Способ распределения флюида и форсунка для распределения

Способ распределения флюида и форсунка для распределения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение направлено на создание форсунки для распределения топлива.

Предпосылки к созданию изобретения

На типичной заправочной станции или в другой системе заправки, топливо накачивают из складского резервуара в топливный бак автомобиля через колонку для заправки топливом. Форсунка установлена на конце колонки для заправки топливом и может выполнять множество функций, в том числе: 1) безопасное и эффективное распределение флюида; 2) рекуперация из топливного бака автомобиля паров, которые возникают при заправке; 3) обеспечение автоматического отключения, так что поток топлива прекращается, когда топливный бак автомобиля достаточно заполнен; 4) обеспечение точного дозирования небольших количеств флюида; 5) предотвращение неправильной работы колонки для заправки топливом; 6) создание форсунки низкого профиля; 7) временное удержание форсунки в открытом положении (в положении дозирования) для облегчения работы; 8) создание долговечной, дешевой, эргономичной и легкой в использовании форсунки; 9) наличие дисплея и/или других органов индикации; и 10) создание форсунки, простой и дешевой в изготовлении и сборке.

Раскрытие изобретения

В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения предлагается форсунка для распределения флюида, которая содержит корпус форсунки, имеющий жидкостный (далее - флюидный) канал, который предназначен для приема флюида, и паровой канал, который предназначен для приема пара. Форсунка дополнительно содержит главный флюидный клапан, расположенный во флюидном канале, чтобы регулировать поток протекающего через него флюида, причем главный флюидный клапан содержит пружину главного флюидного клапана, выполненную с возможностью смещения главного флюидного клапана в его открытое или закрытое положение. Форсунка дополнительно содержит главный паровой клапан, расположенный в паровом канале, чтобы регулировать поток протекающего через него пара. Главный паровой клапан содержит пружину главного парового клапана, выполненную с возможностью смещения главного парового клапана в его открытое или закрытое положение. По меньшей мере часть пружины главного флюидного клапана или пружины главного парового клапана расположена соответственно внутри пружины главного парового клапана или пружины главного флюидного клапана, так что пружина главного флюидного клапана и пружина главного парового клапана по меньшей мере частично перекрываются в осевом направлении.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 схематично показана заправочная станция, на которой используют множество колонок для заправки топливом.

На фиг.1A показана с увеличением область в кружке на фиг.1.

На фиг.2 показан вид сбоку форсунки системы, показанной на фиг.1.

На фиг.3 показан вид сверху форсунки, показанной на фиг.2

На фиг.4 показан вид сбоку в разрезе форсунки, показанной на фиг.2.

На фиг.5 показан разрез по линии 5-5, показанной на фиг.4.

На фиг.6 показан разрез по линии 6-6, показанной на фиг.4.

На фиг.6A показан разрез по линии 6-6, показанной на фиг.4, с открытым вторичным флюидным клапаном.

На фиг.7 показан разрез по линии 6-6, показанной на фиг.4, с открытыми вторичным флюидным клапаном, главным флюидным клапаном и главным паровым клапаном.

На фиг.8 показан вид сбоку в разрезе форсунки, показанной на фиг.4, с рычагом в его поднятом положении и трубкой Вентури в ее открытом положении.

На фиг.9A показан вид сбоку в разрезе клапана «нет давления, нет расхода» потока, показанного на фиг.4, в первой конфигурации.

На фиг.9 В показан вид сбоку в разрезе клапана «нет давления, нет расхода», показанного на фиг.4, во второй конфигурации.

На фиг.9C вид сбоку в разрезе клапана «нет давления, нет расхода», показанного на фиг.4, в третьей конфигурации.

На фиг.10 показано перспективное изображение с пространственным разделением деталей клапана «нет давления, нет расхода», показанного на фиг.9A-9C.

На фиг.11 показан вид сбоку в разрезе корпуса форсунки, показанной на фиг.4, причем вставка форсунки и уплотнительные кольца показаны в разобранном виде.

На фиг.12 показан вид спереди в перспективе корпуса форсунки, вставки форсунки и уплотнительных колец, показанных на фиг.11.

На фиг.13 показан вид спереди в перспективе форсунки, показанной на фиг.2, с оболочкой, расположенной вокруг форсунки в разобранном виде.

На фиг.14 показан вид сбоку форсунки, показанной на фиг.2, с альтернативной оболочкой, расположенной вокруг форсунки в разобранном виде.

На фиг.15 показан вид спереди форсунки, показанной на фиг.14, с альтернативной оболочкой, расположенной вокруг форсунки в собранном виде.

На фиг.16 показан вид сзади в перспективе форсунки, показанной на фиг.2, с еще одной альтернативной оболочкой, расположенной вокруг форсунки в частично разобранном виде.

На фиг.17 показан вид сбоку форсунки, показанной на фиг.16, с оболочкой, расположенной вокруг форсунки в собранном виде.

На фиг.18 показан вид сбоку форсунки, показанной на фиг.17, с крышкой, частично поднятой вверх.

На фиг.19 показан вид сбоку в разрезе альтернативной форсунки.

На фиг.20 показан вид сзади в перспективе с пространственным разделением деталей устройства защиты руки форсунки, показанной на фиг.2.

Подробное описание изобретения

Обзор системы

На фиг.1 схематично показана заправочная станция 10, на которой используют множество колонок 12 для заправки топливом. Каждая колонка 12 для заправки топливом содержит корпус 14 колонки для заправки топливом, шланг 16, соединенный с корпусом 14 колонки для заправки топливом, и форсунку 18, расположенную на дистальном конце шланга 16. Каждый шланг 16 является гибким и сгибаемым, что позволяет устанавливать шланг 16 и форсунку 18 в удобное положение заправки, желательное для пользователя/оператора.

Каждая колонка 12 для заправки топливом имеет флюидную связь с баком или резервуаром 22 для хранения топлива/флюида. Например, флюидный трубопровод 26 идет от каждой колонки 12 для заправки топливом в бак 22 хранения, и паровой трубопровод 24 идет от каждой колонки 12 для заправки топливом в бак 22 хранения. На фиг.1 схематично показаны соединения между форсунками 18, колонками 12 для заправки топливом, паровыми трубопроводами 24, флюидными трубопроводами 26 и баком 22 для хранения топлива. Однако следует иметь в виду, что форсунки 18, паровые трубопроводы 24, флюидные трубопроводы 26, колонки 12 для заправки топливом и бак 22 для хранения топлива могут иметь самые различные конфигурации, средства соединения и схемы расположения, известные специалистам в данной области.

Бак 22 для хранения содержит топливный насос 28 или соединен с топливным насосом 28, который позволяет отсасывать флюид из бака 22 для хранения 22 через трубу 30. Бак 22 для хранения дополнительно содержит паровой насос или всасывающий источник 32, имеющий флюидную связь с паровым трубопроводом 24 и с незаполненным объемом бака 22 для хранения.

Каждая колонка 12 для заправки топливом/форсунка 18 содержит паровой/газовый канал, причем канал 34 протекания пара или рекуперации пара идет от форсунки 18, а затем проходит через шланг 16 и паровой трубопровод 24 в паровой насос 32 и незаполненный объем бака 22 для хранения. Аналогично, каждая колонка 12 для заправки топливом/форсунка 18 содержит топливный/жидкостной или флюидный канал 36, идущий от форсунки 18, который затем проходит через шланг 16 и флюидный трубопровод 26 в топливный насос 28/ бак 22 для хранения. Паровой канал 34 и флюидный канал 36 могут быть в целом функционально и/или геометрически параллельными, но флюидно изолированными друг от друга. Например, как это показано на фиг.1A, в одном варианте осуществления, паровой канал 34 шланга 16 коаксиально введен во флюидный канал 36 шланга 16, однако при желании эта конфигурация может быть обратной.

Во время заправки, как это показано при помощи колонки 12′ для заправки топливом, показанной на фиг.1 (в которой форсунка 18 находится в положении распределения топлива), форсунка 18 вставлена в заливную трубу 38 топливного бака 40 автомобиля. Топливный насос 28 приведен в действие, чтобы нагнетать топливо из бака 22 для хранения в форсунку 18 и в топливный бак 40 автомобиля. В это время также может быть приведен в действие вакуумный насос 32, для рекуперации паров. Когда топливо поступает в топливный бак 40 автомобиля, пары из внутреннего пространства топливного бака 40 откачиваются из топливного бака 40, и поступают в паровой канал 34. Паровой насос 32 создает всасывающую силу в паровом канале 34, помогающую захватывать пары и направлять их в незаполненный объем бака 22 для хранения.

Следует иметь в виду, что схема расположения насосов 28, 32 и бака 22 для хранения может отличаться от показанный на фиг.1. В одном специфическом примере, паровой насос 32 и/или топливный насос 28 вместо этого могут быть предусмотрены у каждой соответствующей колонки 12 для заправки топливом, в так называемой системе ′′всасывания′′, использованной вместо системы давления, показанный на фиг.1. Более того, следует иметь в виду, что раскрытая здесь система 10 может быть использована для хранения/распределения самых различных флюидов, жидкостей или видов топлива, в том числе (но без ограничения) видов топлива на базе нефти, таких как бензин, дизельное топливо, природный газ, биотопливо, пропан, нефтепродукты и т.п., или топливо на основе этилового спирта. Более того, несмотря на то, что система 10 и форсунка 18 часто упоминаются здесь вместе с характеристиками рекуперации пара, следует иметь в виду, что многие описанные здесь признаки и функции могут быть использованы в системе 10 / форсунке 18, которые не имеют функции рекуперации пара.

Коаксиальные пружины и амортизатор для главных клапанов

Как это лучше всего показано на фиг.4-6, форсунка 18 содержит корпус 42 форсунки, имеющий в целом цилиндрический впуск 44, соединенный с соответствующим шлангом 16, например, при помощи резьбового соединения. Корпус 42 форсунки, содержащий впуск 44, может быть изготовлен из жестких материалов, таких как металл и т.п., которые не являются коррозионными и совместимы с указанными здесь выше видами топлива. Корпус 42 форсунки имеет выпуск 46, в который введен переходник 48 наконечника. В переходник 48 наконечника, в свою очередь, по резьбе введен наконечник 50, который служит для распределения протекающей через него жидкости. Колпак 52 рекуперации пара соединен с наконечником 50 и переходником 48 наконечника, и идет коаксиально рядом с ними, чтобы образовать впуск в паровой канал 34, в который поступают пары, выделяющиеся при заправке. Главный флюидный клапан 54 расположен во флюидном канале 36, чтобы регулировать поток жидкости, протекающей через него и через форсунку 18. Аналогично, главный паровой клапан 56 расположен в паровом канале 34, чтобы регулировать поток пара, протекающей через него и через форсунку 18.

Как это лучше всего показано на фиг.6, главный флюидный клапан 54 содержит главную или первичную тарелку 58 (или корпус клапана), которая смещена пружиной в ее закрытое (нижнее) положение, с уплотнением на седле 60 первичной тарелки или близко от него. Главный флюидный клапан 54 также содержит вторичную тарелку 62 (или корпус клапана), которая смещена пружиной в ее закрытое (нижнее) положение, с уплотнением на седле 64 вторичной тарелки или близко от него. Вторичная тарелка 62 содержит уплотняющий диск 37, расположенный между фиксатором 39 и юбкой 41 и выполненный с возможностью входа в зацепление с седлом 64 вторичной тарелки в положении уплотнения (то есть сверху от седла 64 тарелки).

Вторичная тарелка 62 установлена в амортизаторе 66 в виде чаши, который может быть соединен с седлом 64 вторичной тарелки или выполнен в виде единого целого с ним. Амортизатор 66 установлен со скольжением относительно штока 68 главного флюидного клапана и несет седло 64 вторичной тарелки. Амортизатор 66 соединен с и установлен над уплотнением 69, которое является частью первичной тарелки 58. Амортизатор 66 содержит одно или несколько радиально идущих сквозных отверстий 84, через которые протекает флюид, когда главный флюидный клапан 54 открыт.

Пружина 70 главного флюидного клапана сжата, введена в зацепление со вторичной тарелкой 62 и толкает вторичную тарелку 62 вниз, в герметичное зацепление с седлом 64 вторичной тарелки. Уплотняющий диск 37 расположен радиально снаружи выше седла 64 вторичной тарелки, и перемещается вертикально, для входа в плотный контакт с седлом 64 вторичной тарелки или выхода из этого контакта. Уплотняющий диск 37 установлен на штоке 68, который не выступает радиально за седло 64 вторичной тарелки, и который содержит юбку 41. Пружина 70 главного флюидного клапана также толкает вниз первичную тарелку 58 / уплотнение 69, через вторичную тарелку 62 и седло 64 вторичной тарелки, в герметичное зацепление с седлом 60 первичной тарелки или близко от него.

Главный паровой клапан 56 содержит тарелку 72 главного парового клапана (или корпус 72 клапана), которая смещена пружиной в ее закрытое (нижнее) положение, с уплотнением на седле 74 главного парового клапана. Тарелка 72 главного парового клапана содержит шток 76, идущий от нее вниз, и пружинный фиксатор 78 в виде гриба, введенный по резьбе в основание штока Пружина 80 главного парового клапана сжата и введена в зацепление с цилиндрической головкой пружинного фиксатора 78, чтобы смещать главный паровой клапан 56 в его закрытое (нижнее) положение. Таким образом, главный паровой клапан 56 смещен вниз при помощи его пружины 80, которая расположена ниже парового канала 34, и во флюидном канале 36.

Основание штока 68 главного флюидного клапана входит в зацепление с ручкой, рычагом или исполнительным механизмом 82 форсунки 18 (см. фиг.4), который может быть вручную поднят или приведен в действие пользователем. Таким образом, когда рычаг 82 поднят, тогда рычаг 82 входит в зацепление со штоком 68 главного флюидного клапана и поднимает шток 68 главного флюидного клапана вверх (при подходящих условиях, как это описано далее более подробно). Движение вверх штока 68 главного флюидного клапана поднимает вторичную тарелку 62 от седла 64 вторичной тарелки, как это показано на фиг.6A, за счет чего сжимается (или дополнительно сжимается) пружина 70 главного флюидного клапана, что позволяет флюиду протекать через флюидный канал 36.

Форсунка 18 может быть выполнена так, что небольшое движение вверх штока 68 главного флюидного клапана открывает только вторичную тарелку 62; первичная тарелка 58 (и, в некоторых случаях, первичный паровой клапан 56) не открывается. В частности, как это лучше всего показано на фиг.6, шток 68 главного флюидного клапана имеет выступающую радиально наружу губку 86, входящую в зацепление с первичной тарелкой 58. Однако, когда шток 68 главного флюидного клапана полностью втянут, имеется осевой зазор G1 между губкой 86 и первичной тарелкой 58. Таким образом, этот зазор G1 создает холостой ход, так что небольшое движение вверх штока 68 главного флюидного клапана открывает вторичную тарелку 62, но не открывает первичную тарелку 58. Вторичная тарелка 62 может иметь отверстие меньшего размера чем первичная тарелка 58, что позволяет дозировать и точно контролировать распределение небольших количеств флюида через вторичную тарелку 62. Первичная тарелка 58 и вторичная тарелка 62 функционально расположены параллельно друг другу, так что флюид может протекать через указанную вторичную тарелку 58 и не протекать через указанную первичную тарелку 58; и наоборот.

Когда рычаг 82 / шток 68 главного флюидного клапана полностью поднят, тогда вторичная тарелка 62, первичная тарелка 58 и тарелка 72 главного парового клапана полностью открыты, как это показано на фиг.7. В частности, когда рычаг 82 полностью поднят, тогда губка 86 штока 68 главного флюидного клапана входит в зацепление и поднимает первичную тарелку 58 в ее открытое положение, показанное на фиг.7, смещенное по оси от седла 60. Кроме того, вторичная тарелка 62 входит в зацепление с пружинным фиксатором 78 главного парового клапана 72, перемещает главный паровой клапан 72 вверх в его открытое положение (со смещением от седла 74) и сжимает (или дополнительно сжимает) пружину 80 главного парового клапана.

В одном случае, первые 10% (ориентировочно) перемещения рычага 82, когда рычаг 82 поднимается, открывают только вторичную тарелку 62, а остальные 90% (ориентировочно) перемещения открывают первичную тарелку 58 и первичный паровой клапан 56. Флюидные тарелки 58, 62 движутся главным образом в том же направлении, что и паровая тарелка 72, при перемещении из их закрытого положения в открытое положение (или наоборот).

Когда рычаг 82 / главный флюидный клапан 54 поднят в его полностью открытое положение и затем быстро освобождается (то есть когда срабатывает автоматический механизм запирания, например, при помощи описанного ниже клапана 100 «нет давления, нет расхода», или когда главный флюидный клапан 54 закрывается иным образом), амортизатор 66 помогает демпфировать движение закрывания главного флюидного клапана 54 и уменьшает линейные удары в системе. В частности, когда главный флюидный клапан 54 закрыт и движется вниз, амортизатор 66 также движется вниз. Движение вниз амортизатора 66 создает низкое давление выше (внутри) амортизатора 66, что побуждает флюид стремиться прорваться в амортизатор 66. Однако, узкие проходы, созданные отверстиями 84 амортизатора 66, ограничивают скорость течения флюида в амортизатор 66, что замедляет движение вниз амортизатора 66 и главного флюидного клапана 54, демпфируя резкое закрывание клапана 54. Амортизатор 66 содержит корпус 58 главного флюидного клапана 54, или непосредственно связан с ним, а также содержит седло 64 для вторичной тарелки 62, причем по меньшей мере часть пружины 70 главного флюидного клапана и/или часть пружины 80 главного парового клапана расположены в амортизаторе 66.

В показанном варианте осуществления, пружина 70 главного флюидного клапана и пружина 80 главного парового клапана находятся в состоянии сжатия, чтобы смещать соответствующие главные клапаны 54, 56 в их закрытые положения. Обе пружины 70, 80 дополнительно сжимаются, когда соответствующие клапаны 54, 56 открываются (то есть перемещаются в их верхние положения), как это показано на фиг.7. Более того, пружина 80 главного парового клапана расположена соосно с пружиной 70 главного флюидного клапана и введена (вставлена) в нее, так что пружина 80 главного парового клапана и пружина 70 главного флюидного клапана перекрываются в осевом направлении. В одном варианте осуществления, по меньшей мере 50%, или по меньшей мере 90% пружины 80 главного парового клапана перекрываются с пружиной 70 главного флюидного клапана в осевом направлении, когда соответствующие клапаны 54, 56 закрыты и/или открыты. В еще одном варианте осуществления, пружина 80 главного парового клапана полностью находится внутри пружины 70 главного флюидного клапана; то есть пружина 80 главного парового клапана не выступает по оси за пружину 70 главного флюидного клапана в любом направлении.

Соосное (коаксиальное) расположение пружин 70, 80 позволяет экономить пространство. Более конкретно, в некоторых известных ранее конфигурациях, главный паровой клапан 56 смещают в его закрытое положение за счет сжатия пружины, расположенной выше главного парового клапана 56. Такая схема расположения требует наличия дополнительно выступающего наружу участка форсунки 18, расположенного выше тарелки 72 главного парового клапана, чтобы иметь место для размещения пружины 80 главного парового клапана. В отличие от этого, в варианте осуществления, показанном на фиг.4, 6, 6A и 7, соосное расположение пружин 70, 80 позволяет создать схему расположения с низким профилем, а также уменьшить выступы форсунки, что уменьшает вероятность застревания форсунки в частях автомобиля, в участках корпуса колонки для заправки топливом, и т.п.

По желанию, конфигурация пружин может быть обратной, так что пружина 70 главного флюидного клапана может быть расположена внутри пружины 80 главного парового клапана. Более того, по желанию, пружины 70, 80 могут быть выполнены так, чтобы смещать один или оба соответствующие клапаны 56, 58 в их открытые, а не в закрытые положения.

Управление точным дозированием

Как уже было указано здесь выше, небольшое или начальное движение вверх штока 68 главного флюидного клапана служит для того, чтобы вызывать открывание вторичной тарелки 62, в то время как первичная тарелка 58 остается закрытой. Осевой зазор G1 (фиг.6) создает холостой ход, так что небольшое движение вверх штока 68 главного флюидного клапана не открывает первичную тарелку 58, но открывает вторичную тарелку 62, что позволяет дозировать и точно регулировать распределение небольших количеств флюида.

Однако, в некоторых случаях, когда пытаются дозировать небольшие количества флюида, давление флюида в амортизаторе 66 в области выше вторичной тарелки 62 (например, в области 65 на фиг.6A) будет выше, чем давление флюида в амортизаторе 66 в области ниже вторичной тарелки 62 (например, в области 67 на фиг.6A). Это расхождение давлений может быть вызвано тем фактом, что, если не принять соответствующих мер предосторожности, флюид, входящий в область 67, быстро ′′дренирует′′ вниз через зазор между штоком 68 главного флюидного клапана и седлом 64 вторичной тарелки. В этом случае, затем, когда шток 68 главного флюидного клапана немного поднимают, чтобы дозировать небольшое количество флюида, амортизатор 66 (с седлом 64 вторичной тарелки) ′′следует′′ за вторичной тарелкой 62 и движется вверх вместе со вторичной тарелкой 62. Таким образом, в этом сценарии вторичная тарелка 62 не открывается (в отличие от ситуации, показанной на фиг.6А), что не позволяет производить любое небольшое дозирование флюида через вторичную тарелку 62.

Для решения этой проблемы, вторичная тарелка 62 может быть выполнена так, чтобы образовывать малый зазор с седлом 64 вторичной тарелки, в положении непосредственно рядом с положением (ниже по течению, в одном случае), в котором вторичная тарелка 62 с уплотнением входит в зацепление с седлом 64 вторичной тарелки. В частности юбка 41 вторичной тарелки 62 может идти радиально наружу, так что круговая внешняя поверхность 43 юбки 41 (фиг.6А) расположена непосредственно рядом с (и с небольшим радиальным смещением, в одном варианте осуществления) сужением 45, образованным при помощи седла 64 вторичной тарелки. В одном случае, юбка 41 / шток 68 клапана образует узкое отверстие или зазор (то есть круговой или диаметральный зазор между внешним диаметром юбки 41 / штока 68 клапана и внутренним диаметром седла 64 вторичной тарелки / сужения 45), составляющий ориентировочно меньшем чем 0.0100′′ в одном случае, или ориентировочно меньше чем 0.0045′′ в другом случае, или в некоторых случаях ориентировочно меньше чем 0.1% или около 0.005% диаметра седла 64 вторичной тарелки.

Узкое отверстие может иметь площадь поверхности, которая составляет ориентировочно меньше чем 70%, или ориентировочно меньше чем 50%, или ориентировочно меньше чем 30%, или ориентировочно меньше чем 10% площади поверхности, образованной при помощи вторичной тарелки 62, при первоначальном или полном открывании (то есть площадь поверхности между уплотняющим диском 37 и седлом 64 клапана), чтобы обеспечивать желательный баланс между ограничением течения (чтобы предотвратить движение амортизатора 66) и разрешенным течением (чтобы позволить пользователю дозировать флюид с желательной скоростью). В некоторых случаях, узкое отверстие может присутствовать вне зависимости от того, закрыта или открыта вторичная тарелка 62.

Малый зазор (жесткие допуски) между юбкой 41 и сужением 45 / седлом 64 вторичной тарелки помогает ограничить дренирование флюида из области 67, чтобы давление флюида в области 67 было главным образом равно давлению в области 65. Таким образом, малый зазор (жесткие допуски) помогает обеспечивать баланс давления в амортизаторе 66. Улучшенный баланс давления гарантирует, что амортизатор 66 не будет следовать за вторичной тарелкой 62, когда вторичная тарелка 62 немного открывается, как это показано на фиг.6А, и гарантирует, что небольшие количества флюида могут быть точно выпущены из форсунки 18. Контроль точного дозирования может быть особенно желателен для пользователей, которые желают контролировать цену заправленного топлива до последнего цента (доллара, евро и т.п.). Вместо этого или в дополнение к этому, малый зазор/узкое отверстие могут быть предусмотрены в других местах, например, между штоком 68 клапана и другими участками сужения 45.

Верхний участок 71 штока 68 главного клапана (то есть участок рядом с седлом 64 вторичной тарелки, введенный во вторичную тарелку 62) может быть конусным, так что верхний участок может иметь большую толщину (или большую площадь поперечного сечения), чем нижний участок. Эта конусность штока 68 главного клапана создает переменное отверстие для флюида, дренирующего из области 67 для дозирования. В частности, в этой схеме расположения, чем больше шток 68 главного клапана поднят, тем больше размер отверстия, что позволяет дренировать больше флюида из области 67 и обеспечивать большее дозирование. Эта конусность верхнего участка 71 штока 68 главного клапана помогает улучшить контроль дозирования пользователем, и обеспечивает нелинейный контроль дозирования. Отверстие переменного размера расположено со смещением и ниже по течению от линии уплотнения, образованной седлом 64 вторичной тарелки при ее входе в зацепление с уплотняющим диском 37.

Однако, конусность верхнего участка 71 штока 68 главного клапана желательно иметь небольшой, чтобы размер отверстия не увеличивался намного и флюид не вытекал из области 67 слишком быстро, что могло бы приводить к дисбалансу давления в амортизаторе 66, как уже было указано здесь выше. В одном случае, верхний участок 71 штока 68 главного клапана имеет угол конусности ориентировочно от 0.5° до 2.5°, например, около 1.5°, причем более толстые участки штока 68 главного клапана расположены вертикально над более тонкими участками. Дополнительно или вместо этого, внешняя круговая кромка 43 юбки 41 может быть конической в осевом направлении, так что верхняя кромка юбки 41 шире чем ее нижняя кромка. В этом случае, круговая кромка 43 может быть образована под углами, указанными здесь выше для штока 68 главного клапана. Таким образом, участок ниже по течению вторичной тарелки 62 (в показанном случае, шток 68 главного клапана и/или юбка 41) будут иметь конусность относительно направления движения вторичной флюидной тарелки 62, чтобы создавать переменное отверстие, что помогает обеспечивать точное дозирование при работе вторичной флюидной тарелки 62. Альтернативно или дополнительно, седло 64 вторичной тарелки, сужение 45, или участки флюидного канала ниже по течению от седла 64 вторичной тарелки, могут иметь конусность, чтобы обеспечивать такую же или аналогичную функцию.

В некоторых случаях, шток 76 тарелки парового клапана/пружинный фиксатор 78 расположены непосредственно выше вторичный тарелки 62 (не показано), так что любое движение вверх вторичной тарелки 62 также поднимает тарелку 72 главного парового клапана на соответствующее расстояние, что позволяет производить рекуперацию пара через паровой канал 34. Альтернативно, в других случаях, зазор расположен между штоком 76 тарелки парового клапана/пружинным фиксатором 78 и вторичной тарелкой 62 (показанный как зазор G2 на фиг.6). В этом случае, первоначальное движение вверх вторичной тарелки 62 не поднимает тарелку 72 главного парового клапана, так как капельный поток флюида, проходящий через вторичную тарелку 62, может быть достаточно малым, так что рекуперация пара не требуется. Кроме того, зазор G2 помогает гарантировать полное закрывание главного парового клапана 56, когда форсунка 18 не работает.

Угловой шток главного флюидного клапана

Главный флюидный клапан 54 установлен на штоке 68 главного флюидного клапана, идущем от него вниз, и/или приводится в действие с его помощью. Как это лучше всего показано на фиг.4, шток 68 клапана (и, таким образом, оси главного парового клапана 56 и главного флюидного клапана 54) расположен под углом (то есть не перпендикулярно) к оси впуска 44, и/или к вертикали (когда форсунка 18 находится в своем положении дозирования, и/или флюидный канал 36/паровой канал 34 находятся при таком расположении главных клапанов 54, 56). Это угловое расположение дополнительно снижает выступ главного парового клапана 56 и уменьшает полный профиль форсунки 18. В отличие от этого, во многих известных ранее конструкциях, шток 68 главного флюидного клапана идет вертикально, что приводит к тому, что главные клапаны 54, 56 или по меньшей мере главный паровой клапан 56, выступают наружу из остальной части корпуса 42 форсунки.

Клапан «нет давления, нет расхода»

Как уже было указано здесь выше, основание штока 68 главного флюидного клапана входит в зацепление с рычагом 82, который может быть вручную поднят или приведен в действие пользователем. При эксплуатации, когда пользователь поднимает рычаг 82, (при выполнении соответствующих условий, как это описано далее более подробно), рычаг 82 входит в зацепление со штоком 68 клапана и поднимает его, что приводит к открыванию главного парового клапана 56 и главного флюидного клапана 54, что видно из сравнения фиг.4 и 8 (и из сравнения фиг.6 и 7).

Тарелка 88 Вентури установлена в переходнике 48 наконечника и расположена во флюидном канале 36. Пружина 90 тарелки Вентури входит в зацепление с тарелкой 88 Вентури и перемещает тарелку 88 Вентури в закрытое положение, в котором тарелка 88 Вентури входит в зацепление с кольцом 92 седла. Когда флюид с достаточным давлением присутствует во флюидном канале 36 (то есть во время операций дозирования), усилие пружины 90 тарелки Вентури будет преодолено за счет протекающего флюида и тарелка 88 Вентури перемещается в открытое положение, как это показано на фиг.8.

Когда тарелка 88 Вентури открыта и жидкость протекает между тарелкой 88 Вентури и кольцом 92 седла, создается эффект Вентури во множестве идущих радиально проходах (не показаны), проходящих через кольцо 92 седла и сообщающихся с кольцевой камерой 94, образованной между переходником 48 наконечника, корпусом 42 форсунки и кольцом 92 седла. Кольцевая камера 94 имеет флюидную связь с проходом 96 Вентури, образованным в корпусе 42 форсунки, который, в свою очередь, имеет флюидную связь с центральной камерой или камерой 98 Вентури клапана 100 «нет давления, нет расхода», который будет описан далее более подробно. Кольцевая камера 94 также имеет флюидную связь с трубкой 102, расположенной внутри наконечника 50. Трубка 102 заканчивается отверстием 104 и имеет флюидную связь с отверстием 104, расположенным на обратной стороне наконечника 50 или поблизости от его дистального конца.

Таким образом, во время операций дозирования, тарельчатый клапан 88 Вентури открыт и флюид протекает через флюидный канал 36, создавая давление Вентури или отрицательное давление в кольцевой камере 94. Эффект Вентури всасывает воздух через отверстие 104 и трубку 102, за счет чего устраняется отрицательное давление. Однако, когда отверстие 104 блокировано, например, когда жидкость в баке автомобиля дошла до заданного уровня и покрывает кончик наконечника 50, эта жидкость не позволяет воздуху всасываться через него. Это приводит к снижению давления в кольцевой камере 94, при этом давление в центральной камере 98 клапана 100 «нет давления, нет расхода» значительно снижается. Этот эффект Вентури описан более подробно в патенте США No.3,085,600, который полностью включен в данное описание в качестве ссылки.

Как это показано на фиг.9A-9C и 10, клапан 100 «нет давления, нет расхода» содержит колпак или крышку 106, которая окружает корпус клапана/пластину 108 основания клапана. Первая или верхняя диафрагма 110 расположена между колпаком 106 и пластиной 108 основания. Направляющая/опора 112 верхней диафрагмы расположена с обратной стороны верхней диафрагмы 110, так что между ними расположена опорная чашка 114. Опора 112 верхней диафрагмы обычно имеет форму гриба, с головкой 112а и ножкой 112b, идущей от нее вниз. Пружина 116 сжатия верхней диафрагмы расположена в пластине 108 основания и входит в зацепление с опорой 112 верхней диафрагмы, чтобы толкать верхнюю диафрагму 110 в ее верхнее положение.

Участок 112b ножки опоры 112 верхней диафрагмы является полым и содержит множество идущих по оси пазов 118 (фиг.10), за счет чего образуется множество пальцев (штырей) 120. Некоторые, или все, пальцы 120 имеют идущий радиально внутрь кончик 122 у основания своего конца. Участок 112b ножки опоры 112 верхней диафрагмы введен в отверстие 124 пластины 108 основания, чтобы направлять вертикальное движение опоры 112 верхней диафрагмы.

Имеющий форму гриба соединитель 126 нижней диафрагмы введен в участок 112b ножки опоры 112 верхней диафрагмы, и имеет головку 126а и ножку 126b, идущую от нее вниз. Штырьковый соединитель 128 по резьбе или иным образом соединен с ножкой 126b соединителя 126 нижней диафрагмы, а другой конец штырькового соединителя прикреплен к штырю 130. Головка 126a соединителя 126 выступает радиально наружу и перекрывает, в радиальном направлении, идущие радиально внутрь кончики 122 пальцев 120 опоры 112 верхней диафрагмы.

Клапан 100 «нет давления, нет расхода» содержит вторую или нижнюю диафрагму 132, расположенную рядом с пластиной 108 основания. За счет этого, клапан 100 «нет давления, нет расхода» содержит центральную камеру 98 или камеру Вентури, расположенную между верхней диафрагмой 110 и нижней диафрагмой 132; верхнюю или герметизированную камеру 134, которая расположена над верхней диафрагмой 110; и нижнюю ′′камеру′′ 136 (не обязательно герметизированную), расположенную под нижней диафрагмой 132 и имеющую давление окружающей среды. Верхняя камера 134 получает давление флюида (выше по течению от главного флюидного клапана 54) при помощи трубопровода 140, который флюидо связан с флюидным каналом 36. Как уже было указано здесь выше, центральная камера 98 имеет давление (такое как давление Вентури), равное давлению в кольцевой камере 94.

Нижняя диафрагма 132 захвачена между нижней опорой 142, которая соединена со штырьковым соединителем 128, и шайбой 144, расположенной на противоположной (верхней) стороне нижней диафрагмы 132. Пружина 146 сжатия нижней диафрагмы расположена в нижней камере 166 пластины 108 основания, и расположена между пластиной 108 основания и шайбой 144, чтобы смещать нижнюю диафрагму 132 в ее нижнее положение. Пружина 116 верхней диафрагмы имеет большую жесткость пружины чем пружина 146 нижней диафрагмы. Колпак 106, пластина 108 основания и другие компоненты клапана 100 «нет давления, нет расхода» могут быть изготовлены из различных материалов, таких как алюминий, полимеры, пластики и т.п., которые являются достаточно прочными и стойкими к воздействию флюидов, распределяемых при помощи форсунки 18.

Как это лучше всего показано на фиг.4 и 5, штырь 130 идет вниз через корпус клапана 100 «нет давления, нет расхода» и выходит наружу из него. Нижний конец штыря 130/штырькового соединителя 128 введен в зажимной плунжер 150, который идет вниз через корпус 42 форсунки и выходит наружу из него. Нижний конец плунжера 150 шарнирно соединен с дистальным концом рычага 82 в шарнирном соединении 152. Комплект из трех шариков 154 (один из которых показан на фиг.5) установлен в проходах в верхнем конце зажимного плунжера 150, причем шарики смещены радиально друг от друга на 120 градусов. Штырь 130 установлен с возможностью скольжения внутри плунжера 150, а плунжер 150 установлен с возможностью скольжения в корпусе 42 форсунки. Плунжер 150 смещен в свое верхнее положение при помощи пружины 154, которая имеет меньшую жесткость чем объединенная жесткость пружин 70, 80 главных клапанов 54, 56.

Когда штырь 130 и штырьковый соединитель 128 движутся вниз из положения, показанного на фиг.4 и 5, шарики 154 толкаются радиально наружу или не могут двигаться радиально внутрь, что не позволяет плунжеру 150 двигаться вниз. В отличие от этого, когда штырь 130 и штырьковый соединитель 128 находятся в их верхних положениях, как это показано на фиг.4, 5 и 9А, верхнее расположение штыря 130 и штырькового соединителя 128 позволяет устанавливать более тонкий конец штыря 130 или штырькового соединителя 128 между шариками 154, так что шарики 154 могут двигаться радиально внутрь, что позволяет зажимному плунжеру 150 двигаться вниз. Это взаимодействие между штырем 130 и зажимным плунжером 150 показано и описано более подробно в патенте США No.2,582,195, который полностью включе