本發(fā)明涉及一種用于液體儲箱的通氣的閥門裝置，尤其涉及可以用于配備機動車的燃料儲箱的通氣的閥門裝置。

背景技術(shù)：

目前，機動車用的燃料儲箱一般設有通氣回路。該回路允許在欠壓的情況下將空氣引入儲箱(尤其是用于補償所消耗的液體量)或在過壓的情況下允許移除包含在儲箱中的氣體。該回路還允許需要被排放到大氣中的氣體的導通和可能的過濾，以滿足這方面越加嚴格的環(huán)境要求。該回路一般包含在儲箱翻轉(zhuǎn)或處于過高的傾斜角度的情況下盡可能地阻止液體流出所述儲箱的閥門。該閥門一般包括具有適于關(guān)閉通氣開孔的關(guān)閉元件的浮子。正在進行持續(xù)的努力以提供通氣開孔的密封關(guān)閉，尤其是在閥門長時間保持浸沒在液體中的時候。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施方式的目的在于提供一種以更高的密封力工作的閥門裝置。具體地，本發(fā)明的一個目的在于提供一種降低或消除液體泄漏(即靜態(tài)泄漏)風險而不改動閥門的關(guān)閉高度(Shut Off Height，SOH)的閥門裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于液體儲箱中的閥門裝置，所述閥門裝置包括：

-限定主室的殼罩，該主室具有至少一個入口開孔和至少一個出口開孔；

-包括關(guān)閉元件的浮子，該浮子能夠在主室內(nèi)部在第一位置和第二位置之間移動，在第二位置上，所述至少一個出口開孔被該關(guān)閉元件關(guān)閉；

-重量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)被配置為用于通過將荷載移入或移出浮子來控制浮子的重量，使得處于第二位置的浮子的重量低于處于第一位置的浮子的重量。

由此，提出了一種配備有可變重量浮子的閥門裝置。更具體地說，根據(jù)本發(fā)明的重量控制系統(tǒng)允許浮子在第一位置上具有第一重量并在第二位置上具有第二重量，并且第二重量小于第一重量。

在一個具體實施方式中，第二位置可以是這樣的位置：在該位置上，浮子這樣地布置關(guān)閉元件，使得該關(guān)閉元件(部分地或完全地)關(guān)閉出口開孔(一個或多個)；并且，第一位置可以是這樣的位置：在該位置上，關(guān)閉元件不(部分地或完全地)關(guān)閉出口開孔(一個或多個)。

在一個具體實施方式中，第一位置可以是這樣的位置：在該位置上，浮子休止于主室內(nèi)。在該休止位置上，浮子可以支在設置于主室中的支承件上。

本發(fā)明的實施方式是基于這樣的發(fā)明性認識，即：能夠減小浮子的重量(在浮子處于第二位置時)以增大密封力(即出口開孔(一個或多個)上的關(guān)閉力)。

更具體地，本發(fā)明人意識到，可以這樣地減輕浮子的重量以使得作用于浮子上的向上的浮力可以具有更大的效果。

在一個具體實施方式中，可以漸進地減輕浮子的重量(即移走配重)，在這個意義上，根據(jù)本發(fā)明的重量控制系統(tǒng)可以隨著浮子從第一位置移到第二位置而連續(xù)地或逐漸地減輕浮子的重量。

在另一具體實施方式中，可以一旦浮子到達第二位置就減輕浮子的重量(即移走配重)。

在另一具體實施方式中，可以在關(guān)閉元件達到或接觸出口開孔(一個或多個)之前在預定位置處減輕浮子的重量。

根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置旨在用于儲箱的通氣，該儲箱可能包含任何液體。

具體地，該液體可以是燃料。儲箱可以旨在用于任何用途，尤其是用于配備車輛、更尤其是用于配備機動車。

在一個具體實施方式中，可以這樣地選擇根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置的殼罩的尺寸和形狀，以使得該閥門裝置可以優(yōu)選地通過附接到儲箱的頂壁內(nèi)側(cè)而被完全地布置在儲箱內(nèi)部。

在一個具體實施方式中，所述閥門裝置的殼罩包括頂部表面，該頂部表面包括用于方便將殼罩焊接到儲箱內(nèi)部上的連結(jié)部件。

在一個具體實施方式中，所述閥門裝置的殼罩包括用于方便將殼罩焊接到儲箱的頂壁的外表面上的連結(jié)部件。

在另一具體實施方式中，所述閥門裝置的殼罩是適于被附接到儲箱上的凸緣或支承件的一部分或被固定到這樣的凸緣或支承件上。主室可以具有一個出口開孔?？蛇x地，主室可以具有多個出口開孔。對于該后一具體配置，可以降低再打開壓強。

根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置允許液體儲箱既在正常工作中也在加注時通氣。而且，該閥門裝置具有在車輛翻轉(zhuǎn)或過度傾斜的情況下阻止液體進入的功能。

有利地，所述閥門裝置的構(gòu)成元件可以由任何材料制成。優(yōu)選地，這些元件是基于熱塑性材料的。在該情況下，明顯方便的是這樣地選擇材料以使得材料能夠承受工作應力。當然，所選擇的材料必須與其必須接觸的液體相容，尤其是與燃料相容。

特別地，在液體儲箱是由塑料制成的燃料儲箱的情況下，根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置的大部分構(gòu)成元件也是由塑料制成的。術(shù)語“塑料”被理解為指任何聚合合成材料，無論其是熱塑性還是熱固性的，以及至少兩種這些材料的混合物。所指聚合物既包括均聚物也包括共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。這樣的共聚物的例子非限制性地有：無規(guī)共聚物、線性嵌段共聚物、非線性嵌段共聚物，以及接枝共聚物。熱塑性聚合物，包括熱塑性彈性體，及其混合物是優(yōu)選的。任何類型的熱塑性聚合物或共聚物都是合適的。

在一個具體實施方式中，關(guān)閉元件由橡膠制成。在一個具體實施方式中，關(guān)閉元件可以是針密封件或帶密封件。

在一個具體實施方式中，所述重量控制系統(tǒng)被配置為用于給處于第一位置的浮子添加重量并用于給處于第二位置的浮子減輕重量。

由此，所述重量控制系統(tǒng)能夠增加處于第一位置的浮子的重量并能夠減小處于第二位置的浮子的重量，使得處于第二位置的浮子的重量低于處于第一位置的浮子的重量。因此，該重量控制系統(tǒng)允許精確地控制第一位置和第二位置之間的重量比值。這允許優(yōu)化地控制密封力。

在一個具體實施方式中，所述荷載可以處于固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)。在該荷載處于固態(tài)的具體實施方式中，荷載可以具有任何形狀，只要其可以被移入和移出浮子。

在荷載處于業(yè)態(tài)或氣態(tài)的具體實施方式中，荷載能夠通過連通器原理而被移入或移出浮子。

根據(jù)本發(fā)明的浮子可以容納荷載。例如，浮子可以包括用于容納該荷載的內(nèi)部箱(一個或多個)和/或管道(一個或多個)。

在一個具體實施方式中，所述重量控制系統(tǒng)可以是基于機械的系統(tǒng)。在一個例子中，該重量控制系統(tǒng)可以使用重力來實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移操作。在另一例子中，該重量控制系統(tǒng)可以包括基于彈簧的系統(tǒng)以實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移操作。在另一例子中，該重量控制系統(tǒng)可以包括基于磁體的系統(tǒng)以實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移操作。在另一例子中，該重量控制系統(tǒng)可以是以上的組合。

在另一具體實施方式中，所述重量控制系統(tǒng)可以是基于電子的系統(tǒng)。例如，電子控制單元可以被用于激活該重量控制系統(tǒng)以將流體注入處于第一位置的浮子中并用于將該流體從處于第二位置的浮子中吸出。

在一個有利實施方式中，所述荷載包括至少一個球體。

球體(一個或多個)可以由任何材料制成。優(yōu)選地，球體是基于金屬或金屬合金的。

在一個具體實施方式中，處于第一位置的浮子的重量是浮子的自重和球體(一個或多個)的重量的組合。處于第二位置的浮子的重量是浮子的自重。由此，浮子在第二位置上更輕。

在一個具體實施方式中，所述重量控制系統(tǒng)包括至少一個形成于浮子中的第一通道和至少一個形成于殼罩中的第二通道，所述至少一個球體適于滾入第一和第二通道，第一和第二通道被這樣地布置以使得：

-在第一位置上，第一和第二通道彼此連通，以允許所述至少一個球體從殼罩轉(zhuǎn)移到浮子；并且

-在第二位置上，第一和第二通道彼此連通，以允許所述至少一個球體從浮子轉(zhuǎn)移到殼罩。

該布置特別緊湊并易于制造。

有利地，第一通道(一個或多個)與浮子一體地制成，第二通道(一個或多個)與殼罩一體地制成。

浮子可以包括多個第一通道，殼罩可以包括多個相應的第二通道。在一個具體實施方式中，浮子和殼罩可以通過注射模制工藝或通過添加式制造工藝(即3D打印)來制造。

在一個具體實施方式中，所述閥門裝置包括多對第一通道、多對第二通道和多個球體。所述各個對以均勻的方式圍繞浮子和殼罩分布。例如并非限制性地，該閥門裝置包括彼此相對120°地分布的三對第一和第二通道。

在一個具體實施方式中，所述閥門裝置還包括被布置在主室底部的液滴收集和排放室。由此，被來自于儲箱的氣體帶走的液滴例如可以通過重力而被收集并送回儲箱。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種閥門組件，該閥門組件包括支承如上所述的閥門裝置的共用支承件。在一個具體實施方式中，該共用支承件還適于支承其它構(gòu)件：其它類型的閥門、傳感器、流體導管、電線。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種燃料儲箱，該燃料儲箱包括至少一個如上所述的閥門裝置或閥門組件，所述至少一個閥門裝置或閥門組件被附接到所述燃料儲箱上。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種機動車，該機動車包括如上所述的燃料儲箱。

附圖說明

附圖是用于示出本發(fā)明的設備的實施方式的目前優(yōu)選的非限制性示例的。由以下詳細的說明，當結(jié)合附圖閱讀時，本發(fā)明的特征和主體的以上和其它優(yōu)點將變得更加明顯，并且將更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的閥門裝置，該閥門裝置以示例性的方式被安裝在燃料儲箱中；

圖2示意性地示出了圖1的閥門裝置的橫截面視圖；

圖3A至圖3C是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的重量轉(zhuǎn)移程序的示意圖，其中浮子分別處于第一、中間和第二位置；以及

圖4A至圖4C是示出了殼罩和浮子的表面的示意圖，這些圖示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的重量轉(zhuǎn)移程序，其中浮子分別處于第一、中間和第二位置。

在所有附圖中，相似附圖標記被用于指示相似特征。

具體實施方式

本發(fā)明提供了一種用于液體儲箱的通氣的閥門裝置。在一個具體實施方式中，本發(fā)明的閥門裝置可以被用于機動車的燃料儲箱中。本發(fā)明的閥門裝置可以用作翻轉(zhuǎn)閥門(Roll-Over Valve，ROV)或加注極限通氣閥門(Fill Limit Vent Valve，F(xiàn)LVV)。

“燃料”被理解為指液體或液化碳氫化合物的混合物，如通常用于給內(nèi)燃機供能的，包括已知的汽油、柴油、乙醇等燃料。本發(fā)明的閥門裝置特別適于包含具有相對高的蒸氣壓強的燃料(例如汽油)的燃料儲箱的通氣。

與本發(fā)明一起使用的燃料儲箱優(yōu)選地由塑料制成。

燃料儲箱的壁可以由單一熱塑性材料層或兩個層形成。一個或更多個的其它可能的附加層可以有利地由這樣的材料制成的層形成：該材料防止液體和/或氣體滲透。優(yōu)選地，該防滲層的性質(zhì)和厚度被這樣地選擇以最小化與儲箱內(nèi)部表面接觸的液體和氣體的滲透性。優(yōu)選地，該層是基于防滲樹脂的，即對于燃料不滲透的樹脂，例如EVOH(部分水解乙烯/醋酸乙烯酯共聚物)?？蛇x地，儲箱可以經(jīng)受表面處理(氟化或磺化)以使其對于燃料是不滲透的。

當根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置被附接到燃料儲箱上時，優(yōu)選地是通過焊接來附接的。該焊接可以在燃料儲箱的型坯成型階段期間實現(xiàn)?？蛇x地，該焊接可以在燃料儲箱最后工序(鉆孔和焊接)之后或期間實現(xiàn)。

在一個具體實施方式中，該閥門裝置例如通過鉆孔和焊接被附接到儲箱的外表面上。

可選地，該閥門裝置可以通過熱板焊接或激光焊接或超聲焊接被附接到燃料儲箱或尿素儲箱的被注塑的外殼的內(nèi)側(cè)上。

在一個具體實施方式中，該閥門裝置的一部分，諸如例如和非限制性地方式，蓋件和/或殼罩，可以與儲箱一起被注塑。

可選地，閥門裝置也可以通過紅外線焊接工藝附接到儲箱外殼的內(nèi)側(cè)上。這種工藝例如在美國專利文獻US7,829,819中描述。

可選地，該閥門裝置可以通過塑料包覆成型工藝被附接到儲箱上。

可選地，該閥門裝置可以通過鎖環(huán)系統(tǒng)或其它現(xiàn)有技術(shù)已知的任何方式被附接到儲箱上。

圖1描繪了具有儲箱外殼101的燃料儲箱100的剖視示意圖。儲箱加注管104提供了燃料進入燃料儲箱100的進入通道。燃料儲箱100通常具有一定體積的液體燃料102和蒸氣空間103。根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置200被布置在燃料儲箱100內(nèi)。閥門裝置200可以被焊接到儲箱外殼101的外表面或內(nèi)表面(即內(nèi)壁)上。閥門裝置200也可以通過使用鉚扣或燕尾技術(shù)來附接。這些技術(shù)是本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的，因此不進一步解釋。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的閥門裝置200。閥門裝置200包括限定主室202的殼罩201。主室202包括入口開孔203(在圖1中示出)和出口開孔204(在圖1中示出)。閥門裝置200包括蓋件205，該蓋件可以與殼罩201一體地模制或可以形成通過任何已知方式(借助于密封件的機械固定；焊接等)接合到該殼罩上的單獨部件。在所示出的實施方式中，蓋件205是單獨的部件并被夾固在殼罩201的頂部上。蓋件205包括被配置為用于方便連接到管或管道的一個端部的連接部206(例如，快速連接偶合或樹狀螺紋接口)(在圖1中示出)，其中所述管或管道的另一端部被連接到碳罐300(在圖1中示出)。

閥門裝置200包括液滴收集和排放室207，其中所述液滴是被來自于儲箱100(在圖1中示出)的氣體帶來的。收集和排放室207被布置在主室202的底部。由此，液滴可以例如通過重力而被收集并被送回到儲箱。

該閥門裝置包括浮子208，該浮子包括關(guān)閉元件(未示出)，浮子208能夠在主室202在第一位置和第二位置之間移動，在第二位置上，主室202和出口開孔204(在圖1中示出)之間的連通被關(guān)閉元件(未示出)關(guān)閉。關(guān)閉元件可以是針密封件或帶密封件。閥門裝置200包括被配置為用于控制浮子的重量以使得處于第二位置的浮子的重量小于處于第一位置的浮子的重量的重量控制系統(tǒng)。

在所示出的實施方式中，閥門裝置的重量轉(zhuǎn)移是通過形成于浮子208中的第一通道209和形成于殼罩201中的第二通道210確保的。每個通道包括入口開孔209a、210a和出口開孔209b、210b。確保重量控制的荷載可以處于固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)，只要該荷載可以被移入和移出浮子。

在下文中，參照圖3A至圖3C描述了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的重量轉(zhuǎn)移程序。

在這些圖中示出的重量控制系統(tǒng)包括形成于浮子208中的第一通道209和形成于殼罩201中的第二通道210。每個通道209、210包括入口開孔209a、210a和出口開孔209b、210b。確保重量控制的荷載是球體211。球體適于滾入第一和第二通道。

圖3A示出了處于第一位置的浮子。在該具體實施方式中，當浮子處于第一位置時，閥門裝置處于打開狀態(tài)(即殼罩出口開孔未關(guān)閉)。球體211位于浮子的第一通道209的入口開孔內(nèi)，并且浮子的第一通道通過浮子的入口開孔和殼罩的出口開孔與形成于殼罩201的第二通道210連通。

圖3B示出了處于中間位置的浮子208。在該具體實施方式中，當浮子處于中間位置時，閥門裝置200處于中間狀態(tài)。液位在閥門裝置中上升。液體對浮子施加強的向上推力。換句話說，液體施加作用于浮子上的力。由此，浮子從第一位置向第二位置移動。

球體211處于浮子208的第一通道209的出口開孔209b中，并且浮子208的第一通道209不與殼罩201的第二通道210連通。

圖3C示出了處于第二位置的浮子208。在該具體實施方式中，當浮子處于第二位置時，閥門裝置200處于關(guān)閉狀態(tài)(即浮子出口開孔關(guān)閉)。由此，形成于浮子中的第一通道209通過浮子的出口開孔209b和殼罩的入口開孔210a與形成于殼罩中的第二通道210連通。在第一和第二通道209、210之間產(chǎn)生的連通路徑允許球體211從浮子208轉(zhuǎn)移到殼罩201。

當液位在閥門裝置200中上升，閥門裝置首先回到中間狀態(tài)。浮子208從第二位置向第一位置移動。球體211處于殼罩的第二通道210b的出口開孔中，并且殼罩的第二通道210不與浮子的第一通道209連通。

當液位繼續(xù)在閥門裝置200中下降直至閥門裝置回到完全打開狀態(tài)時，浮子從中間位置移動到第一位置。球體211處于浮子的第一通道的出口開孔209b，并且浮子的第一通道209與殼罩的第二通道210連通。

可以理解，浮子可以從第一位置進一步向下移動。

在下文中，參照圖4A至圖4C描述了根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式的重量轉(zhuǎn)移程序。在這些圖中示出的重量控制系統(tǒng)包括形成于浮子208中的第一通道209和形成于殼罩201中的第二通道210。每個通道209、210包括入口開孔209a、210a和出口開孔209b、210b。確保重量控制的荷載是球體211。該球體適于滾入第一和第二通道。通道209和210具有螺旋體形，出口209b和入口210a位于圍繞浮子208的相同方位角，使得這些出口和入口在浮子處于第二位置時重合，并且入口209a和出口210b也圍繞浮子處于另一但對于209a和210b兩者相同的方位角，使得這些入口和出口在浮子處于第一位置時重合。

圖4A示出了處于第一位置的浮子。在該具體實施方式中，當浮子處于第一位置時，閥門裝置處于打開狀態(tài)(即殼罩出口開孔未關(guān)閉)。球體211位于浮子的第一通道209的入口開孔內(nèi)，并且浮子的第一通道通過浮子的入口開孔和殼罩的出口開孔與形成于殼罩201中的第二通道210連通。

圖4B示出了處于中間位置的浮子208。在該具體實施方式中，當浮子處中間位置時，閥門裝置200處于中間狀態(tài)。液位在閥門裝置中上升。液體對浮子施加強的向上推力。換句話說，液體施加作用于浮子上的力。由此，浮子從第一位置移動到第二位置。

球體211處于浮子208的第一通道的出口開孔209b中，并且浮子208的第一通道209不與殼罩201的第二通道210連通。

圖4C示出了處于第二位置的浮子208。在該具體實施方式中，當浮子處于第二位置時，閥門裝置200處于關(guān)閉狀態(tài)(即浮子出口開孔關(guān)閉)。由此，形成于浮子中的第一通道209通過浮子的出口開孔209b和殼罩的入口開孔210a與形成于殼罩中的第二通道210連通。在第一和第二通道209、210之間產(chǎn)生的連通路徑允許球體211從浮子208轉(zhuǎn)移到殼罩201。

當液位在閥門裝置200中下降時，閥門裝置首先回到中間位置。浮子208從第二位置移動到第一位置。球體211處于殼罩的第二通道的出口開孔210b中，并且殼罩的第二通道210不與浮子的第一通道209連通。

當液位繼續(xù)在閥門裝置200中下降直至閥門裝置回到完全打開狀態(tài)時，浮子從中間位置移動到第一位置。球體211位于浮子的第一通道的出口開孔209b中，并且浮子的第一通道209與殼罩的第二通道210連通。

可以理解，浮子可以從第一位置進一步向下移動。

要指出的是，以上參照圖1至圖4的根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置的構(gòu)成元件可以是通過注射模制工藝單獨制作、然后組裝在一起的。

在一個可選方案中，所有或部分的根據(jù)本發(fā)明的閥門裝置的構(gòu)成元件可以通過添加式制造工藝來制造。所述添加式制造工藝可以是激光添加制造、激光近凈成形、選擇性激光燒結(jié)、電子束投影光刻、熔融沉積成型或電子束熔化。這些工藝是本領(lǐng)域已知的。

盡管以上是參照具體實施方式來描述本發(fā)明的，這樣做是為了示例性目的而非限制性目的的。

要指出的是，本發(fā)明的閥門裝置也可以用于車輛儲箱中用于存儲氨前體溶液或氨溶液，后者是尤其有意義的，這是因為其高的蒸氣壓強，或用于存儲燃料攜帶添加劑或廢氣后處理添加劑(例如以商業(yè)名Eolys銷售的產(chǎn)品)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員會意識到本發(fā)明的其它變型可以是在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的。