專利名稱：燃料罐和用于制造該燃料罐的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體和液體不能透過的塑料燃料罐(或箱)。
背景技術(shù)：
用于工業(yè)中特別是用于汽車工業(yè)中用于裝備汽車的塑料燃料罐，通常包括一個(gè)或更多與塑料燃料罐相關(guān)聯(lián)的附件，例如補(bǔ)氣閥和通氣閥、卷繞虹吸管、各種傳感器和它們的各種連接件、計(jì)量?jī)x器和泵送模塊等等。
此外，燃料罐必需滿足越來越嚴(yán)格的密封和滲透性標(biāo)準(zhǔn)，被允許的排出限制變得如此低，以致與泄露相關(guān)的損失以及與附件和燃料罐的接口的滲透性相關(guān)的損失在罐/附件系統(tǒng)的總損失中呈現(xiàn)為一個(gè)較高的相對(duì)比例。
從專利申請(qǐng)WO 01/21428已經(jīng)知道，封閉一個(gè)多層塑料罐的孔口，該孔口被形成用來借助于一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的薄片將一個(gè)附件引入或裝入罐中，該薄片與罐的結(jié)構(gòu)相容，并被焊接到罐的外壁上。
然而，在該文獻(xiàn)中披露了被使用的薄片具有接近于罐壁的剛性，由此得出結(jié)論，當(dāng)附件的露出部分體積太大時(shí)或當(dāng)附件的露出表面不規(guī)則時(shí)，這些薄片不能容易地使用。
另外，盡管為了局部地減小構(gòu)成多層薄片的塑料層的厚度，能在薄片的邊緣附近制造凸起，但在薄片焊接到罐的地方通過排出產(chǎn)生的燃料泄露水平通常仍是太高，并且有時(shí)甚至超過最新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的非常低的限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種塑料罐，它更進(jìn)一步地限制在附件與周圍環(huán)境的接口處的燃料損失，特別是在附件與罐的接口處，如果這些附件穿過罐的壁的話。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它允許一個(gè)用于將附件固定到罐的系統(tǒng)，它獨(dú)立于被強(qiáng)加在罐/附件組件上的高的不滲透性要求。
為了該目的，本發(fā)明涉及一種設(shè)有至少一個(gè)附件的塑料燃料罐，該附件至少部分地位于該罐的外側(cè)，附件被一個(gè)提高罐/附件組件的不滲透性的保護(hù)裝置覆蓋，其中，該裝置是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的柔軟膜片，該膜片包括至少一個(gè)燃料阻擋(或防滲)層，通過在膜片的整個(gè)周邊上將膜片焊接到該罐的外表面上，該膜片被固定到罐上。
應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“燃料罐”意指能在不同的溫度和壓力條件下存儲(chǔ)液體和/或氣體燃料的任何類型的罐，更具體地，是指在機(jī)動(dòng)車輛中遇到的那些類型的罐。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“機(jī)動(dòng)車輛”包括轎車、摩托車和卡車。
應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“塑料”意指包括至少一種合成樹脂聚合物的任何材料。
所有類型的塑料可能都是合適的，特別適合的塑料屬于熱塑性塑料的族群。
應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“熱塑性塑料”意指任何熱塑性聚合物，包括多種熱塑性合成橡膠和它們的混合物。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“聚合物”意指均聚物和共聚物(特別是二元或三元共聚物)，這些共聚物的例子非限制性地是無規(guī)共聚物，線性嵌段共聚物，其它嵌段共聚物，和接枝共聚物。
熔化點(diǎn)在分解溫度之下的任何類型的熱塑性聚合物或共聚物都是合適的，具有遍布在至少10攝氏度的熔化范圍的合成熱塑性塑料是特別合適的，這些材料的例子是在它們的分子質(zhì)量中表現(xiàn)出多分散性的材料。
具體地，聚烯烴、乙烯基多鹵化物、熱塑性聚酯、聚酮、聚酰胺和它們的共聚物都可以使用，聚合物或共聚物的混合物也可以使用，它可以是具有無機(jī)、有機(jī)和/或天然填充物的若干聚合材料的混合物，例如碳、鹽和其它無機(jī)衍生物、以及天然或聚合纖維，但不局限于這些材料。使用由若干被固定在一起的疊加層構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)也是可能的，它包括上述的聚合物或共聚物中的至少一種。
聚烯烴產(chǎn)生了好的效果，在聚烯烴中，高密度聚乙烯(HDPE)是優(yōu)選的。
本發(fā)明應(yīng)用于設(shè)有至少一個(gè)附件的罐，該附件至少部分地位于罐之外。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“附件” 通常意指液體或氣體通過的任何元件，或一個(gè)接觸液體或氣體的元件，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)罐形成其一部分的燃料裝置特定的一個(gè)特殊的作用，包括在兩個(gè)其它元件之間輸送液體和/或氣體的作用。
這些附件的例子包括但不局限于下列各項(xiàng)一個(gè)容納任何化學(xué)或物理合成物的容器，特別是一個(gè)吸附蒸汽容器；一個(gè)流量計(jì)或氣壓計(jì)；一個(gè)端接在流量計(jì)或氣壓計(jì)中的電連接件；一個(gè)液泵或氣泵；一個(gè)用于罐在某些特定情況下的受控封閉的安全閥；一個(gè)用于接收液體的可排放容器；一個(gè)用于向液泵或氣泵的馬達(dá)電的電接頭；一個(gè)用于端接在任何裝置的供應(yīng)裝置中的液體管路，特別是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)裝置中的液體管路；一個(gè)液體/蒸汽分離裝置。
在存在的相同附件的幾個(gè)例子中，可以隨意地使用至少兩個(gè)附件的任何組合。
根據(jù)本發(fā)明，附件至少部分地位于罐的外側(cè)上。附件可以完全位于罐的外側(cè)上，一個(gè)例子是一個(gè)安裝在罐壁上并執(zhí)行一個(gè)特定功能的模塊，該特定功能涉及燃料的存在。附件也可以僅僅部分地位于罐之外，在這種情況下，附件穿過罐的壁并設(shè)有一個(gè)與該壁的接口，它確保關(guān)于氣體和液體的相關(guān)密封。
根據(jù)本發(fā)明，附件用一個(gè)保護(hù)裝置覆蓋，該保護(hù)裝置改善罐/附件組件的不滲透性，換句話說，保護(hù)裝置的存在顯著地減少了在附件表面的燃料損失，和/或如果附件穿過罐壁，也顯著地減少了在附件與罐的接口處的燃料損失。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的柔軟膜片，即一個(gè)由疊置的幾個(gè)層所構(gòu)成的分層結(jié)構(gòu)，每層包括至少一種熱塑性塑料。疊置的層的厚度和性質(zhì)是這樣的，即膜片的柔韌性基本上大于罐壁的柔韌性，優(yōu)選地，通過簡(jiǎn)單的手動(dòng)動(dòng)作，柔軟膜片就能容易地變形。
柔軟膜片具有各種類型的表面，例如，它可以構(gòu)成一個(gè)凸面，其形狀由相對(duì)圓的或橢圓的曲線確定，或相反地具有尖角，例如矩形或多邊形的形狀。柔軟膜片也可以具有一個(gè)非凸起表面，該非凸起表面包括至少一個(gè)位于膜片的表面的內(nèi)側(cè)上的凸面，在這些包括在膜片的非凸起表面中的每個(gè)凸面中，多層結(jié)構(gòu)被中斷以便為封閉在非凸起表面中的空穴留下空間。
根據(jù)本發(fā)明，柔軟膜片包括至少一個(gè)燃料阻擋層。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語(yǔ)“燃料阻擋層”意指一個(gè)氣體和液體燃料不能透過的層。阻擋層通常包括一種阻擋樹脂，任何已知的阻擋樹脂都可以存在于阻擋層中，只要它能有效地防止容易接觸罐和/或附件的流體燃料特別是碳?xì)浠衔锏臐B透，和只要它與被用來制造多層柔軟膜片結(jié)構(gòu)的技術(shù)相容。
在可能的樹脂中，可以非限制性地提及聚酰胺或共聚多酰胺的和乙二醇/乙烯醇的無規(guī)共聚物。各種阻擋樹脂的混合物也是可能的，用包括一種阻擋樹脂的阻擋層已經(jīng)獲得了非常好的效果，該阻擋樹脂由乙二醇/乙烯醇的無規(guī)共聚物制成。
柔軟膜片可以通過任何已知的能制造一個(gè)薄的柔軟的多層結(jié)構(gòu)的技術(shù)獲得，一種可能的技術(shù)是通過一個(gè)壓片模擠壓一個(gè)多層膜片的技術(shù)，另一種可能的技術(shù)是壓縮模塑一個(gè)多層薄片。
根據(jù)本發(fā)明的覆蓋罐的附件的柔軟膜片通過焊接固定到罐上，例如，柔軟膜片可以形成一個(gè)將附件裝在里面的袋子，該袋子被焊接到罐上。
在根據(jù)本發(fā)明的罐情況下，柔軟膜片在膜片的整個(gè)周邊上被局部地焊接到罐的外表面。
柔軟膜片的焊接可以用各種方式來進(jìn)行，與裝配的塑料相容的所有類型的焊接都是合適的。優(yōu)選地，焊接是激光或紅外照射焊接類型，在這種情況下，膜片可以有利地在一個(gè)比用其它類型的焊接更寬的周邊區(qū)域上焊接，例如用激光照射焊接，10到20毫米的寬度是可能的。
在根據(jù)本發(fā)明的罐的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在膜片的周邊附近，柔軟膜片的至少一個(gè)沒有設(shè)置阻擋功能件的層在一個(gè)至少等于焊接區(qū)域?qū)挾鹊木嚯x上被變薄，在該實(shí)施方式中，沒有設(shè)置阻擋功能件的層的厚度在柔軟膜片的周邊附近以這樣一種方式減小，即至少在罐的壁上的焊接區(qū)域中，燃料滲透通道的橫截面被減小。特別優(yōu)選地，沒有設(shè)置阻擋功能件的一層或多層被變薄，該阻擋功能件位于罐和阻擋層之間。
根據(jù)與上述實(shí)施方式相容的另一個(gè)實(shí)施方式，柔軟膜片的直接接觸罐壁的層包括一種激光照射或紅外照射不能穿透的合成物，有利地，該實(shí)施方式提供這樣的罐，其中通過激光照射或紅外照射進(jìn)行的柔軟膜片的焊接是質(zhì)量較高的。應(yīng)當(dāng)理解，表達(dá)“激光照射或紅外照射不能穿透的合成物”意指一種吸收和/或反射相當(dāng)大一部分的激光照射或紅外照射能量的合成物。這種合成物中具有良好效果的一個(gè)例子是炭黑填充劑，有利地，該合成物均勻分布到整個(gè)直接接觸罐壁的層的聚合材料中。
根據(jù)本發(fā)明的罐的另一個(gè)也與一個(gè)或更多上述實(shí)施方式相容的實(shí)施方式是，其中柔軟膜片包括至少一個(gè)包含聚烯烴的層，優(yōu)選地，聚烯烴是高密度聚乙烯(HDPE)。特別優(yōu)選地，包含聚乙烯的層還包括一種激光照射或紅外照射不能穿透的合成物，一個(gè)包含碳黑的HDPE層產(chǎn)生了極好的效果。
柔軟膜片可以完全覆蓋附件以便消除在該附件和罐外部的大氣之間的任何直接接觸。
作為選擇，柔軟膜片也可以用這樣一種方式放置，即附件包括一個(gè)通向罐外部大氣的管子，和以這樣一種方式放置，即膜片僅僅允許管子伸出到該大氣中。在這種情況下，一個(gè)在管子與膜片的出口交界面處將膜片固定到管子的裝置被結(jié)合。各種固定裝置都是可能的，只要它們提供一個(gè)比管子的端部與罐或其附件的接口處更好的密封接觸，其中該管子的端部位于膜片之下。產(chǎn)生良好效果的固定裝置是一個(gè)扣接固定裝置以及一個(gè)包括在管子上帶螺紋的螺桿和一個(gè)擰在管子上的環(huán)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在環(huán)和管子上的螺紋之間將膜片限制在螺桿的螺紋中。
本發(fā)明還涉及一種用于制造一個(gè)塑料燃料罐的方法，塑料燃料罐設(shè)有至少一個(gè)附件，該附件通過該罐壁的至少一個(gè)孔口(或開口)連接到罐的內(nèi)部空間，附件和/或孔口被一個(gè)不可滲透的保護(hù)裝置覆蓋，其中在附件上面放置了一個(gè)薄的多層結(jié)構(gòu)的膜片，該膜片包括至少一個(gè)燃料阻擋層，然后通過使激光或紅外照射掃描膜片的整個(gè)周邊區(qū)域，膜片在其整個(gè)周邊上被焊接到罐上。
在該方法中，共同的術(shù)語(yǔ)具有與上面在罐的說明中所給出的同樣的含義。
按照一個(gè)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的方法，在通過激光或紅外照射將膜片焊接到燃料罐之前，膜片通過熱成形獨(dú)立于燃料罐獲得和預(yù)成型。
通過熱成形進(jìn)行的柔軟膜片的預(yù)成型包括賦予膜片一個(gè)形狀，當(dāng)膜片仍是柔軟的并且因而在某種程度上可以在沒有相當(dāng)大的機(jī)械力的情況下改變時(shí)，膜片接近于將被保護(hù)的附件的外表面的形狀。優(yōu)選地，柔軟膜片的預(yù)成型通過塑性變形來實(shí)現(xiàn)。
按照實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個(gè)與上述實(shí)施方式相容的方法，在執(zhí)行焊接之前，通過一股熱空氣，膜片被壓靠著附件和在該附件附近的罐的壁上。
有利地，該股熱空氣可以通過一個(gè)管子輸送，該管子具有一個(gè)接近附件的寬度的直徑，該管子指向該附件。
后面的附圖的目的是說明本發(fā)明，而不是用來限制其范圍。
圖1表示一個(gè)圓形幾何形狀的通氣閥1，它包括一個(gè)由聚縮醛樹脂制成的裙部2，通過將閥1夾在一個(gè)虹吸管3上，閥1被保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?，虹吸?的嘴部被連接到一個(gè)用于多層燃料罐4的內(nèi)部通氣的管子，一個(gè)包括兩個(gè)HDPE層的多層結(jié)構(gòu)的薄片5通過加熱板焊接被焊接到罐5的壁的外表面6上，該兩個(gè)HDPE層把一個(gè)EVOH阻擋層夾在里面，凸起7和8被構(gòu)造在薄片5和罐4的壁的表面6上，以便在將薄片5焊接到罐4和虹吸管3的過程中使多個(gè)阻擋層聚集。一個(gè)具有0.3毫米總厚度的三層的圓形多層膜片9包括一個(gè)夾置在兩個(gè)HDPE層之間的EVOH阻擋層，面對(duì)罐4的HDPE層用0.25％重量百分比的炭黑填充，該圓形多層膜片9定位在薄片5的上方并通過用二極管激光照射在罐外壁的一個(gè)環(huán)形區(qū)域10、11上掃描而被焊接，二極管激光照射被用于脈沖模式中(FAP式的釔鋁石榴石激光，具有809納米的波長(zhǎng)和35瓦的能量)，環(huán)形區(qū)域10、11具有16毫米的寬度并環(huán)繞閥1和虹吸管3。
圖2表示一個(gè)環(huán)形螺母式止動(dòng)件的覆蓋件，它用來裝配一個(gè)用于HDPE燃料罐103的泵流量計(jì)模塊。一個(gè)支承板101已定位在一個(gè)形成于罐103的孔口102上，一個(gè)擰在端部安裝件105上的環(huán)形螺母裝置104使安裝板101被固定到罐103上，端部安裝件105確定孔口102的壁，一個(gè)柔軟的密封件106提供第一級(jí)的密封。
一個(gè)穿過支承板101的虹吸管107使一個(gè)安裝件108通過扣接固定方式安裝在燃料流出管路上。
端部安裝件105、環(huán)形螺母裝置104和支承板101的組合被一個(gè)0.3毫米厚的膜片109覆蓋，該膜片具有一個(gè)包括EVOH阻擋層的多層結(jié)構(gòu)，EVOH阻擋層夾置在兩個(gè)HDPE層之間，膜片的與罐接觸的HDPE層用0.3％重量百分比的碳黑填充，膜片109設(shè)有一個(gè)孔口并被用激光照射的掃描技術(shù)焊接，該孔口允許虹吸管107通過，該激光照射與用來焊接圖1中所述膜片的激光照射具有同樣的類型和同樣的能量。在罐103的外表面，焊接在一個(gè)15毫米寬的環(huán)形區(qū)域上進(jìn)行，在扣接固定安裝件108的內(nèi)凹部分的過程中，一個(gè)密封件110在虹吸管107周圍提供密封。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)有至少一個(gè)附件的塑料燃料罐，該附件至少部分地位于所述罐的外側(cè)，附件被提高罐/附件組件的不滲透性的保護(hù)裝置覆蓋，其特征在于，該裝置是多層結(jié)構(gòu)的柔軟膜片，該膜片包括至少一個(gè)燃料阻擋層，通過在膜片的整個(gè)周邊上將膜片焊接到所述罐的外表面上，該膜片被固定到所述罐上。
2.如權(quán)利要求1所述的罐，其特征在于，焊接是激光或紅外照射焊接類型。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罐，其特征在于，在所述膜片的周邊上，至少一個(gè)沒有設(shè)置阻擋功能件的層在至少等于焊接區(qū)域的寬度的距離上被變薄。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罐，其特征在于，所述膜片的直接接觸罐的壁的層包括激光照射或紅外照射不能穿透的合成物。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罐，其特征在于，所述膜片包括至少一個(gè)包含聚烯烴的層。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的罐，其特征在于，所述膜片完全覆蓋所述附件以便消除在該附件和罐的外部的大氣之間的任何直接接觸
7.如權(quán)利要求1至5中的任一個(gè)所述的罐，其特征在于，所述附件包括通向罐的外部的大氣的管子，和所述膜片僅僅允許所述管子伸出到外部大氣中。
8.一種用于制造塑料燃料罐的方法，該塑料燃料罐設(shè)有至少一個(gè)附件，該附件通過該罐壁的至少一個(gè)孔口被連接到罐的內(nèi)部空間，附件和/或孔口被一個(gè)不可滲透的保護(hù)裝置覆蓋，其特征在于，在附件上面放置有薄的多層結(jié)構(gòu)的膜片，該膜片包括至少一個(gè)燃料阻擋層，然后通過使激光或紅外照射掃描膜片的整個(gè)周邊區(qū)域，膜片在其整個(gè)周邊上被焊接到所述罐上。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在通過激光照射或紅外照射將所述膜片焊接到燃料罐之前，該膜片通過熱成形獨(dú)立于所述燃料罐地獲得和預(yù)成型。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，在執(zhí)行所述焊接之前，通過一股熱空氣，所述膜片壓靠所述附件和在該附件附近的罐壁。
全文摘要
一種塑料罐和用于制造該塑料罐的方法，它包括通過一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的柔軟膜片覆蓋若干附件，該附件穿出罐的壁，該膜片包括一個(gè)燃料阻擋層，該膜片的周邊被焊接到罐的壁上。
文檔編號(hào)B29C65/14GK1608010SQ02826073
公開日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2002年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者Y·熱拉爾, S·萊奧納爾, F·杜尼爾 申請(qǐng)人:因勒紀(jì)汽車系統(tǒng)研究公司