CN101014793B - 控制容器内部气体压力的控制阀 - Google Patents

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Abstract

一种与开设在容器上部的至少一个孔(21)相配合的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，包括一个主体(1)，主体设有与所述孔(21)相连通的贯穿空腔(4)，并且配置了在容器中的压力高于容器外部压力时启动的阻塞元件(3)，所述主体(1)可以在容器的内外压差大于一个预定阈值时的压差作用下进行移动，所述主体(1)能够在具有两个分别与外部和容器(R)相通的开口(8，10)的壳体容腔(22)中，在第一位置和第二位置之间滑动；在第一位置时，主体与设置在与容器(R)相通的开口(10)的内口上的座(12，12′)相接触，所述第一位置阻塞了气体流向外部，以及当处在与所述的座(12，12′)相间隔的第二位置时则允许上述流动；还设置了一些复位部件(7)，以便使主体(1)恢复与座(12，12′)相接触，这些复位部件(7)被设定参数，以保证主体的接触，直到达到压差的阈值为止。位于阀(C)的主体(1)中的所述阻塞件是由一个重量轻的、以径向间隙在贯穿空腔(4)的一部分中自由平移的移动元件(3)所构成，它能够一方面移动到位于复位件(7)一侧的内座(6)上，以阻塞该贯穿空腔(4)；另一方面可移动到位于通向容器(R)的开口(10)一侧的一个止挡件(5)上，与后者相接触而不进行阻塞。

Description

控制容器内部气体压力的控制阀
技术领域
本发明涉及液体容器内部气体压力的控制阀，它用来与设置在容器上部的孔相配合，以便当容器内部的压力小于外部压力时，允许气体流入容器。在与容器的孔相配合时，当容器内外压力的差值到达一个预定的阈值时，这种阀还必须允许内部的气体流向容器外部。
按照一个推荐的应用场合，这些阀可以用在汽车的燃料箱上，尤其是与一些止逆阀相连接。
背景技术
几乎无论是燃料箱处在何种的工作状态：发动机运行过程中的加油，以及在高温条件下停止加油...等等，燃料箱都产生出大量的汽油蒸汽。这些蒸汽被引向一个活性碳过滤器，该过滤器用于将所述蒸汽贮存然后在集成于汽车内的用于控制发动机工作的计算机的指令下有规律地将该蒸汽排向发动机进气集流管。
另外，有时还需要让蒸汽从大气向容器循环，尤其是在导致容器中产生出相对于环境压力的负压的某些温度条件下。例如当汽油还是热的而汽车驶入一个冷的温度环境时需要这样。因此应当限制由于这种降温而造成的容器中的负压。
现已存在着而且尤其是在本申请人名义下的专利文献WO 02/059512中已经描述了一些控制液体容器内部气体压力的控制阀。在容器内外压力的差值到达一个预定阈值时，允许气体流向容器的外部；以及当容器的内部压力小于外部压力时，允许气体反向流动。
作为专利文献WO 02/059512的主题的阀，其特征主要在于，它包括一个主体，主体的下部被构造成用来封闭住容器的孔，它还具有例如这样的重量，超过构成预定阈值的所述压力差，主体离开孔。该主体还包括一个设置在容器孔的延伸部的贯穿空腔，此时两者相接触，所述空腔的圆周上装配着一个在容器压力和环境压力的差值为正值时被启动的阻塞球。
这种基于双重力机构的简单构造能够获得一种压力规则，即：当容器处于负压时，流体自由地从外部流入；而当压力相等时，通道被阻断；然后，当该容器超过一个预定的过压值，流体从容器流向外部。
然而，作为专利文献WO 02/059512主题的这种基于双重力机构的阀也因此只有在竖直取向时才能够正确地工作。
在专利文献WO 02/059512所处的工作假设情况下，该阀高出容器的上壁，因而在竖直尺寸上，也就是汽车底板的方向上，占据了该容器的不容忽视的空间，尤其是当该阀与焊接于容器上壁的止逆阀整合为一体时，更是如此。
在所述的止逆阀和压力控制阀设置在容器内部的情况下，当然需要将所述止逆阀定位在容器上壁的附近；而且，为了将垂直取向的所述控制阀连接在那里，需要借助于一个虹吸管，但虹吸管肯定是要摒弃的，因为液态燃料在虹吸管底部的滞留阻碍了燃料蒸汽的正常流通。
发明内容
本发明旨在弥补这些不足，提出了一种在该阀无论处于何种取向时都能够工作的技术方案。
这种例如能够水平地使用的新颖构造能够克服现有方案中竖直方向过大体积即在容器的外部固定的传统的***中删除过大体积。在一种整合于容器内部的假设情形中，该方案可以避免使用虹吸管。
为了实现这些以及下文将要详细阐明的其它一些目的，本发明的与开设在容器上部的至少一个孔相配合的阀也包括一个主体，主体设有与所述孔相连通的贯穿空腔，并且配置了在容器中的压力高于容器外部压力时启动的阻塞元件。所述主体可以在容器的内外压差大于一个预定阈值时的压差作用下进行移动，这种移动能够使气体流向外部。所述主体在这种压差作用下，在具有两个分别与外部和容器相通的开口的壳体容腔中，在第一位置和第二位置之间滑动，该第一位置与设置在与容器相连的开口的内口上的座相接触，该位置阻塞了气体流向外部；所述第二位置与座相间隔，允许上述流动。还设置了一些复位部件，以便推动主体与座相接触。这些复位部件被校准，以保证所述接触，直到达到压差的阈值为止。
在这个方案中，复位部件的校准决定了使阀开启的内部过压阀值，而不再如现有技术中那样由阀体的重量来决定。因为此外可以最小化的阀体的重量不再对工作压力有决定性的影响，因此阀的功能也就不再敏感于阀的取向。
专利文献US 6 196 258以及FR 2 577 903公开了一些按照上述原理工作的阀。滑动的主体也设有一些用于贯穿主体的空腔的阻塞件，一些由与该贯穿空腔的一个支座相接触的第二复位件控制的部件，它们引入正负号与前述相反的第二压差阈值。
本发明的技术方案不要求同时控制两个复位件，而是提出了一种简便方案，其中，没有复位件地控制阻塞件在阻塞位置，一旦容器中的压力超过外界的压力，就占据该阻塞位置。
这样，位于阀主体中的所述阻塞件是由一个重量轻的、以径向间隙在贯穿空腔的一部分中自由平移的移动元件所构成，该移动元件能够一方面移动到位于所述部分中的复位件一侧的内座上，以阻塞该贯穿空腔；另一方面可移动到位于通向容器的开口一侧的一个止挡件上，该移动元件与该止挡件相接触不进行阻塞。
因此该内部阻塞件不受到复位件的作用，因此它只在容器和外部的压差的简单作用下工作，该压差在空腔中产生了足以使阻塞件移动的压力降。阻塞件的重量最好很轻，因而重量不再是内阀工作的主要参数。
本发明的机构实际上是分两次起作用的。当容器和外部之间的压力差变为正值时，作用在主体上的作用力不足以大到使主体离开与容器相通的开口。但该作用力还是足以产生一些条件使得能够将移动件推向内座，且因此阻塞设置在主体中的空腔，因而不再有气体交换。
一旦超过某一压差阈值，作用在本发明阀主体上的作用力足以将其推离容器开口，因而流体能够自由流动。
阀主体中的自由移动件最好是由一个能够在贯穿空腔的圆柱形部分中移动的球体所构成。
按照一种可能的情形，该球体由一种与燃料在化学和热学方面兼容的塑料制成，例如聚甲醛树脂，这种材料能够完美地满足在容器和外部之间的压力差达到正值时，对该球体所要求的性能。
更具体地说，本发明的阀主体是圆柱形的，其容器一侧的端部基本为半球形，贯穿空腔开设在所述主体的轴向中。
出于某些制造方面的原因，球体所要接触的止挡件是由一个以密封方式固定在阀主体上的独立元件所实现的。
按照一种可能的情形，该止挡件被用力嵌装在主体中，其所具有的公差导致了充分的密封。
球体在主体空腔中的引导当然需要有非常稳定的尺寸，以此来选择主体的材料。主体，以及涉及止挡件的端部元件，最好由模制的塑料制成，另外所述塑料被选择为使其尺寸不受到来自容器的蒸汽和/或液体的可能的化学腐蚀的影响。
在专利文献WO 02/059512中，由于需要阀主体具有一定的重量，因而用钢来制造；而现在可以使用塑料，因为重量实际上不再承担作用。这构成了本发明具有经济性的一项附加优点。
按照本发明，复位件最好是由沿着滑动轴线设置在容腔中的螺旋压缩弹簧所构成。
该弹簧被校准为所希望的压力，也就是说，只有当内部的过压超过了预定阈值时，才允许阀的主体移动。
主体在其外周面上包括一个径向凸肩，在弹簧的端部中的一端用作止挡件，弹簧的另一端抵靠在壳体的壁上。该凸肩可以是环形的，或者由一些径向肋等元件的端部所构成。
按照一种可能的情形，壳体由密封方式组装的两部分所构成，并且每一部分包括流体通道的开口中的一个。这两个能够组装的部件，当它们处于自由状态时，构成了一种套管形式的构形，该套管能够***到连接容器与外界的液压管路中。
或者，带有与容器相通的开口的该壳体部分也可以是一个与止逆阀的上盖制成一体的单一构件。
如同在下面的描述中将会看到的那样，这些可能性，连同新结构所给予的在阀的取向上的完全自由度，使之能够简便地应用于多种构形，尤其是用于将单一的该阀结合到多个止逆阀的***中，这能够导致体积减小。
附图说明
现在参照附图更详细地描述本发明，其中：
图1是本发明的一种套管构形的容器内部气体压力控制阀的截面图；
图2表示了该阀结合到止逆阀上的截面图；
图3a-3c以截面的形式表示了本发明阀的工作过程的不同阶段；
图4表示了该套管构形的阀与两个并列止逆阀的应用情形；
图5表示了与图4等效的构形，该阀结合到其中一个止逆阀中。
具体实施方式
参见图1，本发明的控制容器内部气体压力的控制阀C主要包括一个例如塑料的主体1和一个端部元件2，该端部元件特别是用作带球体3的、最好是聚甲醛树脂的止挡件。
这三个元件的配合能够获得一种具有轴向贯穿空腔或内部通道4的紧凑结构，能够在某些条件下允许流体通过。
这样，当球体处于图1的位置时，它与止挡件5相接触，由于空腔4和球体3各自的横向尺寸导致存在空气流动，从而允许有一个径向间隙，并且允许流体围绕球体3通过(参见图3a)。
换句话说，球体所具有的外径小于球体移动所在空腔部分4的直径，从而当阀C的两侧有压力差时，产生一种能够使得球体3移动的工作压力降。
一旦球体3被推到右侧与座6相接触，由于球体3与座6之间的圆周接触，导致整个流体的流通被停止。
作为球体3的止挡件5的端部元件2，其自身与开设在阀C所装入的壳体的一部分11的开口10处的支座12相接触，而且该端部元件以密封方式嵌装在阀C的主体1中。所述壳体通过密封地组装于第一部分11的第二部分13来完成，该组件形成了一个围绕着容腔22的套管15。
该第二部分13设有开口8，其内周边确定了用于压缩弹簧7的支承件，弹簧通过环形突缘14上的凸肩而作用于阀C的主体1。
在这个实施例中，套管15的开口8，10延伸出管体16，17，从而通常用于例如图4和图5所示那样将套管15***到液压管路中。
图2表示了所述阀C与一个止逆阀V结合为一体，后者主要包括一个垂直地穿过燃料箱上壁并且固定其上的阀主体19(参见图4和图5)，以及包括将阀C准确地安装其内的一个帽或盖18。止逆阀V的主体19还包括一个浮体20，当汽车意外倾覆或者燃料箱中灌装的油面使得浮体与孔21相接触时，该浮体能够将孔21堵住，这些因为与本说明书的发明主题不直接相关因而未予以详述。
阀C的主体1水平地设置在盖18中的一个允许阀C轴向移动的容腔22中，阀主体的右部受到围绕着开口10的支座12’的限制，开口10通往孔21。控制着阀C的滑动的弹簧7抵靠在超出元件13的管体16的内口处的支承座上，元件13此时连接在盖18上。
有关阀C以及保证该阀的引导的壳体的位置的进一步细节表示在图3a-3c中。图3a表示了容器的内压PROV小于外部压力Patm的情形。换句话说，容器内部产生了负压。在这种情况下，球体3支承在阀C的端部元件2的止挡件5上，以及由于球体3和球体移动所在的容腔部分4之间存在的径向间隙，导致一些来自于外部的气体流入。流体的流动方向用箭头F，F’表示。这种流动是可能的，因为在端部元件2中，垂直于止挡件5开设的一些通道始终不会被堵住。
在图3b所示情形中，容器的内部压力PROV变得等于或者略高于外部压力Patm。在这种情况下，作用在球体3上的作用力将它推向主体1的座6，尤其是因为在空腔4的壁和球体3之间造成的的压力降产生了一种对球体3的吸力。这种作用力不足以使阀C离开支座12，但任何的气体流通不再能够进行，因而气体流量为零。在这种情况下，压力差小于图3c中反向时所达到的阈值。
在图3c的情形中，作用在阀C上的压力差PROV-Patm足以使它离开支座12，并且流体能够沿着与图3a中的流动方向相反的方向流动，这时是从容器的内部流向外部。容器处于气体过压。箭头F，F’的方向与图3a中的方向相反。
在图3a和图3b中，阀C的主体1在容腔中固定。当容器的内压持续增大时，存在着一个使阀C离开其支座12、以及因而使气体能够经过孔10正向流动的阈值。该压力当然取决于弹簧7的校准以及支座12尺寸的选择。在这个情形中，一些分布在圆周上的肋片23保证了阀C主体1在其容腔22中完全轴向的引导，同时允许气体通过。另外，这些肋片23的左端还用作弹簧7的支承件。
当与一些并列设置的阀一起工作时，图4和图5表示了本发明的阀C的应用，该阀C可以以套管的形式图4，或者以整合到一个止逆阀中的形式图5。
它们的结构整体上相同，只是左边的止逆阀V的盖18有所改变，以适应任何一个构形。
汽车的底板就位于止逆阀V，V’的盖18，18’的附近，以及竖直的阀C的使用要求穿过所述底板对其安装，因此由对于容器R水平布置的阀C，提供的空间增益是明显的，而且还简化了安装。
上面已经描述了本发明阀C的诸多优点，然而根据上面的详细说明不难理解：该技术方案达到了体积小并且通过一种只需要三个简单制造元件的机构简单实施，该机构能够垂直地安装到现有技术的止逆阀中、或者如这里所示的那样，水平地与这些止逆阀中的至少一个相结合、或者也可以是根据液压管路的需要而采用任何的方向。
上述的技术方案当然只是举例而不意味着限制本发明，它涵盖了本领域人员理解范围内所有的形状和构造方面的变型。

Claims (11)

1.一种水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其与开设在容器上部的至少一个孔(21)相配合，包括一个主体(1)，主体设有与所述容器孔(21)相连通的贯穿空腔(4)，并且配置了在容器中的压力高于容器外部压力时启动的阻塞元件(3)，所述主体(1)可以在容器的内外压差大于一个预定阈值时的压差作用下进行移动，所述主体(1)能够在具有两个分别与外部和容器(R)相通的开口(8，10)的壳体容腔(22)中，在第一位置和第二位置之间滑动；第一位置与设置在连接容器(R)的开口(10)的内口上的座(12，12′)相接触，所述第一位置阻塞了气体流向外部，第二位置与所述的座(12，12′)相间隔，允许上述流动；还设置了一些复位部件(7)，以便推动主体(1)与座(12，12′)相接触，这些复位部件(7)被校准，以保证所述接触，直到达到压差的阈值为止；
其特征在于，位于阀(C)的主体(1)中的所述阻塞元件是由一个重量轻的、以径向间隙在贯穿空腔(4)的一部分中自由平移的移动元件(3)所构成，它能够一方面移动到位于复位部件(7)一侧的内座(6)上，以阻塞该贯穿空腔(4)；另一方面可移动到位于连接容器(R)的开口(10)一侧的一个止挡件(5)上，在与该止挡件(5)相接触时并不存在阻塞。
2.如权利要求1所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，所述的移动元件是由一个能够在贯穿空腔(4)的圆柱形部分中移动的球体(3)所构成。
3.如权利要求2所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，该球体(3)由塑料制成。
4.如权利要求3所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，所述塑料为聚甲醛树脂。
5.如权利要求1-3中任一项所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，主体(1)是圆柱形的，容器(R)一侧的端部基本为半球形，贯穿空腔(4)开设在所述主体(1)的轴向中。
6.如权利要求1-3中任一项所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，止挡件(5)是由一个以密封方式固定在阀(C)的主体(1)上的独立元件(2)所实现的。
7.如权利要求中1-3任一项所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，主体(1)和具有止挡件(5)的元件(2)是由模制的塑料制成的。
8.如权利要求1-3中任一项所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，复位部件由沿着滑动轴线设置在容腔中的螺旋压缩弹簧(7)所构成。
9.如权利要求8所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，主体(1)在其外周面上包括一个环形的径向凸肩，在弹簧(7)的端部这一用作止挡件，弹簧的另一端抵靠在壳体的壁上。
10.如权利要求1-3中任一项所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，壳体由以密封方式组装的两部分(13；11，18)所构成，并且每一部分包括一个开口(8；10)。
11.如权利要求10所述的水平使用的控制流体容器内部气体压力的控制阀(C)，其特征在于，带有与容器(R)相通的开口(10)的该壳体部分是一个与止逆阀(V)的上盖(18)制成一体的单一构件。
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