CN103161629A

CN103161629A - 内燃机的燃料过滤器和燃料过滤器的过滤部件

Info

Publication number: CN103161629A
Application number: CN2012105217256A
Authority: CN
Inventors: M.韦特; M.克莱因
Original assignee: Mann and Hummel GmbH
Current assignee: Mann and Hummel GmbH
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: EP2602472B1; EP2602472A1; CN103161629B; DE102011120648A1; US20130146524A1

Abstract

介绍一种特别是汽车的内燃机的燃料过滤器和一种过滤部件。壳体具有用于待清洁的燃料的至少一个燃料入口、用于清洁过的燃料的至少一个燃料出口和用于与燃料分离的水的至少一个水出口。在该壳体中设置有过滤部件，该过滤部件把燃料入口密封地与燃料出口分离。该过滤部件具有用于过滤燃料的被设计成空心体的过滤媒介，且沿燃料流向在过滤媒介后面具有用于分离燃料中所含有的水的被设计成空心体的疏水的可让燃料通过的分离媒介，分离媒介位于过滤媒介内部或者包围该过滤媒介，它们经过布置，使得在过滤媒介与分离媒介之间实现一个落出间隙，该落出间隙锥形地扩展并与水出口连通。分离媒介在过滤媒介的整个延展范围内延伸。

Description

内燃机的燃料过滤器和燃料过滤器的过滤部件

技术领域

本发明涉及特别是汽车的内燃机的燃料过滤器，其带有壳体，该壳体具有用于待清洁的燃料的至少一个燃料入口、用于清洁过的燃料的至少一个燃料出口和用于与燃料分离的水的至少一个水出口，在该壳体中设置有过滤部件，该过滤部件把燃料入口密封地与燃料出口分离，该过滤部件具有用于过滤燃料的被设计成空心体的过滤媒介，且沿燃料流向在过滤媒介后面具有用于分离燃料中所含有的水的被设计成空心体的疏水的可让燃料通过的分离媒介，分离媒介位于过滤媒介内部或者包围该过滤媒介，它们经过布置，使得在过滤媒介与分离媒介之间实现一个落出间隙，该落出间隙锥形地扩展并与水出口连通。

本发明还涉及特别是汽车的内燃机的燃料过滤器的过滤部件，该过滤部件可以设置在燃料过滤器的壳体中，从而该过滤部件把壳体的燃料入口密封地与燃料出口分离，该过滤部件具有用于过滤燃料的被设计成空心体的过滤媒介，且沿燃料流向在过滤媒介后面具有用于分离燃料中所含有的水的被设计成空心体的疏水的可让燃料通过的分离媒介，分离媒介位于过滤媒介内部或者包围该过滤媒介，它们经过布置，使得在过滤媒介与分离媒介之间实现一个落出间隙，该落出间隙锥形地扩展并可与壳体的水出口连通。

背景技术

由EP 1 233 173 A2已知一种用于燃料的液体过滤器，它比如用于清洁柴油燃料。该液体过滤器具有过滤器壳体，过滤器壳体带有用于待清洁的柴油燃料的输入接头和用于清洁过的柴油燃料的排出接头。该液体过滤器还具有中间管，该中间管用于去除已与柴油燃料分离的水。在壳体的内腔中适当地设置有过滤部件，使得该过滤部件连接在输入接头与排出接头之间。该过滤部件具有径向地从外向内被流过的星形部件。在该星形部件的内腔上部区域中设置有具有锥形形状的分离部件。该分离部件优选由疏水材料构成，以便改善在星形部件清洁侧的水分离。待清洁的柴油燃料在过滤器壳体中经由输入接头流至脏污侧。它从那里径向地从外向内流经星形部件，并清洁地到达清洁侧。在这种情况下到达清洁侧的水滴由于其比重较大而在星形部件内腔中下沉并进入到蓄水腔中，分离出的水在这里汇集。在星形部件内腔中向上流出的清洁过的柴油燃料流经分离部件，该分离部件由于其疏水性材料而明显有助于水分离。在分离部件的下游，柴油燃料经由排出接头从过滤器壳体中排出。在锥形分离部件与星形部件的径向内侧面之间实现有一个向下呈锥形地扩展的落出间隙。该落出间隙的延伸长度小于星形部件的轴向延展长度的一半。

发明内容

本发明的目的在于，对开头所述类型的燃料过滤器和燃料过滤器的过滤部件加以设计，其中进一步改善从燃料中滤除颗粒和分离燃料中所含有的水。

根据本发明，所述目的的实现方式为，分离媒介至少在过滤媒介的整个延展范围内延伸。

根据本发明，分离媒介完全遮盖过滤媒介的清洁侧，使得落出间隙沿着过滤媒介的整个清洁侧延伸。由此可以在过滤媒介的清洁侧的整个延展范围内进行水分离。过滤部件的分离效率由此得到改善。若有利地规定过滤媒介径向地从内向外被流过，则分离媒介位于过滤媒介之外并包围该过滤媒介。若替代地规定过滤媒介径向地从外向内被流过，则分离媒介位于过滤媒介的内腔中。就多级的过滤部件而言，在过滤媒介中特别是过滤出污染燃料的颗粒。在分离媒介处，燃料中所含有的水滴被截留。水滴在落出间隙中落出，并基于其比重而下沉。若清洁其比重大于水的燃料，则水滴类似地上升。为此，可以把过滤部件颠倒地布置。也可以相应地布置燃料入口、燃料出口和水出口。水有利地可以特别是汇集在与水出口连通的水汇集腔中。通过落出间隙的扩展可以实现使得燃料的局部流速小于水滴的下沉速度。可以根据从下向上流过还是从上向下流过来抑制燃料在落出间隙中的流速梯度，从而使得流速在过滤媒介的整个高度范围内几乎保持恒定。通过落出间隙中的均匀的流速，防止水滴沿流向被燃料带到分离媒介后面。若分离媒介为锥形且包围过滤媒介，则还可以在分离媒介与壳体内壁之间实现锥形扩展的腔。由此也可以在分离媒介的排出侧实现恒定的流速，这对水分离有积极影响。由于分离媒介周向地沿着过滤媒介的整个轴向长度延展，实现了相应大的待流过的表面。通过这种方式改善水分离。此外，燃料流速有所减小，这对水分离也有积极影响。相对于过滤媒介倾斜的分离媒介还改善了水滴在分离媒介上的聚结度。

按照一种有利的实施方式，落出间隙以其大的横截面指向水的流动方向，特别是向下指向，并在那里与水出口连通。在落出间隙的竖直高度范围内分离的水量在其通过与水的比重差规定的路径上特别是向下增大。通过这种方式能简单地使得分离的总水量沿着流动路径增大得到补偿，从而能产生均匀的水滴流速。

有利地可以在过滤媒介与分离媒介之间设置有特别是被设计成空心体的聚结媒介，该聚结媒介包围过滤媒介或分离媒介。聚结媒介有利地在过滤媒介这一侧界定落出间隙。在聚结媒介处也可以分离出燃料中所含有的最小的水滴，并汇集成较大的水滴。大水滴可以沿燃料流向在聚结媒介后面于落出间隙中落出，或者特别是下沉。通过这种方式能改善水分离。

此外有利的是，过滤媒介、分离媒介必要时还有聚结媒介可以同轴地布置，且落出间隙可以沿轴向锥形地扩展。同轴的布置方式能节省空间。另外，在同轴布置情况下可以简单地优化燃料在径向上从外向内或者在径向上从内向外的流动轨迹。

此外有利的是，过滤媒介必要时还有聚结媒介可以为柱形，而分离媒介可以为锥形。聚结媒介可以有利地平面地与过滤媒介的清洁侧邻接。通过柱形的结构，过滤媒介和可能的聚结媒介可以简单地制得。锥形的分离媒介也可以简单地制得。

分离媒介可以有利地为滤网形式。滤网式的特别是织物的分离媒介具有的优点是，使得水滴保持在滤网纤维上，特别是向下滴落。借助滤网式的分离媒介优化地截留水。滤网式织物的孔眼可以简单地按规定地设定。可以优化地将该织物设计成可透过燃料。采用滤网式分离媒介可以减小压力损失。

此外，壳体可以打开，过滤部件能够可更换地设置在该壳体中。因而可以为了更换或维护目的把过滤部件从壳体中取出。

根据本发明，所述目的还通过该过滤部件采取如下措施来实现：使得分离媒介在过滤媒介的整个延展范围内伸展。上面结合本发明的燃料过滤器所述的优点和特征相应地适用于本发明的过滤部件。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节可由下面的说明得到，其中将参照附图对本发明的实施例予以详述。本领域技术人员也可以根据目的单独地考察在附图、说明书和权利要求书中组合公开的特征，并将其组成其它有益的组合。在这些示意图中：

图1为燃料过滤器的纵剖视图，其带有可更换的三级式的过滤部件；

图2为图1的过滤部件的立体图。

在这些附图中，相同的构件标有相同的附图标记。

具体实施方式

图1中所示为汽车内燃机燃料系统的燃料过滤器10的纵剖视图。该燃料过滤器10用于清洁内燃机运行所用的燃料，例如柴油燃料。燃料过滤器10还用于分离燃料中所含有的水。

燃料过滤器10具有两元式壳体12，该壳体带有杯形过滤罐14和过滤顶盖16，该过滤顶盖可分开地设置在过滤罐14上。在过滤罐14与过滤顶盖16之间设置有环形密封件17。

在顶盖16上大致在中央设置有用于待清洁的燃料的输入接管18，该输入接管在壳体12外部与图1中所示的燃料输入管路连接。在壳体12内部，输入接管18通入到位于连接接管22的内腔中的输入腔20内。连接接管22在顶盖6的面向壳体12内部的一侧与过滤器轴线24同轴地延伸。若未做其它说明，“轴向”、“径向”、“同轴”和“周向”均以过滤器轴线24为参照。

在连接接管22的径向外部，顶盖16还具有输出接管26，该输出接管与壳体12中的排出腔28连通。在壳体12外部，输出接管26与用于清洁过的燃料的在图1中未示出的燃料排出管路连通。

在过滤罐14的底部设置有与过滤器轴线24同轴的水排出接管30。水排出接管30与壳体12下部的水汇集腔32连通。在壳体12外部，水排出接管30与未示出的水排出管路连接，与燃料分离的水可以经由该水排出管路从壳体12排出。在水排出接管30中设置有带水位传感器的水排出阀34。在静止状态下，水排出阀34关闭，从而没有液体能从水汇集腔32经由水排出接管30由壳体12排出。在水汇集腔32中达到规定的最大水位时，水排出阀34自动打开，从而分离的水能经由水排出接管30排出。

在壳体12中设置有过滤部件36。该过滤部件36把输入接管18密封地与输出接管26分开。过滤部件36包括星形折皱的过滤媒介38，利用该过滤媒介特别是把颗粒从待清洁的燃料中滤除。过滤媒介38具有同轴圆柱的形式。在面向过滤罐14底部的下端侧，过滤媒介38密封地与封闭端盘40连接。在其对置的面向顶盖16的上端侧，过滤媒介38密封地与连接端盘42连接。

封闭端盘40连续地封闭。在其面向过滤媒介38内腔44的一侧，封闭端盘40具有用于过滤媒介38的支撑凸缘。在面向过滤罐14底部的外侧，封闭端盘40具有四个支撑条46，这些支撑条沿着假想的同轴的圆柱外壳均匀分布地延伸。该假想的圆柱外壳包围水排出接管30。利用这些支撑条46把过滤部件36支撑顶靠到过滤罐14的底部上。在这些支撑条46之间有一些排出开口48，水可以经由这些排出开口从水汇集腔32进入到水排出接管30中。

连接端盘42具有同轴的输入开口50，该输入开口把输入腔20与内腔44连通起来。输入开口50被连接端盘42的中央凸缘包围，该中央凸缘同轴地伸入到内腔44中，过滤媒介28的径向内侧面贴靠在该中央凸缘上。

在其面向顶盖16的外侧，连接端盘42具有与过滤器轴线24同轴的连接接管52。该连接接管52的自由端径向向内弯曲90度。在连接接管52的径向内边缘上有一个环形体密封件54。顶盖16的连接接管22适当地插入到连接接管52中，从而利用环形体密封件54使连接密封。

在径向外部，在连接端盘42上设置有两个与过滤器轴线24同轴的周向的凸起，这些凸起界定成用于过滤部件36的分离单元60的环形插入条58的容纳槽56。

在径向外部，过滤媒介38被可通过流体的同轴的支撑管62包围，该支撑管把连接端盘42稳固地与封闭端盘40连接起来。

在过滤媒介38的径向外圆周侧面与支撑管62之间有一个同轴的聚结媒介64。该聚结媒介64周向封闭，并在连接端盘42与封闭端盘40之间延伸。聚结媒介64例如纤维网用于把燃料中最小的水滴也聚结成较大的水滴。

分离单元60具有支撑笼65和分离媒介68，该支撑笼带有连接区段66，该连接区段也具有插入条58。连接区段66大致呈杯形，在其底部有一个中央开口，连接接管52穿过该中央开口。其内直径略大于连接端盘42的外直径。分离单元60的分离媒介68事先轴向地插到连接端盘42上。在封闭端盘40这一侧，分离单元60朝向水汇集腔32开口。

分离媒介68由疏水性的筛网构成。它沿着同轴的锥体外壳面从连接端盘42延伸至封闭端盘40。相应的锥体的底面位于封闭端盘40这一侧。分离媒介68在轴向上突出于封闭端盘40。它在周向上封闭。它整体上沿着过滤媒介38的和聚结媒介64的整个延展距离在过滤媒介38的清洁侧延伸。它在径向上观察完全遮盖过滤媒介38和聚结媒介64。

支撑笼65在背离连接区段66的开口侧具有同轴的下部支撑环70。在下部支撑环70与连接区段66之间轴向地设置有同轴的中间支撑环72。连接区段66、中间支撑环72和下部支撑环70通过四个沿周向分布布置的轴向梁73相互连接。分离媒介68贴靠在连接区段66的、中间支撑环72的、下部支撑环70的和轴向梁73的径向外侧面上。

在下部支撑环70的径向外圆周侧面上，在外部设置有环形密封件74，该环形密封件在径向外部支撑顶靠到过滤罐14的内圆周侧面上。环形密封件74使得排出腔28相对于水汇集腔32密封。

在分离媒介68与过滤媒介38之间有一个落出间隙76。该落出间隙76具有环形腔的形式，它轴向地朝向水汇集腔32锥形地扩展。落出间隙76在径向内部被空心柱式的聚结媒介64界定，而在径向外部则被锥形的分离媒介68界定。按照过滤器轴线24的所示竖直的方向，落出间隙76也向下扩展。

在燃料过滤器10工作时，待清洁的燃料从燃料输入管路按箭头78所示经由输入接管18被输送给输入腔20。燃料从那里沿箭头80的方向经由输入开口50进入到过滤媒介38的内腔44中。

燃料按箭头82所示流经过滤媒介38，从其径向内部的初始侧流至其径向外部的清洁侧。在这种情况下，燃料被清除掉颗粒。过滤媒介38形成用于清洁/水分离的总共三级的燃料过滤器10的第一级。在清洁侧，已被清除掉颗粒的燃料径向地从内向外流经聚结媒介64。在这种情况下，燃料中含有的也是最小的水滴被捕获并汇集成较大的水滴。聚结媒介64形成用于清洁/水分离的第二级。

燃料和大水滴流经支撑管62的开口并进入到落出间隙76中。

燃料按箭头84所示径向地从内向外流经分离媒介68，并进入到排出腔28中，该分离媒介形成用于清洁/水分离的第三级。在这种情况下，落出间隙76的锥形扩展对清洁过的燃料的已经在上面在连接端盘42的区域中从落出间隙76流入到排出腔28内的趋势有抑制作用。通过这种方式实现使得燃料也均匀地流经过滤媒介38。燃料在过滤媒介38中的均匀流动引起均匀的颗粒携载，这延长了过滤部件36的寿命。此外，燃料流速通过分离媒介68而减小。通过分离媒介68的和落出间隙76的锥形扩展，实现了使得燃料流速在轴向上观察几乎恒定。

此外，在分离媒介68与过滤罐14圆周壁的内侧面之间有一个外间隙88，该外间隙与落出间隙76相逆地向上即从水汇集腔32离开呈锥形地扩展。通过外间隙88的这种扩展，通流横截面向上增大，从而使得燃料流也在外间隙88中平稳。

清洁过的被清除掉水的燃料按箭头85所示经由输出接管26离开排出腔28，并输送给燃料排出管路。

而水滴却被分离媒介68截留。在相对于过滤器轴线24倾斜地伸展的分离媒介68处，水滴以螺旋状的涡流移动至表面，然后再移动离开该表面。通过这种方式，水滴相撞并汇集成更大的水滴。一旦达到了足以落出的大水滴，水滴就会由于其比燃料大的比重而按箭头86所示下沉并进入到水汇集腔32中。由于落出间隙76向下即沿着分离过的水的流向扩展，使得在聚结媒介64的轴向高度范围内分离的水的向下聚积得到补偿。水的通流横截面增大，使得流速保持恒定。这导致水流平稳，进而也导致改善水分离。由于水流和燃料流在落出间隙76中平稳，防止了水滴从落出间隙76被燃料带走并经过分离媒介68。

一旦水排出阀34的水位传感器检测到达到了规定的最大水位，水排出阀34就自动打开。水经由水排出接管30离开水汇集腔32并进入到水排出管路中。

为了维护目的，例如为了更换或清洁过滤部件36，把顶盖16轴向地从过滤罐14去掉。然后轴向地把过滤部件36从过滤罐14中拉出。

在安装时，在前面把过滤部件36连同封闭端盘40沿轴向插入到过滤罐14中。接下来，在前面沿轴向在过滤罐的开口侧把顶盖16连同连接接管22插上，使得连接接管22密封地伸入到环形体密封件54中。

针对燃料过滤器10的和过滤部件36的上述实施例，尤其可以做出如下改型：

本发明并不局限于汽车内燃机的燃料过滤器10。确切地说，本发明也可以应用于其它类型的内燃机，例如工业发动机。

代替用于柴油燃料，燃料过滤器10也可以用于其它种类的液态燃料的清洁/水分离。如果使用其比重大于水的燃料，水滴就会类似地上升。在这种情况下，可以把过滤部件36颠倒地布置。也可以相应地布置燃料入口、燃料出口和水出口。

过滤媒介38也可以代替星形地折皱而被实现为其它类型的空心体，例如空心柱体或空心锥体，其例如带有圆形、椭圆形或多边形的基面。

代替纤维网，也可以设置其它类型的聚结媒介64，例如滤网、织物或粒料。

也可以省去环形密封件74。下部支撑环70优选可以紧密地贴靠在过滤罐14的径向内部圆周侧面上。

分离媒介68代替在径向外部包围过滤媒介38和聚结媒介64，也可以设置在过滤媒介38的内腔44中。待清洁的燃料于是径向地从外向内流经过滤媒介38。聚结媒介64于是也应位于过滤媒介38的内腔44中。

代替分离媒介68，过滤媒介38和聚结媒介64也可以具有锥形形状。分离媒介68例如可以具有空心柱形。附加地或替代地，过滤罐14的径向内圆周壁也可以为锥形形状。通过这种方式可以影响外间隙88的形状。

待清洁的燃料代替从上面而也可以从下面输送给过滤媒介38的初始侧。水排出接管30于是在过滤罐14的底部代替设置在中央而也可以偏心地布置。

代替可更换的过滤部件36，也可以设置牢固地安装在燃料过滤器中的过滤部件。

过滤媒介38、聚结媒介64或分离媒介68代替具有圆形的基面，而也可以具有其它形状的基面，例如椭圆形或多边形基面。

过滤媒介38、聚结媒介64和/或分离媒介73也可以不同于相互同轴地或者与过滤器轴线24同轴地布置。

Claims

1. 一种特别是汽车的内燃机的燃料过滤器（10），带有壳体（12），该壳体具有用于待清洁的燃料的至少一个燃料入口（18）、用于清洁过的燃料的至少一个燃料出口（26）和用于与燃料分离的水的至少一个水出口（30），在该壳体中设置有过滤部件（36），该过滤部件把燃料入口（18）密封地与燃料出口（26）分离，该过滤部件具有用于过滤燃料的被设计成空心体的过滤媒介（38），且沿燃料流向在过滤媒介（38）后面具有用于分离燃料中所含有的水的被设计成空心体的疏水的可让燃料通过的分离媒介（68），分离媒介位于过滤媒介内部或者包围该过滤媒介，它们经过布置，使得在过滤媒介（38）与分离媒介（68）之间实现一个落出间隙（76），该落出间隙锥形地扩展并与水出口（30）连通，其特征在于，分离媒介（68）至少在过滤媒介（38）的整个延展范围内延伸。

2. 如权利要求1所述的燃料过滤器，其特征在于，落出间隙（46）以其大的横截面指向分离的水的流动方向，特别是向下指向，并在那里与水出口（30）连通。

3. 如权利要求1或2所述的燃料过滤器，其特征在于，在过滤媒介（38）与分离媒介（68）之间设置有特别是被设计成空心体的聚结媒介（64），该聚结媒介包围过滤媒介（38）或分离媒介（68）。

4. 如前述权利要求中任一项所述的燃料过滤器，其特征在于，过滤媒介（38）、分离媒介（68）必要时还有聚结媒介（64）同轴地布置，且落出间隙（46）沿轴向锥形地扩展。

5. 如前述权利要求中任一项所述的燃料过滤器，其特征在于，过滤媒介（38）必要时还有聚结媒介（64）为柱形，而分离媒介（68）为锥形。

6. 如前述权利要求中任一项所述的燃料过滤器，其特征在于，分离媒介（68）是滤网式的。

7. 如前述权利要求中任一项所述的燃料过滤器，其特征在于，壳体（12）可打开，过滤部件（36）可更换地设置在该壳体（12）中。

8. 一种尤其是根据前述权利要求中任一项的特别是汽车的内燃机的燃料过滤器（10）的过滤部件（36），该过滤部件可以设置在燃料过滤器（10）的壳体（12）中，从而该过滤部件把壳体（12）的燃料入口（18）密封地与燃料出口（26）分离，该过滤部件具有用于过滤燃料的被设计成空心体的过滤媒介（38），且沿燃料流向在过滤媒介（38）后面具有用于分离燃料中所含有的水的被设计成空心体的疏水的可让燃料通过的分离媒介（68），分离媒介位于过滤媒介内部或者包围该过滤媒介，它们经过布置，使得在过滤媒介（38）与分离媒介（68）之间实现一个落出间隙（76），该落出间隙锥形地扩展并可与壳体（12）的水出口（30）连通，其特征在于，分离媒介（68）在过滤媒介（38）的整个延展范围内延伸。