CN104471233B - 用于燃料过滤模块的热再循环阀 - Google Patents

Abstract

描述了一种热再循环阀(TRV)，其在冷运行期间提供高效燃料模块加热，从而缓解燃料腊化或胶化问题。TRV允许根据模块出口燃料温度来控制已加热返回燃料流入模块而不直接与热敏蜡元件接触。该热敏蜡元件通过使用弹性密封件从而不与较高温度的返回燃料直接接触，该弹性密封件防止返回燃料直接接触热敏蜡元件。此外，该热敏蜡元件被定位在模块的燃料出口内。

Description

用于燃料过滤模块的热再循环阀

技术领域

描述了一种热再循环阀(TRV)设计，由于其独特的允许燃料的高精度温度控制的定位和内部密封，其带来了改进的性能。

背景技术

TRV是现今市场上存在的元件，但是由于用于燃料过滤应用的常见封装方案，其未被优化到最佳性能。图1示出一个已知的TRV，该TRV包括燃料过滤模块1、燃料过滤模块入口2、燃料过滤模块出口3、TRV入口4、到达模块的TRV通道5、返回燃料流动控制阀6、TRV出口7、热敏蜡元件8、以及过滤介质9。进入入口2的燃料在流到出口3之前，被迫流过介质9。任何通过通道5回流的返回燃料先与热敏蜡元件8接触，然后再流过介质9到达出口3。

在大多数已知的应用中，TRV热敏蜡元件被定位成从返回燃料辐射传热或传导传热，这是由于流体通道设计成靠近感应区域，导致返回燃料直接接触热敏蜡元件。由于热量快速传递到热敏蜡元件的感应区域，引起性能不佳，这可能导致在冷运行条件下阀过早地关闭。

发明内容

描述了一种TRV，其在冷运行期间提供高效燃料模块加热，从而缓解燃料腊化或胶化问题。此外，该TRV提供连续燃料温度调节从而降低过热燃料传送到高压泵或其它下游元件的风险。

描述的TRV允许根据模块出口燃料温度来控制已加热返回燃料流入模块而不直接与热敏蜡元件接触。这是通过使用一个适当定位的热敏蜡元件以及环绕返回阀进行内部密封来完成的。具体来说，通过使用弹性密封件将该热敏蜡元件的感应区域与直接返回燃料的热量传递隔离，该弹性密封件防止了返回燃料直接接触热敏蜡元件。这种内部密封的方法仅仅允许模块出口处的燃料流接触热敏蜡元件主体，热敏蜡元件主体又产生用来控制回流阀的力。在本质上，所描述的TRV提供了被传送到下游诸如高压泵的供应燃料的精确的温度控制。

在一个实施例中，提供一种热再循环阀，其被安装于燃料过滤模块上，所述燃料过滤模块具有燃料入口和燃料出口。所述热再循环阀包括阀壳，所述阀壳带有热再循环阀入口和热再循环阀出口，所述热再循环阀入口形成于所述阀壳内并用来接收来自发动机的已加热的燃料，所述热再循环阀出口形成于所述阀壳内并经由第一流体通道流体连接至所述热再循环阀入口并在使用时流体连接至燃料箱。此外，燃料返回通道形成于阀壳内，并具有燃料返回通道入口和燃料返回通道出口。所述燃料返回通道入口流体连接至所述第一流体通道，所述燃料返回通道入口包括阀座，以及在使用时所述燃料返回通道出口流体连接至所述燃料过滤模块的燃料出口。流动控制阀被布置在燃料返回通道内并控制通过燃料返回通道的燃料流动。所述流动控制阀包括密封端，以及所述流动控制阀具有第一位置和第二位置，在所述第一位置所述密封端与所述阀座配合从而控制燃料从第一流体通道进入燃料返回通道的流动，在所述第二位置密封端与阀座脱开，从而允许燃料从第一流体通道通过燃料返回通道入口进入燃料返回通道并流至燃料返回通道出口的无限制流动。此外，热敏蜡元件连接到所述流动控制阀并在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述流动控制阀。所述热敏蜡元件被定位成使得所述热敏蜡元件可在使用时浸没在过滤模块的燃料出口处的燃料中。

在另一实施例中，可设置密封件，该密封件在所述流动控制阀与所述阀壳之间进行密封从而防止所述燃料返回通道中的燃料与所述热敏蜡元件接触。

在另一个实施例中，所述热再循环阀用于与燃料过滤模块组合，所述燃料过滤模块具有燃料入口、燃料出口、以及过滤元件，所述过滤元件在燃料从燃料入口流向燃料出口时过滤燃料。热再循环阀的燃料返回通道出口流体连接至所述过滤元件的脏侧，从而在返回燃料到达燃料出口并与热敏蜡元件接触之前，经由热再循环阀返回的燃料被过滤并混入燃料过滤模块的燃料中。

附图说明

图1是现有技术中安装在燃料过滤模块上的TRV剖视图。

图2是本文描述的安装到燃料过滤模块上的TRV立体图。

图3是穿过图2的TRV和燃料过滤模块的俯视剖视图。

图4是穿过TRV和燃料过滤模块的一部分的侧剖视图。

图5是穿过TRV的俯视剖视图。

图6是穿过图2的TRV和燃料过滤模块的详细俯视剖视图。

具体实施方式

参照图2到图6，系统10包括热再循环阀(TRV)20，其安装于燃料过滤模块22上。热再循环阀20被设计来控制返回到模块22中的已加热燃料的返回流动，以在该燃料从模块22流出之前提高该燃料温度，由此提供被传送到下游高压泵和/或其它下游元件的供应燃料的精确的温度控制。

模块22包括燃料入口12、燃料出口13以及过滤元件(未示出)，该过滤元件在燃料从燃料入口12流向燃料出口13时过滤燃料。在使用中，模块22形成发动机的燃料供应系统的一部分。燃料入口12流体连接到燃料箱或其它燃料供应，以及燃料出口13流体连接到高压泵或从模块22接收燃料的其它下游元件。过滤元件可以是旋转式过滤组件的一部分，其被定期移除和在确定的维护周期丢弃，或可移除地布置于可重复使用的壳体内，并随着壳体的移除该过滤元件也被移除并由新的过滤元件取代。任何种类的过滤元件都可以被使用，只要其能够过滤进入入口12的燃料。

如图2最佳示出的，燃料入口12和燃料出口13是壳体组件24的一部分，壳体组件24安装于模块22的顶部。入口12将待过滤燃料引导到过滤组件的脏侧，而燃料出口13被布置在过滤组件的清洁燃料侧并接收已过滤的燃料。如图3所示，组件24包括侧向开口25(即开口25的中心轴线B-B基本垂直于过滤组件的中心轴线A-A)。开口25与燃料出口13流体连通。

TRV 20是一个也安装于模块顶部并与组件24相连的组件。具体来说，TRV 20包括经由法兰28a、28b固定在模块顶部的阀壳26。阀壳26包括在阀壳内形成的TRV入口30，在使用时，该TRV入口30从诸如燃料喷射器的发动机中接收已加热的燃料。TRV出口32也在阀壳26内形成，并经由第一流体通道34流体连接至TRV入口30，在使用时，TRV出口32流体连接到燃料箱或其它能够将燃料返回燃料箱的燃料供应。

参照图3，阀壳26的端部36被布置在组件24的开口25内，并通过诸如弹性O形密封环的密封件38与阀壳26密封。燃料返回通道40在阀壳26内形成并包括燃料返回通道入口42和燃料返回通道出口44。燃料返回通道入口42流体连接至第一流体通道34并包括阀座46。

此外，参照图3和图4，燃料返回通道44流体连接至燃料过滤模块22的燃料出口13。特别地，如图4最佳示出，出口44以相对于入口42成约90度角垂直向下延伸(基本垂直于轴线B-B并基本平行于轴线A-A)并连接至流体通道48，流体通道48与模块22的过滤元件脏侧流体连通。

因此，流入出口44的燃料被引导返回模块22，并在流到燃料出口13之前在模块22中由过滤元件过滤。在另一个实施例中，返回燃料被引导到清洁侧，例如被引导进入燃料出口13。

在另一实施例中，模块可以包括多个过滤元件，例如两个过滤元件，以及从出口44返回的燃料可以被引入模块中，从而在流向出口(13)之前由一个或两个过滤元件过滤。

燃料返回通道出口44可以被定位在任何合适的位置，只要返回燃料可以流回模块和如下面进一步描述的不直接与热敏蜡元件接触。例如，如附图中所示，出口44可被描述为位于第一流体通道34与热敏蜡元件54之间。此外，该燃料返回通道出口44可被描述为被定位成比靠近热敏蜡元件更靠近燃料返回通道入口42。

流动控制阀50被布置在燃料返回通道40内，其控制燃料从流体通道34进入燃料返回通道的流动。流动控制阀50包括密封端52和热敏蜡元件54，热敏蜡元件54位于相对端并连接至流动控制阀从而控制密封端52的位置。流动控制阀50的总体结构以及热敏蜡元件54如何控制阀的位置在本领域中是公知的。

然而，流动控制阀50与用于TRV中的常规阀在许多方面有区别。特别地，热敏蜡元件54被定位在模块22的燃料出口13内，从而在使用时热敏蜡元件54可以浸没在模块的燃料出口处的燃料中。此外，阀50在模块22上基本水平延伸，从而其具有一个纵轴B-B，该纵轴B-B基本垂直于模块22和过滤元件的纵轴A-A。

此外，密封件56被设置成在流动控制阀50和阀壳26之间进行密封，从而防止燃料返回通道40中的燃料与热敏蜡元件54直接接触。在一个示例实施例中，密封件为弹性O形环密封件，其被布置在密封端52和热敏蜡元件54之间的流动控制阀上，特别是布置在出口44和热敏蜡元件54之间。在一个实施例中，密封件56被设计来防止几乎所有燃料流过密封件56并与热敏蜡元件54直接接触。在另一实施例中，一定量但相对少量的燃料，可能被允许流过或泄过密封件56，从而与热敏蜡元件54接触。

在运行中，流动控制阀50具有第一位置(未示出)和第二位置(图2到图6所示)，在第一位置密封端52与阀座46配合从而控制燃料从第一流体通道34进入燃料返回通道40的流动，在第二位置密封端52与阀座脱开，从而允许燃料从第一流体通道34通过燃料返回通道入口42进入燃料返回通道40并流至燃料返回通道出口44的无限制流动。在本文中使用的短语“燃料流动控制”的意思包括当密封端52与阀座46配合时几乎完全阻止燃料流动。因此在一个实施例中，流动控制阀基本防止燃料流从第一流体通道穿过燃料返回通道入口而进入该燃料返回通道。

在系统10的使用期间，来自燃料供应的燃料通过燃料入口12进入燃料过滤模块22并流过过滤介质。一旦燃料被过滤，该燃料就通过燃料出口13流向下游的附加过滤设备、或流向发动机的高压泵或其它下游元件。

当这些燃料流过模块22时，来自发动机的返回燃料同时进入TRV入口30。取决于流动控制阀50的位置，返回燃料被允许为通过TRV出口32流向燃料过滤模块22或返回到燃料供应。流动控制阀50的位置由热敏蜡元件54控制。热敏蜡元件54包括活塞，该活塞被设计成借助热敏蜡元件主体的体积膨胀期间释放出的力而运动，以及热敏蜡元件54可以被设计成在预定温度值下通过特别形成的蜡混合物移动活塞。

活塞就连接到燃料控制阀(流动控制阀)50的密封端52，密封端52被设计成一旦阀50达到其预定的全行程运行温度(即第一位置)，就与阀座46坐落在一起。在冷运行条件下，燃料控制阀(流动控制阀)50将在其第二位置处于松弛状态，这使得返回燃料能够通过燃料返回通道40流入燃料过滤模块22，从而允许热量从较高温度的返回燃料传递到进入燃料过滤模块22的供应燃料。这防止了燃料“胶化”或“蜡化”，“胶化”或“蜡化”可固有地导致低性能的发动机运行。

因为热敏蜡元件54暴露在燃料出口13的燃料中，所以热敏蜡元件54被燃料出口内的燃料加热(即暴露于或感应其燃料温度)。一旦燃料达到预定温度，热敏蜡元件54将驱使流动控制阀50到达一定程度，使得阀的密封端52与阀座46坐落在一起，从而流入TRV入口30的大部分或所有返回燃料通过TRV出口32流回燃料供应。

热敏蜡元件54被定为成这样，使得上述过程完全取决于燃料出口13的燃料温度。密封件56防止返回燃料与热敏蜡元件54直接接触，从而防止了流动控制阀50由于从返回燃料到热敏蜡元件54的快速热交换而过早地关闭。因此，系统10提供了传送到下游过滤设备或高压泵的更好的燃料温度调节。

此外，与TRV 20不同，现有技术的TRV设计被垂直封装于燃料过滤模块上，并允许返回燃料的热量直接传递到热敏蜡元件或辐射传递到热敏蜡元件，导致燃料流动控制阀的位置精度低。此外，在现有技术的TRV设计中，热敏蜡元件没有像在TRV 20中一样被定位，即为了适当的温度感应而定位成连续浸没于燃料出口的燃料中。

本发明可以以其它形式实施而不脱离其精神或新颖性特征。在本申请中所公开的实施例在所有方面都应被考虑为是说明性的而不是限制性的。本发明的范围由所附的权利要求书而不是由前面的说明来指明，以及在权利要求的等同范围内的所有更改都被包含在本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种热再循环阀，所述热再循环阀安装于燃料过滤模块上，所述燃料过滤模块具有燃料入口和燃料出口，所述热再循环阀包括：

阀壳；

热再循环阀入口，所述热再循环阀入口形成于所述阀壳内并用来从发动机接收已加热的燃料；

热再循环阀出口，所述热再循环阀出口形成于所述阀壳内并经由第一流体通道流体连接至所述热再循环阀入口且在使用时流体连接到燃料箱；

燃料返回通道，所述燃料返回通道在所述阀壳内形成并具有燃料返回通道入口和燃料返回通道出口，所述燃料返回通道入口流体连接至所述第一流体通道，所述燃料返回通道入口包括阀座，以及在使用时所述燃料返回通道出口流体连接至所述燃料过滤模块的燃料出口；

流动控制阀，所述流动控制阀被布置在所述燃料返回通道内并控制穿过所述燃料返回通道的燃料流动，所述流动控制阀包括密封端；所述流动控制阀具有第一位置和第二位置，在所述第一位置所述密封端与所述阀座配合从而控制燃料从所述第一流体通道进入所述燃料返回通道的流动，在所述第二位置所述密封端与所述阀座脱开，从而允许燃料从所述第一流体通道通过所述燃料返回通道入口进入所述燃料返回通道并流至所述燃料返回通道出口的无限制流动；以及

热敏蜡元件，所述热敏蜡元件连接到所述流动控制阀并在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述流动控制阀，所述热敏蜡元件被定位成使得所述热敏蜡元件在使用时可浸没在所述过滤模块的燃料出口处的燃料中。

2.根据权利要求1所述的热再循环阀，其特征在于，所述热再循环阀还包括密封件，所述密封件在所述流动控制阀与所述阀壳之间进行密封从而防止所述燃料返回通道中的燃料与所述热敏蜡元件接触。

3.根据权利要求2所述的热再循环阀，其特征在于，所述密封件被布置在所述密封端与所述热敏蜡元件之间的所述流动控制阀上。

4.根据权利要求1所述的热再循环阀，其特征在于，所述燃料返回通道出口被定位在所述第一流体通道和所述热敏蜡元件之间。

5.根据权利要求1所述的热再循环阀，其特征在于，所述燃料返回通道出口具有被布置成与所述燃料返回通道入口的轴线成约90度角的轴线。

6.根据权利要求1所述的热再循环阀，其特征在于，所述燃料返回通道出口在使用时流体连接到所述燃料过滤模块中的过滤元件的脏侧。

7.根据权利要求1所述的热再循环阀，其特征在于，所述燃料返回通道出口被定位成比靠近所述热敏蜡元件更靠近所述燃料返回通道入口。

8.一种燃料过滤模块组合，所述组合包括：

燃料过滤模块，所述燃料过滤模块具有燃料入口、燃料出口、以及过滤元件，所述过滤元件在燃料从所述燃料入口流至所述燃料出口时过滤燃料；

热再循环阀，所述热再循环阀安装于所述燃料过滤模块上，所述热再循环阀包括：

阀壳；

热再循环阀入口，所述热再循环阀入口形成于所述阀壳内并用来从发动机接收已加热的燃料；

热再循环阀出口，所述热再循环阀出口形成于所述阀壳内并经由第一流体通道流体连接至所述热再循环阀入口并在使用时流体连接至燃料箱；

燃料返回通道，所述燃料返回通道在所述阀壳内形成并具有燃料返回通道入口和燃料返回通道出口，所述燃料返回通道入口流体连接至所述第一流体通道，所述第一流体通道包括阀座，以及所述燃料返回通道出口在使用时流体连接至所述燃料过滤模块的燃料出口；

流动控制阀，所述流动控制阀被布置在燃料返回通道内并控制穿过燃料返回通道的燃料流动，所述流动控制阀包括密封端；所述流动控制阀具有第一位置和第二位置，在所述第一位置所述密封端与所述阀座配合从而控制燃料从所述第一流体通道进入燃料返回通道的流动，在所述第二位置所述密封端与所述阀座脱开，从而允许燃料从第一流体通道通过燃料返回通道入口进入燃料返回通道并流至燃料返回通道出口的无限制流动；以及

热敏蜡元件，所述热敏蜡元件连接到所述流动控制阀并在所述第一位置与所述第二位置之间移动所述流动控制阀，所述热敏蜡元件被定位成使得在使用时所述热敏蜡元件被布置在所述燃料过滤模块的所述燃料出口内，从而所述热敏蜡元件被浸没在所述燃料出口处的燃料中。

9.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述组合还包括密封件，所述密封件在所述流动控制阀与所述阀壳之间进行密封从而防止所述燃料返回通道中的燃料与所述热敏蜡元件接触。

10.根据权利要求9所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述密封件被布置在所述密封端与所述热敏蜡元件之间的所述流动控制阀上。

11.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述燃料返回通道出口被定位在所述第一流体通道和所述热敏蜡元件之间。

12.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述燃料返回通道出口具有被布置成与所述燃料返回通道入口的轴线成约90度角的轴线。

13.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述燃料返回通道出口流体连接至所述燃料过滤模块中的过滤元件的脏侧。

14.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述燃料返回通道出口被定位成比靠近所述热敏蜡元件更靠近所述燃料返回通道入口。

15.根据权利要求8所述的燃料过滤模块组合，其特征在于，所述流动控制阀具有一纵轴，该纵轴基本垂直于所述过滤元件的纵轴。