нужно, прорезают в потолке оболочки отверстие по краю для сапуна с фильтром, сливают воду, заваривают горло оболочки сварником: оболочка превращена в перепонку 6. Проверяют годность бака, для чего заполняют его отмеренным количеством топлива (везде ли перепонка 6 прижата к корпусу), проверяют отсутствие течи.

Очевидно, что формой может послужить сам бак, а все работы может выполнить сам хозяин, можно использовать для оболочки готовый мешок несколько большего размера, чем корпус, ибо образовавшиеся в нем складки после приклеивания не будут мешать работе в качестве перепонки 6. Разумеется, чем сложнее корпус, тем сложнее выполнить в нем перепонку. Если горловина входит в корпус внизу, то от его верха в топливной полости должна идти воздушная трубка с подъемом вверх горловины.

На схеме показан вариант с трубой 11, ибо он наиболее сложен, но разнообразие перепончатых баков и способов их изготовления, особенно не автомобильных и не топливных, - безгранично.

Работа бака. Исходное состояние: бак только что установлен в автомобиле, положение перепонки 6 дано на схеме. При первой заправке топливо растекается по днищу 2, воздух вытесняется из полости 10 всплывающим дном 7 через отверстие 13, а из полости 9 с парами топлива - через горловину 14. Плотность топлива и перепонки 6 близки, однако объемный вес перепонки 6 как емкости и ворохов ее складок существенно меньше из-за воздуха в них, поэтому дно 7 вместе с ворохом складок всплывает, количество складок растет, и они прижимаются топливом к крышке 5, к части потолка 4 и сетке горловины 14. Горловина 14 герметично закрыта крышкой, под ней - паровоздушная смесь. Двигатель заработал, в заборнике появилось разрежение, топливо под действием разности давлений уходит из корпуса, складки перепонки 6 начинают расправляться давлением воздуха, топливо из горловины 14 стекает в полость 9, освободившийся объем занимает воздух из расправляющихся складок и ранее растворенный в топливе (с парами топлива), ибо между рамкой сетки и прижатой к ней перепонкой 6 всегда есть щели из-за шероховатости поверхности, по которым проходят жидкости и пары. На поверхности края сетки сделаны бороздки, шириной менее двойной толщины перепонки 6, и шероховатость, поэтому жидкость и пар проходят между перепонкой 6 и краем сетки до ближайшей дырки и далее. Если же в полости 9 оказалось меньше воздуха, чем объем горловины 14, в ней разрежение снизится до значения, при котором откроется клапан в крышке горловины 14, и топливо стечет из нее. Далее атмосферное давление в полости 10 будет расправлять перепонку 6, прижимая верх борта 8 к потолку 4, затем к стенке 3, а остальную часть со складками прижимает к поверхности топлива, полностью закрывая ее, расправляя перепонку 5 к противоположным сторонам стенки 3. При ускорениях и наклонах автомобиля топливо устремляется в соответствующую сторону, поднимаясь у стенки 3 с одной стороны и опускаясь с другой, и появляются волны топлива в корпусе, но перепонка 6 не натягивается, она всплывает или опускается вместе с поверхностью топлива, не увлекаясь потоками, а скользя по их поверхности, ибо борт 8 всегда прижат к стенке 3 над топливом. При ускорении, например в сторону низкой стороны стенки 3, скоростной напор топлива обтягивает левую сторону внутреннего борта по заборнику 11, а ее вниз с частью дна 7 (если нет сетки 12) вдавливает между заборником 11 и днищем 2, перекрывает этим вход в заборник 11, разрежение в нем резко возрастает до наибольшего значения, двигатель работает за счет топлива в подсистеме подачи топлива; если на входе в заборник нет хотя бы сетки, избыточное давление, умноженное на площадь канала заборника 11, даст силу, которая прорвет перепонку, или двигатель заглохнет. Однако этот низ борта обтягивает левую сторону сетки 12, участки борта вдавливаются в дырки сетки 12, но незначительно, ибо диаметр дырки очень мал, а разрежение внутри сетки 12 не увеличилось, участки между дырками придавлены к сетке 12 и равномерно натянуты между дырками, т. е. находятся в равновесии, поэтому перепонке 6 ничто не угрожает. Когда топливо опустится ниже торца заборника 11, двигатель заглохнет, а перепонка 6 почти примет форму основы 1, будучи прижатой к потолку 4, сетке в горловине 14, стенке 3, концу заборника 11 и его сетке 12, лужицам топлива и днищу 2, ибо оно не может быть абсолютно плоским и горизонтальным; перепонка 6 остается в таком состоянии, ибо в оставшийся объем полости 9 не может пройти воздух, т.к. в сифоне топливопровода 15 образовалась топливная "пробка", такие же "пробки" образовались в подсистеме подачи топлива от заборника 11, по этой же причине пары топлива из полости 9 не попадут в атмосферу, т.е. полость 9 герметична к атмосфере в эксплуатации. После очередного уменьшения атмосферного давления между верхней частью потолка 4 и бортом 8 возникнет зазор, но отсутствие поступления воздуха в полость 9 позволит перепонке 6 сохранить форму. При последующей заправке после открытия горловины 14 верх борта 8 начнет отпадать от потолка 4 и стенки 3, но медленно, ибо борт 8 очень легок, воздух начнет входить в полость 9 через горловину 14, следовательно, пары топлива не будут выходить в атмосферу. При заправке струя топлива отделит борт 8 от стенки под горловиной, затем начнет всплывать дно 7, перепонка 6 будет работать приблизительно так же, как при первой заправке, хотя некоторое количество паров топлива будет вытеснено через горловину 14, если в ней нет уплотнительного устройства для заправочного пистолета. В эксплуатации полость 10 "дышит", для предотвращения попадания пыли и влаги отверстие 13 снабжено сапуном с фильтром и влагопоглотителем. Здесь описаны только особенности бака по приведенной схеме, вызванные перепонкой 6 и влияющие на нее; известные явления, например слив отстоя, не упомянуты. Далее описаны некоторые особенности работы, вызванные конструктивными отличиями от этой схемы. Если удельный вес материала перепонки 6 значительно больше, чем топлива или другой жидкости, можно представить, что при заправке в дне 7 образовались складки, которые остались на днище 2, это не изменит описанные явления при работе, только складки образовались не под крышкой 5, а на днище 2, при ускорениях они будут болтаться в топливе от крышки 5 до днища 2, несколько уменьшая его колебания. Некоторые особенности работы серийных баков, переделанных в перепончатые, описаны ниже. Если горловина начинается от дна 2, то все будет, как описано, до перекрытия горловины топливом, далее дно 7 продолжит всплытие, оставшийся в полости 9 воздух не имеет выхода, он придавит верх стенки 8 к крышке 5 и потолку 4, остальная часть перепонки 6 будет плавать или утонет в топливе, поэтому полностью корпус заполнить нельзя, но это не влияет на работу автомобиля: не все водители заправляют бак полностью, кроме того, возможно неограниченное количество технических решений для устранения этого недостатка, можно, например, присоединить к сапуну воздушную трубку, через нее перед заправкой раздуть перепонку 6, выдавив воздух из полости 9 через горловину небольшим давлением, необходимым для преодоления аэродинамического сопротивления трубки; или соединить вершину полости 9 трубкой с горловиной (внутри полости 9 или сделав отверстия в потолке 4 и горловине), тогда уровень в этой полости следует за уровнем в горловине. Другие особенности бака вызовут особенности его работы, которые понятны на основе описанного, как и меры по предотвращению вредных последствий этих особенностей. Если автомобиль перевернется, ничего худшего по сравнению с обычным баком не произойдет, ибо перепонка 6 не натянется и не прорвется.

Ремонт бака. Перепонка 6 - самое слабое место, в случае ее прорыва вырезают крышку 5 с перепонкой 6 из потолка 4, например, упомянутым сварником, для чего протыкают потолок 4 нагретым тепловодом и делают им прорезь вокруг крышки; переворачивают крышку 5 с перепонкой 6; кладут поврежденное место перепонки 6 на пластинку для ремонта, защелкнутую на крышке 5; кладут на него заплатку из материала перепонки 6; затем непривариваемую пленку, например из фторопласта, прижимают нагревателем вулкасварника-склеивателя, упомянутого ранее; включают напряжение; после заданного времени освобождают приваренную заплатку. Если прорыв далеко от пластинки, отщелкивают ее через перепонку 6, кладут ближе к порыву и далее делают, как описано; после ремонта защелкивают пластинку обратно. Также можно привулканизировать, приклеить заплатку. Затем приваривают крышку 5 к потолку 4. Возможно неограниченное количество технических решений по починке перепонки 6, например: свертывают пластинку для ремонта в рулон, проталкивают ее сквозь отверстие 13 для сапуна в полость 10, далее, как описано.

Преимущества.

1. Практически полное предотвращение испарения топлива из бака с наименьшими расходами для достижения этой цели из-за простоты конструкции бака и способа его изготовления.

2. Возможность создания перепончатых баков сложной формы, в том числе с частями, проходящими сквозь перепонку.

3. Возможность превратить в эксплуатации серийный бак в перепончатый.

4. Возможность создания противоиспарительных емкостей другого значения, в том числе для газящих и пылящих веществ.

5. Предотвращение загрязнения окружающей среды благодаря предотвращению попадания в нее содержимого емкостей.

Источники информации
1. Авт. св. СССР 1196287, МКИ В 60 К 15/02, 1984/85 г.

2. Пат. США 5746185, НКИ 123-518, 1998 г. (прототип).

Claims (3)

1. Противоиспарительный перепончатый топливный бак, содержащий жесткий корпус, герметично разделенный перепонкой на топливную и воздушную полости взаимоизменяющихся объемов, последняя из которых - с отверстием для сапуна, заливную горловину, топливный заборник и топливопровод для слива лишнего топлива из топливной системы в бак, отличающийся тем, что жесткий корпус образован основой и крышкой, из пленки с пренебрежимой изгибной жесткостью выполнена перепонка в виде открытой емкости, не растягиваемой в эксплуатации, соответствующей полости жесткого корпуса вне линии крепления ее борта к корпусу, с отверстием для сапуна внутри нее и с возможностью герметичного прохода сквозь перепонку трубы, образующей указанный топливный заборник, при этом отверстия в корпусе снабжены сетками, включая топливный заборник.

2. Способ изготовления топливного бака по п.1, характеризующийся тем, что изготавливают основу, крышку, перепонку, заливную горловину, топливный заборник, топливопровод для слива из системы и собирают бак, отличающийся тем, что край перепонки герметично скрепляют преимущественно с крышкой, с отверстием для сапуна внутри края перепонки, вводят перепонку в основу и соединяют герметично крышку с основой.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что из материала для перепонки изготавливают оболочку с горлом, соответствующую по форме полости корпуса бака, вводят оболочку в корпус преимущественно через заливную горловину, расправляют оболочку, надувая ее, прикрепляют потолок оболочки герметично к потолку корпуса, заделывают горло оболочки, делают отверстие в потолке оболочки, соответствующее отверстию для сапуна.