用于焊接到液体储箱的充装管的入口止回阀的制作方法

本发明涉及一种入口止回阀，其用于焊接到车辆液体储箱的充装管。

背景技术：

术语“液体储箱”是指能够在各种多变环境和使用条件下存储液体的密封的储箱。液体储箱的一个例子是装配到机动车辆的燃料储箱。

术语“充装管”是指具有两个开口的密封的管，流体向着下游方向流动穿过该管以充装储箱。充装管的上游方向是与下游方向相反的方向。

车辆通常具有诸如燃料储箱、尿素储箱等的多种车载液体储箱。这些储箱一般配备有围绕储箱壁中的开口焊接的充装管，储箱通过该充装管被充装。储箱的入口优选地配备有入口止回阀以防止液体回流到充装管。

术语“入口止回阀”或“止回阀”(也称作“逆止阀”、“防回流阀”或“单向阀”)是指这样的阀：该阀正常情况下允许液体仅向一个方向流动穿过该阀。入口止回阀可由塑料或金属或塑料和金属的组合制成。

已知存在多种类型的入口止回阀。本发明涉及一种具体类型的入口止回阀，其完全位于由储箱和充装管限定的内部体积中。通过使用该类型的入口止回阀，一旦充装管在储箱上安装就位，就不可能再接触到该入口止回阀。

一种用于将这样的入口止回阀安装到充装管中的已知方法在于将止回阀向着上游方向插入到充装管中，直至止回阀达到充装管中的合适位置。然后，充装管被焊接到储箱。入口止回阀在其上游端部(阀的指向上游方向的端部)处具有弹性装置，该弹性装置例如呈柔性唇部或瓣部的形状，以使得入口止回阀的上游端部的形状匹配于充装管的内部形状并在充装储箱时允许液体连续流动。弹性装置贴靠在充装管的内壁上，该内壁在该位置处略微呈锥形以确保与弹性装置的匹配。

本发明人找到了该方法的一个缺陷，该缺陷在于止回阀没有稳定地布置在充装管中。实际上，在贴靠充装管的内部锥形壁时，弹性装置像弹簧一样起作用，趋向于将入口止回阀向着下游方向推到充装管之外。借助于入口止回阀抵靠着储箱的环形凸缘，入口止回阀被储箱止动，不能移动太远。但是，本发明人注意到由于弹性装置的存在，入口止回阀对储箱的推力在将充装管焊接到储箱壁期间会产生施加到充装管上的反作用力。由于该反作用力，在将充装管焊接到储箱期间施加到充装管的力没有完全用于使得熔融材料融合。该力的一部分被入口止回阀的推力抵消，该力的用于焊接的其余部分没有得到控制。

因此，难以确保充装管在焊接期间围绕储箱开口的良好固定，以及焊接的质量。特别地，如果入口止回阀在充装管上的推力不是旋转对称的，充装管可能会不被察觉地错位或倾斜。这样的错位或不良朝向的后果是多重的，例如不良的机械焊接、泄露、燃料充装由于入口止回阀的不良朝向而不正常工作等。在实践中，焊接需测试，如果不满足期望则该储箱将被废弃。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的在于提供一种设置在充装管中的入口止回阀，该入口止回阀不干扰充装管焊接到储箱壁，并且没有以上缺陷。

本发明涉及一种入口止回阀，其用于能够焊接到车辆液体储箱的充装管，该入口止回阀适于被布置在完全处于由所述液体储箱和所述充装管限定的内部体积中，该入口止回阀被设置为允许液体向着下游方向穿过所述充装管移动以进入所述液体储箱，该入口止回阀包括管，该管具有指向与所述下游方向相反的上游方向的上游端部，所述管的所述上游端部包括适于匹配所述充装管内壁的一部分的形状的弹性装置，其中，所述入口止回阀包括钩固装置，该钩固装置用于将所述管固定到所述充装管内壁的另一部分并防止所述入口止回阀向着下游方向在所述充装管内运动，其中，所述管承载通过径向凸缘连接到所述管的锥形或柱形裙部，该锥形或柱形裙部向着所述储箱的方向终止于这样的边缘：该边缘能够在充装管壁焊接到所述储箱时与所述充装管壁融合，使得该边缘成为所述入口止回阀的密封件。

换句话说，入口止回阀完全位于由车辆液体储箱和焊接到储箱的充装管限定的内部体积中，充装管限定充装储箱的液体遵循的下游方向和与下游方向相反的上游方向。入口止回阀包括管，该管具有指向上游方向的上游端部，该管在上游端部处包括能够使得管的形状匹配充装管内壁的弹性装置。入口止回阀包括用于将管固定到充装管内壁并防止入口止回阀向着下游方向在充装管内移动的钩固装置。

钩固装置是指能够稳定地将管固定到充装管内壁并防止入口止回阀在充装管内任何可使得该阀更接近储箱的运动的任何装置。稳定的固定能够防止入口止回阀向储箱施加反作用力，该反作用力由入口止回阀的压抵充装管内壁的弹性装置产生。因此，施加到充装管以将其焊接到储箱的力完全专用于焊接，这确保充装管抵着储箱的良好定位并确保焊接的质量。

而且，由于裙部终止于能够在充装管壁焊接到储箱时与充装管壁融合的边缘，一旦充装管壁与储箱的焊接发生，则发生充装管壁与燃料储箱以及裙部边缘的材料融合。

由此，在燃料储箱与充装管接合处形成与充装管壁一体的焊接体(bead)，进一步防止在该区域中的泄漏。入口止回阀可部分或完全地位于充装管内。如果入口止回阀不是完全位于充装管内，则入口止回阀具有凸出到储箱中的部分。

钩固装置由金属或塑料或任何其它合适的材料制成。

充装管的焊接区域由与储箱焊接区域的材料兼容的材料制成。优选地，充装管具有由与储箱的层化学兼容的材料制成。

弹性装置优选地确保管到充装管内壁的连续性以保证液体从充装管入口直至储箱内部的连续流动或至少不受干扰的流动。

根据本发明的一个有利实施例，钩固装置是能够在入口止回阀向着上游被插入到充装管中时向内弯曲并在达到在充装管内壁中设置的凹处时向外展开的弹性凸片。钩固装置可具有足够的弹性以在入口止回阀被推入充装管内时折叠，但同时具有足够的刚性以在其压抵凹处时抵抗再次折叠，从而使得钩固装置能够阻止整个止回阀向着下游方向运动。钩固装置优选地在折叠和展开位置都指向储箱，即下游方向。

根据一个有利实施例，钩固装置是由硬度大于制成充装管材料的硬度的材料制成的齿部。具有更大硬度的齿部能够抓紧充装管内壁并抵抗将其向着下游方向推动的力。

根据另一有利实施例，入口止回阀在其下游端部处包括抵靠部，其防止入口止回阀一旦达到其在充装管中的目标位置之后向着上游方向运动。由此，在目标位置上，入口止回阀借助于抵靠部和钩固装置在两个方向上都被锁止。

有利地，抵靠部位于在将充装管焊接到储箱期间适于被焊接到充装管或储箱的密封件上。当入口止回阀被固定在目标位置上，在焊接区域附近，密封件接触充装管的下游端部或储箱的内壁。由此，当充装管与储箱之间的接触区域被加热以使得材料熔融以焊接的时候，密封件也被加热直至被焊接到储箱或充装管。密封件优选地由与焊接区域的充装管和储箱的材料化学兼容的材料制成。

有利地，抵靠部设置为与充装管的内壁匹配，例如借助于充装管的局部缩小的内部直径、肩部或凹处。

有利地，抵靠部具有锥形形状。

可替代地，抵靠部是从入口止回阀的外表面凸出的凸部。

本发明还涉及焊接到车辆的液体储箱的充装管与前述入口止回阀的套件。

根据本发明的一个实施例，充装管的内壁具有凹处，该凹处用于在入口止回阀处于其在充装管内的目标位置上时接收入口止回阀的钩固装置。

根据本发明的另一实施例，充装管由具有燃料不可渗透层的多层塑料材料制成。该不可渗透层优选地是像例如evoh(乙烯和局部水解乙烯酯的共聚物)的燃料不可渗透的树脂层。

根据本发明的一个实施例，充装管具有经过处理(通过氟化或硫化)的外表面，其使得充装管对于燃料是不可渗透的。

根据本发明的一个实施例，液体储箱是由具有燃料不可渗透层的多层塑料材料制成的燃料储箱。

根据本发明的一个实施例，液体储箱是具有经过处理(通过氟化或硫化)的外表面的燃料储箱，该经过处理的外表面使得储箱对于燃料是不可渗透的。

本发明还涉及一种由车辆的液体储箱和前述套件组成的组件，其中充装管被焊接到储箱。

根据本发明的一个实施例，在该组件中，入口止回阀也被焊接到储箱。

根据本发明的液体储箱和充装管优选地由塑料制成，即由包括至少一种合成树脂聚合物的材料制成。所有类型的塑料都可以是合适的。特别合适的塑料来自于热塑性材料类别。术语“热塑性材料”指代任何热塑性聚合物(包括热塑性弹性体)及其混合物。术语“聚合物”指代均聚物和共聚物(尤其是二元或三元共聚物)两者。这样的共聚物的例子有(非限制性地)：无规共聚物、线性嵌段共聚物、其它嵌段共聚物和接枝共聚物。一种经常使用的聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(hdpe)已经获得了良好的结果。

附图说明

通过示出本发明的某些实用方面的附图，将更好地理解本发明。附图仅是作为例子示出的，不限制本发明的保护范围。

图1是一个储箱的整体视图，该储箱带有焊接到其上的充装管；

图2示出该充装管的一个端部和接收该充装管的刚刚模制之后的储箱的一部分的截面；

图3类似于图2，但充装管和该储箱部分在组装之前就已经被切割；

图4是符合本发明第一实施例的一个入口止回阀和充装管套件与液体储箱的组件的纵向截面图；

图4a是图4的入口止回阀和充装管套件在组装之前的纵向截面图；

图4b是图4的套件在组装期间的纵向截面图；

图4c是图4的套件一旦组装之后的纵向截面图；

图5是与图4的组件类似的、符合本发明第二实施例的一个入口止回阀和充装管的套件与液体储箱的组件的纵向截面图；

图6是与图4的组件类似的、符合本发明第三实施例的一个入口止回阀和充装管的套件与液体储箱的组件的纵向截面图；

图6a是图7的入口止回阀和充装管的套件在组装之前的纵向截面图；

图6b是图7的套件在组装期间的纵向截面图；

图6c是图7的套件一旦组装之后的纵向截面图；

图7a是符合本发明第四实施例的入口止回阀和充装管的套件在组装之前的纵向截面图；

图7b是类似于图7a的、在该套件组装期间的视图；

图7c是类似于图7a的、该套件组装好的视图；

图8a是符合本发明第五实施例的入口止回阀和充装管的套件在组装之前的纵向截面图；

图8b是类似于图8a的、在该套件组装期间的视图；

图8c是类似于图8a的、该套件组装好的视图。

具体实施方式

现在参照图1。

图1示出一个由塑料制成的燃料储箱1，其通过任何已知制造工艺制成，例如注射模制储箱的两个半部分，并将它们焊接在一起以形成完整的储箱。如图1所示，储箱的侧壁包括用于接收充装管5的凸起3(也被称为“定位块”)。充装管通常通过由塑料制成的型坯的吹气模制而获得，其中所述塑料要么借助于其作为单层壁的厚度要么借助于包括在其多层壁中的燃料不可渗透层的存在而在法律要求的程度上对于燃料是不可渗透的。

图2示出位于储箱1的凸起3前方的通过吹气模制获得的充装管5。在该阶段，这两个元件不显示任何开口，需被切割以沿着其纵轴钻孔。图3示出充装管5和凸起3，其对应的孔已被切割，形成面对彼此的开口。

图4是充装管5和凸起3沿着图1的切割平面iv-iv的纵向截面图。充装管5的壁包括燃料不可渗透层7，其大致位于充装管壁厚度的中间位置，而凸起3则具有单层壁(不带有任何包含的燃料不可渗透层)。充装管5和凸起3被焊接在一起。该焊接由热板焊接工艺实现，实施时使充装管5沿着平行于充装管5的纵轴x-x的方向靠近凸起3。在焊接期间，两个元件3、5的塑料融合到一起以提供充装管5的基座9与凸起的基座11之间(图3)的连续介质。

充装管的燃料不可渗透层7具有防止在储箱与充装管之间的焊接处泄露的形状。该形状在充装管的吹气模制时通过估计基座9在焊接到储箱期间的变形来设计。

图4的截面图还示出入口止回阀13，其作用在于防止燃料向着与下游充装方向相反的上游方向(即从储箱到充装管)的任何流动。为此，入口止回阀13在其位于凸起3内的下游端部17处包括门部15。入口止回阀与之相反的端部、即上游端部19配备有瓣部21。根据其形状，瓣部21有时可被视为齿部21。入口止回阀13在其上游端部19与其下游端部17之间由圆管23制成，该圆管的直径略微小于充装管5的直径。在其它可行实施例中，管23具有非圆形的横截面。

瓣部21可以是在管23的壁中纵向地切割的部件，其形成平行于轴线x-x延伸并能够弹性地向内弯曲的条带。瓣部21在位置5a处贴靠着充装管5的内壁，该内壁在该位置处略微呈锥形。由此，瓣部21的形状可采用类似于充装管内壁的形状，这为在充装管5中朝着储箱1的方向向下游流动的液体流提供几乎连续的引导。

在该实施例中，管23承载锥形裙部25，该裙部通过径向凸缘27连接到管23。管23、径向凸缘27和锥形裙部25可以是一体的单一部件。在其它实施例中，它们可以是通过任何合适方式连接在一起的单独部件。锥形裙部25向着储箱方向止于边缘29，该边缘能够在充装管壁被焊接到储箱时粘结到充装管壁或与其融合，使得边缘29成为入口止回阀的密封件。

在瓣部21的附近(即接近上游端部19处)，入口止回阀13包括钩固装置，钩固装置在此通过弹性凸片31来实施。弹性凸片31能够通过弹性向内弯曲和向外展开。

在图4中可见，充装管5在其内壁中包括用于接收处于展开状态的弹性凸片31的凹处33。凹处33的位置被确定为当弹性凸片31在凹处中展开时，可使得锥形裙部25抵靠充装管的内锥形壁5b。

图4a示出将入口止回阀13插入充装管5中的第一步骤。插入方向通过箭头35示出。该插入方向是相对于充装管的上游方向。

入口止回阀13穿过充装管的端部孔被插入，瓣部21位于充装管前方。如图4b所示，在插入入口止回阀13期间，弹性凸片31向内弯曲，将其外直径减小到管23的直径。由此，弹性凸片31能够通过充装管的第一锥形壁5b，到达凹处33。

当到达凹处33处，如图4c所示，弹性凸片31在凹处中展开，其自由端部止压靠着凹处的底部。一旦展开，弹性凸片31就不会再向内弯曲，这是因为凹处没有为此导向的表面。相反地，瓣部31实现钩子的功能，防止入口止回阀13向着储箱的方向向下游运动。当入口止回阀13位于充装管中的该位置上，弹性凸片31展开，入口止回阀的锥形裙部25抵靠在充装管内壁的锥形部分5b上。

入口止回阀13在充装管内既不能向上游也不能向下游运动。

借助于入口止回阀在充装管5中的该类型的固定，能够操作充装管5并使得该充装管接近储箱并将这两个元件的相对的基座9和11焊接在一起。

焊接根据为人所熟知的热板焊接工艺来进行。如图4所示，焊接的结果是两个相对的基座9和11的材料的融合，以及锥形裙部25的边缘29的融合，这形成与充装管的壁一体的焊接体(bead)。

基座9、11和边缘29的形状被设计为能够使得焊接的结果在防止燃料储箱与充装管接合处的泄露方面是优化的。

在图5的实施例中，充装管5和入口止回阀13与上例是相同的，但是凸起43由包括燃料不可渗透层45的多层材料制成。燃料不可渗透层45在凸起中的位置可通过成型凸起43的模具的合适设计来获得。在该情况中，凸起43可用储箱的一个半部分通过多层型坯的吹气模制来获得。凸起43在燃料不可渗透层45靠近该凸起外部面的位置处被切割，以形成基座11和面对充装管的开口。这改善在例子中焊接的密封性，但取决于储箱和充装管的整体几何构造，本领域技术人员可做出其他选择。

在图6的实施例中，凸起3具有与图4一样的形状。充装管51具有不同的形状，这是因为该充装管在基座9附近不包括第一锥形内壁。该充装管从内部凹处33到焊接基座9整体地呈管状形状。

充装管51具有环形肩部53，而不是锥形部分。

入口止回阀55也不同于前述附图，其不同之处在于该入口止回阀具有不是锥形而是柱形的裙部57。裙部57通过径向凸缘59连接到管23。

如在前述实施例中那样地，凹处33在充装管51中位置的确定也是基于相同的考虑：当入口止回阀55的弹性凸片31在凹处33中展开时，裙部57抵靠环形肩部53。在该实施例中，入口止回阀在充装管中向着插入方向(即在充装管51内部的上游方向)的止挡由径向凸缘59抵靠着环形肩部53的径向壁实现。

柱形裙部57终止于边缘29，该边缘29位于(当入口止回阀被如此布置在充装管中时)充装管的端部附近。

图6a、6b和6c示出将入口止回阀55插入充装管51内的三个步骤。

在图6a中，入口止回阀以其瓣部21朝着充装管的方式被插入，并且入口止回阀向着箭头35指示的方向(该方向是上游方向)运动。图6b示出入口止回阀55在充装管51内运动期间的中间位置。弹性凸片31向内弯曲直到充装管的直径，从而允许入口止回阀向着箭头35的方向前进。

在图6c中，径向凸缘27已经到达肩部53的径向壁。该止挡使得入口止回阀的前进停止，且弹性凸片31已经到达凹处33并向外展开以在下游方向上锁固入口止回阀55。入口止回阀55由此以瓣部21抵靠着充装管51的内壁的方式被固定在充装管51内。

如已经解释的，一旦入口止回阀被固定在充装管51内，充装管51能够被持取并通过常用的热板焊接工艺被焊接到储箱。在焊接期间，基座9和11的塑料材料和边缘29的塑料材料融合在一起以形成一体的塑料部件，由此使得充装管泄漏型地固定到储箱。

在图7a-7c的实施例中，充装管61具有更简单的形状：该充装管是沿着其长度的柱形管，没有内部凹处，但在其端部处包括环形肩部53。

入口止回阀63由带有环形凸缘59和柱形裙部57的管23形成。入口止回阀63包括形成钩固装置的齿部65，而不是前述实施例的弹性凸片。齿部65由硬度高于充装管壁材料的硬度的材料制成。例如，这两个硬度的比值优选地高于40％。

如图7a所示，入口止回阀向着箭头35指示的方向被插入充装管61内。在插入期间，如图7b所示，齿部65在充装管的内壁上滑动。其硬度高于充装管的内壁的硬度，但其形状不因擦刮或磨损充装管的内壁而阻止入口止回阀向着上游方向前进。与之相对地，齿部65的形状不允许入口止回阀63向着相反方向(即下游方向)运动，这是因为齿部65在充装管的内壁中的抓紧。

一旦入口止回阀63到达其最终位置，如图7c所示，入口止回阀向两个方向均不能运动，这是因为入口止回阀向着上游方向被抵靠环形肩部53的径向凸缘59锁固并向着下游方向被抓紧充装管61的内壁的齿部65锁固。

像在前述实施例中那样地，充装管则可被焊接到储箱而无需支持入口止回阀，这是因为入口止回阀自然地定位在充装管61内，并相对于储箱与焊接基座9和11优化地定位。

在图8a-8c的实施例中，充装管与图6-6c中的相同，但入口止回阀71具有不同的形状。入口止回阀71是一体部件，其带有实现前述装置功能的不同段部：瓣部73、凸起段部75、管77。在该非常简单的入口止回阀上既没有径向凸缘也没有凸缘。

入口止回阀的壁是可弹性变形的，使得凸起段部75能够如图8b所示的将其直径减小到充装管的径直部分的直径并如图8c所示地恢复其初始形状以填充凹处33。

本发明不限于以上实施例，存在其它实施例并且这些实施例对于本领域技术人员是显而易见的。例如，充装管和燃料储箱两者都可以是多层结构。

术语：

图1-4c

燃料储箱1

凸起3

充装管5

图1中的平面iv-iv

充装管5的燃料不可渗透层7

充装管的基座9

凸起的基座11

入口止回阀13

门部15

icv的下游端部17

icv的上游端部19

齿部21(或瓣部)

管23

锥形裙部25

径向凸缘27

裙部的边缘29

弹性凸片31

凹处33

箭头35

图5

凸起43

燃料不可渗透层45(凸起43)

图6

充装管51

环形肩部53

入口止回阀55

柱形裙部57

径向凸缘59

图7-7c

充装管61

入口止回阀63

齿部65

图8a-8c

入口止回阀71

瓣部73

凸起段部75

管77