CN111094736A - 燃料***的燃料过滤器组件的回流管 - Google Patents

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Abstract

一种用于过滤燃料‑液体混合物的燃料过滤器组件，包括滤芯和回流管。滤芯包括过滤介质和外壳。过滤介质在其中界定开放的中心区域。外壳容纳过滤介质。回流管延伸到过滤介质的中心区域中。回流管从过滤介质的底内部区域收集和排放液体。

Description

燃料***的燃料过滤器组件的回流管
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月26日提交的美国临时专利申请第62/563,270号的优先权及其权益，其内容通过引用以其整体并入本文。
领域
本发明总体上涉及燃料***的燃料过滤器组件内的水去除。
背景
在具有过滤水分离器(FWS)的常规燃料***中，水聚结并积聚在燃料***的常规燃料过滤器组件的中心管内，特别是当燃料过滤器组件使用时间较长或燃料质量差时。当常规燃料过滤器组件内的水位上升到一定水平时，水被燃料带入燃料***的其余部分(例如，进入燃料喷射器)，这会对燃料***和/或发动机***造成损害。
因此，这种常规燃料过滤器组件在常规燃料过滤器组件的高压侧包括排放阀和燃料含水率(water in fuel，WIF)传感器，以便排水。然而，排放阀和WIF***在燃料过滤器组件内引入了结构上的不足(并且排放阀和WIF***本身就是结构弱点)，并且许多用户选择不在常规燃料过滤器组件的高压侧排水。此外，常规燃料过滤器组件需要手动排水。然而，在大多数情况下，很难到达常规燃料过滤器组件的压力侧来排水。更进一步，水仅从常规燃料过滤器组件中的贮槽排放。因此，常规燃料过滤器组件内的水仍然会被燃料推动穿过燃料***的其余部分，这可能会对燃料***造成损害。
一些常规燃料***具有FWS，该FWS包括从FWS的贮水槽排水的排放管。然而，该***仅从滤芯(filter cartridge)的外部排水，即使排放管通过滤芯向下延伸至贮水槽。因此，滤芯的中心管内的水仍会积聚。
概述
各种实施方案提供了一种用于过滤燃料-液体混合物的燃料过滤器组件，该燃料过滤器组件包括滤芯和回流管(return tube)。滤芯包括过滤介质(filter media)和外壳。过滤介质在其中界定了开放的中心区域。外壳容纳过滤介质。回流管延伸到过滤介质的中心区域中。回流管从过滤介质的底内部区域收集和排放不混溶的液体(例如水)。
各种其他实施方案提供了一种燃料***，该燃料***包括配置成储存燃料-液体混合物(例如，燃料-水混合物)的燃料箱、用于过滤燃料-液体混合物的燃料过滤器组件和液体排放管线。燃料过滤器组件流体地连接到燃料箱，并且包括滤芯和回流管。滤芯包括过滤介质和外壳。过滤介质在其中界定了开放的中心区域。外壳容纳过滤介质。回流管延伸到过滤介质的中心区域中，并从过滤介质的底内部区域收集和排放液体。液体排放管线联接到回流管。
根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其他的特征(包括，但不限于，保留特征和/或查看特征)连同其操作的组织和方式将变得明显，其中贯穿下文描述的若干个附图，相似的元件具有相似的标记。
附图简述
图1是根据一个实施方案的燃料***的示意图。
图2是根据一个实施方案的图1的燃料***的燃料过滤器组件的剖视图。
图3是根据另一实施方案的图1的燃料***的另一燃料过滤器组件的剖视图。
详细描述
总体上参照附图，本文公开的各种实施方案涉及用于燃料过滤器组件的回流管，该回流管附接到燃料***内的排水管线(或更一般地说，液体排放管线)。回流管被配置为从燃料过滤器组件内部，特别是从燃料过滤器组件的中心管内部，例如末级过滤器组件(该末级过滤器组件即为在燃料在燃料***内(例如，在燃料喷射器中)使用之前水能够积聚或储存的最后位置)移除水(或其他不混溶的液体)。回流管起到“闸门”的作用，以确保没有水进入高压(HP)泵和燃料喷射器。应当理解，在本文液体分离的上下文中提及的水也适用于其他不混溶的液体。
通过在燃料过滤器组件内提供回流管，燃料过滤器组件不再需要内置于燃料过滤器组件高压侧的排放阀和WIF传感器，并且燃料过滤器组件不需要手动排放。此外，利用回流管，该燃料***(特别是燃料过滤器组件)的设计比常规燃料***更简单，这是因为该燃料***在整个燃料过滤器组件中不需要那么多的密封件，从而使***成本降低。例如，燃料***在底端板上不需要额外的密封。
燃料***
图1示出了根据一个实施方案的燃料***20的示意性表示。燃料***20可用于各种不同的发动机应用中，例如所有尺寸的柴油发动机。
如图1所示，燃料***20包括燃料箱40、FWS 30、燃料泵22、燃料过滤器组件50、HP泵24和燃料喷射器26。燃料箱40储存燃料-液体混合物，例如燃料-水混合物。燃料箱40流体地连接到FWS 30、燃料泵22和燃料过滤器组件50，使得燃料-液体混合物从燃料箱40流向FWS 30、燃料泵22，且然后流向燃料过滤器组件50。FWS 30被配置成从燃料-液体混合物中分离不混溶的液体(例如，水)。应当理解，本文中所有提及的“液体”或“不混溶的液体”旨在包括水。然而，“液体”不应该被解释为仅仅覆盖百分之百是水的液体。类似地，提及“燃料-液体混合物”旨在包括但不仅是涵盖燃料-水混合物或燃料和另一种不混溶液体的混合物。燃料泵22被配置为将燃料-液体混合物从燃料箱40泵送到燃料过滤器组件50。流体地连接到燃料箱40的燃料过滤器组件50被配置为过滤燃料-液体混合物，并将燃料引导至HP泵24(和燃料喷射器26)，并将水引导回燃料***20的前端，如本文进一步描述的。HP泵24被配置为将燃料从燃料过滤器组件50泵送到燃料喷射器26。燃料喷射器26被配置为将燃料喷射到设备(例如，发动机)中以供使用，并且被流体地连接到燃料过滤器组件50，使得燃料从燃料箱40流到FWS 30，流到燃料泵22，流到HP泵24，且然后流到燃料喷射器26。燃料***20还包括供应管线70、排水管线72、燃料供应管线74和燃料回流管线76，以流体地连接燃料***20的各种部件。
为了操作燃料***20，燃料-液体混合物通过供应管线70从燃料箱40移动到FWS30，到燃料泵22，且然后到燃料过滤器组件50。供应管线70将燃料箱40流体地连接到燃料过滤器组件50，以便将燃料-液体混合物从燃料箱40引导到燃料过滤器组件50。具体地，供应管线70将燃料箱40流体地连接到FWS 30，将FWS 30流体地连接到燃料泵22，并将燃料泵22流体地连接到燃料过滤器组件50。供应管线70中的燃料-液体混合物可以包括燃料和水。
在燃料过滤器组件50中，燃料-液体混合物被过滤(如本文进一步描述的)。来自燃料过滤器组件50的燃料-液体混合物的水84通过排水管线72从燃料过滤器组件50排放到燃料箱40或FWS 30(或直接地或间接地排放到供应管线70)和/或排放到燃料回流管线76。因此，排水管线72将燃料过滤器组件50流体地连接到燃料箱40、FWS 30(或供应管线70)或燃料回流管线76。
来自燃料过滤器组件50的燃料-液体混合物的燃料从燃料过滤器组件50移动到HP泵24，且然后通过燃料供应管线74移动到燃料喷射器26。因此，燃料供应管线74将燃料过滤器组件50流体地连接到HP泵24，并将HP泵24流体地连接到燃料喷射器26。
在燃料流过燃料喷射器26之后，燃料从燃料喷射器26通过发动机燃料回流管线76返回到FWS 30(或供应管线70)。燃料回流管线76将燃料返回到燃料箱40、供应管线70、和/或燃料供应管线74。燃料喷射器26通过燃料回流管线76流体地连接到燃料箱40或供应管线70，使得燃料从燃料喷射器26通过燃料回流管线76流入燃料箱40或供应管线70。因此，燃料回流管线76将燃料喷射器26流体地连接到FWS 30。根据燃料***20的构造，排水管线72和燃料回流管线76可以彼此并行操作，每个都将液体排放到供应管线70和/或燃料箱40。
燃料过滤器组件
燃料过滤器组件50被配置为过滤从燃料箱40接收的燃料-液体混合物。燃料过滤器组件50可包括在燃料被引导至HP泵24和燃料喷射器26之前的末级或最终燃料过滤器组件。燃料过滤器组件50可替代地包括中间级燃料过滤器组件，即，其中有定位于燃料过滤器组件下游的末级燃料过滤器组件。
如图2-图3所示，燃料过滤器组件50包括滤芯90和回流管60。滤芯90包括过滤元件、中心管98和外壳52。过滤元件包括用于过滤燃料-液体混合物的过滤介质92、底部端板96和顶部端板94。外壳52收纳或容纳过滤元件。过滤介质92具有大致圆柱形的形状，在该过滤介质92中限定有过滤介质92的开放的内部或中心空间或区域91(或该过滤介质92在其中限定开放的内部或中心空间或区域91)。过滤介质92的外部空间或区域93由过滤介质92的外表面和外壳52的内表面界定。中心区域91和外部区域93位于过滤介质92的相对侧。根据一个实施方案，中心区域91在过滤介质92的清洁的过滤后的一侧，且外部区域93在过滤介质92的脏的未过滤的一侧。过滤介质92还包括底部区域97和顶部区域95(其中过滤介质92在底部区域97和顶部区域95之间延伸)。过滤介质92沿着过滤介质92的底部区域97界定底内部区域99，如本文进一步描述的。如本文进一步描述的，水84(从燃料-液体混合物中聚结出的水)积聚在底内部区域99内(且因此积聚在底部区域97内)。因此，过滤介质92的顶部区域95位于过滤介质92的与水84相对的一端(以及水84的上方)。
底部端板96沿着过滤介质92的底部区域97定位，且顶部端板94沿着过滤介质92的顶部区域95定位。中心管98定位于过滤介质92的中心区域91，并在过滤介质92的底部区域97和顶部区域95之间延伸。中心管98沿着过滤介质92的内周界或圆周延伸，并且周向地环绕回流管60(如本文进一步描述的)。发动机组件(燃料过滤器组件50可以与之一起使用)包括过滤头。燃料过滤器组件50的滤芯90附接到(例如，旋转到)过滤头54上，使得过滤头54定位于滤芯90的顶部端板94的顶部上。
为了过滤燃料-液体混合物，燃料过滤器组件50可以使用多种不同的技术。根据一个实施方案，燃料过滤器组件50使燃料过滤器组件50内的燃料-液体混合物聚结。聚结的水84积聚在由过滤介质92和中心管98界定的开放的底内部或中心空间或区域99内。燃料过滤器组件50通过回流管60和排水管线72(如本文进一步描述的)将分离的、聚结的水84引导或排放回燃料***20的前端，并将燃料引导至HP泵24和燃料喷射器26中以便使用。
回流管
为了将水84从燃料过滤器组件50的内部排放或移除到排水管线72中，燃料过滤器组件50包括吸管或回流管60。回流管60流体地联接到排水管线72。利用排水管线72，回流管60形成回流回路，以自动地且连续地将水84从燃料过滤器组件50内部(即，从过滤介质92的底内部区域99和中心区域91)排放到燃料过滤器组件50外的区。因此，水84被防止基本上积聚在过滤介质92的中心区域91(以及滤芯90的中心管98的内部或中心区域)内，并因此被防止进入燃料***20的末级(即，HP泵24或燃料喷射器26)，这保持了燃料***20的末级远离水84保持干燥并保护燃料***20免受水损害。此外，回流管60不需要任何人工操作、排放阀或WIF传感器来从燃料过滤器组件50排放水。根据一个实施方案，滤芯90内的水84完全且仅通过回流管60排放，因此滤芯90不包括任何排放阀或WIF传感器，并且不需要手动排放。
回流管60被配置为自动地且连续地从滤芯90的中心管98的内部(以及从过滤介质92的底内部区域99)移除或排放水84(以及可选地，燃料)，并且将水移动或引导到排水管线72中。因此，回流管60延伸到过滤介质92的中心区域91中。例如，回流管60定位于过滤介质92的中心区域91内或内部，并且位于滤芯90的中心管98的中心区域内，以便从中心管98和过滤介质92的内部排放水，该中心管98和过滤介质92是水在进入使用燃料的燃料***20的末级(例如燃料喷射器26)之前能够储存或积聚的最后位置。因为回流管60定位于过滤介质92的中心区域91内，所以回流管60定位于滤芯90的过滤介质92的清洁的、过滤后的一侧，这防止了回流管60变得堵塞或阻塞。回流管60可以定位于燃料过滤器组件50的高压侧内。
回流管60穿过并沿着中心管98的中心区域(以及过滤介质92的中心区域91)延伸。为了到达积聚在过滤介质92的底内部区域99(以及因此底部区域97)内的积聚水84，回流管60从过滤介质92的底部区域97(即，靠近底部端板96)延伸到过滤介质92的顶部区域95，穿过滤芯90的顶部端板94，并且可选地穿过过滤头54。因此，根据一个实施方案，顶部端板94可以可选地开有通孔，且底部端板96可以可选地是封闭的，而没有通孔。
根据一个实施方案，回流管60的顶端(例如，回流管60的与回流管60的最靠近滤芯90的底部端板96的一端相对的一端)被密封并直接流体地连接或附接到排水管线72或过滤头54。因此，密封构件62定位于回流管60的顶端和排水管线72和/或过滤头54之间，并将回流管60的顶端密封地连接到排水管线72和/或过滤头54。根据另一个实施方案，回流管60的顶端嵌入或连接并密封到过滤头54的流端口，并且密封构件62将回流管60密封地附接到燃料过滤器组件50的一部分，例如外壳52。过滤头54的流端口然后流体地附接到排水管线72。
回流管60的底端(例如，当安装时，回流管60的最靠近滤芯90的底部端板96的一端)位于过滤介质92的底内部区域99内(即，朝向过滤介质92的底部区域97，并且位于过滤介质92的中心区域91中，在此处，水84积聚在燃料过滤器组件50内)。因此，回流管60的底端可以浸没在燃料过滤器组件50内的水84中，水84将被排放到排水管线72中。回流管60的底端基本上是敞开的，以便允许水84流入回流管60。
回流管60的内径相对较小，以便提供相对有限或小的流动路径，这限制了水84通过回流管60和排水管线72两者的回流速率。因此，少量的水84(以及可选的燃料)通过回流管60持续不断地流出或被推出燃料过滤器组件50，并以受限的流速进入排水管线72。
排水
回流管60从过滤介质92的底内部区域99收集水并将其排放到燃料过滤器组件50外的区。更具体地，当燃料-液体混合物进入燃料过滤器组件50时，并且当燃料-液体混合物经燃料过滤器组件50的滤芯90过滤时，水84下沉到燃料过滤器组件50内的过滤介质92的底内部区域99，这是回流管60的底端所在的位置。随着水84积聚在过滤介质92的底内部区域99中(以及底部区域97内)，燃料过滤器组件50内的压力持续不断地且缓慢地迫使过滤介质92的底内部区域99处的水84(以及可选的燃料)向上流动并通过回流管60(即，水84从底内部区域99向上流动，通过回流管60的底端，从底端到顶端，并通过回流管60的顶端)，通过过滤头54，且然后以受限的燃料流速进入排水管线72，这持续地保持燃料***20(特别是HP泵24和燃料喷射器26)干燥。因此，回流管60的顶端定位于水84上方，而回流管60的底端定位于水84内。
如图1所示，从回流管60，排水管线72可以将水84的流引领、引导或返回到燃料过滤器组件50外的各种不同的区。例如，根据一个实施方案，排水管线72可以将水84的流从回流管60引导至燃料***20外的区(例如，燃料***20所被安置的交通工具的外部的区)。根据各种其他实施方案，取决于期望的构造，排水管线72可以将水84的流从回流管60引导至燃料***20的前端或起点内的各种区。通过将水84(或燃料-液体混合物)返回到燃料***20的前端，燃料***20的末级保持干燥(远离水84)，并且防止水84进入HP泵24或燃料喷射器26。
例如，根据一个实施方案，回流管60将水84排放到排水管线72，排水管线72将水84的流排放或引导到FWS 30的前级或末端，例如级1、级2或前级FWS(或排放或引导到通向FWS30的供应管线)。根据另一个实施方案，回流管60将水84排放到排水管线72，排水管线72代替地将水84的流直接排放或引导到燃料箱40。
根据又另一个实施方案，回流管60将水84排放到排水管线72，排水管线72代替地将水84的流排放或引导到燃料回流管线76中，燃料回流管线76然后将流引导到例如燃料箱40、供应管线70或FWS 30。在该实施方案中，由于燃料回流管线76中的压力受到严格限制，燃料***20还包括额外的喷射阀，或者燃料回流管线76具有相对较大的横截面流通面积，以防止燃料回流管线76中的压力积聚。替代地，回流管60可以将水84排放到排水管线72，排水管线72将水的流直接排放或引导到供应管线70中。
在水84(或燃料-液体混合物)返回到FWS 30或燃料箱40之后，水84被给予另一个机会沉降并被分离并再次从燃料中排放，这形成了循环***，该循环***产生多道(multi-pass)FWS功能或回路以去除燃料***20中(以及例如交通工具内)的水84。
如在本文利用的，术语“基本上”和类似的术语旨在具有与本公开的主题所属的领域中的普通技术人员的常见和公认的用法一致的含义。查阅本公开的本领域的技术人员应理解，这些术语旨在允许对所描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应被解释为指示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或改变被认为在如所附权利要求中所述的本发明的范围内。
如在本文中所使用的术语“联接”、“附接”以及类似术语意指两个构件彼此直接或间接地连结。这样的连结可以是固定的(例如，永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连结可以在以下情况下实现：两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体地形成为单个整体；或者两个构件或两个构件和任何附加的中间构件附接至彼此。
本文中对元件的位置(例如，“顶部”、“底部”等)的引用仅用于描述图中各种元件的定向。应当指出的是，根据其它的示例性实施方案，不同元件的定向可以不同，并且这种变化意在被本公开所涵盖。
值得注意的是，各种示例性实施方案的结构和布置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施方案，但审阅本公开的本领域技术人员应容易认识到，很多修改(例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)是可能的，而实质上不偏离本文所述的主题的新颖性教导和优点。例如，示出为一体形成的元件可由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或者以其他方式改变，并且分立的元件或位置的性质或数目可以发生改变或变化。根据可替代的实施方案，任何工艺或方法步骤的顺序或次序可以改变或者重新排列。也可在各种示例性实施方案的设计、操作状况和布置上做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于过滤燃料-液体混合物的燃料过滤器组件，所述燃料过滤器组件包括：
滤芯，所述滤芯包括：
过滤介质，所述过滤介质在其中界定开放的中心区域，和
外壳，所述外壳容纳所述过滤介质；以及
回流管，所述回流管延伸到所述过滤介质的所述中心区域中，所述回流管从所述过滤介质的底内部区域收集和排放液体。
2.根据权利要求1所述的燃料过滤器组件，其中，所述回流管将所述液体排放到所述燃料过滤器组件外的区。
3.根据权利要求1所述的燃料过滤器组件，其中，所述回流管的底端定位于所述过滤介质的所述底内部区域内，并且基本上是开放的，使得所述液体从所述底内部区域通过所述回流管的所述底端向上流动，并且从所述回流管的所述底端向顶端流动。
4.根据权利要求1所述的燃料过滤器组件，其中，所述回流管自动地且连续地从所述过滤介质的所述底内部区域排放所述液体。
5.一种燃料***，包括：
燃料箱，所述燃料箱被配置为储存燃料-液体混合物；
燃料过滤器组件，所述燃料过滤器组件用于过滤所述燃料-液体混合物，所述燃料过滤器组件流体地连接到所述燃料箱并且包括
滤芯，所述滤芯包括：
过滤介质，所述过滤介质在其中界定开放的中心区域，和
外壳，所述外壳容纳所述过滤介质，以及
回流管，所述回流管延伸到所述过滤介质的所述中心区域中，所述回流管从所述过滤介质的底内部区域收集和排放液体；和
液体排放管线，所述液体排放管线联接到所述回流管。
6.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管的顶端被密封到所述液体排放管线。
7.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述燃料过滤器组件还包括过滤头，其中所述回流管的顶端被密封到所述过滤头。
8.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管的底端定位于所述过滤介质的所述底内部区域内，并且基本上是开放的，使得液体从所述底内部区域通过所述回流管的所述底端向上流动，并且从所述回流管的所述底端向顶端流动。
9.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管将液体从所述过滤介质的所述底内部区域排放到所述燃料过滤器组件外的区。
10.根据权利要求5所述的燃料***，还包括过滤液体分离器，其中所述回流管将液体排放到所述液体排放管线，所述液体排放管线将所述液体排放到所述过滤液体分离器的前端。
11.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管将液体排放到所述液体排放管线，所述液体排放管线将液体排放到所述燃料箱。
12.根据权利要求5所述的燃料***，还包括供应管线，所述供应管线将所述燃料箱流体地连接至所述燃料过滤器组件，并将所述燃料-液体混合物从所述燃料箱引导至所述燃料过滤器组件。
13.根据权利要求12所述的燃料***，还包括燃料回流管线，所述燃料回流管线将燃料返回到所述燃料箱、所述供应管线、或过滤液体分离器，其中所述回流管将液体排放到所述液体排放管线，所述液体排放管线将液体排放到所述燃料回流管线中。
14.根据权利要求12所述的燃料***，其中，所述回流管将液体排放到所述液体排放管线，所述液体排放管线将液体直接排放到所述供应管线中。
15.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管从所述过滤介质的底部区域延伸至所述过滤介质的顶部区域。
16.根据权利要求15所述的燃料***，其中，所述回流管延伸穿过所述过滤介质的顶部端板，所述顶部端板沿着所述过滤介质的所述顶部区域定位。
17.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管自动地并连续地从所述过滤介质的所述底内部区域排放液体。
18.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述滤芯内的所述液体仅通过所述回流管排放，并且所述滤芯不包括任何排放阀或燃料含液体率WIF传感器，并且不需要手动排放。
19.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述滤芯包括定位于所述过滤介质的所述中心区域中的中心管，所述回流管定位于所述中心管的所述中心区域内。
20.根据权利要求5所述的燃料***，其中，所述回流管定位在所述过滤介质的过滤后的一侧。
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