专利名称：用于液体箱的通气回路的阀的制作方法
用于、液体箱的通气回路的阀
本发明涉及一种用于液体箱的通气(排气)回路的阀，尤其是 涉及一种用于可以装配在才几动车辆上的燃:扦箱的通气回^各的阀。
现今，液体箱，尤其是用于机动车辆的燃料箱通常特别设置有 5 通气回路。该回路允许在低压的情况下(特别是为了补偿所消耗的 液体体积)将空气引入到箱中或者允许在过压的情况下(特别是在 过热的情况下)将箱中包含的气体排出。在这点上，为了满足日益 严格的环境要求，该回路还需考虑必须被排放到大气中的气体的沟
5危(channeling)以及可負巨的过滤、。
10 通气回^各以一种已知的方式包括至少一个阀，当箱一皮颠倒(倒
置)地或以非常大的倾斜角转动时，该阀尽可能地防止液体从箱中 排出。当这些情况发生时，该通气阀(venting valve)必须4是供快 速且可靠的响应，而对诸如具体而言箱中的非常高的流速、过压或 者低幅波动的瞬时现象(瞬变现象)具有最小的灵每文度。还必须确
15保在正常操作中以及在灌装(注入，加料)期间携带入罐(canister ) (或包含吸收燃料蒸汽的物质(通常为活性炭)的室)的液体最少， 以免浸透所述罐并且使得对排》文到大气中的气体的净化无效。该现 象在本领域的行话中一般被称为LCO (液体携带)。
20上部针或尖端的浮子(float )。使用这种类型的阀来降低LCO风险 的一种方法描述在申"i青US 2002/0124909中，其是用挡才反(baffle ) 围绕阀的轴并在轴和阀上^殳置孔，以1更迫Y吏气体排入迂回(弯曲) 通道中使其被液体净化。
这种类型的系统的 一个缺点是其体积庞大(轴/挡板组件的总直 径)。解决该问题的一种方法可以是为阀设置内挡板，但是这就将 会使可用于浮子在其中滑行的体积减少，因此浮子变得"更薄
(thinner )" , 乂人而导致液线(liquid line )上的分散(分布，dispersion )
5更大并且阀性能方面的重复性更差。
此外，当浮子长时间停留在高位置(封闭的通气孔)中时，燃 料可以围绕该孔积聚在存在于该区域(尤其是浮子的头部上)中的 平面上。于是，由于不可能通气，所以箱体中的压力上升。因此，
当阀再次打开时，瞬时速度非常高，^人而燃:杆滴^皮携带的实际(潜
10在，substantial)风卩企非常高。
因此，本发明的目的在于提供一种体积较小且同时提供良好的 性能重复性/精度和4交低的LCO风险的阀。
为ot匕，本发明涉及一种用于液体箱的通气回i 各的阀，所述阀包括-.
15 a) 主室，该主室通向该箱体并且经由3L连冲妻于该通气回i 各；
b) 浮子，包括本体和能够封闭孔的头部，所述浮子能够在该 主室内部垂直滑动；以及
c) 挡板，围绕该孔并且经由位于该主室内的底部(bottom) 卩艮定次室(secondary chamber ),
20 次室、浮子的本体及头部的尺寸和形状i殳计成4吏得浮子的所述
头部可以至少部分i也在该次室内滑动，而浮子的本体却不能这才羊做。
这样的一种几何形状明显具有减少体积(由于挡板是内在的)、 提供良好的精度(由于仅其头部是"细的"，因此浮子在液体管线
上的分布低)和降低LCO风险(液体增加的区域由挡板限定)的 优点。当浮子的头部具有基本没有水平面的尖端时可进一 步降低这 5种风险。圓锥形尖端(不管是否被置于立式汽缸上)是简单的且能 给出良好的效果。
根据本发明的阀用于可容纳任何液体的箱体的通气回路。尤其 是，该液体可以是燃料、制动液(brake fluid )或润滑剂。更具体地， 该液体是燃津牛。该箱体可用于〗壬〗可应用，尤其用于装备车辆并且还 10更加尤其用于装备才几动车辆。
根据本发明的阀包括由本体和用于封闭通气孔的头部组成的 浮子。该阀还包括任何形状的主室，从内部结构上适合于该浮子的 滑动，并且尤其是适合于浮子的本体的滑动。为此，主室通常具有 恒定的内一黄截面，至少在浮子的本体必须能够滑动之处具有恒定的 15内坤黄截面。具体而言，至少在该部分中，该室为内圆4主形。
浮子本体的外部(侧面)形状明显地匹配于该室的浮子必须能 够在其中滑动的内部的形状。因此，通常，该浮子具有圆柱形外部形状。
根据本发明的阀还包括次室，经由位于该主室内的底部而被打 20开并且由挡板约束(限制，bond)。
才艮据本发明，浮子的头部具有这样的尺寸和几何形状，该尺寸 和形状使得其可以在次室中滑动，而浮子的本体却不能这样啦支。具 体而言，在一个具体实施方式
中，主室和次室都是圓柱形的且是同 心的。在该具体实施方式
中，因此，浮子的本体和头部也具有圆柱 25形外壳，主室的直径(Dmc)、浮子本体的直径(Dfb)、次室的直径(Dsc)以及浮子头部的直径(DFH)之间的关系表达如下 DMC>DFB〉DSC〉DFH。
才艮据本发明的阀的主室优选包括当浮子处于^f氐位置中时用于 浮子的支撑件(支架，support)。用于浮子的支撑件可以是任何已知类型的。有利地，该支撑件是具有孔的板或者具有孔的截头圆锥 形盘(fmstoconical dish)。术语"有孑L的"理解为是指具有允许液 体流过该盘以便允许浮子执行其功能的多个开口。具体而言，该截 头圆《,形盘或4反包4舌中心孔。当箱体中的液位(液面，liquid level) 上升时，该液体经由下部分穿过截头圆锥形盘或板中的开口渗入阀中，用力将浮子向上推并且还使针封闭位于阀的头部中的孔。
在一个优选的具体实施方式
中，才艮据本发明的阀的主室在其上 部分具有一个或多个用于气体流动且因此提供该阀的排气/通气功
能的侧开口。术语"气体"具体而言理解为是指必须:被引入到箱体 中的外部空气或者箱体中所包含的必须可以去除的气体混合物。在燃料箱的情况中，这些气体混合物本质上包括空气和燃料蒸汽。
有利;也，主室中的侧开口形成为具有小的尺寸，以^更具体而言 通过节流(throttling)来防止明显液体体积的流动。通常，每一个 开口具有在10和20mm2之间的面积。由于优选具有两个直接相对 的孔(window ),因此通常具有在20和40 mm2之间的总面积。
具体而言，这些侧开口具有细长的矩形横截面。有利地，具有
至少两个侧开口 。这是因为当阀再次打开时(例如当箱体被倾斜时) 此刻单个孔(window)可能会被阻塞(通过液体燃料)。在这种情 况中，由于在箱体再次打开时，箱体中的压力已经上升，气体流速 很高，因此液体燃料被携带的风险非常高。通过至少两个直接相对
的孔来避免完全阻塞。
在根据本发明的阀的一个有利的具体实施方式
中，内挡板也设 置有至少两个侧开口 。这是因为被该挡板阻挡的液体沿着该挡板流
动以^更向下排出。因此，如果气体流动(气流，gas flow)只能经 由底部通过该挡板的话，那么气体流动将再次掠过液滴并因此携带 5 这些液滴。
更加特别优选地，这些开口相对于主室的那些开口偏移 (offset )。其中内挡板中的开口也直接相对并且与该室的那些开口 交4晉的具体实施方式
(即，四个开口布置成一个相只于于另一个成90。 的十字交叉形式)提供了良好的效果。
10 内挡板中的上述开口可定位于其上的任何位置处。然而，从该
挡^1的底部开始的槽才是供了良好的效果，由于它们有助于对一皮截留 液体的沉淀(settling)(排出)。这些槽甚至可以存在于高于该挡氺反 高度的一半以上之处，或者实际上高于该高度的3/4处。
在该室的上部分中定位气体流动开口非常充分地降低了液位 15以及液位的移动对这些开口的可能的影响，,人而允许在某些危急情 况中进行通气。当需要时，还可通过4吏用面对这些开口中的一些且 <尤选面7于所有这些开口而i殳置的至少 一个外挡纟反来降J氐该影响。
这可以是围绕阀的头部的具有基本上环形横截面的单一挡板。 或者可替换地，可以使用一系列挡板，每一个均面对一个或多个开
20口。优选地，其为单一挡并反，优选地是环形且i殳置有开口的一个挡 板。这是因为根据本发明的阀优选具有非常高的封闭高度(closure height)(即，接近于箱体的上壁)，以便于最大限度地使用箱体的 存储体积。这意味着用于气体的通道必须设置在阀上足够高之处。 现在，外挡板的存在具有降低进入到阀中的最高入口点的效果。为
25了使该挡板的使用与高的封闭高度相协调，在该挡板中设置开口。 这样，当燃料水平(燃料深度，fuel level)非常高时，始终存在通
过这些挡板的槽的小通道，以-使用于4吏箱体的通气连续进行。由于 与关于内挡板中的开口所述的原因相同的原因，优选地，这些开口 具有优选从外挡板的底部开始的纵槽的形式。
与在内挡板的情况中 一样，外挡板优选包括至少两个直接相对
5的开口，优选地，这些开口相对于室的那些开口偏移，且具体而言
与室的那些开口交4晉。
从上述得出，在根据本发明的阀的一个有利的具体实施方式
中，内挡一反和外挡斧反的开口相对于主室的那些开口以十字交叉的形
式排列并布置。通过附图2所示的该几^可形状防止不同部分之间的 10任何直接通道，因此产生最适宜的曲折效果(labyrinth effect )。
过度i也减少阀的浮出体积(emerged volume X即，用来延长其头部)， 因此增加其液线分散的风险。通常，内挡板的长度小于主室长度的 三分之一，或者甚至小于主室长度的四分之一。
15 同样地，在合适的地方，外挡板的长度被限制成用于覆盖室中
的开口所需要的长度。通常，外挡板略长于内挡板，但是一般并不
超出主室长度的一半或者甚至三分之一。
在才艮据本发明的阀中，"环，，(在广义上来讲，即两个一^殳为圆 柱形的壁之间的流动路径)通常设置成足够宽，以可以根据具体情 20况分别允许穿过室与内挡板之间的，以及穿过室与外挡板之间的气 体流动。如果这些环太窄，-故截留液体的液滴有在这些壁之间形成 膜的风险，这将会减小流动面积并且还造成箱体中的压力上升。气
LCO的风险。
另一方面，太宽的话，环限制的流体较少，并且存在使液滴影 响隔板的过程中具有的有益效果减少的风险。另外，本申请的目的 之一是提供一种紧凑的阀，因此，该目标将是在适当的地方使外挡 板的直径最小。相反，内挡板的尺寸不能减得太多，以免过度减少
5浮子头部的直径，从而增加浮子液线分散方面的风险。
因此，上述环(多个环)优选形成最优化测试(optimization test) 的主题。实际上，在标准尺寸的阀(相对于主室的直径而言为30-35 mm)上，约1 mm (通常1至2 mm )的尺寸^是供了良好的,文果。
本发明应用于通气阀和灌装排气阀两者，该灌装排气阀的目的 10是为了i殳定最大灌装深度(灌装面，fill level) (FLVV或灌装限制 通气阀功能)。
因此，根据本发明的阀允许液体箱在正常操作中以及在灌装时 都进4亍通气。同样，在车辆翻转或^皮过度倾斜的情况下其不具有防 止液体进入的功能(ROV或翻转阀功能)，和/或防止过灌装的功能 15 (OFP或防过灌装功能)。因此，在适当的地方，这些功能必须由 独立的装置或者与该阀相结合的附加装置来^是供。
为了一是供上述ROV功能，一^L所采用的装置由重质^求和/或预 载弹簧(preloaded spring)组成。重质球提供了良好的效果，尤其 是与具有孔的截头圆锥形盘(或与具有凹截头圓锥形底部的浮子相
20 结合的具有孔的板)相结合的重质球提供了良好的效果。在箱体被 倾斜的情况中，该球在截头圆锥形盘中移动，将浮子向上推并且甚 至在阀中液位上升之前使通气孔被针和阀头部的密封件封闭，从而 全面防止液体流到通气回^各中。在箱体翻转的情况下，重质材津+的 球也将浮子朝向阀的封闭位置推并且通过重力将其保持在该位置
25 中。因此，本发明在具有ROV功能的阀的环境中提供了特别良好 的凌丈果。 关于OFP功能，在需要的情况下，可通过用于执行该功能的任 何已知装置来提供这种功能。通过重力封闭通气孔的重质球OFP 装置提供了良好的效果。
优选地，所选4奪的OFP装置#1容纳在浮子上方的室中的阀的上 5部分中。因此，其放置在将阀分成执行OFP功能的顶部以及执行通 气功能的底部的壁上。该壁上穿有孔，当箱体中的压力4氐于某一压 力水平时，该孔被该球封闭。该壁有利地与阀的室才莫制成单一部分 (单个部件，single part )。
阀的构成元件可由任何材料制成。优选地，它们基于热塑性材 10料。在这种情况下，选择一种材料或多种材料使得它们承受工作应 力是非常方便的。具体而言，所选4奪的这些材料必须相对于其所必 须接触的液体呈惰性，尤其是相对于燃料呈惰性。
具体而言，在液体箱是由塑料制成的燃冲牛箱的情况下，根据本 发明的阀的大部分构成元件也是由塑料制成的。术语"塑料"理解
15为是指任何合成的聚合物材料，无论是热塑性材料还是热固性材 料，其在环境条件下为固态，以及至少两种这些材料的混合物。所 需要的聚合物包括均聚物和共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。 这样的共聚物的实例包括但不限于无规共聚物、线性嵌段共聚物、 非线性嵌段共聚物、以及接枝共聚物。优选包括热塑性弹性体及其
20混合物的热塑性聚合物。
熔点低于分解温度的任何类型的热塑性聚合物或共聚物是合 适的。溶化范围超过至少l(TC的热塑性塑料是尤其适合的。这样的 材料的实例包括其分子量表现为多分散性的那些材料。
具体而言，才艮据本发明的阀可以由聚烯烃、冲妻枝聚烯烃、热塑 25性聚酯、聚酮、聚酰胺及其共聚物制成。 在塑料燃料箱中经常使用的 一种聚合物是聚乙烯，尤其是是可
能具有包括隔离层(barrier layer)(例如基于EVOH,或水解的乙
可渗透的表面处理(例如氟化或磺化)的层的多层结构的高密度聚 5 乙烯(HDPE)。因此，当根据本发明的阀包括盖时，其优选基于 HDPE,以1"更也一皮焊4妄至箱体。至于阀的其它部〗牛，这些部件优选 基于至少一种烃不可渗透塑料(hydrocarbon-impermeable plastic )。 这样的烃不可渗透塑料的实例是但不限于聚对苯二曱酸乙二酯或 聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚酮和聚缩醛。应该注意的是，所 10 有这些部件(包括盖)可以是包括例如至少一层高密度聚乙烯层和 可选地(在该表面上或者在所述结构中)包括烃隔离层的多层结构。
在塑料燃料箱的情况下，并且尤其是在基于HDPE的燃料箱的 情况下，使用包括基于HDPE的盖、由POM (聚曱醛)或PBT (聚 对苯二甲酸丁二酯)制成的室和浮子，以及由含氟弹性体制成的密 15封件的阀获得了良好的效果。
用于将阀固定至箱体的方法和定位(position )可以通过适合于 具体条件的任何标准方式来选择。优选地，该阀被直接连接于箱体 的上臂并且优选通过焊接其盖而连接。
通过下面的附图非限制性地说明本发明
20
图1示出了穿过根据本发明的通气阀处于打开位置时的轴向
截面；
图2示意性地示出了穿过该相同阀的上端位置的径向截面；
以及
图3示出了穿过根据本发明的另 一 阀再次处于打开位置时的 25 專由向截面。
图1示出了一种通气阀，包括与通气管(2)结合的盖(1)， 以及通向箱体(未示出)的主室(3)。如在低位置中所示，浮子(4， 5)可在主室(3)中垂直滑动。该浮子包括本体(4)，以及与本体 (4)制成一个部分(一个部件)且设置有圓锥形尖端(6)的头部 5 (5)。浮子的液线由图示表示。
主室(3)包括上壁(7)，该上壁设置有具有通气孔(14)的 向下的突出(隆起物，excrescence) (8)。浮子(4， 5)可以通过阀 中的穿过具有孔的板(9)的液体的上升而移动，或者在箱体^皮倾 斜的情况下通过重质材料的ROV球(10)的位移而移动。室(3) 10 在其上部分包括小的侧开口 (11),这些侧开口允许气体流动但防 止实际的液体流动体积。该室还包括环形内挡板(12),用于阻挡 由穿过这些开口 (11)的气体携带的任何液体。应该注意的是，盖 (1)通过环形部分(12，)向下延伸，该环形部分也用作挡板， <旦 是个外挡板。该内挡一反和外挡板也设置有开口 (ll')(ll")。
15 在所示的阀中，盖(1)与外挡—反(12，)制成一个部分，主室
(3)和内挡板(12)也都制成一个部分，其中，预先设置有壁(7) 且随后通过夹入盖(1)中而被组装。环形密封件(13)使得可以 将该连一妻密封。
该阀具有只于分别通向室(3 )和通向挡斧反(12 ) ( 12')的开口的 20最优化的定位，如图2所示及上面所述。在该图中可以看到，从外 挡^反(12，)穿过主室(3)到内挡^反(12)，开口 (ll"， ll'和ll)
分别偏移90°。
图3也示出了一种通气阀，包括与通气管(2)结合的盖(1)， 以及通向箱体(未示出)的室(3)。如在低位置中所示，浮子(4) 25可以在室(3)中垂直滑动并且包括其上设置有具有孔的密封件(6) 的针(5)(与该浮子制成单一部分)。该密封件的功能是为该阀提
供两级开口效应(参见以本申请人的名义的共同未决(copending) 申请)。
室(3)的上部具有截头圓锥形盘(7)的形式且包括活动的 OFP球(8)。浮子(4)可以通过阀中的穿过具有孔的板(9)的液 5体的上升而移动，或者在箱,皮倾斜的情况下通过重质材冲+的ROV J求(10)的<立#多而牙多动。
室(3)在其上部分包括小的侧开口 (11)，这些侧开口允许气 体流动^旦防止实际的液体流动体积。该室还包括-环形内挡斧反(12 ), 用于阻挡由穿过这些开口 (11)的气体携带的4壬一f可液体。应该注意 10 的是，盖(1)通过环形部分向下延伸，该环形部分也用作挡板， ^f旦是个外挡板。浮子(4)的头部i殳置有钩状指形物(13)，该指形 物限定围绕针(5)的一些中空罩(空心罩)，密封件(6)可在该 罩中移动。
权利要求
1.一种用于液体箱的通气回路的阀，所述阀包括a)主室(3)，通向所述箱体并且经由孔(14)连接于所述通气回路(2)；b)浮子，包括本体(4)和能够封闭所述孔(14)的头部(5)，所述浮子能够在所述主室(3)内垂直滑动；以及c)挡板(12)，围绕所述孔(14)并限定经由在所述主室(3)内的底部而打开的次室(3′)，所述次室(3′)、所述浮子的所述本体(4)和所述头部(5)的尺寸和形状设计成使得所述浮子的所述头部(5)可以至少部分地在所述次室(3′)内滑动，而所述浮子的所述本体(4)却不能这样做。
2. 根据前述权利要求所述的阀，其中，所述浮子的所述头部(5 ) 具有基本上圆锥形的尖端(6)。
3. 才艮据前述任一权利要求所述的阀，其特征在于所述主室(3)和所述次室(3')都是圆柱形且是同心的；所述浮子的所述本体(4)和所述头部(5)具有圓柱形 外壳；以及所述主室的直径(Dmc)、所述浮子本体的直径(DFB)、 所述次室的直径(Dsc)以及所述浮子头部的直径(DFH)之 间的关系为DMC>DFB>DSC>DFH 。
4. 根据前述任一权利要求所述的阀，其中，所述主室(3)包括 i殳置有至少两个侧开口 (11)的上部分。
5. 4艮据前一4又利要求所述的阀，其中，所述挡才反(12 )也包括至少两个侧开口 ( ir)。
6. 才艮据前一^又利要求所述的阀，其中，所述侧开口 (ir)是乂人 所述挡纟反(12)的所述底部开始的才曹。
7. 根据权利要求5或6所述的阀，其中，所述挡板(12 )的所迷 开口 ( ii')和所述室(3)的那些开口 ( 11 ) 一个相对于另一 个偏移。
8. 根据权利要求4至7中任一项所述的阀，其特4正在于，所述阀 包括第二挡板(12'),所述第二挡板限定经由围绕所述主室(3 ) 的所述开口 (11)的所述底部而打开的外室(3")。
9. 才艮据前一^L利要求所述的阀，其中，所述挡斗反(12')包括至 少两个侧开口 ( 11")。
10. 才艮据前一权利要求所述的阀，其中，所述侧开口 (ir)是从 所述挡板(12，)的所述底部开始的槽。
11. 才艮据权利要求9或10所述的阀，其中，所述挡+反(12')的所 述开口 ( ii")和所述室(3 )的那些开口 ( 11 ) 一个相乂十于另一个偏移。
全文摘要
用于液体箱的通气回路的阀，所述阀包括a)主室(3)，通向该箱体并且经由孔(14)连接于该通气回路(2)；b)浮子，包括本体(4)和能够封闭孔(14)的头部(5)，所述浮子能够在主室(3)内部垂直滑动；以及c)挡板(12)，围绕孔(14)并且经由位于主室(3)内的底部限定次室(3′)，其中，次室(3′)、浮子的本体(4)及头部(5)的尺寸和形状设计成使得浮子的所述头部(5)可以至少部分地在次室(3′)内滑动，而浮子的本体(4)却不能这样做。
文档编号F16K24/04GK101180485SQ200680018050
公开日2008年5月14日 申请日期2006年5月22日 优先权日2005年5月24日
发明者文森特·屈韦利耶, 蒂埃里·劳泽尔 申请人:因勒纪汽车系统研究公司