CN104136088A - 排水的燃料水分离过滤器 - Google Patents

Abstract

一种燃料水分离过滤器，该燃料水分离过滤器用于在不关闭流向FWS过滤器的燃料流的情况下排出FWS过滤器的水箱中的水。止回阀位于水箱及过滤器元件之间。当FWS处于真空时(例如在操作时)，止回阀可以关闭以使水从水箱中排出，直到水升到止回阀关闭的位置。该止回阀也可以通过打开FWS过滤器的排水阀来关闭，这样会在水箱与过滤元件腔内产生的真空与水箱之间产生压力差，这样可迫使止回阀关闭。

Description

排水的燃料水分离过滤器

技术领域

本公开一般涉及燃料水分离(FWS)类型的过滤器，用于从被过滤的燃料例如超低硫柴油(ultra-low sulfur diesel,ULSD)或者生物柴油中分离出水，特别地，本发明涉及设置在FWS过滤器的水箱及过滤器元件之间的阀，当在操作FWS过滤器的过程中没有关闭燃料流时，该过滤器元件能排出水箱中的水。

背景技术

对于传统的FWS过滤器，当在抽吸状态下使用时，所述FWS过滤器在操作过程中不能排出其中的水。过滤器壳体内形成的真空通过排水阀吸取空气，从而阻止了水从FWS过滤器的水箱中流出。为了排出水，当前的做法需要关闭引擎或者通过手动阀转移燃料流以进行排水。

需要提供一种FWS过滤器，该FWS过滤器不需要关闭引擎或者转移燃料流(例如，不需要关闭流向FWS过滤器的燃料流)就可以将水从水箱中排出。

发明内容

本公开涉及一种FWS过滤器，在无需关闭流至FWS的过滤器的情况下,可以从FWS过滤器中排出水。因此，在从水箱中排水的时候，该过滤器仍然可以操作。

优选地，该过滤器与燃料一起使用，如超低硫柴油或者生物柴油。然而，此处所描述的过滤器的设想是可以采用任何一种类型的用于从流体中分离出水的过滤器，以使该过滤器在操作时可以从水箱中排出水，该流体可以为例如液压流体、油或者润滑液、气体等等。

在FWS过滤器的一个例子中，在水箱与过滤器元件之间设置有止回阀。当FWS过滤器处于真空时(例如在操作时)，该止回阀可以被关闭以允许水从水箱中排出。该止回阀漂浮在水箱中积聚的水上，直到水位上升至止回阀的关闭位置时即可自动关闭。该止回阀也可以通过打开FWS过滤器的排水阀关闭，打开FWS过滤器的排水阀会导致水箱与过滤器元件腔产生的真空之间形成压力差，从而使止回阀关闭。

燃料水分离过滤器的一个实施例包括一过滤器壳体，该过滤器壳体设置有过滤器元件腔及水箱，该过滤器元件腔通过壁与水箱分开。壁中设有与过滤器元件腔及水箱流体连接的通道。阀控制通过液体通道的液体流，该阀具有第一位置或称打开位置，所述第一位置允许流体从过滤器元件腔流到水箱中，该阀还具有第二位置或称关闭位置，所述第二位置阻止流体在过滤器元件腔与水箱之间流动。该过滤器壳体还包括排水阀，该排水阀与水箱连通，以排出水箱中的水。

设置在过滤器元件腔里的过滤器元件用于从燃料中分离出水。例如，该过滤器元件可以是过滤器结构内的同心过滤器，具有用于汇聚(coalesce)来自流体的水的外部阶段过滤器、由所述外部阶段过滤器围绕的内部阶段过滤器、以及外部阶段过滤器与内部阶段过滤器之间的空间。该内部阶段过滤器用于从燃料中分离所汇聚的水并从燃料中去除细小的固体污染物。所述壁中的通道位于与内部阶段过滤器与外部阶段过滤器之间的空间连通的位置，如此使所分离的水流向下方，经过内部空间并经过通道而流入水箱中。

附图说明

图1为本发明所描述的FWS过滤器的剖视图。

图2为通过水箱的截面显示止回阀及隔开水箱及过滤器元件腔的壁的立体图。

图3为所述FWS过滤器的集中在水箱所在的部分的剖视图。

图4为所述FWS过滤器的剖视图，其中显示出燃料流及关闭的排水阀。

图5为排水阀刚刚开启且止回阀关闭时的所述FWS过滤器的剖视图。

图6为排水阀打开时的所述FWS过滤器的剖视图，同时显示出从水箱中排水的操作。

图7为所述FWS过滤器的剖视图，其中显示出排水阀。

具体实施方式

参考图1，一种FWS过滤器10的一个实施例包括此处所描述的排水阀的设想。该FWS过滤器包括过滤器壳体12及过滤器元件14。在所描述的实施例中，该FWS过滤器10被设置为旋入式过滤器，用于可拆卸的连接至过滤器安装头(未示出)。此处所使用的术语旋入(spin-on)指使用旋转手段将过滤器连接至安装头或者从安装头上拆下来。

下面将要描述的过滤器10被设置为与燃料例如超低硫柴油(ultra-low sulfurdiesel,ULSD)或者生物柴油配合使用。然而，此处所描述的过滤器的设想是可以采用任何一种类型的用于从流体中分离出水的过滤器，以使该过滤器在操作时可以从水箱中排出水，该流体可以为例如液压流体、油或者润滑液、气体等等。另外，下面描述的过滤器被用于由外向内流动的燃料流，其中燃料一般沿径向向内流动，通过过滤器媒介流至中心区域，然后从中心出口流出。然而，此处所描述的设想也可以用在用于由内向外的流动燃料流的过滤器上，在过滤的时候，燃料流一般沿径向向外流动而通过该媒介。

如所属领域的普通技术人员所熟知的，该安装头包括需要由过滤器10过滤的脏燃料的入口，及过滤已经由过滤器过滤的液体的出口。该壳体12由本领域已知的包括塑料或金属的材料制成。请重新参阅图1，该壳体12包括外壳16，该外壳16包括端壁18及侧壁20，该端壁18设置有外壳16的封闭端，该侧壁20从端壁18伸出。该侧壁20具有一末端22，该末端22与端壁18相对并设置有外壳16的开口端。该侧壁20的末端22包括外部螺纹24，该外部螺纹24邻近该开口端，并用于与该安装头(“头部”前面并未提到，应该指的是前面的安装头吧)的螺纹啮合以将过滤器连接至该安装头。目前为止所描述的安装头及壳体12的结构都是现有的。关于旋入式过滤器的壳体及安装头的进一步的信息可以在美国专利7882961及7614504中找到，这里引用了这两篇专利的全部内容。

参考图1，壳体12设置有过滤器元件腔26及水箱28。该过滤器元件腔26通过壁30与水箱分开，该壁30固定在侧壁20上并与端壁18平行。

该过滤器元件腔26的大小为能将过滤器元件收纳其中。设置在过滤器元件腔26中的过滤器元件14用于从燃料中分离出水。例如，过滤器元件14可以为过滤器结构内的同心过滤器，具有外部阶段过滤器32、内部阶段过滤器34、及空间36，该外部阶段过滤器32主要用于将水和燃料混合，还用于从燃料中去除细小的固体污染物，该内部阶段过滤器34被外部阶段过滤器32环绕，该空间36位于外部阶段过滤器32与内部阶段过滤器34之间。该内部阶段过滤器用于从燃料中分离所混合的水并从燃料中去除细小的固体污染物。可以用于过滤器元件14的为燃料水分离而设计的过滤器的结构内的同心过滤器的进一步的信息在公开号为2011/0168621的美国专利申请中进行了揭露，此处引用了其全部的内容。然而，其他类型的过滤器元件，包括多于两个阶段或者仅有一个阶段的，也都可以应用在这里。

参考图1-3，壁30把水箱28与过滤器元件腔26隔开。在壁30中形成至少一个将过滤器元件腔26与水箱28流体连接的通道40。通道40是唯一一个能让由过滤器元件14分离出来的水流入水箱28的通路。通道40位于壁30的一个径向位置上，该径向位置对应于外部阶段过滤器32与内部阶段过滤器34之间的空间36。因此，所分离的水可以经过空间36及通道40向下流动并流入水箱内。

水箱28内还设有止回阀50，其用于控制通过通道40的水流。该止回阀50具有第一位置或称打开位置(如图1-4所示)，该位置允许流体从过滤器元件腔流至水箱中，所述阀还具有第二位置或关闭位置(如图5及图6所示)，该位置阻止流体在过滤器元件腔与水箱之间流动。该止回阀50可以为任意类型及具有能达到这些功能的任意结构。例如，该止回阀50可以被构造成一个板，该板能关闭壁30中的一个或者多个通道40。

附图描述了壁30中的单个通道40，然而，壁30中可以形成多个通道40。每个通道40可以由其自身的阀控制，或者单个阀可以控制所有流经通道40的流体流。

在一个实施例中，止回阀50包括设置在所述水箱内的球体52及笼子54(cage)，所述球体设置在笼子内，以便让笼子在所述第一位置及第二位置之间导引球体。从图3中显而易见，壁30包括面向水箱28的第一表面60及面向过滤元件腔26的第二表面62，且笼子54固定在第一表面60上。在所述实施例中，笼子54包括多个杆，该多个杆从第一表面60向下延伸至邻近端壁18的端部。该球体52由该多个杆62支撑，且该球体能够在如图1-4所示的靠近端壁18的打开位置与如图5-7所示的关闭位置之间移动；在该关闭位置，该球体坐落在通道40内以关闭通道并阻止流体流过。

所选择的球体52的密度使其能够漂浮在积聚在水箱底部的水上，但是在燃料中会下沉。由于积聚在水箱里的流体主要是水(也就是说，水箱中的水中也可能存在微量燃料)，该球体随着水的积聚浮在水面上，直到积聚了足够多的水导致漂浮的球体坐落在通道上而关闭通道40。除了球体，还可以使用阀，不过应该选择能漂浮在积聚在水箱28中的水上的阀，使其可以向上漂浮来关闭通道。

参考图7，端壁18包括排水阀70，该排水阀70在被打开的时候使水从水箱28中排出。排水阀可以使用任何结构，只要排水阀可以被手动或者自动地在阻止水从水箱排出的关闭位置与允许排水的打开位置之间驱动即可。FWS过滤器中的排水阀的配置和操作对所属领域技术人员来说是已知的，另外，如图3所示，水箱28中设置有感应器72，当它侦测到积聚了足够多的水后，将“水箱应该排水”的信号发送给操作者。

现在将参考图4-6对FWS过滤器10的操作进行描述。尽管没有在图中描述，在使用时，该FWS过滤器将通过螺纹24连接至安装头。参考图4，如箭头所示,已经进入安装头内的入口的被过滤的燃料进入过滤器元件腔26，该过滤器元件腔26在外部阶段过滤器32与20的内部表面之间。该燃料沿径向向内流过外部阶段过滤器32并进入空间36。在这期间，外部阶段过滤器32从燃料中去除颗粒物并汇聚(coalesces)包含在该燃料中的水。然后，该燃料流过内部阶段过滤器34。在进入内部阶段过滤器之前，从该燃料中所汇聚的水由内部阶段过滤器分离，所分离的水向下方流入朝向水箱的空间36。当该燃料流经内部阶段过滤器时，内部阶段过滤器也从燃料中去除细小的固体污染物。现在已被过滤的燃料流入过滤器元件的中央内部空间，并经由过滤器元件14的端板上设置的中心出口向上流出。

被分离的水流向下流进空间36，并经由开口40进入水箱28。如图4所示，在排水阀70关闭，止回阀50打开的情况下，在过滤器的外部受到大气压力时，在中央内部空间及水箱中形成低压(例如真空)，如此，所分离的水可以向下流入水箱28而被收集。

在过滤器使用了一段时间之后，水继续在水箱中积聚。图5所示为积聚了足够多的水而使球体上浮坐落于通道40中以关闭通道40的状态。大致在同一时间，感应器72发送信号告知操作者来排除水箱中的水。当排水阀70打开时，在壁30的另一边(也就是说，过滤器元件腔所在的一边)上的过滤器元件的中央内部空间仍然保持低压(例如真空)，使水箱暴露于大气压力下。如此，水可以通过排水阀从水箱排出。同时，与水箱中的压力相比，过滤器元件中的低压使球体被吸入通道40以将球体固定在这个地方。

图6描述了排水阀完全打开且水从水箱排出的情况。当中央内部空间保持低压时，水箱中存在大气压。由于被吸在中央内部空间内，球体持续固定在通道的关闭位置，同时，如图6所示，需要过滤的燃料可以持续流过过滤器。如此，在从水箱排水时，过滤器可以继续被操作。在这个过程中，由过滤器元件14分离的所有水在壁30的顶面62上的过滤器元件14的底部积聚，直到这些水被排完，排水阀70关闭，止回阀50再次打开。

或者，如果水箱中的水位不够高，不能使球体漂浮至通道所在位置，则当引擎运转时排水阀打开，中央内部空间产生的真空将球体吸进通道40的位置以关闭通道而使水从水箱排出。

一旦水从水箱排出，排水阀70即关闭，因为球体和通道70的所在位置之间没有完全密封，过滤器元件空间中的压力与水箱中的压力相等(也就是说，水箱中的压力恢复为低压)，该球体就会向下返回它的第一位置或打开位置，从而允许水再次在水箱中积聚。

附加实施例

在附加实施例A中，一种燃料水分离过滤器包括：

过滤器壳体，设置有过滤器元件腔及水箱；该过滤器元件腔通过壁与水箱分开；

开设在所述壁中的通道，该通道与所述过滤器元件腔及水箱流体连接；

控制通过流体通道的水流的阀，所述阀具有第一位置或称打开位置，该位置允许流体从过滤器元件腔流至水箱中，所述阀还具有第二位置或称关闭位置，该位置阻止流体在过滤器元件腔与水箱之间流动；及

该过滤器还包括排水阀，该排水阀与水箱连通以使水从水箱中排出。

在附加实施例B中，附加实施例中的燃料水分离过滤器进一步包括设置在过滤器元件腔上的过滤元件，所述过滤器元件用于从燃料中分离出水。

在附加实施例C中，在附加实施例B的燃料水分离过滤器中，所述过滤器元件包括用于汇聚(coalesce)来自流体的水的外部阶段过滤器、由所述外部阶段过滤器围绕的内部阶段过滤器、及外部阶段过滤器与内部阶段过滤器之间的空间，所述通道位于壁上的与所述空间连通的位置。

在附加实施例D中，在附加实施例A的燃料水分离过滤器中，所述阀包括设置在所述水箱内的球体及笼子(cage)，所述球体可移动的设置在笼子内，且笼子在所述第一位置及第二位置之间导引所述球体。

在附加实施例E中，在附加实施例D的燃料水分离过滤器中，壁包括面向所述水箱的第一表面及面向所述过滤器元件腔的第二表面，且该笼子固定在第一表面上。

在附加实施例F中，一种过滤器包括：

过滤器壳体，设置有过滤器元件腔及水箱，该过滤器元件腔通过壁与水箱分开；

开设在所述壁中的通道，该通道与所述过滤器元件腔及水箱流体连接；

控制通过流体通道的水流的阀，所述阀具有第一位置或者打开位置，该位置允许水从过滤器元件腔流至水箱中，所述阀还具有第二位置或者关闭位置，该位置阻止过滤器元件腔与水箱之间的水的流动；及

该过滤器还包括排水阀，该排水阀与水箱连通以使水从水箱中排出。

在附加实施例G中，附加实施例F中的过滤器进一步包括设置在过滤器元件腔上的过滤器元件，所述过滤器元件用于从燃料中分离出水。

在附加实施例H中，在附加实施例G的过滤器中，所述过滤器元件包括用于将汇聚(coalesce)来自流体的水的外部阶段过滤器、由所述外部阶段过滤器围绕的内部阶段过滤器、及外部阶段过滤器与内部阶段过滤器之间的空间，所述通道位于壁上的与所述空间连通的位置。

在附加的实施例I中，在附加实施例F的过滤器中，所述阀包括设置在所述水箱内的球体及笼子(cage)，所述球体可移动的设置在笼子内，且笼子在所述第一位置及第二位置之间导引所述球体。

在附加实施例J中，在附加实施例I的过滤器中，壁包括面向所述水箱的第一表面及面向所述过滤器元件腔的第二表面，且该笼子固定在第一表面上。

本发明可以以其他不脱离本发明的精神及新颖特征的形式体现，本申请中所公开的实施例被认为是所描述的所有方面，但并不局限于此。本发明的范围由所附权利要求限定，并非由上述描述确定，且此处包括所有来自所述权利要求的等同的含义及范围内的变化。

Claims (10)

1.一种过滤器，包括：

过滤器壳体，设置有过滤器元件腔及水箱；

过滤器元件，设置在过滤器元件腔内，所述过滤器元件用于从流体中分离出水并从流体中去除颗粒污染物；

排水阀，与水箱连通以使水从水箱中排出；

在所述过滤器元件过滤流体的时候，所述过滤器用于在无需关闭流向过滤器的流体流的情况下从水箱中排出水。

2.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器为燃料水分离过滤器，所述流体为燃料。

3.如权利要求1所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器元件腔通过壁与水箱分开；

所述壁中的通道与所述过滤器元件腔及水箱流体连接；

控制通过流体通道的水流的阀，所述阀具有第一位置或称打开位置，所述第一位置允许水流从过滤器元件腔流至水箱中，所述阀还具有第二位置或称关闭位置，所述第二位置阻止过滤器元件腔与水箱之间的水流。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器元件包括用于汇聚(coalesce)来自流体的水的外部阶段过滤器、由所述外部阶段过滤器围绕的内部阶段过滤器、及外部阶段过滤器与内部阶段过滤器之间的空间、所述通道位于壁上的与所述空间连通的位置。

5.如权利要求3所述的过滤器，其特征在于，所述阀包括设置在所述水箱内的球体及笼子，所述球体可移动的设置在笼子内，且笼子在所述第一位置及第二位置之间导引所述球体。

6.如权利要求5所述的过滤器，其特征在于，所述壁包括面向所述水箱的第一表面及面向所述过滤器元件腔的第二表面，且所述笼子固定在第一表面上。

7.如前述任意一项权利要求所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器为可拆卸的连接至过滤器头的旋入式过滤器。

8.如前述任意一项权利要求所述的过滤器，其特征在于，所述过滤器还包括设置在水箱内的用于侦测水的水感应器。

9.一种过滤器的操作方法，所述过滤器包括过滤器壳体，所述过滤器壳体设置有过滤器元件腔及水箱，所述过滤器元件腔内设置有过滤器元件，所述过滤器元件用于从流体中分离水并从流体中去除颗粒污染物，所述过滤器还包括排水阀，所述排水阀与水箱连通以从水箱中排出水；所述方法包括：

在过滤元件过滤流体的时候，不关闭流向过滤器的流体流而从水箱中排出水。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述过滤器为燃料水分离过滤器，所述液体为燃料。