поплавковый датчик уровня для топливных систем транспортных средств

Формула изобретения

Поплавковый датчик уровня для топливных систем транспортных средств, включающий исполнительный элемент, связанный с поплавковым чувствительным элементом, выполненным в виде объемного тела из органического пористого материала, отличающийся тем, что поплавковый чувствительный элемент выполнен из термореактивного пенопласта, например из материала ТИЛЕН, характеризующегося поросодержанием 2 - 12 пор на 10^-3 м линейного размера поплавкового чувствительного элемента при средней толщине межпоровых перегородок 0,15 10^-3 - 0,01 10^-3 м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, например, в карбюраторах транспортных средств.

Поплавковые датчики уровня широко применяются в топливных системах различных транспортных средств. При этом чувствительные элементы датчиков (поплавки) должны отвечать ряду требований, а именно должны обладать положительной плавучестью, прочностью стойкостью к углеводородным топливам, а также должны быть технологичными в изготовлении.

Известны поплавковые датчики, в которых чувствительный элемент выполнен в виде полого тела из металлического материала [1].

Недостатком указанной конструкции является сложность обеспечения требуемой плавучести поплавка при его малых габаритах. Кроме того, возникают технологические трудности при изготовлении полых поплавков сложной формы.

Известен поплавковый датчик, который выбран в качестве прототипа [2].

Чувствительный элемент указанного датчика выполнен в виде объемного тела из органического пористого материала - эбонита. Такой чувствительный элемент технологичен в изготовлении и обладает удовлетворительными эксплуатационными характеристиками.

Недостатком указанного поплавка является значительное набухание материала поплавка при контакте с углеводородным топливом. Значительное набухание материала поплавка в топливе приводит к заметному увеличению веса (объема) поплавка, что изменяет его плавучесть, а также снижает прочность конструкции из-за нарушения целостности соединения исполнительного элемента с поплавком. Для устранения указанных нежелательных явлений при изготовлении поплавка его формуют таким образом, чтобы на поверхности образовалась защитная плотная пленка, препятствующая проникновению топлива в объем поплавка. Однако в процессе эксплуатации указанная пленка разрушается, что приводит к потере работоспособности датчика.

Задачей изобретения является повышение надежности работы устройства.

Технический результат изобретения достигается тем, что в поплавковом датчике уровня для топливных систем транспортных средств, включающем исполнительный элемент, связанный с поплавковым чувствительным элементом, выполненным из органического пористого материала, поплавковый чувствительный элемент выполнен из термореактивного пенопласта, например из материала ТИЛЕН, характеризующегося поросодержанием от 2 до 12 пор на 10^-3 м линейного размера поплавкового чувствительного элемента при средней толщине межпоровых перегородок от 0,1510^-3 м до 0,0110^-3 м.

Новым в устройстве является то, что поплавковый чувствительный элемент выполнен из термореактивного пенопласта, например из материала ТИЛЕН, характеризующегося поросодержанием от 2 до 12 пор на 10^-3 м линейного размера поплавкового чувствительного элемента при средней толщине межпоровых перегородок от 0,1510^-3 м до 0,0110^-3 м.

Выполнение поплавка в виде объемного тела из органического пористого материала обеспечивает высокую технологичность изготовления поплавка заданной формы, а также обеспечивает необходимую плавучесть поплавка при его малых габаритах.

Выбор в качестве материала поплавка термореактивного пенопласта с поросодержанием от 2 до 12 пор на 10^-3 м линейного размера поплавка при средней толщине межпоровых перегородок от 0,1510^-3 м до 0,0110^-3 м обеспечивает высокую стойкость поплавка к действию углеводородного топлива.

В ходе экспериментальных исследований было установлено, что для обеспечения надежной работы датчика при сохранении стабильных рабочих характеристик и прочности конструкции необходимо, чтобы увеличение веса (или объема) его чувствительного элемента за счет набухания в среде углеводородного топлива не превышало 1-3%.

Как показали дальнейшие исследования, именно поплавки из термореактивных термопластов с указанными выше характеристиками материала удовлетворяют приведенным требованиям по степени набухания в топливе. Это обусловлено как природой материала, так и его структурой, которая в отформованном поплавке характеризуется миниатюрными закрытыми порами с чрезвычайно тонкими межпоровыми перегородками.

При этом поплавки из термореактивных пенопластов удовлетворяют прочим требованиям, предъявляемым к поплавковым чувствительным элементам, а именно обладают положительной плавучестью, высокой прочностью, технологичны в изготовлении.

Таким образом, оказалось возможным использовать известные в технике в качестве теплоизоляционных и строительных материалов термореактивные термопласты для изготовления поплавковых чувствительных элементов.

Для изготовления поплавковых чувствительных элементов могут быть использованы, например, пенополиуретан марки ППУ-316 (ТУ-6-05-341-76) или материал ТИЛЕН марок ТИЛЕН-А, ТИЛЕН-АК, ТИЛЕН-АН (ТУ 40-2-149-87).

Предпочтительным является изготовление поплавкового чувствительного элемента из материала ТИЛЕН, так как он является более экологичным.

На чертеже представлена поплавковая топливная камера транспортного средства, в которой установлен предлагаемый поплавковый датчик уровня.

В поплавковой топливной камере 1 установлен поплавковый датчик уровня, включающий поплавок 2, связанный с рычажным исполнительным элементом 3, установленным с возможностью поворота вокруг оси 4. Упорный язычок 5 исполнительного элемента 3 взаимодействует с запорным элементом 6, управляющим подачей топлива через входной топливный штуцер 7. В корпусе камеры 1 выполнен жиклер 8 для выхода топлива, а также дренажное отверстие 9.

Поплавок 2 выполнен из пенопласта термореактивного марки Тилен-А-200, характеризующегося кажущейся плотностью вспененного образца в пределах (170-220) кг/м³ и разрушающим напряжением при сжатии вспененного образца не менее 1,7 МПа.

Поплавок изготовлен путем вспенивания и отверждения исходного материала в специальной форме. Отформованный поплавок характеризуется пористой структурой с поросодержанием от 2 до 12 пор на 10^-3 м линейного размера поплавка при средней толщине межпоровых перегородок от 0,1510^-3 м до 0,0110^-3 м.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от изменения уровня топлива в камере 1 поплавок 2 всплывает или погружается на некоторую величину, при этом рычажный исполнительный элемент 3 поворачивается относительно оси 4, а упорный язычок 5 управляет перемещением запорного элемента 6, открывая или закрывая штуцер 7 для подачи топлива. Таким образом осуществляется поддержание заданного уровня топлива в камере 1.

Испытания поплавковых датчиков с поплавками из материала марки ТИЛЕН-А-200 показали их высокую стойкость к углеводородному топливу (бензолу) при сохранении прочности конструкции.

Определяли степень набухания поплавка в горячем бензине (T = 100^oC) при времени выдержки 24, а также степень набухания в холодном бензине (T = 20^oC) при времени выдержки 21 сут. О сохранении прочности конструкции судили по относительному изменению усилия разрушения соединения рычажного исполнительного элемента с поплавком после выдержки поплавкового датчика в бензине.

Результаты указанных испытаний приведены в таблице.

Для сравнения в таблице представлены результаты аналогичных испытаний поплавковых датчиков с поплавками из пористого эбонита марки 51-3057 (ТУ-38.105982-84) при контакте с горячим бензином (T = 100^oC).

Как видно из данных испытаний, набухаемость поплавков из материала ТИЛЕН-А-200 в топливе не превышает 1%. Кроме того, прочность соединения поплавка с исполнительным элементом после контакта с топливом практически не изменилась.

Эксплуатационные испытания поплавковых датчиков с поплавками предлагаемой конструкции непосредственно в составе автомобильных карбюраторов на протяжении от 3 мес до 1 года показали стабильность рабочих характеристик, отсутствие повреждений и неблагоприятных изменений механических свойств, что позволяет сделать вывод о долговечности и высокой надежности конструкции.