包括隔膜分離器的燃料箱通氣口的製作方法
2023-06-24 15:48:26 2
專利名稱：包括隔膜分離器的燃料箱通氣口的製作方法
技術領域：
本公開大體涉及用於內燃機的燃料箱的通氣口 ，且更具體
地，涉及具有經疏油性處理的隔膜分離器的燃料箱通氣口。
背景技術：
諸如用於機器(例如割草機、園藝拖拉機、動力鋸、發電機 等)的小型內燃機等的燃燒發動機大體需要燃料箱以便於其運行。所使 用的燃料；例如乙醇、曱醇、汽油、柴油燃料、煤油等，在標準條件 下，自然地具有較高的蒸氣壓力。在燃料箱系統中可形成由於液體燃 料的混合或對液體燃料的加溫而增加的燃料蒸氣。燃料蒸氣可能會在 箱系統和燃泮+系統上施加壓力。因此適當的壓力補償對箱系統和燃料 系統是合乎需要的。壓力補償可通過對箱和/或燃料系統進行通氣來實現。設置 在燃料箱中的通向大氣的通氣口可協助減輕壓力。通氣口可結合在燃 料蓋本身中，或者其可為箱中的單獨的開口壓力補償還可通過通氣系統實現，其中各種漂浮物和虹吸 管使液體燃泮+與蒸氣隔開，以便防止液體燃料從箱中漏出。對於在某
燃料箱系統洩漏到環境中，特別是對於機動車輛中的內燃機的燃料而 言。因此，機動車輛中的通氣系統大體實施為閉合系統。這種系統也 可複製在小型燃燒發動機(例如割草機等)中。吸附區可遵從燃料箱系 統的通氣系統。這種吸附區包括結合漏出的蒸氣的燃料吸附器。關於以上所述的壓力補償系統，筒單的通氣口或通氣的燃 料蓋，或者完全分開的通氣系統、多孔金屬分離器的用途大體為用於允許空氣和/或燃料蒸氣^^人燃料箱中漏出，而不容許液體燃料流過其 中。如果液體燃料與多孔金屬發生接觸，金屬就可能會迅速地浸滿燃 料。當多孔金屬超負荷地載有燃料時，其作為分離器的有效性減小。 此外，多孔金屬分離器通氣口大體由貴重金屬構成。與其相關聯的成 本對於諸如割草機、動力鋸等的小型發動機系統而言是不經濟的。
發明內容
本文公開的是一種特別適用於小型燃燒發動機的燃料箱通 氣口和通氣系統。根據一個實施例，燃料箱通氣口包括納米多孔隔 膜分離器，其設置在燃料箱的開口中，以允許來自燃料的蒸氣流過隔 膜，其中該隔膜包括網狀物，在該網狀物中，網狀物的表面限定延伸 通過隔膜的多個互連孔，其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納 米的平均孔大小，並且該多個互連孔對於燃料蒸氣和空氣中所選擇的 其中之一或兩者是可滲透的，且對於液體燃料是不可滲透的；以及設 置在多個互連孔的表面上且構造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強 塗層。在另 一個實施例中，公開了 一種用於存儲燃料和將燃料提 供給小型燃燒發動機的燃料箱系統。該系統包括構造成用來保持液 體燃料的燃料箱，其包括用於填充該箱的開口；以及構造成用來關閉 燃料箱的開口的燃料蓋，其中該燃料蓋包括具有形成於其中的通氣孔 口的主體部分；設置在主體部分中且與通氣孔口流體連通的納米多孔 隔膜分離器，其中該納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且該隔膜包括網 狀物，在該網狀物中，網狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連 孔，其中該多個互連孔具有約O.l納米至約50納米的平均孔大小，並 且該多個互連孔對於燃料蒸氣和空氣中所選擇的其中之一或兩者是 可滲透的，且對於液體燃料不可滲透；以及設置在多個互連孔的表面 上且構造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強塗層。在又一個實施例中，公開了另 一種用於存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發動機的燃料箱系統。這個系統包括構造成用來保 持液體燃料的燃料箱，其包括用於填充該箱的開口；構造成用來關閉
燃料箱的開口的燃料蓋；以及在燃料箱的第二開口中的、遠離燃料蓋
而設置的通氣系統，其中該通氣系統構造成為燃料箱提供壓力補償。
該系統包括限定了與第二開口流體連通的室的殼體；設置在殼體上且 與該殼體物理連通的罩蓋；設置在殼體中且與室流體連通的納米多孔 隔膜分離器，其中納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且該隔膜包括網狀 物，在該網狀物中，網狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連孔， 其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，並且該 多個互連孔對於燃料蒸氣和空氣中所選擇的其中之一或兩者是可滲 透的，且對於液體燃料不可滲透；以及設置在多個互連孔的表面上且 構造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強塗層。以上所述的和其它特徵由以下附圖和詳細描述來例示。
附圖簡述現參看附圖，其為示例性實施例，並且其中相似的元件以 相似的方式編號
圖1是具有通氣的隔膜分離器燃料蓋的燃料箱系統的示意
圖；圖2是圖1的通氣的隔膜分離器燃料蓋的分解組裝圖；
圖3是具有燃料蓋和包括隔膜分離器的通氣系統的燃料箱 系統的示意圖；以及圖4是圖3的通氣系統和隔膜分離器的分解組裝圖。
部件列表 燃泮牛箱系統 10 燃料箱12 蓋 14主體部分 20 通氣孔口 22 墊圏 26
納米多孔隔膜分離器30 邊緣部分32 中心部分 34 燃料箱系統 100 燃料箱 102 蓋 104 開口 106
遠處的通氣系統 110 第二開口 112 殼體 114 罩蓋 116 埠 118
納米多孔隔膜分離器120
具體實施例方式本文所述的燃料箱通氣口和通氣系統包括經疏油性處理的 納米多孔隔膜分離器。如本文所用，用語"納米多孔"指的是具有約 0.1納米(nm)至約50nm的平均孔大小的隔膜分離器。對隔膜分離器的 疏油性處理可增加隔膜分離器的燃料排斥性，且允許燃料箱通氣口即 使作為小發動機應用中的翻轉通氣口時也是有效的。此外，疏油性處 理可通過有助於防止由液體燃料造成的通氣口過負荷或浸透(特別是 當發動機傾轉時)，來增加隔膜分離器的工作壽命。這種處理防止隔膜 被浸透，從而即便是當燃料與隔膜直接接觸時，也允許蒸氣/空氣經過 且防止液體燃料通過。本文所述的納米多孔隔膜分離器包括比當前用 於燃料箱通氣應用中的多孔金屬分離器有利地更便宜的材料。在一個示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括乙酸纖維素隔膜。本文所 述的燃料箱通氣口和通氣系統可設置在任何小型燃燒發動機應用中， 例如但不限於割草機、園藝拖拉機、動力鋸、發電機等。如所提到的，隔膜分離器包括設置在燃料箱通氣口或通氣 系統中的經疏油性處理的納米多孔隔膜，以在燃料箱系統中提供壓力 補償。疏油性隔膜分離器幾乎不會被箱中液體燃料弄溼。隔膜的納米 多孔性質僅允許液體燃料在極高的箱壓力下穿過。有利地，液體燃料 和燃料蒸氣的簡單隔離因此而變得可行，且可實現燃料箱系統中的壓 力補償。因此，納米多孔隔膜分離器適用於箱通氣口的構件，以使燃 料蒸氣與燃料本身隔開。但是，燃料蒸氣和空氣可擴散通過隔膜中的 納米大小的孔。圖l-4說明了燃料箱系統io及其包括納米多孔隔膜分離器
的構件。如圖1所示，系統10包括燃料箱12和用於關閉和打開該箱 的蓋14。在這個實施例中，蓋14可用作通氣結構，其可允許空氣和 燃料蒸氣從燃料箱12中通出。通氣蓋14在其中包括納米多孔隔膜分 離器。圖2說明了蓋14的示例性實施例。蓋14可具有主體部分20， 該主體部分20具有形成於其中的通氣孔口 22。主體部分20構造成包 括用於接合和打開蓋14的螺紋。還可在蓋14中包括墊圈26,且該墊 圏26構造成在燃料箱12中的蓋14和開口 16之間形成周邊密封。納 米多孔隔膜分離器30有利地設置成與通氣孔口 22流體連通。納米多 孔隔膜分離器30可具有比通氣孔口 22的直徑更大的直徑，從而使得 隔膜由主體部分20支承。納米多孔隔膜分離器30可進一步包括周邊 邊緣部分32,以進一步支承隔膜。邊緣部分32可具有比中心部分34 的厚度更大的厚度，且該邊緣部分32可構造成與蓋主體部分20物理 連通，而中心部分34則與通氣孔口 22流體連通。如這個實施例所說 明的，納米多孔隔膜分離器30大體為平坦的且為圓盤形形狀。在其 它實施例中，納米多孔隔膜分離器可具有適於燃料箱中的壓力補償的 任何形狀，且尤其是，納米多孔隔膜分離器將取決於燃料箱設計、燃料蓋設計、工作燃料壓力等。現轉到圖3,其說明了燃料箱系統100。燃料箱系統100包 括燃料箱102和遠處的通氣系統110。蓋104設置在箱的開口 106上， 且構造用來可打開和關閉，從而允許和/或防止液體燃料流入箱中及液 體燃料從箱中流出。如這個實施例所說明的，蓋104不包括用於對系 統IOO進行通氣的納米多孔隔膜分離器。但是，在其它實施例中，蓋 可與通氣系統110 —起對系統提供壓力補償。通氣系統110包括納米 多孔隔膜分離器，且其構造成用來對燃料箱系統IOO提供壓力補償。 通氣系統IIO設置在遠離蓋104的第二開口 112中。如圖4所示，通 氣系統110可包括殼體114和罩蓋116。罩蓋116可包括埠 118， 該埠 118可連接到管道、軟管或其它導管上，以用於將燃料蒸氣導 向存儲罐，從而防止燃料蒸氣洩漏到大氣中。納米多孔隔膜分離器120 可設置在殼體114和罩蓋116之間。殼體114限定從燃料箱102到罩 蓋116中的埠 118的路徑。納米多孔隔膜分離器120設置在殼體114 的內部和罩蓋116中的埠 118之間的流徑中。因此，對從燃料存儲 系統100中離開的任何空氣、燃料蒸氣和/或液體燃料而言，其必須穿 過納米多孔隔膜分離器120。如圖4所示，隔膜120可具有基本與圖 2的隔膜形狀相似的形狀。在另一個實施例中，納米多孔隔膜分離器 120可具有不同的形狀。隔膜120可以可移除地設置在通氣口殼體114中，或者隔 膜120可永久地固定在殼體內。用於構造燃料箱通氣口或通氣系統的 示例性方法/結構可包括例如但不限於(進行)粘結、模製、夾在鄰近 部分之間等，來將隔膜安裝或連接到主體部分20或通氣口殼體114 上。此外，燃料箱蓋10或通氣系統100可用於各種應用中，包括不 同類型(例如蓋式、遠程翻轉式等)、不同大小的通氣口等。在某些實 施例中，隔膜分離器可在箱和易揮發有機化合物罐或空氣淨化器之間 提供燃料/蒸氣隔離。當包括隔膜分離器的燃料箱蓋安裝在箱開口上時，補充空氣能夠被拉入燃料箱中，且燃料箱中的過大壓力能夠得以減輕。當隔膜分離器設置在通氣系統中時，燃料箱中過大壓力可得以減輕，而不釋放任何大量的燃料蒸氣到外界大氣中。&十於在操作期間(例如操作割草機、使用鏈鋸期間等)防止操作員暴露於任何大量的燃料蒸氣可能是特別有益的。隔膜分離器包括納米多孔隔膜和疏油性塗層。隔膜包括具有對於燃料蒸氣和空氣可滲透而對於液體燃料不可滲透的納米多孔結構的材料。重申，用語"納米多孔"指的具有約0.1納米(nm)至約50nm的平均孔大小的隔膜分離器。在一個特定的實施例中，納米多孔隔膜的平均孔大小在約lnm至約20nm的範圍內。基於隔膜的總容量，納米多孔隔膜的孔隙率可在約50%至約95%的範圍內，特別是約60%至約80%。如以下更詳細地描述，塗層合乎需要地較薄，且不會顯著影響隔膜分離器(即經塗覆的納米多孔隔膜)的孔隙率。但是，在某些實施例中，有用的是選擇具有比隔膜分離器中所期望的孔大小和容量略大的孔大小和容量的納米多孔隔膜，以便補償塗層上的任何容量損失。在某些實施例中，燃料箱中的隔膜的厚度可在約0.5pm至約500pm的範圍內。在一個示例性實施例中，隔膜的厚度可在從約4pm至約200pm的範圍內，特別是從約10pm至約150pm，且更特別的是從約25pm至約100pm。然而，可使用更大和更小的厚度。納米多孔隔膜可由多種不同的聚合物材料製成。對適當材料的選擇將取決於以下因素，例如耐用性、與疏油性塗層的兼容性、可用性、成本、製造容易性等考慮。可特別地談到聚合物材料，且其包括例如聚烯烴(例如聚乙烯或聚丙烯)、聚碸、聚醚碸、聚囟、纖維素材料(例如硝化纖維、纖維素醚和纖維素酯，諸如乙酸纖維素)、聚醯胺(尼龍)、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚芳醯胺、聚苯並咪唑、聚醚醚酮、丙烯酸聚(Cw)烷基酯、曱基丙烯酸聚(Cw)烷基酯、含氟聚合物(例如膨脹聚四氟乙烯)、聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物(例如聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚酯等。在一個示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括纖維素隔膜，例如，但不限於，纖維素醚、纖維素酯等。在一個特定的示例性實施例中，納米多孔隔膜分離器包括乙酸纖維素隔膜。纖維素納米多孔隔膜可由任何適當的方法製成，這些方法中的所有方法對本領域技術人員都是已知的。在一個實施例中，纖維素隔膜由這樣的過程製成其中在隔膜的一個表面上形成具有對隔開燃料和燃料蒸氣有效的孔隙率的層。這個層有時^f皮稱為"活性"層，且該隔膜具有在通過隔膜遠離"活性，，層的方向上前進而漸增的孔隙率。這個構造為隔膜提供了選擇性地多孔性質。納米多孔隔膜分離器的選擇性性質可取決於一個或多個關鍵的製造過程元素，例如但不限於過程中所使用的特定溶劑、澆注摻雜溶劑系統(casting dope solvent system)中的某種無機或有機鹽的存在與否、隔膜從包含主要材料的藥劑(d叩e)中"開發"出來的特定方式、在隔膜開發出來之後所得隔膜所接受的特定處理等。用於製造納米多孔纖維素隔膜的一個示例性過程可包括以薄膜的形式將摻雜劑澆注在鑄網上。納米多孔隔膜分離器進一步包括設置在其上的疏油性塗層。根據AATCC測試118-1992(通過引用而結合在本文中)，隔膜的"疏油性"可分級為1至8級。這個測試評價隔膜的抗溼性。在測試中^f吏用了標為#1至#8的八種標準油。#1油為礦物油(表面張力在25攝氏度(。C)下31.5達因(dyne)/釐米)，#8油為庚烷(表面張力在25。 C下14.8達因/釐米)。將五滴各個等級的油放置在隔膜上。當發生隔膜在30秒內^^皮選定的油潤溼時，則發生失敗。隔膜的疏油性等級與成功地測試的最後的油相符。疏油性等級越高，疏油性就越好。在處理之後，隔膜10可具有增強的疏油性。在一個示例性實施例中，隔膜10的疏油性至少為1,特別是至少為2，更特別的是至少為4，甚至更特別的是至少為6，且最特別的是至少為8。在一個實施例中，使用疏油性塗層材衝牛來處理納米多孔隔膜，以增強該隔膜的疏油性。示例性疏油性塗層材料包括氟化聚合物，如本文所用，該氟化聚合物包括具有氟代烴和/或全氟代烴部分的均聚物和共聚物。氟代或全氟代烴部分可結合在聚合物主鏈中、作為聚合物主鏈的側鏈，或者其組合。因此，可使用多種不同類型的聚合物，包括例如聚烯烴、聚丙烯酸酯、聚曱基丙烯酸酯、聚酯、聚碸、聚醚碸、聚碳酸酯、聚醚、聚醯胺、聚丙烯醯胺、聚磺醯胺、聚矽氧烷和聚氨酯。氟化聚合物可源自已知為用以產生合乎需要的主鏈的各種
單體或低聚物的聚合，其包括氟化或全氟化d-32碳氫化合物部分，特別是氟代(d.32)烷基和/或全氟代(d.32)烷基部分。在一個實施例中，存
在全氟代(d.36)烷基部分，特別是-CF3 、 -CF2CF"。-CF2CF2CF3。在另一個實施例中，存在全氟代(Cw)亞烷基部分，特別是-CF2-、-CF2CF2-和-CF2CF2CF2-。示例性單體或低聚物單元可包括例如丙烯
酸氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、丙烯酸全氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸全氟代(d-6)烷基酯、氟化和全氟代Cw2烯烴(諸如四氟乙烯)、馬來酸氟代(Cw2)烷基酯、馬來酸全氟代(Cw2)烷基酯、氟代(Cw2)烷基(C6.u)芳基尿烷低聚物、氟代(d.u)烷基丙烯
基尿烷低聚物、氟代(Q.u)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物、氟代(Cw2)烷基
尿烷丙烯酸酯低聚物等。氟化單體或低聚物可以可選地與額外的非氟化單體或低聚物(包括例如未飽和的碳氫化合物(例如烯烴)、丙烯酸
(Cw2)烷基酯和曱基丙烯酸(Cw2)烷基酯)聚合。這些疏油性聚合物的特定示例性分類包括但不限於:具有-CF3、 -CF2CF3和-CF2CF2CF3部分(PFPE)的無極性全氟代烷基聚醚，無極性(PFPE)與極性單功能PFPE的混合物、具有磷酸酯、矽烷或醯胺端基的無極性不溶於水的PFPE、無極性PFPE與曱基丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯聚合物或曱基丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯聚合物或丙烯
酸氟化(Cw2)烷基酯或丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯聚合物的混合物，以及包括全氟代(d.3)烷基醚單元和甲基丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯單元或甲基丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯單元或丙烯酸氟化(Cw2)烷基酯單元或丙烯酸全氟化(Cw2)烷基酯單元的共聚物。上述聚合物可通過(例如)對水性的溶液或乳劑進行UV輻射來產生交聯。也可使用氟化聚合物的混合物。疏油性聚合物可作為乳劑在商業上獲得。示例性乳劑可包括但不限於基於矽氧烷和全氟代(Cw2)烷基取代的丙烯酸酯或曱基丙烯酸酯的共聚物的那些乳劑、基於氟化或全氟化共聚物或三元共聚物的乳劑、包含至少六氟丙烯或全氟烷基乙烯基醚的一種類型的單
元、基於全氟代(Cw2)烷基取代的聚丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的乳劑
等。這些聚合物及其製備對本領域技術人員是已知的。特定的疏油性氟聚合物為可從德拉瓦州威爾明頓的Dupont公司獲得的Zonyl 8195:7040, 8412和/或8300的全氟代烷基丙烯酸共聚物和/或全氟代烷基曱基丙烯酸共聚物水基分散物。通過用疏油性塗覆合成物處理納米多孔隔膜分離器來使其成為疏油性的。處理隔膜的過程可包括用於疏油性地塗覆物品的任何適當的方法，且其對本領域技術人員是已知的。示例性技術可包括以液體形式(例如該材料的熔融或溶解或乳膠散布)應用疏油性塗覆合成物。用於應用液體疏油性塗覆合成物的示例性方法可包括但不限於在隔膜的表面上進行浸漬、塗抹、噴塗、滾動塗覆、刷塗等。在不考慮技術的情況下，可執行該應用，直到納米多孔隔膜結構的內表面塗覆有疏油性塗覆合成物，但不是直到孔被填充得可能減弱隔膜的氣體一液體吸收屬性。因此，疏油性塗覆合成物的存在對孔隙率具有較小的影響；也就是說，限定了納米多孔隔膜中的空隙的壁僅具有非常薄的疏油性材料塗層。可通過改變濃度、溶劑或散布的固體含量，以及/或通過改變應用溫度或壓力，來實現疏油性塗覆合成物的應用。有機或無機溶劑的使用可有助於促進疏油性氟化聚合物在整個納米多孔隔膜上的分配。通常，納米多孔隔膜最初不是疏油性的，且可為親油性的。因此，溶劑的使用有時可降低用疏油性塗覆合成物潤溼和/或浸透隔膜結構的困難。可使用各種溶劑。在應用到隔膜上期間，疏油性塗覆合成物可潤溼和浸透隔膜。疏油性聚合物設置在隔膜上，且可將疏油性賦予納米多孔隔膜分離器。在某些實施例中，在疏油性塗層和隔膜之間實現共價聯接是可行的。在一個可選的實施例中，經疏油性處理的納米多孔隔膜分離器可通過加熱而"處理"(cure)。這個"處理"過程可能能夠通過允許將含氟聚合物重新布置成特定的疏油性定向來增強疏油性。熱的應用可允許疏油性含氟聚合物在多孔隔膜的節點和微絲周圍流動，以形成塗層。處理溫度在疏油性含氟聚合物之間可以不同。示例性範圍可包括從約40° C至約140° C,特別是約50° C至約130。 C，且更特別的是約70° C和約125° C。在一個特定實施例中，氟化聚合物處於聚合物固體的穩定的水溶性散布的形式。在這個實施例中，疏油性含氟聚合物固體也可
包含相對較d、量的丙酮和乙二醇或其它水溶性溶劑，以及在製造氟化聚合物固體時用於聚合反應中的表面活化劑。可選地，用穩定劑-例如但不限於去離子的和/或去礦物質的水-使疏油性氟化聚合物固體的散布穩定。穩定劑減小了疏油性氟化聚合物固體沉澱和聚結成不能進入待塗覆的隔膜中的孔的大小的傾向。雖然塗覆合成物可包括其它量的穩定劑，但是在某些實施例中，形成塗覆層的塗覆合成物包括處於約5%(重量)至50 %(重量)範圍內的穩定劑量。例如，在某些實施例中，塗覆合成物包括處於約15%(重量)至約25 %(重量)範圍內的穩定劑量。疏油性氟化聚合物固體的穩定了的散布可稀釋於一種或多種適當的溶劑中，以形成將會形成塗覆層的塗覆合成物。雖然可使用其它溶劑，但是適當的溶劑可包括但不限於水、乙醇、異丙醇、丙酮、曱醇、正丙醇、正丁醇、N,N-二甲基曱醯胺、曱基乙基酮和水溶性e和p系列乙二醇醚。此外，雖然溶劑可具有其它表面張力，但在某些實施例中，塗覆合成物包括具有小於約每釐米31達因的表面張力的溶劑。在塗覆之後，如上所述，然後例如通過加熱被塗覆的隔膜來鞏固塗覆合成物，從而使得疏油性氟化聚合物固體流動和凝聚，並且使得穩定劑和溶劑被移除。在應用熱期間，疏油性含氟聚合物固體的熱移動性允許固體移動，且在隔膜的表面周圍流動、接合隔膜的表面、以及粘附到隔膜的表面上，並且因此凝聚，以形成塗覆層。不考慮所使用的溶劑或載體，塗覆合成物可基於塗覆合成物的總重量而包括處於約0.1%(重量)至約10%(重量)範圍內的量的疏油性含氟聚合物固體。例如在某些實施例中，塗覆合成物包括處於約0.5%(重量)至約1.5%(重量)範圍內的疏油性含氟聚合物固體。當塗覆合成物包括其它量的不同於水的溶劑時，形成塗覆層的塗覆合成物包括處於約40%(重量)至約80%(重量)範圍內的量的不同於水的溶劑。例如，在某些實施例中，塗覆合成物包括處於約50%(重量)至約75%(重量)範圍內的量的不同於水的溶劑。塗覆合成物具有使得該塗覆合成物能夠潤溼隔膜中的孔的表面張力和相對的接觸角，從而使得孔塗覆有塗覆合成物中的疏油性氟化聚合物固體。但是，在如以上所述來使用有機溶劑的某些實施例中，在將塗覆合成物應用於隔膜之前，該隔膜被包含溶劑的溶液潤溼，從而使得塗覆合成物將穿過隔膜孔，且"浸溼"隔膜的表面。所形成的塗覆層的厚度和該塗覆層中的氟化聚合物固體的量和類型可取決於若干個因素，包括固體的粘附到限定了隔膜孔的隔膜表面上且符合該表面的親和力、塗覆合成物內的最終固體含量、塗覆過程，以及使用期間的預期用途和期望的耐用性。塗覆合成物不必完全封裝隔膜網狀物的整個表面，或者塗覆合成物不必是連續的以增強隔膜的疏油性。但是，在一個實施例中，隔膜表面的至少50%，特別的是至少75%，且更特別的是至少90%被塗覆。經疏油性處理的納米多孔隔膜分離器可有利地用於燃料箱系統的開口中，以允許釋^:箱中積聚的燃料蒸氣，而不允許液體燃料燒發動機的燃料箱的燃料箱蓋或通氣系統中可特別有用。連同壓力補償一起，納米多孔
隔膜分離器可進一步為燃料箱提供翻轉的通氣口 ，再次允許燃料蒸氣離開，而不允許燃料洩漏，即使是當發動機經歷約90度或更大的姿態變化時也是如此。納米多孔隔膜分離器特別地優於當前的多孔金屬通氣口構件，因為納米多孔隔膜分離器比其金屬對應物更輕且更便宜。本文所使用的用語僅僅是用於描述特定實施例的目的，且不意圖限制本發明。本文公開的範圍是包括性的且是可組合的(例如"高達約25%(重量)，或者更具體地，約5 %(重量)至約20 %(重量)"的範圍包括和"約5 %(重量)至約25 %(重量)"範圍的端點和所有中間值等)。"組合"包括調和物、混合物、合金、反應產物等。此外，用語"第一"、"第二"等在本文中不表示任何順序、數量或重要性，而是用於使一個元素區別於另一個元素，而且本文中的用語"一"不表示對數量的限制，而是表示存在至少一個所引用的項目。結合數量使用的修飾語"約"包括所闡述的值，且具有上下文所規定的意思(例如包括與特定數量的測量相關聯的誤差程度)。如本文所用，後綴"(s)"意圖包括其所修飾的項目的單數和複數，從而包括該項目的其中之一或多個(例如著色劑(s)包括一種或多種著色劑)。整個說明書中對"一個實施例，，、"另一個實施例"、"實施例"等的引用表示結合該實施例描述的特定元素(例如特徵、結構和/或特點)包括在本文所述的至少一個實施例中，且可或可不存在於其它實施例中。另外，應當理解，除非另作限定，本文所使用的所有用語(包括技術和科學用語)具有與本發明的實施例所屬領域的普通技術人員中任何一人所普遍地理解的相同的意思。將進一步理解，用語(例如通用的辭典中所限定的那些)應理解為具有與相關領域和本公開的上下文中的意思一致的意思，且將不會以理想化的或過分正式的意義來理解，除非在本文中明確地作出這^=羊的限定。雖然已經參照示例性實施例對本^Hf進行了描述，但是本領域技術人員將理解，在不偏離本公開的範圍的情況下，可進行各種修改且可用等效物替換本公開的元件。此外，在不偏離本公開的實質範圍的情況下，可以進行多種修改，以使特定情況或材料適應本公開的教導。因此，意圖本公開並不局限於作為構思成用於實施本公開的最佳模式而公開的特定實施例，相反，本公開將包括落在所附的權利要求書的範圍之內的所有實施例。
權利要求
1.一種用於存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發動機的燃料箱系統(10)，所述系統包括構造成用來保持液體燃料的燃料箱(12)，其包括用於填充所述箱的開口；以及構造成用來關閉所述燃料箱的所述開口的燃料蓋(14)，其中所述燃料蓋包括具有形成於其中的通氣孔口(22)的主體部分(20)；設置在所述主體部分中且與所述通氣孔口流體連通的納米多孔隔膜分離器(30)，其中所述納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且所述隔膜包括網狀物，其中，所述網狀物的表面限定了延伸通過所述隔膜的多個互連孔，其中所述多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，並且對於燃料蒸氣和空氣中選定的其中之一或兩者是可滲透的，且對於液體燃料是不可滲透的；以及設置在所述多個互連孔的表面上且構造成為所述隔膜提供疏油性的疏油性增強塗層。
2. —種用於存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發動機的燃料箱 系統(IOO)，所述系統包括構造成用來保持液體燃料的燃料箱(102),其包括用於填充所述箱 的開口(106);以及構造成用來關閉所述燃料箱的所述開口的燃料蓋(104);以及 在所述燃料箱的第二開口 (112)中的、遠離所述燃料蓋而設置的通 氣系統(l 10)，其中所述通氣系統構造成為所述燃料箱提供壓力補償， 所述系統包括限定了與所述第二開口流體連通的室的殼體(l 14); 設置在所述殼體上且與所述殼體物理連通的罩蓋(116); 設置在所述殼體中且與所述室流體連通的納米多孔隔膜分離器(120)，其中所述納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且所述隔膜包括網狀物，其中，所述網狀物的表面限定延伸通過所述隔膜的多個互連孔，其中所述多個互連孔具有約O.l納米至約50納米的平均孔大小，並且 對於燃料蒸氣和空氣中選定的其中之一或兩者是可滲透的，且對於液 體燃料是不可滲透的；以及設置在所述多個互連孔的表面上且構造成為所述隔膜提供疏油 性的疏油性增強塗層。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO),其特 徵在於，所述隔膜為乙酸纖維素隔膜。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO),其特 徵在於，所述隔膜為膨脹聚四氟乙烯、聚碸、聚醚碸、聚醯胺、聚氨 酯、聚酯、聚烯烴或者包括上述中至少一種的組合。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(10,100)，其特 徵在於，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少2的疏油性等級。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO)，其特 徵在於，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少4的疏油性等級。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO)，其特 徵在於，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少6的疏油性等級。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO)，其特 徵在於，所述納米多孔隔膜分離器(30,120)具有至少8的疏油性等級。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的燃料箱系統(IO,IOO)，其特徵在於，所述疏油性塗層包括聚合物，所述聚合物包括氟化d-32碳氫化合物部分，其中所述聚合物包括來源於以下物質的聚合的單元丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、甲基丙烯酸氟代(Cw6)烷基酯、丙烯酸全氟代 (Cw6)烷基酯、曱基丙烯酸全氟代(Cw6)烷基酯、氟化和全氟化CW2 烯烴、馬來酸氟代(Cw2)烷基S旨、馬來酸全氟代(Cw2)烷基酯、氟代(Cw2) 烷基(C^2)芳基尿烷低聚物、氟代(Cw2)烷基烯丙基尿烷低聚物、氟代 (Cw2)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物、氟代(Cw2)烷基尿烷丙烯酸酯低聚物，或者包括上述至少一種的組合。
10.根據權利要求1所述的燃料箱系統(IO)，其特徵在於，所述納米多孔隔膜分離器(30)進一步包括周邊邊緣部分(32)和中心部分 (34)，其中所述邊緣部分與所述主體部分(20)物理連通，且所述中心部 分與所述通氣孔口 (22)流體連通。
全文摘要
本發明涉及包括隔膜分離器的燃料箱通氣口。一種用於存儲燃料和將燃料提供給小型燃燒發動機的燃料箱系統，該系統包括構造成用來保持液體燃料的燃料箱，其包括用於填充燃料箱的開口；以及構造成用來關閉燃料箱開口的燃料蓋，其中燃料蓋包括其中形成有通氣孔口的主體部分；設置在主體部分中且與通氣孔口流體連通的納米多孔隔膜分離器，其中納米多孔隔膜分離器包括隔膜，且隔膜包括網狀物，其中網狀物的表面限定了延伸通過隔膜的多個互連孔，其中該多個互連孔具有約0.1納米至約50納米的平均孔大小，且該多個互連孔可被燃料蒸氣和空氣中的選定的一種或兩者滲透，且不可被液體燃料滲透；以及設置在多個互連孔的表面上且構造成為隔膜提供疏油性的疏油性增強塗層。
文檔編號B60K15/03GK101638054SQ20091015921
公開日2010年2月3日 申請日期2009年7月28日 優先權日2008年7月29日
發明者N·法扎納, V·班薩爾 申請人:通用電氣公司