CN102893015B - 一种改进的内燃机燃油过滤器组及其滤芯 - Google Patents

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Abstract

一种改进的内燃机燃油过滤器组及其滤芯(6)，包括第一过滤组件(7)和第二过滤组件(8)，第二过滤组件(8)为平面型并参照燃油方向位于该第一过滤组件的下游，如此设置这些过滤组件(7，8)以便燃油顺次流过，其中第一过滤组件(7)为深度型过滤器，具有比第二过滤组件(8)孔隙度大的平均孔隙度值，由此便于阻截大尺寸石蜡和一部分更小尺寸的微粒，但仍能使小尺寸石蜡通过。

Description

一种改进的内燃机燃油过滤器组及其滤芯
技术领域
本发明涉及用于内燃机的燃油过滤器组。
背景技术
如所知，流体过滤是通过使流体经过能够阻截穿行流体中存在的杂质的过滤组件来完成的。
过滤组件通常细分为两种主要类别：平面型过滤组件和深度型过滤组件。
平面型过滤组件进行过滤的方式实际上，仅是在该过滤组件首先为待过滤液体冲击的界面处，阻截和积聚流体中存在的杂质；而深度型过滤组件在该过滤组件的整个厚度内阻截和积聚这些杂质以完成过滤。
为此，平面型过滤组件根据待过滤流体需要尽可能大的界面，但可具有比较薄的厚度。例如，为增大该界面，已知方法赋予该平面型过滤组件打褶的构造，这些褶皱尽可能彼此靠近以便得到星状几何形；或该平面型过滤组件为带状，首先纵向折叠成袋，然后螺旋形缠绕，由此得到通常所知称为卷状的圆柱体。
不同的是，深度型过滤组件必须具有相对大的厚度，可保留比较小的界面。具体地，深度型过滤组件通常制成圆柱形，具有光滑的侧面和相对于平面型过滤组件相当大的厚度。
深度型过滤组件一般通过例如溶喷方法，由聚合物纤维无纺织物制得。平面型过滤组件经常由纤维素纤维制得，但也可通过溶喷方法由无纺织物制得。
在具体为柴油的燃油过滤领域，使用滤芯现已众所周知，该滤芯包括两个设置为便于待过滤燃油依次经过，通常还称为过滤膜的过滤组件。这些膜兼具有预滤器和过滤器的功能，以及针对柴油中存在的水滴的凝聚组件和/或疏水屏障的功能。
现有专利EP0593434描述了包括如上所述类型的滤芯的柴油过滤器，该滤芯由上游膜和置于该上游膜下部并与其同轴的下游膜构成。该上游膜用作例如固体污染物颗粒分离器的预滤器，和针对柴油中存在的水滴的凝聚组件。该下游膜用作疏水屏障和过滤该上游过滤器未能阻截的小尺寸颗粒。
该上游膜和该下游膜为平面型，并打褶为星型。因大过滤表面，该构造能够降低负载损失和使阻碍适度。
膜产生阻碍，该上游膜需具有高的孔隙度，由此其表现出与该下游膜中过度积聚固体微粒相关的一些缺点，这将导致该滤芯工作周期缩短。
现有专利EP1932574中描述了相似的解决方案，该专利公开了一种燃油过滤器，其包括两个同轴且一个在另一个之上布置的打褶管状膜，用以顺次流经待过滤燃油。这些膜中的每一个都包括两个叠置的无纺织物层，其中外层为使用熔喷法由聚合物纤维制得，内层由纤维素制得。相对于该下游膜，该上游过滤膜具有更大的孔隙度。在两个膜之间提供纤维素凝聚层，以利于分离水。两个过滤膜都是平面型的，外形细长，具有增加界面的打褶构型。
专利EP0709553描述了另一种过滤器模型，该模型包括两个管状叠置的过滤膜，用于让例如润滑油的待过滤燃油顺次流过。在本实施例中，使用的两个过滤膜也都是平面型，具有褶皱。
专利EP154452描述了一种燃油过滤器，其包括两个用于顺次流经的过滤膜，这些膜为管状同轴叠置的上游膜和下游膜。该上游膜为平面滚筒式过滤膜。该下游过滤膜通过采用熔喷法得到的聚合物纤维制得，细长且星型，由此构成第二平面过滤膜。
专利DE102007048550公开了一种也具有两个用于让燃油顺次流经的膜。其上游膜是真正适用的过滤组件，而下游膜为用于分离水的凝聚膜。两个膜都为平面型且打褶。
所有这些解决方案都具有相同的问题：例如为防止上游膜堵塞，所述的上游膜不得不具有高的孔隙度，由此具有与下游膜内固体微粒过度积聚相关的缺点，此缺点导致滤芯工作周期缩短。
发明内容
本发明的目的是通过合理且相对不昂贵的解决方案消除现有技术的这些问题。
该目的由本发明的权利要求中提出的滤芯实现。
在本发明中，上游的过滤膜为深度型过滤器，即由大量供待过滤液体流经的多孔纤维材料构成。
不同于平面型过滤组件，深度型过滤组件通常具有在其厚度方向上的可变孔隙度。
在深度型过滤组件中，孔隙度值因此具有平均值，它们具有所阻截颗粒的特征，这些颗粒尺寸与孔隙度平均值不严格关联。
因此，正确的说法是统计学上具有一定平均孔隙度值的过滤组件还阻截了一部分很小尺寸的颗粒。
这是为什么深度型过滤组件不能起到预滤器功能，实际上它们通过平均孔隙度提供较高的效率。
在本发明中，所提供的燃油滤芯包括第一过滤组件和平面型的第二过滤组件，该第二过滤组件通常具有褶皱，根据燃油方向位于该第一过滤组件的下游，如此设置该过滤膜以便燃油顺次流过。
具体地，该第一过滤组件为深度型过滤器，具有比第二过滤组件的孔隙度值更大的孔隙度值，如此不仅便于无阻碍地阻截更大尺寸的凝固石蜡，还可阻截多数具有更小尺寸颗粒的微粒。
第一深度型过滤组件优选具有最小的孔隙度，即更稠密的层的孔隙度，该孔隙度大于该平面型的第二过滤组件的孔隙度。
这样，它能使部分具有更小尺寸的石蜡穿过，但同时净化含有部分具有比石蜡尺寸更小的微粒的流体。
该深度型过滤组件因此允许较大尺寸的凝固石蜡，连同部分比平均孔隙度甚至更小的微粒穿过。
在本发明中，该深度型过滤组件的孔隙度为5至100μm，优选10至40μm。
在本发明中，该平面型过滤组件的孔隙度值为0.5至10μm，优选1至5μm。
本发明的滤芯包括为深度型过滤器类型的第一过滤组件，其具有较高的平均孔隙度，本发明的滤芯还具有第二过滤组件，该第二过滤组件位于该第一过滤组件下游，为平面褶皱的或星型的过滤器，其孔隙度相对较低，具有降低负荷损失的优点。
该深度型过滤组件具有的孔隙度值便于能够高度积聚固体微粒，但同时能够只阻截部分在低柴油温度下形成的石蜡。
由此防止该平面型褶皱过滤组件的阻塞。此过滤组件仅用于过滤比该深度型过滤组件孔隙度值更小的微粒颗粒。
本发明的该实施方案的另一优点是它能够高度分离水，因为该深度型过滤组件具有如此便于进行凝结作用的尺寸；通过使用位于该褶皱过滤组件上游和该深度型过滤组件下游的疏水网可完成此分离。
在本发明优选实施方案中，该第一和第二过滤膜都为管状或环形，同轴且彼此叠置，以便得到相当紧凑的滤芯。
另外，该第二过滤组件(褶皱的)优选为截顶圆锥体状(truncoconical)，沿相反于第一过滤的方向变窄。
该圆锥体形状(truncoconical shape)利于在该第一过滤膜处通过凝聚分离的水滴向下流出。
在本发明的一个实施方案中，提供的燃油过滤器组包括用以装入根据本发明第一实施方案制得的滤芯的外部壳体，滤芯将该壳体的内部容积分为三个不同的室，第一和第三室分别与燃油入口导管和出口导管联通，第二室位于两个过滤膜之间。
在对本发明燃油过滤器组的特别有利形状中，第一和第二室之间设有旁通阀，其开度是 该第一室内燃油压力值的函数。
其他从属权利要求描述了本发明的过滤器优选且尤其有利的实施方案。
附图说明
借助附图表中的图形，通过阅读以下采用非限制性实施例方式提供的描述，得以了解本发明的其它特征与优点，其中：
图1为本发明过滤器组第一实施方案的沿轴向垂直平面的剖面图；
图2为本发明过滤器组第二实施方案的沿轴向垂直平面的剖面图；
图3为本发明过滤器组第三实施方案的沿轴向垂直平面的剖面图。
具体实施方式
在附图中，引用了与柴油过滤器组1相关的本发明的一实施方案，但本发明的其它实施方案可与不同燃油类型的过滤器组相关。
图1示出了过滤器组1，其包括烧杯型的外部壳体2，盖3紧盖于其上，燃油入口导管4和出口导管5位于盖3上。
过滤器单元6位于该壳体2内部，该单元6包括两个环形且同轴叠置的过滤组件7和8。在以下描述本发明的正文中，组件7和8被称为过滤膜。
具体地，过滤器单元6包括上部板11，中部板10和底部板11。上部板9和中部板10具有各自的轴向中心孔(90，100)，用于容纳该部分中心的中空导管12，导管12赋予滤芯6结构刚度。
中空导管12顺次具有环形边缘120，该边缘120限定了孔121，通过插入密封垫122使入口导管5的一部分位于孔121内。
作为深度型过滤器的第一过滤膜7，位于上部板9与中部板10之间，而褶皱的(或星型的)第二过滤膜8位于中部板10和底部板11之间。
滤芯6的上部板9具有环形边缘13，通过插入密封垫15使边缘13嵌入壳体2上部边缘20处设置的结合槽14内。滤芯6置于下面的三个突出部16上，这些突出部中的两个在图1中可见，彼此间等角间距，并源自壳体2的底部膜21。
如此设置滤芯6的两个过滤膜7和8以便供燃油顺次流过，并同时将壳体2的内部容积分隔为三个不同的室17，18和19。具体地，中部室18位于两个过滤膜7和8之间，即第一过滤膜7的下游且第二过滤膜8的上游，同时室17，或称为第一室，与燃油的入口导管4相连通，同时室19，或称为第三室，与燃油的出口导管5相连通。
过滤膜7为深度型过滤器，具有的孔隙度便于阻截微粒，但允许低温下形成的石蜡中的至少一部分通过。基于该特征，过滤膜7实现了预过滤功能，具有对微粒的高度阻截作用， 但同时能够使安装该过滤器的内燃机启动，甚至在低温下仍可启动。过滤膜7的孔隙度值还适用于对分离自柴油的水滴进行凝聚，以便将其收集于壳体2内用作收集盘的底部21处。
在本发明中，深度型过滤膜7的孔隙度为5至100μm，优选10至40μm。第二过滤膜8，其为褶皱或星型的，过滤更小的、流经第一过滤膜7的微粒颗粒。
在本发明中，过滤膜8的孔隙度为0.5至10μm，优选1至5μm。
图2阐述了本发明过滤器组的第二实施方案。具体地，在第二实施方案中，使用相同的数字标记描述与本发明第一实施方案相同的或已经描述过的组件。
图2示出了过滤器组30，其包括烧杯形的外部壳体2，盖3紧盖其上，轴向的燃油入口导管31和燃油出口导管32位于盖3上。
过滤器单元33位于壳体2内部，该单元包括两个环形且同轴叠置的过滤膜7和8。本发明的此实施方式不同于前述实施方案，是因为褶皱的过滤膜8位于上部板9和中部板10之间，以及深度型的过滤膜7位于中部板10和底部板34之间。底部板34具有用以容纳旁通阀36的中心孔35，该阀包括阀体37和蘑菇形的阻塞器37'。该旁通阀具有在膜7因微粒或大尺寸石蜡颗粒充满而堵塞时，使燃油能够旁路深度型过滤膜7流过的功能。另外，在本发明第二实施方案中，包括由PTFE(聚四氟乙烯)或由疏水物质处理过的聚合物制得的疏水网38，其为圆柱形，位于过滤膜8外部的上部板9和中部板10之间。
图3阐述了本发明过滤器组1的第三种优选实施方案。具体地，在此例中，当描述第三种实施方案时，也使用相同的数字标记以描述与本发明第一实施方案中所描述组件相同的组件。
图3图示了过滤器组1，其包括烧杯形的外部壳体2，盖3紧盖于壳体2上，燃油的入口导管4和出口导管5位于盖3上。
过滤器单元6置于壳体2内部，该过滤器单元6包括两个环形且同轴叠置的过滤膜7和8，其中上部的膜7为进行预过滤的深度型过滤膜，底部的过滤膜8为褶皱的或星型的，膜8用于过滤穿过第一过滤膜7的更小的微粒颗粒。
本发明实施方案不同于所述第一实施方案，在于该位于下游的褶皱的过滤膜8为截顶的圆锥体状(truncoconical)，较大的基部邻近深度型过滤膜7，较小的基部位于底部。
实际上，褶皱的过滤膜8为截顶的圆锥体状，即其沿朝向其底部21的方向向下渐尖，其底部21因其上述凝聚功能而用作在过滤膜7处分离自柴油的水滴的收集盘。
过滤膜8的形状具有令临近收集盘21的水滴在壳体2内部易于脱离的更大通路截面的优势，由此便于水滴向下流动。另外，该实施方案如此设计使燃油流经过滤膜8的方向倾斜于水滴流入的方向(大体上垂直)。
这意味着燃油经过滤膜8的流动可对水滴施加朝向过滤膜8内部的压力，该压力低于图1所示实施方案中的压力。由此，减少了一定数量的水滴穿过过滤膜8的风险。
更详细地，过滤膜8的侧面膜倾斜以便与过滤膜8的中轴A形成1至30°角，优选4至6°角。
在本发明第三实施方案中，还可使用由PTFE(聚四氟乙烯)或用疏水物质处理过的聚合物制得的疏水网38，其在外部覆盖过滤膜8。
明显地，该疏水网将具有与过滤膜8相同的梯形，带有与该侧面膜相同的倾度。
本发明不限于上述实施例，在不超越如下权利要求的范围的前提下，任何变体和改进都是可行的。

Claims (11)

1.一种燃油滤芯(6)，包括有第一过滤组件(7)和褶皱的第二过滤组件(8)，该第二过滤组件(8)为平面型并参照燃油方向位于该第一过滤组件的下游，如此设置该过滤组件(7,8)以便燃油顺次流过，其特征在于该第一过滤组件(7)为深度型过滤器并具有比该第二过滤组件(8)孔隙度大的平均孔隙度值，由此便于阻截大尺寸石蜡和一部分较小尺寸的微粒，但仍能允许小尺寸石蜡通过，且其特征在于第二过滤组件(8)配置为穿过第一过滤组件(7)的所有燃油都穿过第二过滤组件(8)，从而对燃油进行通流过滤，且第二过滤组件(8)采用纤维材料制成，以阻截和积聚燃油中存在的杂质。
2.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第一过滤组件，深度型过滤组件(7)，的平均孔隙度值为5至100μm。
3.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第一过滤组件，深度型过滤组件(7)，的平均孔隙度值为10至40μm。
4.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第二过滤组件，平面型过滤组件(8)，的孔隙度值为0.5至10μm。
5.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第二过滤组件，平面型过滤组件(8)，的孔隙度值为1至5μm。
6.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该燃油滤芯包括位于该第二过滤组件，平面型过滤组件(8)，上游的疏水网，所述疏水网和第二过滤组件(8)配置为由燃油连续地穿过。
7.根据权利要求1所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第一过滤组件(7)和该第二过滤组件(8)都为管状且彼此同轴叠置，一中部板(10)设置于第一过滤组件(7)和第二过滤组件(8)之间。
8.根据权利要求7所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该第二过滤组件(8)为截顶圆锥体状，该圆锥体沿相反于该第一过滤组件(7)的方向渐尖。
9.根据权利要求7所述的燃油滤芯(6)，其特征在于该二过滤组件是褶皱的。
10.一种燃油过滤器组，包括有用于装入根据权利要求1所述的滤芯(6)的外部壳体(2)，该滤芯(6)将该壳体(2)的内部容积分为三个不同的室，其第一室和第三室分别与燃油的入口导管(4)和出口导管(5)相连通，而其第二室位于两个过滤组件之间，以便燃油仅穿过第一过滤组件进入第二室，且仅穿过第二过滤组件离开第二室。
11.根据权利要求10所述的燃油过滤器组，其特征在于一旁通阀(36)位于第一室(7)和第二室(8)之间，该旁通阀(36)的开度是该第一室(7)内燃油的压力值函数。
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