SE426157B - Returtank - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 7902472-5 2 eller liter/mil. Härigenom kan fordonets hastighet anpassas, så att bästa möjliga driftsekonomi uppnås. För att detta skall vara möjligt måste emellertid returtanken nära kunna uppfylla Följan- de villkor: 1. Returtanken skall alltid innehålla en konstant volym bränsle.

Z. Returtanken skall kunna taga emot allt returflöde mellan ett minimum och ett maximum, utan att den i returtanken innehåll- na volymen ändras. 3. Returtanken skall kunna giva itrån sig ett flöde, som varie- rar mellan minimum och maximum, utan att den i returtanken innehållna volymen ändras. 4. Returtanken skall kunna avskilja gas- och luttbubblor ur bränslet, innan detta föras tillbaka till bränslepumpen.

Dessutom är det önskvärt, att returtanken har en enkel och drift- säker konstruktion och en liten volym, så att den lätt kan placeras på ïordonet. 4 Ventilen i returtanken skall sålunda kunna arbeta inom ett stort ¥lödesområde, e¥tersom hela returflödet skall kunna passe- ra genom ventilen. Den skall utan nämnvärd strypning kunna släppa igenom maximalt tlöde, och den skall kunna stänga helt, när inget returflöde finnes. Mellan dessa två ytterlighets¥all skall den kunna reglera kontinuerligt. Flottören skall alltså kunna styra ventilen dels till Full öppning, dels till full tätning.

Detta är en besvärlig uppgiFt, eftersom tryckskillnaden mellan ventilens översida och undersida vid kra¥tigt sugande bränsle- pump kan bli stor, i speciella Fall nästan lika stor som atmos- ïärstrycket. Ned hänsyn till att ett stort returflöde skall kunna passera genom ventilen, mäste ventilens yta vara relativt stor, t.ex. av storleksordningen 50 mmz, vilket kräver en stor Flottör för åstadkommande av tillräcklig ly¥tkraFt, t.ex. en Flottör med en volym av storleksordningen 1 liter.

I tidigare kända konstruktioner har detta problem lösts genom användandet av en relativt liten Flottör och en hävarm, vilket resulterat i att man i dessa konstruktioner Fått en relativt stor ¥lottörrörelse upp och ned och på grund av utrymmesbeho- vet För kombinationen av Flottör och hävarm även en stor vätske- yta. Detta har i sin tur medfört en mycket stor volymändring mellan helt stängd ventil och helt öppen ventil. Dessa kända konstruktioner har därför icke tillïredsställande kunnat upp- fylla de ovan under 1 - 3 angivna villkoren. Villkoret under 10 15 2D 25 30 35 40 3 7902472-5 4 ovan har emellertid lätt kunnat uppfyllas, eftersom retur- tanken innehållit mycket bränsle, så att bubblorna fått tid på sig att stiga upp till ytan och försvinna.

Huvudändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en retur- tank, vilken väl uppfyller de ovan angivna villkoren och vilken har en enkel och driftsäker konstruktion och liten volym. Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att returtanken gives de kännetecken, som angivas i efterföljande patentkrav.

Genom att ventilen innefattar ett mjukt och elastiskt membran, vilket är Förbundet med flottören och vilket vid flottörens lyftning genom uppböjning gradvis frilägger utloppet, erford- ras endast en relativt liten kraft för öppnandet av ventilen, vilken kraft kan åstadkommas av en liten flottör utan hävarms- anordningar. Vätskeytan kan därigenom hållas liten, varigenom volymändringen mellan helt öppen och helt stängd ventil också blir liten, så att de under 1 - 3 ovan angivna villkoren väl uppfyllas, speciellt om mellanrummet mellan flottörväggen och behållarens innervägg göres så litet som möjligt. Det under 4 ovan angivna villkoret kan sedan uppnås genom att ett lämpligt organ anordnas vid behållarens inlopp på sådant sätt, att det inströmmande flödet nedledes utmed organet i behållaren, var- vid eventuella gas- eller luftbubblor avlägsnas.

En utföringsform av returtanken enligt uppfinningen skall när- mare beskrivas nedan med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar sohematiskt inkopplingen av en returtank i ett bränslematningssystem med bränslemätare för motorfordon. Fig 2 visar returtanken med flottör i genomskärning i större skala.

Fig 3 visar det i ventilen använda membranet i omonterat till- stånd. Fig 4 - 5 visar ventilfunktionen vid olika flottörlägen.

Det i fig 1 visade bränslematningssystemet innefattar en bränsle- tank 10, en bränslemätare 11, en bränslepump 12 ooh en retur- tank 13. Bränslemätaren är inkopplad i en rörledning 14 mellan bränsletanken och pumpen, och returtanken är ansluten till en returledning 15 från pumpen 12. Returtanken är vidare genom en luftningsledníng 16 förbunden med bränsletankens övre del. I returtanken är en flottör 17 anordnad, vilken styr en ventil 18 vid ett utlopp 19 från returtanken till rörledningen 14 mellan bränslemätaren och bränslepumpen. Den del av rörledningen 14, som sträcker sig mellan returtanken och pumpen. är beteoknad 14a. Returtanken har till uppgift att taga hand om det retur- 1D 15 2D 25 3D 35 40, 7902472-så flöde, som kommer ¥rån bränslepumpen genom ledningen 15 och att återföra detta till matningsledningen 14 i en punkt e¥ter bräns- lemätaren, sett i strömningsriktningen, så att bränslemätningen icke påverkas av returflödet. Luftningsledningen 16 mynnar i bränsletanken, så att returflödet kan återföras till bränsle- tanken ¥ör den händelse att ventilen i returtanken hakar upp sig i stängt läge. Bränslemätningen blir i sådant ¥all icke korrekt. I Vid bränslepumpen gäller: D14a= IM + D15 ....(1) Vid returtanken bör gälla: D14a= D15 + D14 ....(2) Dm man eliminerar D14a i ekvationerna [1] och (2) erhålles: DM + D15 = D15 + E14, d.v.s. ”14 = ”M Bränslemätaren mäter sålunda Förbrukningsflödet. Detta gäller, om bränsleinnehållet är konstant i returtanken. Är icke detta fallet, mäter man stundtals Fel. Tillåtes nivån att stiga, kommer under stigningen mer bränsle att tagas ¥rån tanken än vad motorn förbrukar. Man mäter under denna tid en större speciFik bränsleåtgång-(1/h eller 1/mil) än den verkliga.

När bränslenivån i returtanken åter sjunker, så tages ringa eller intet bränsle ¥rån tanken. Förbruknings¥lödet tages Från överskottet i returtanken. Man mäter under denna tid en lägre spec. bränsleårgång än den verkliga. I Fíg 2 visar returtanken med flottör i genomskärning. Retur- tanken består av en behållare, som är sammansatt av ett cylind- riskt rör 20 med en underdel 21 och en överdel 22. I överdelen tínflëå ett ífl10Dp 23 För returFlödet vilket är anslutet till led- ningen 15 i ¥ig 1, och en luftningsöppning 24, vilken är an- sluten till luftningsledningen 16 i Fig 1. I underdelen finnes ett utlopp 25, vilket är anslutet till ledningen 14 i fig 1.

Detta utlopp består av en utloppsöppning, vilken är täckt av en hålförsedd platta 26, vilken tillsammans med en mellanlig- gande tätningsring 27 är Fäst vid underdelen. Hålplattan 26 är försedd med ett litet, centralt hål 28 och ett antal om- kringliggande, större hål 29. De yttre hålen är anordnade symmetriskt omkring det centrala hålet på en cirkellinje.

Hålen är så dimensionerade, att de möjliggör genomströmning av det maximala returflöde, som returtanken skall kunna mottaga. 10 15 20 25 30 35 40 [fl I returtanken är en Flottör i Form av en hålkropp 30 anordnad.

Denna flottör är Försedd med en nedåt och en uppåt utskjutande styrpinne 31, 32, vilka är anordnade utmed Flottörens vertika- la axel och avsedda att möjliggöra styrning av ¥1ottören under dennas rörelse upp och ned i returtanken. Den nedre styrpinnen 31 löper i det centrala hålet 28 i hälplattan, vilket hål har en diameter, som är något större än styrpinnens diameter. Den övre styrpinnen 32 är styrd i ett motsvarande häl 33 i ett ovanför Flottören insatt lock 34, vilket är insatt på sådant avstånd Från returtankens underdel, att flottören kan röra sig i tillräcklig utsträckning i höjdled för att reglera utmat- ningen av retur¥löde från returtanken mellan minimum och maximum såsom närmare skall ¥örklaras nedan. Locket är även Försett med ett antal stora hål 35 För att tillåta retur¥lö~ dets genomströmning.

För att ¥1ottören 30 skall kunna reglera genomströmningen av retur¥löde mellan minimum och maximum, är den nedtíll försedd med en ventilanordning. Denna ventilanordning innefattar ett mjukt, elastiskt membran 35 av gummi eller liknande material och en ventilkropp 31a i form av en stympad kon, vilken är an- ordnad på styrpinnen 31. Membranet 36 är böjt till väsentligen oval ¥orm och fastsatt på Flottörens undersida på sådant sätt, att det omsluter ventilkroppen. Membranet har en mittdel, som är anordnad att kunna täcka genomströmningshålen i hålplattan, även om ¥lottören vridas kring sin vertikala mittaxel.

Membranet består av ett band med den ¥orm, som visas i fig 3.

Bandet består av tre sektioner 37, 38, 39, varvid de två ytt- re sektionerna 37, 39 är förbundna med mittsektionen 38 medelst tunna tungor eller liv 40, vilka är avsedda att underlätta bandets böjning, så att mittsektionen även efter bandets böj- ning och tastsättning har en väsentligen plan ¥orm. Varje sektion är försedd med ett genomgående hål 41, 42, 43 ¥ör styrpinnen, så att membranbandet kan anbringas på styrpinnen på det sätt, som visas i ¥ig 2. Åtminstone hålet 42 i mitt- sektionen 38 har en diameter, som är något större än styr- pinnens diameter, så att membranbandets mittsektion kan röra sig Fritt på styrpinnen och förskjutas utmed denna.

Returtanken är Försedd med ett rör 44 av tinmaskig väv eller finmaskigt nät, vilket i returtankens nedre del anligger mot cylinderväggen och vilket i returtankens övre del är uppåt avsmalnande, så att det i returtankens överdel ligger innantör 7902472-5 1D 15 20 25 30 35 40 7902472-5 5 inloppsmynningen för returflödet. Returflödet kommer därför att falla fritt en kort sträcka och sedan att träffa vävröret och därefter att rinna utmed detta rör över en stor yta av röret ned mot vätskenivån i tanken. Returflödet flyter i en tunn film utmed rörets ytteryta utan något ytterligare fritt fall. Under denna nedflytníng, vid vilken bränslet även passe- rar genom vävröret, avgår i bränslet eventuellt förekommande gas- eller luftbubblor. Vävröret fungerar såsom ett filter för gas- och luftbubblor. _ _ Returtankens funktion skall nu beskrivas med hänvisning till tig 2,4, 5 och B, som visar den flottörstyrda ventilanordningen med flottören i några olika lägen. När flottören befinner sig i det i fig 2 visade läget. är ventilen helt stängd, eftersom ventilmembranet av flottörens tyngd pressas mot hålplattan och därvid tillsluter hålen i denna. Det centrala hålet för styr- pinnen genom hålplattan och membranets mittsektion tillslutes av den på styrpinnen anordnade koniska ventilkroppen. Vätske- ytan i returtanken är därvid vid den lägsta nivån, och intet returflöde inkommer i tanken. När returflöde börjar inströmma i tanken, befrias det från bubblor under strömningen utmed vävröret såsom ovan beskrivits och höjer sedan vätskenivån i tanken, varvid flottören börjar lyftas uppåt. Eftersom flottö- ren har en tvärsnittsyta, som är väsentligen lika stor som tvärsnittsytan i returtanken, blir spalten mellan flottören och tankens innervägg mycket liten, varför endast ett litet tillskottsflöde erfordras för att flottören skall börja lyftas.

Vid denna initiallyftning öppnas först hålet vid styrpinnen, 'eftersom den koniska ventilkroppen sitter fast på styrpinnen och medföljer denna vid Flottörens lyftning. Härvid reduceras tryckskillnaden över membranet något, men tryckskillnaden är fortfarande tillräckligt stor för att membranet skall sugas fast vid hålplattan, så att de övriga hålen i hålplattan fort- farande är stängda. När flottören fortsätter att stiga, kommer membranet gradvis att lyftas upp från hålplattan, varvid hålen gradvis frilägges från ytterkanten på hålplattan mot plattans centrum såsom visas i fíg 5. När flottören lyftes ytterligare uppåt, Öppnas hålen i hålpíattan gradvis allt mer_och mer, tills slutligen hålen är helt frilagda och ventilmembranet släppt kontakten med hålplattan såsom visas i fig E. Genom spänningen i membranet på grund av dettas böjning får membranet, 10 15 20 25 30 35 40 7 när ¥lottören är upplyit så att membranet icke anligger mot hålplattan, en väsentligen oval ïorm, varvid storaxeln är vinkelrät mot styrpinnen och lillaxeln samman¥aller med styr- pinnens axel. Lillaxeln är större än den koniska ventiltop- pens höjd, så att membranets mittsektion ligger ett stycke under den koniska kroppens spets. Genom att ventilmembranet är mjukt och elastiskt, så att det kan böjas under flottörens upplyftning, och genom att ventilkroppen först ¥rilägger det lilla centrumhålet vid styrpinnen utan att membranet ly¥ts från hålplattan, erFo1dras endast en mycket liten lyftkraft hos ¥lottören, och denna kan därför givas små dimensioner och liten volym, t.ex. av storleksordningen 0,2 liter. När hålen i hålplattan helt eller delvis frilägges genom tlottö- rens upplyftníng kan bränsle utsugas Från returtanken. Vid returtlödets minskning sänkas flottören till dess den åter in- tager sitt lägsta läge, varvid returtankens utlopp åter är stängt. *Även om endast en utföringstorm beskrivits och visats är det uppenbart, att ett stort antal variationer och modifikationer är möjliga inom ramen För uppfinningstanken. Ventílmembranet kan t.ex. utgöras av ett boll-liknande organ under ïörutsätt- ning att detta är tillräckligt mjukt och elastiskt tör att möjliggöra den gradvisa öppningen av hålen i hålplattan genom böjning av membranet. Om ett band användes såsom membran, kan detta ut¥ormas med konstant bredd eller med inskärningar eller sektionerna sammanbindande tungor eller liv av annan 'Form än vad som visas i den i Fig 3 visade utföringsformen.

Hålen i hålplattan kan vidare ut¥ormas på många olika sätt.

I stället för Flera små hål kan man även använda ett stort hål och täcka detta med ett nät eller liknande För att und- vika, att membranet suger Fast i hålet, vilket medför att större ly¥tkra¥t'Från flottören erfordras. Hålet eller hålen kan därvid alternativt anbringas direkt i returtankens botten eller underdel. Eftersom böjligheten hos membranet enligt uppFinningen resulterar i lägre krav på ly¥tkraFt är det icke absolut nödvändigt att en särskild ventilkropp anordnas, vilken åstadkommer öppnandet av ett litet hål, innan den egentliga ly¥tningen av membranet börjar, men detta är otta Fördelaktigt. Drganet För att befria det inkommande retur- bränslet irån gasbubblor kan även utformas på många olika 10 7902472-5 sätt och t.ex. bestå av plattor med stora ytor eller utgöras av behållarens sidoväggar. Returtanken kan även användas för andra ändamål än uppsamlíng av returflöde ¥rån förbränninge- motorer i Fordon med bränslemätare.

Membranet 36 har i den ut¥öringsForm, som ligger till grund för prototypen av ansökningsföremålet varit framställd av fluor- sílikongummi. Givetvis kan membranet tillverkas av vilket som helst annat material, exempelvis bladfjäderstål, som uppfyller de krav, som ställes på membranets funktion med avseende på ¥jädríng inom ramen För upp¥ínníngstanken. Ävenså kan man enligt uppfínningstanken förse det cylindríska röret 20 med kyl¥länsar För att kyla det ínströmmande retur- bränslet.

Claims (10)

7902472-5 P Å T E N T K R A V

1. Returtank För i motorfordon anordnade törbränningsmotorer med bränslemätare, innefattande en behållare (20, 21, 22) med ett inlopp (23) upptill För returFlöde och ett utlopp (25) ned- till samt en luFtningeöppning (24) och med en i behållaren an- ordnad Flottör (30), vilken är försedd med en styrpinne (31), varvid Flottören styr en vid behållarens utlopp anordnad ven- til (26, 36, 31a), som inneFattar ett mjukt och elastiskt mem- bran (36), vilket är törbundet med Flottören (30), k ä n n e - t e o k n a d av att membranet (35) inneFattar en mittdel (38), vilken är anordnad att täcka utloppet (25), och två båg¥ormigt böjda delar (37, 39), vilka är anordnade på motsatta sidor om mittdelen och Förbundna med Flottören (30), och att membranet vid flottörens lyftning genom upoböjning av de bågFormiga de- larna (37, 39) gradvis trilägger utloppet (25), varvid styr- pinnen (31) passerar genom membranet (36) och går ut genom detta i ett hål (42), som har en diameter, vilken är något större än styrpinnens diameter, och att ett organ (44) är anord- nat vid inloppet För nedledning av det inkommande returtlödet.

2. Returtank enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att membranet (36) består av ett omvikt band, vars båda ändar är fästa vid flottören (30).

3. Returtank enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att membranbandet inneFattar tre efter varandra anordnade sektioner (37, 38, 39), varvid varje ändsektion är Förbunden med mittde- len medelst en smal tunga (40).

4. Returtank enligt kravet 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att membranbandet (35) bildar en väsentligen ovalFormad slinga, vilken har sin storaxel vinkelrätt mot flottörens (30) rörelseriktning.

5. Returtank enligt kravet 4, k ä n n e t e o k n a d av att 7902472-5 10 en konisk ventilkropp (31a) är anordnad med spetsen nedåt på den del av styrpinnen (31), som passerar genom den av membran- bandet bildade slingan, varvid den koniska ventilkroppens (31a) höjd är mindre än den ovalformíga membranslingans líllaxel, när membranbandet (36) är i fritt läge.

6. Returtank enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a d av att utloppet (25) innefattar en plan skiva (26), vilken uppvisar minst ett genomströmningshål (29) för flödet och mot vilken membranet (36) plant anligger, när flottören (30) befinner sig i sitt nedersta läge, varjämte den plana skivan är försedd med ett hål (28) för styrpinnen (31).'

7. Returtank enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a d av att den plana skivan (26) är försedd med ett centrumhål (28) och ett antal kranshål (29), vilka är anordnade omkring centrum- hålet på sådant sätt, att flottören (30) och membranet (36) kan vrida sig omkring flcttörens axel utan att ventílfunktionen påverkas.

8. Returtank enligt något av föregående krav, k ä n n e- tecknad av att flottören (30) har en mot sin rörelseriktningf vinkelrät tvärsnittsyta, vilken är nästan lika stor som be- hållarens (20, 21, 22) tvärsnittsyta, så att spalten mellan behållarens innervägg och flottören blir så liten som möjligt.

9. Returtank enligt något av föregående krav, k ä n n e- t e c k n a d av ett upptill i behållaren anordnat, ström- ningsledande organ (44) och att behållarens inlopp är riktat mot detta organ, så att det inkommande flödet strömmar nedåt utmed crganet och därvid befrias från gasbubblor.

10.Returtank enligt kravet 9, k ä n n e t e c k n a d av att det strömningsledande organet utgöres av ett rör (441 av ett finmaskígt nät, vilket i returtankens nedre del ansluter sig till behållarens vägg (20), och vilket i returtankens övre del är avsmalnande, så att rörets övre ände ligger innanför och nära under inloppets (23) mynning.