專利名稱：與炭罐成一體并具有壓力安全功能的蒸氣通風閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種與炭罐成一體并具有壓力安全功能的蒸氣通風閥。
背景技術：
對于諸如用于手扶拖拉機、割草機、便攜式發電機組以及船舶應用的(功率)小于50馬力(37.2千瓦)的小型發動機，近來已經規定這種發動機必須配備燃料蒸氣排放控制系統。
在這類應用中使用的小型發動機通常將燃料箱設置成靠近發動機以便利于在使用該發動機的設備上安裝發動機。更廣泛采用的結構利用從燃料箱到發動機化油器的重力式燃料供給；但是，在某些使用接近50馬力的發動機的應用中使用燃料泵。
在這種小型發動機尤其是在小型發動機的上述應用中提供燃料蒸氣排放控制系統要求附加元部件、對燃料箱進行改進，并且導致在設備中安裝發動機和燃料系統的成本大大增加。當不僅要求在發動機停止運轉期間防止燃料蒸氣排放而且還要求設置在失向(disorientation)如設備在使用中傾翻或滾翻時關閉燃料箱的補償空氣通風口的閥時尤其如此。
更廣泛采用的防止燃料蒸氣從大型發動機燃料箱和燃料系統排放的技術使用裝有吸附劑的儲存炭罐以保持燃料蒸氣，直至發動機啟動，然后蒸氣被抽入發動機進氣口，并且當蒸氣被抽入發動機時通過引入大氣對炭罐清污(purge)。在大型發動機如在燃料箱遠離發動機的機動車輛中長期采用這種系統。
然而，已經發現，由于必須將發動機和燃料箱的體積保持最小，為燃料箱通常利用支架安裝在發動機或設備上靠近發動機的位置的小型發動機提供這些功能困難并且成本高。對于裝有整流罩以在氣缸蓋上方提供用于適當冷卻的適當氣流的風冷式發動機尤其難于做到這一點。此外，多數小型發動機應用使用置于發動機上方的重力供給式燃料箱，因此要求安裝這種發動機的設備具有特殊構造，在發動機裝有整流罩的情況下尤其如此。因此，需要尋求對在尤其是使用重力供給式燃料箱的小型發動機中燃料蒸氣排放控制提供所需功能而不需要完全重組燃料箱和相關燃料系統以及燃料安裝部件的方法或裝置。
發明內容
本說明書、附圖和權利要求說明并圖示了提供上述問題的解決方案的示例性實施例，該實施例包括一體形成在共用殼體中以方便地靠近小型發動機燃料箱安裝并可通過適當的柔性管道連接到燃料箱和發動機進氣口的燃料蒸氣儲存炭罐以及與之連接的蒸氣通風閥/傾翻閥和壓力安全閥。在此說明的一體式組件提供了緊湊、易于制造并且成本較低的設備，該設備在發動機停止運轉期間提供對燃料蒸氣排放的控制，并在發動機啟動時對儲存的燃料蒸氣進行清污。此外，還提供了針對傾翻和滾翻的保護。在一個所示實施例中，儲存炭罐連接有浮子控制的具有的“蓋”或壓力安全閥的蒸氣通風閥/傾翻閥，該壓力安全閥防止蒸氣逸出直至達到預定蒸氣壓力。在另一所示實施例中，壓力安全閥包括設置在可動閥元件中的真空安全閥，使得在發動機運轉期間或當發動機停止運轉期間燃料箱冷卻并且蒸氣冷凝時能夠將補償空氣抽入燃料箱以防止燃料箱被壓壞。
圖1是示出與蒸氣儲存炭罐一體地形成于共用殼體中的浮子控制的壓力安全閥處于閉合位置時的等比例截面圖；以及圖2是示出一替換實施例的類似于圖1的視圖，其中壓力安全閥包括當燃料箱中的壓力低于大氣壓力時允許蒸氣和/或空氣進入的真空安全閥。
具體實施例方式
參照圖1，一示例性實施例的壓力安全閥/傾翻閥和儲存炭罐組件總體上用10表示，該組件包括限定蒸氣儲存室14的一體形成的共用殼體12，該殼體12在其一端形成有蒸氣通道16，在遠離通道16的一端形成有大氣通風口18。形成有通道16的一端還具有與在該端形成的通道20垂直連通的單獨的清污出口通道21，通道20通過接頭23與殼體12的外部相連通。如虛線輪廓所示，接頭23適于連接到初始進氣口。燃料蒸氣通過接頭27中的通道25進入室14，如虛線所示，接頭27適于連接到燃料箱。
共用殼體12中還可一體形成有一端開口的蒸氣室22。
室22由可通過任意適當的手段如焊接固定并密封在該室22上的蓋24封閉。以類似方式，室14可形成為一端開口并由例如通過焊接密封在室14上的蓋26封閉，該蓋26中可一體地形成有大氣通風口18。
蒸氣室22中設有總體上用28表示的蒸氣通風閥/傾翻閥和總體上用30表示的蒸氣壓力安全閥，這兩個閥設置于在容納于蒸氣室22的閥體34中形成的蒸氣通風口32的相對端。
在圖1的實施例中，蒸氣通風閥/傾翻閥包括浮子36，在浮子36的上表面設有用于封閉在蒸氣通風口32下端形成的閥座40的柔性閥元件38。當燃料進入室22時使得浮子上升；當浮子到達預定液位時閥元件38封閉閥座40從而防止蒸氣逸出室22。除了浮在液體燃料中外，浮子還可在重力作用下響應諸如傾翻或滾翻的失向而移動以使元件38封閉閥座40。
總體上用30表示的壓力安全閥包括設置在固定到閥體34的蓋44內的閥元件42；元件42通常在重力作用下封閉靠在通風口32的上端。閥元件42的重量選擇為使得該閥保持關閉，直至燃料箱和蒸氣室22內達到預定壓力，該壓力使得閥元件42向上移動從而允許蒸氣通過通道16逸出到儲存炭罐14。
該炭罐包括用于提供蒸氣經過清污出口通道20從該炭罐逸出的彎曲路徑的導流面46，并可包括覆蓋導流面46設置的過濾材料48。
以類似方式，位于炭罐遠端的大氣通風通道18也具有覆蓋通道18的內側端設置的導流面，還可包括用于過濾進入儲存室14的空氣的過濾材料52。
儲存室14還可包括吸附材料54。可通過適當的彈簧56將導流板50和過濾器52偏壓在吸附材料上。在本發明的圖1的實施例中，已經發現使用顆粒狀含碳材料如粒狀木炭作為吸附材料54是令人滿意的。
參照圖2，示出總體上用60表示的另一實施例，該實施例包括限定儲存室64的共用殼體62，該殼體在其一端形成有蒸氣通道66；并且，殼體62在遠離蒸氣通道66的一端形成有大氣通風口69。殼體62形成為用于蒸氣室68的流體的共用殼體，蒸氣室68與蒸氣通道66相連通并具有在接頭71中形成的流體進口70，如圖2中虛線所示，接頭71適于連接到燃料箱以用于從燃料箱接收燃料蒸氣。共用殼體62還具有在接頭73中形成的清污出口通道72，如虛線所示，接頭73從殼體62延伸到外部并適于連接到發動機進氣口并與之連通。通道72還通過橫向通道74與儲存室64連通。
如圖2的實施例中所述，來自儲存室64的蒸氣流可通過適當的過濾材料76過濾并要求在到達清污出口橫向通道74或通往室68的蒸氣通道66之前先經過一系列導流板78。以類似方式，通過殼體62遠端的通道69進入的空氣在進入室64之前要求先經過導流板80和過濾材料82。如圖1的實施例所提及的那樣，儲存室64還可包括吸附材料84，例如諸如粒狀木炭的顆粒狀含碳材料。如果需要可使用彈簧108將導流板80和過濾器82偏壓在吸附材料84上。
流體室68內設有包含總體上用88表示的蒸氣通風閥/傾翻閥的閥體86，閥體86包括垂直定向的通風通道90，在該通風通道下端形成閥座92；閥88可包括浮子94，在該浮子的上端設有柔性閥元件96。當液體燃料通過進口70進入室68和閥體86內部時，浮子上升；當燃料液位到達預定液位時，浮子移動以將閥元件96封閉在閥座92上，從而防止蒸氣通過通風通道90逸出。
閥體包括保持通過重力作用的壓力安全閥元件100的蓋98，該壓力安全閥元件100在自身重力作用下靠在形成于通風通道90上端周圍的閥座102上以防止蒸氣通道90(中的蒸氣)逸出，直至燃料箱和流體壓力室68內達到預定壓力。
在圖2的實施例中，通過重力作用的閥元件100具有貫穿該閥元件的中央通道104，該通道104在其下端形成有閥座，該閥座中保持有諸如球體或球狀物的可動閥元件106。閥元件106由非常輕的材料例如比重很小的塑料形成。
通風通道90中微小的正蒸氣壓力導致球106從圖2中用實線示出的位置向上移動到用虛線輪廓示出的位置或者靠在形成于通道104下端的閥座上。當室68內的壓力略低于大氣壓力時閥元件106用作真空安全閥，此時導致閥元件106從通道104下端的閥座落下，允許來自儲存炭罐64的蒸氣和/或空氣經過蒸氣通道66并且經過通風通道90和通道70流到燃料箱。因此通道90的打開提供了補償空氣流，以防止由于發動機運轉期間液體燃料的抽取或在燃料箱冷卻至環境溫度以下從而在燃料箱內產生真空的情況下燃料箱被壓壞。
因此，上文圖示并說明的實施例提供在共用殼體中的蒸氣儲存炭罐以及蒸氣通風閥/傾翻閥和壓力安全閥，在共用殼體上設有用于經由諸如軟管的管道連接到發動機燃料箱、發動機進氣口以及用于大氣通風的端口。從而，這些實施例提供了一種緊湊、簡單且成本較低的燃料蒸氣排放控制系統，該系統可容易地添加到現有的小型發動機及其燃料箱中而不需要高成本地修改。
盡管上文已經說明和圖示了示例性實施例，但是應當理解，本領域技術人員可在權利要求的范圍內進行修改和變型。
權利要求
1.一種與小型發動機燃料箱結合使用的一體的蒸氣通風閥/傾翻閥和蒸氣儲存組件(10、60)，包括(a)一體地形成以限定具有適于從燃料箱接收燃料蒸氣的進口(25、70)的流體接收室(22、68)的殼體(12、62)；所述殼體還一體地限定具有清污出口(21、72)和大氣通風口(18、69)的蒸氣儲存室(14、64)，所述儲存室通過蒸氣通道(16、66)與流體接收室連通；(b)與所述流體接收室相關聯的壓力安全閥(30、88)，當所述流體接收室內達到預定壓力時該壓力安全閥(30、88)可操作以允許蒸氣通過所述蒸氣通道流到所述儲存室中；以及(c)與所述流體接收室相關聯的傾翻閥(28、88)，當所述殼體失向時該傾翻閥可操作以防止通過所述蒸氣通道連通。
2.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述傾翻閥包括當燃料箱中的燃料上升到預定液位時可操作以關閉所述傾翻閥的浮子(36、94)。
3.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述壓力安全閥包括當所述流體接收室內的壓力低于大氣壓力時可操作以允許回流的真空安全閥(42、106)。
4.根據權利要求3所述的組件，其特征在于，所述真空安全閥包括球形閥元件(106)。
5.根據權利要求3所述的組件，其特征在于，所述壓力安全閥包括在重力作用下偏壓在閉合位置的重力響應元件(100)。
6.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述蒸氣儲存室裝有吸附材料(54、84)。
7.根據權利要求6所述的組件，其特征在于，所述吸附材料包括含碳的顆粒狀材料。
8.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述蒸氣通道包括導流板(46、78)。
9.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述儲存室和所述流體接收室模制為一體件。
10.根據權利要求8所述的組件，其特征在于，所述儲存室和所述流體接收室在所述一體件中模制為開口腔并由通過焊接固定的蓋(24、26)封閉。
11.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述儲存室包括用于過濾經過所述清污出口和所述大氣通風口的氣流的材料(54、84)。
12.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述清污出口包括導流板(78)。
13.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述大氣通風口包括導流板(50、80)。
14.根據權利要求1所述的組件，其特征在于，所述儲存室包括用于過濾經過所述蒸氣通道的氣流的材料(54、84)。
15.一種制造用于小型發動機燃料箱的一體的蒸氣通風閥/傾翻閥和蒸氣儲存裝置(10、60)的方法，包括(a)一體地形成具有流體接收室(22、68)和蒸氣儲存室的殼體(12、62)，并通過蒸氣通道(16、66)使所述儲存室與所述流體接收室連通，其中所述流體接收室具有流體接收口(25、70)，所述蒸氣儲存室具有清污出口(21、72)和大氣通風口(18、69)；(b)在所述流體接收室內設置壓力安全閥(30、88)以防止經過所述蒸氣通道的氣流，直至所述流體接收室內達到預定壓力；以及(c)在所述流體接收室內設置蒸氣通風閥/傾翻閥(28、88)以防止當所述殼體失向時流體從所述流體接收室溢出。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，設置蒸氣通風閥/傾翻閥的步驟包括設置當燃料箱內燃料上升到預定液位時可操作以關閉所述閥的浮子(36、94)。
17.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，一體地形成殼體的步驟包括在共用件中一起形成流體接收室和儲存室。
全文摘要
本發明涉及一種在具有用于連接到燃料箱、清污管道和大氣通風口的端口的共用殼體中的燃料蒸氣儲存炭罐和蒸氣通風閥/傾翻閥的組合。所述蒸氣通風閥/傾翻閥包括防止蒸氣排出直至達到預定蒸氣壓力的壓力安全閥；并且所述壓力安全閥還可包括真空安全閥。
文檔編號F17C13/00GK1834515SQ200610057469
公開日2006年9月20日 申請日期2006年3月15日 優先權日2005年3月16日
發明者V·K·米爾斯, A·W·麥金托什 申請人:伊頓公司