CN109312699A - 液体与蒸汽分离器 - Google Patents

Abstract

在至少一些实施方式中，液体与蒸汽分离器包括主体和盖、燃料入口、燃料出口以及排气通道。燃料泵具有与内部空间连通的入口和与燃料出口连通的出口。燃料压力调节器具有与燃料泵出口连通的入口、与内部空间连通的出口以及在燃料压力调节器入口与燃料压力调节器出口之间的阀。燃料压力调节器由盖承载，并且盖限定燃料泵出口与燃料出口之间的燃料通道的至少一部分。入口阀接纳在内部空间内，且与燃料入口相关联。壁至少部分地使燃料泵的区域与入口阀的区域分离。

Description

液体与蒸汽分离器

对相关申请的引用

本申请要求提交于2016年6月16日的美国临时申请No. 62/351041的权益，该临时申请的全部内容通过引用而并入本文。

技术领域

本公开大体上涉及液体与蒸汽分离器，例如可在燃料系统中使用的液体与蒸汽分离器。

背景技术

在用于内燃机的燃料系统中，蒸汽分离器典型地用于使燃料蒸汽与液体燃料分离。常规的蒸汽分离器通常与燃料箱和发动机之间的入口和出口燃料管线连接。蒸汽分离器典型地包括燃料泵，其接纳来自分离器内的液体燃料，且对液体燃料加压，以用于通过配件和软管而向下游传送到与发动机成流体连通的燃料轨道。燃料压力调节器典型地由燃料轨道的下游端承载，且使未注入到发动机中的过多的燃料从燃料轨道通过配件和软管而返回到蒸汽分离器。进一步，分离器可包括用以控制进入的燃料流的阀、蒸汽可通过其而从分离器中排出的排气阀以及使蒸汽分离器的制造和装配更复杂且花费更高的可能的其它构件。

发明内容

在至少一些实施方式中，液体与蒸汽分离器包括主体和盖，盖通过一个或多个连接结构而联接到主体，以在盖与主体之间限定内部空间。提供燃料入口，液体燃料通过其而输入内部空间中，提供燃料出口，燃料通过其而离开分离器，并且提供排气通道，气态物质通过其而从内部空间中排出。燃料泵接纳在内部空间内，且具有与内部空间连通的入口和与燃料出口连通的出口。燃料压力调节器具有与燃料泵出口连通的入口、与内部空间连通的出口以及在燃料压力调节器入口与燃料压力调节器出口之间的阀，当燃料对阀的压力高于阈值压力时，阀用于容许流体从出口流出。燃料压力调节器由盖承载，并且盖限定燃料泵出口与燃料出口之间的燃料通道的至少一部分。入口阀接纳在内部空间内，且与燃料入口相关联，以至少部分地控制进入内部室的燃料的输入。排气阀与排气通道相关联，以至少部分地控制通过排气通道的流体流。并且，壁至少部分地使内部空间的在其中接纳燃料泵的区域与内部空间的在其中接纳入口阀的区域分离。代替使燃料泵区域与入口阀区域分离或除此之外，壁可维持燃料压力调节器的装配位置(例如，通过反抗调节器沿可从盖上移除调节器所沿的方向的移动)。

在至少一些实施方式中，液体与蒸汽分离器具有盖和主体，盖和主体限定在其中接纳流体的内部空间。燃料压力调节器接纳在内部空间内，且由连接到盖的支架承载。排气阀固定在支架与盖之间。

在至少一些实施方式中，液体与蒸汽分离器具有盖和主体，盖和主体限定内部空间，且通过具有接合盖和主体中的一个或两个的钩的至少一个带而联接在一起。带与主体的部分和盖的部分重叠，并且带固定在盖和主体上的相对的凸块之间。

附图说明

优选的实施方式和最佳模式的以下详细的描述将关于附图来阐述，其中：

图1是燃料蒸汽分离器的透视图；

图2是燃料蒸汽分离器的分解视图；

图3是显示燃料蒸汽分离器的排气阀、燃料压力调节器支架和盖的局部截面视图；

图4是燃料蒸汽分离器的一部分的局部透视图，其显示盖的内侧、燃料压力调节器支架和燃料泵的一部分；

图5是燃料蒸汽分离器的一部分的局部透视图，其显示浮子阀、盖和支架；

图6是显示浮子阀的局部侧视截面图；

图7是浮子的透视图；

图8是显示燃料泵和燃料压力调节器的侧视截面图；

图9是支架、燃料泵、浮子和盖的放大透视图；

图10是盖、燃料泵和支架的透视图；

图11是分离器的主体和支架以及浮子的局部透视截面图；

图12是显示分离器的盖和主体上的连接器的局部透视图；

图13是显示分离器的主体上的连接器的局部透视图，其中移除了盖；

图14是显示为在各端部处具有一体的钩的U形金属带的连接器的透视图；

图15是燃料蒸汽分离器的分解视图；

图16是图15的燃料蒸汽分离器的正视图；

图17是图15的燃料蒸汽分离器的侧视图；

图18是显示燃料蒸汽分离器的内部的部分的局部正视截面图；

图19是燃料蒸汽分离器的局部俯视截面图；

图20是燃料蒸汽分离器的盖的仰视透视图；以及，

图21是盖的一部分的局部截面视图，其显示排气阀。

具体实施方式

更详细地参照附图，图1显示了液体与蒸汽分离器模块10(在下文中，有时被称为“燃料蒸汽分离器”)，液体与蒸汽分离器模块10具有主体12和盖14，盖14联接到主体，以限定在其中接纳流体的内部空间16。主体12和盖14通过连接器18而联接，连接器18接纳在从主体和盖两者延伸的相对的连接结构之间，且与这些连接结构重叠。同样地，见图12-14。连接器显示为弯曲或以其它方式形成以符合主体12和盖14的外部形状的钢带18，且在本实施方式中，连接器大体上显示为U形。带18在一个或两个端部处具有一体的指状部或钩20(图13和图14)，指状部或钩20接合盖14或主体12上的面对的表面22(图13显示了接合在主体12中形成的腔穴24的侧壁的钩20)，或盖14和主体12两者上的面对的表面22。钩20可由带18的向后弯向带的其余部分的端部限定。带18的主要部分可接纳在面对的表面22上且延伸越过面对的表面，并且钩20可向后延伸向面对的表面且接合面对的表面。可使用不止一个带18，且在示出的实施例中显示为使用两个。在显示的示例中，连接结构包括盖14和主体12两者上的多个凸块26或向外延伸的突出部，其布置成提供纵向地相对的表面，这些表面将带18固定在它们之间(即在相反地面向的表面之间，以限制或阻止带18相对于表面的移动)。

如在图2中显示的那样，分离器10还可包括燃料泵30、用于泵30的入口34的燃料过滤器32、燃料压力调节器36、用于燃料压力调节器36和燃料泵30的支架38，以及浮子促动式入口阀40。盖14显示成包括燃料从大体上低压的第一燃料泵(有时被称为“提升泵”，其使燃料从燃料箱移动到模块)而接纳到其中的入口42、蒸汽可通过其而离开内部空间16的排气通道或蒸汽出口44，以及燃料出口46。燃料泵30可以是电驱动的且相对高压的燃料泵，其通过燃料出口46而排出在压力下的燃料，以用于传送到发动机。排出的燃料的压力至少部分地由燃料压力调节器36来控制，燃料压力调节器36与燃料泵30的出口48连通，如在图8中最好地显示的那样。当燃料的压力高于阈值压力时，压力调节器阀36打开，以使燃料旁通到分离器的内部空间16中。形成为主体12的部分或由主体12以其它方式承载的内部腹板或壁50可引导旁通的燃料远离燃料泵入口34，且到主体12的大体上的空间16中，如在图8和图11中显示的那样。供给泵30的电力可同样地或作为替代而被改变(例如脉宽调制)，以至少部分地控制泵输出。

在至少一些实施方式中，支架38由盖14承载、可有助于在燃料泵出口48处或在燃料泵出口48附近而定位且联接到燃料泵30、可承载燃料压力调节器36，且可限定燃料泵出口48与压力调节器36的入口54之间的燃料通道52的全部或至少一部分。在显示的实施方式中，支架38包括第一端部56，其联接到盖14且包括燃料通道52的布置成与盖14的燃料出口46连通的部分。一个或多个密封件58可由盖14和/或支架38承载，以在它们之间提供不透流体的密封。支架38还可包括燃料泵固持部分60。燃料泵固持部分60可包括一个或多个固持结构62，其适于接合燃料泵30的壳体，以大体上至少部分地固持燃料泵相对于支架38和模块10的位置。

燃料泵接纳部分60还可包括支架38中的空腔64，燃料泵30的一部分(例如，燃料泵的出口配件)延伸到空腔64中，使得从燃料泵排出的燃料进入空腔64和/或与空腔连通的通道。然后，燃料被导引通过支架38，且然后被导引至盖14的出口46。如在图2和图8中显示的那样，出口衬套66可设在泵30与支架38之间，例如，以提供它们之间的流体密封、固持泵的位置和/或使振动衰减。燃料通道52从空腔64通向盖14的出口46和与燃料压力调节器入口54连通的通道或空腔两者。在显示的示例中，支架38具有与空腔64和燃料出口46连通的开口68，并且密封件58设在支架38与盖14之间，以阻止或抑制液体燃料泄漏回到分离器10的内部空间16中。同样地，在显示的示例中，燃料压力调节器36至少部分地接纳在支架38中的第二空腔70内，且由支架固持并承载。出口燃料由支架38部分地导引至燃料压力调节器36，燃料压力调节器36可包括阀元件72，阀元件72抵靠着阀座74而偏置，以保持关闭，直到受到处于高于阈值压力的压力的燃料的作用。然后，阀元件72从阀座74移位，并且燃料流过阀座。该燃料返回到模块10的内部，且不从模块的燃料出口46排出，且因而从模块中排出的燃料压力维持在阈值压力或低于阈值压力。

图3和图4显示了在盖14与支架38之间承载的蒸汽排气阀76。排气阀76可包括球78或由球78限定，当受到液体燃料的作用(例如，球78能浮起)时，球78接合座80，以当燃料存在于球处时选择性地封闭蒸汽出口44，以抑制或阻止燃料从蒸汽出口泄漏出。通过将球78简单地固定在支架38与盖14之间，而不需要单独的固持结构，并且模块10的装配较简单且花费较少。当模块10倾斜超过极限或倒置时，球78可沉在液体燃料中(而不是浮起)，且用于封闭排气口44。这抑制或阻止燃料在模块显著地歪斜或倒置时从模块10中泄漏。在显示的示例中，支架38包括阀固持主体82，其与燃料泵接纳部分60和在其中固持燃料压力调节器36的空腔70隔开。阀固持主体82可包括搭扣配合件或适于与盖14的对应的阀接纳部分84配合或覆于其上的其它连接结构，阀接纳部分84显示为盖中的大体上圆柱形的空腔或孔。为了简化构件的构造和装配，阀固持主体82可与支架38的其余部分成一体，即与支架的其余部分形成于同一件材料中且同时形成。盖14可包括限定阀座80的沉孔，且排气通道44可由延伸通过盖14的直径较小的孔88限定在阀座的下游。球78可大于孔88，且当与阀座80接合时，球78可阻止或显著地抑制流体通过阀座而流到孔88。当然，如期望那样，可使用其它阀类型且其不需要由支架固持。

图5、图6和图7示出了用于分离器模块10的入口阀40。入口阀40容许入口42处的流体流在阀打开时进入内部空间16。阀40联接到促动器，且由促动器驱动。在显示的示例中，促动器为能在液体中浮起的浮子90。浮子90联接到阀40，以当浮子响应于分离器中的液位上的改变而移动时使阀移动。在至少一些实施方式中，入口阀40连接到铰链92，且铰链联接到浮子90和枢轴94，浮子围绕枢轴94而枢转。铰链92可由盖14承载，例如通过从盖14的内部表面98延伸向分离器主体12的底壁100(图1和图2)的一个或不止一个悬垂的指状部96来承载，使得用于铰链92和/或浮子90的枢转点与盖14的内部表面98隔开。在显示的示例中，枢轴由联接到两个指状部96的销94限定，且铰链92在两个指状部之间联接到枢轴销94。入口阀40又在与枢轴销102隔开且在枢轴销与铰链联接到浮子90所在的位置之间的位置处联接到铰链92。当分离器10中的液体燃料的液位低于阈值时，浮子90下降到入口阀40打开时所在的点。当通过液体燃料作用于浮子而使浮子90上升到该点的上方时，入口阀40关闭，且阻止流体流过分离器入口42。

如在图5、图9和图10中显示的那样，支架38的壁104使浮子90与燃料泵30、泵过滤器32以及导引至燃料泵的电线105保持分离。壁104抑制或阻止这样的构件干扰浮子90响应于改变内部空间16中的液位而进行的移动。壁104可沿着燃料泵30的任何轴向长度(相对于燃料泵的纵向轴线106(图8))或分离器10的纵向高度而延伸，且具有横向于轴向或纵向长度的期望的宽度，以在分离器的在其中接纳燃料泵30的部分与在其中接纳浮子90的部分之间提供为期望尺寸的屏障。为了不在分离器中占据不必要的空间，壁104可制造得相对较薄，例如大约在2 mm与10 mm之间。为了减少蒸汽生成，壁104还可通过提供中断分离器中的液体移动的屏障，来减少分离器内部空间16中的液体燃料晃动。当作为支架38的部分时，像泵接纳部分60和阀固持主体82一样，壁可与支架的其余部分形成为单件且同时形成，使得支架为一体的、单件的主体，其具有供应以上讨论的不同的功能和结构关系的部分。用以使其它构件与浮子的区域分离和/或减少燃料晃动的壁可同样地或作为替代而设为盖14或主体12的部分，例如以上注明的腹板50。如在图11中显示的那样，壁和/或腹板50可大体上平行于泵轴线106，且在分离器主体12的相对的侧壁110、112(图2)或侧壁部分之间沿横向延伸。换言之，壁50可与分离器主体12的其余部分同时形成且由同一件材料形成，或壁可以是装配到分离器主体中且由分离器主体承载的插入件。

图9还显示了支架38可接合燃料泵30的金属外壳或壳体114。当支架38本身由导电材料(例如，金属或导电塑料(例如但不限于掺杂有或以其它方式包括碳或金属颗粒的塑料))形成时，燃料压力调节器36和排气阀76可通过支架38和燃料泵壳体114而电接地，因为燃料泵30本身以已知的方式而接地。

图15-21示出了另一燃料蒸汽分离器120，其包括许多与图1-14中显示的燃料与蒸汽分离器10相同的构件。为了有助于描述分离器120，对于与分离器10中已经描述的构件相同或相似的构件，将使用相同的标号，且可省略对这样的构件的完整描述。作为替代，以下描述将主要地(但不仅仅)集中于分离器10与分离器120之间的差异。

如在图15-17中最好地显示的那样，分离器120的盖122通过多个连接结构而联接到主体124。连接结构包括盖和主体的相应的纵向地面向的止动表面126、127，在装配中，止动表面126、127横向地重叠，以抑制或阻止盖从主体上移除。在该示例中，在图16中，纵向方向由箭头Lo显示，且横向方向由箭头La显示。在显示的实施方式中，盖122包括主要主体128和柔性的、有弹性的悬臂式凸块130，凸块130远离主要主体128而延伸到自由端132，并且，主体124包括沿横向向外延伸的突出部134，突出部134各具有纵向地背向盖122的止动表面127。各突出部134(或至少一些突出部)可包括倾斜的外部表面136(图17)，外部表面136从主体124面向外，且从较接近于主体124的开口的上端138(图15)的端部延伸到邻近于和/或包括止动表面127的远端。

在装配中，在将分离器120的内部构件插入到主体124中和/或装配到盖122之后，沿纵向方向将盖压到主体上。盖122上的凸块130的内部表面接合主体124 上的突出部134的外部表面136，并且当凸块沿着突出部滑动时，凸块沿横向向外挠曲，直到各凸块130的止动表面126经过突出部134的止动表面127。当该情况发生时，凸块130的材料的弹性性质使凸块沿横向向内返回向它们的未挠曲的状态，使得凸块130和突出部134的止动表面126、127横向地重叠。如此布置，不能简单地将盖122从主体124沿纵向拉开，因为止动表面126、127 将彼此接合，且阻止盖相对于主体的这样的移动。在至少一些实施方式中，凸块130可沿横向向外弯曲，使得它们跃过突出部134的止动表面127，以容许盖122从主体124上移除，用于维护分离器120(如果期望)。在一些实施方式中，可选择凸块130和突出部134的确定止动表面126、127的相对位置的纵向长度，以压缩定位在盖122与主体124之间的环形密封件140，从而确保盖与主体之间的不透流体的密封。并且/或者，如大体上在图18中显示的那样，密封件140可横向地压缩在盖与主体之间，其中，限定在盖122与主体124之间的密封室142的宽度小于密封件140的横向宽度或直径。同样地，在至少一些实施方式中，凸块130包括开口144，其具有垂直于纵向方向和横向方向两者的宽度，使得凸块大体上呈U形，其中止动表面126由U的底部限定。在显示的实施方式中，凸块130的宽度大于突出部134的宽度，并且在装配中，至少一些突出部大体上接纳在对应的凸块130的开口144内。在该布置中不需要带，然而，可使用额外的连接结构(如带环或带)，例如围绕凸块130而使用连接结构，以在将盖122安装在主体124上之后阻止凸块的非预期的向外挠曲或弯曲。

如同样地在图18中显示的那样，燃料压力调节器36(仅显示其壳体)可至少部分地接纳在盖122中形成的空腔146内，其中密封件148 在燃料压力调节器36与盖122之间。在装配中，空腔146可沿纵向打开，且面向主体124的底部，然而可使用其它取向。为了将燃料压力调节器36固持在空腔146内，主体124可包括固持表面150，其接合燃料压力调节器36，或与燃料压力调节器36隔开，但定位成足够接近，以至于当盖122装配到主体124上时，燃料压力调节器不可从空腔146中移除。固持表面150可从主体124的侧壁151沿横向向内延伸，和/或从主体的底壁152沿纵向向上延伸。固持表面150可由主体124中形成的壁154或腹板的表面限定。壁154或腹板还可提供其它功能，例如减少燃料晃动，和/或使浮子90在其中移动的室与包括燃料泵30及其过滤器32和线材的室分离。

在图18-20中显示的示例中，盖122包括纵向地延伸的壁或凸缘156，其从盖122的内部表面158悬垂或延伸。凸缘156大体上为弯曲的或弓形的，且定位在固持表面150与浮子90之间，且可用来使浮子与从燃料压力调节器36中排出的燃料流和/或与燃料泵30相关联的燃料过滤器32和线材分离。这样，凸缘156可使浮子室或分离器120的内部空间16内的浮子90在其中移动的区域与内部空间中的在其中接纳燃料压力调节器36和燃料泵30的区域分离。如在图19中最好地显示的那样，主体124可包括向内地且纵向地延伸的壁160，其沿着一侧而连接到主体侧壁153，且延伸到在主体124的内部内的自由端。壁160还可用来将内部空间16分成不止一个室(这些室不需要完全分离，且可彼此成流体连通)，例如，以减少燃料晃动，和/或使浮子90在其中移动的区域与包括燃料泵30以及燃料泵的任何过滤器32和线材的区域分离。壁160可具有任何期望的纵向长度、任何期望的横向宽度，且可相对较薄(垂直于横向方向和纵向方向的维度)，以避免消耗或占据主体124的太多的内部空间16。壁160可连接到主体124的底壁152，或与底壁152隔开。壁可与腹板154联结或分离，其中燃料能够在浮子90的区域与燃料泵30的区域之间的内部空间16内流动。

如关于分离器10而阐述的那样，分离器120中的排气阀76可由盖122承载，且可操作以控制离开盖122中形成的排气通道44中的流体流，如在图20和图21中显示的那样。如显示的那样，排气阀76包括阀元件，其固定在盖122与联接到盖的固持器162之间。排气元件可以是球78，且固持器162可以是与盖122分离地形成的主体，且在没有使零件维持联接在一起所需要的任何单独的紧固件的情况下，固持器162以搭扣配合或其它方式而联接到盖。固持器162可包括缘部164和中心部分168，缘部164接纳在从盖122的内部表面突出的隆起166的周围，中心部分168覆盖隆起166的一部分，以在容许流体流过球78的同时固持球78。当受到液体燃料的作用时，球78可在液体燃料中浮起以封闭，或者如果分离器120显著地倾斜或倒置，那么球可在燃料中下沉且布置成封闭排气口44，以阻止液体燃料从倾斜的或倒置的分离器中泄漏。

虽然本文公开的本发明的形式构成目前优选的实施例，但许多其它的形式是可能的。本文不旨在提及本发明的所有可能的等效形式或衍生形式。要理解，本文所使用的术语仅仅是描述性的，而不是限制性的，并且可在不偏离本发明的精神或范围的情况下进行多种改变。

Claims (15)

1.一种液体与蒸汽分离器，其包括：

主体；

盖，其通过一个或多个连接结构而联接到所述主体，以在所述盖与主体之间限定内部空间；

燃料入口，液体燃料通过其而输入所述内部空间中；

燃料出口，燃料通过其而离开所述分离器；

排气通道，气态物质通过其而从所述内部空间中排出；

燃料泵，其接纳在所述内部空间内，所述燃料泵具有与所述内部空间连通的入口和与所述燃料出口连通的出口；

燃料压力调节器，其具有与燃料泵出口连通的入口、与所述内部空间连通的出口以及在燃料压力调节器入口与燃料压力调节器出口之间的阀，当燃料对所述阀的压力高于阈值压力时，所述阀容许流体从所述出口流出，其中，所述燃料压力调节器由所述盖承载，且其中，所述盖限定所述燃料泵出口与所述燃料出口之间的燃料通道的至少一部分；

入口阀，其接纳在所述内部空间内，且与所述燃料入口相关联，以至少部分地控制进入所述内部室的燃料的输入；

排气阀，其与所述排气通道相关联，以至少部分地控制通过所述排气通道的流体流；以及

壁，其至少部分地使所述内部空间的在其中接纳所述燃料泵的区域与所述内部空间的在其中接纳所述入口阀的区域分离。

2.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述分离器还包括连接到所述盖且由所述盖承载的支架，且其中，所述燃料压力调节器由所述支架承载。

3.根据权利要求2所述的分离器，其特征在于，所述壁由所述支架限定。

4.根据权利要求2所述的分离器，其特征在于，所述支架限定所述燃料泵出口与所述燃料压力调节器入口之间的燃料通道的部分。

5.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述主体包括固持表面，其维持所述燃料压力调节器的装配位置。

6.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述盖或所述主体包括壁，其延伸到所述内部空间中，且在所述燃料压力调节器出口的外侧且邻近于所述燃料压力调节器出口而定位，以至少部分地控制来自所述燃料压力调节器出口的燃料流的方向。

7.根据权利要求6所述的分离器，其特征在于，所述壁布置在所述燃料压力调节器的所述出口与所述燃料泵之间。

8.根据权利要求6所述的分离器，其特征在于，所述壁布置在所述燃料压力调节器的所述出口与所述入口阀之间。

9.根据权利要求1所述的分离器，其特征在于，所述入口阀包括浮子，所述浮子能在所述内部空间内的液体燃料中浮起，且其中，所述浮子由所述盖承载。

10.根据权利要求9所述的分离器，其特征在于，所述盖包括或承载枢轴，并且所述浮子包括铰链，所述铰链联接到所述枢轴，以用于使所述浮子相对于所述盖而移动。

11.一种液体与蒸汽分离器，其具有限定在其中接纳流体的内部空间的盖和主体、在所述内部空间内的燃料压力调节器、承载连接到所述盖的所述燃料压力调节器的支架，以及固定在所述支架与所述盖之间的排气阀。

12.根据权利要求11所述的分离器，其特征在于，所述排气阀包括球，其选择性地接合在所述盖中形成的座。

13.根据权利要求11所述的分离器，其特征在于，所述支架由导电材料形成，且其中，所述支架接合所述燃料压力调节器和电接地的另一个构件两者，使得燃料压力调节器通过所述支架而电接地。

14.根据权利要求11所述的分离器，其特征在于，所述分离器还包括燃料泵，其具有由导电材料形成的外部壳体，所述燃料泵电接地，且所述支架与所述壳体接触。

15.一种液体与蒸汽分离器，其具有盖和主体，所述盖和所述主体限定内部空间，且通过具有接合所述盖和所述主体中的一个或两个的钩的至少一个带而联接在一起，且其中，所述带与所述主体的部分和所述盖的部分重叠，且所述带固定在所述盖和所述主体上的相对的凸块之间。