CN111278525A - 过滤器组件的排水机构 - Google Patents

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Abstract

用于从过滤器组件排出水的排水组件包括管道、水箱以及文丘里管。所述管道将过滤器组件的底部流体连接至水箱的底部。所述文丘里管包括第一文丘里管进口、第二文丘里管进口以及文丘里管出口，所述第一文丘里管进口允许流体从燃料箱流入文丘里管；所述第二文丘里管进口允许流体从水箱流入文丘里管；所述文丘里管出口允许流体从文丘里管流入过滤器组件。所述第二文丘里管可包括毛细管。

Description

过滤器组件的排水机构
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月7日提交的标题为“过滤器组件的排水机构”，申请号为62/582,485的美国临时申请的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明总体上涉及去除燃料过滤器组件等中分离出的水。
背景技术
在燃料系统中，过滤器组件将水从燃料中分离出来。由于重力，该水收集在过滤器组件的底部。随着过滤器组件内水位的升高，水最终会损坏过滤器介质，甚至可能通过过滤器出口逸出并流入燃料喷射系统的喷射器中。此类行为可能会导致喷射器的永久损坏以及保修问题。因此，必须从过滤器组件中除去水，以保持燃料系统的完整性。因此，除水机构是控制燃料系统(例如燃料喷射系统和发动机的整体)可靠性的主要因素。
为了从过滤器组件中除去水，用户(例如，车辆驾驶员)可以手动排干过滤器组件。然而，用户可能没有得到足够的训练，并且一些用户可能直接忽略了排水的信号，这可能导致过滤器组件中的水位上升并损坏燃料系统。可替代地，可以使用自动排水解决方案来从过滤器组件中排出水，使得用户不必手动从过滤器组件中排出分离出的水。然而，具有各种电子设备和/或电子控制装置的自动化系统非常昂贵，因此常常不能以节省成本的方式实施。
其他常规燃料系统使用由加压燃料驱动的喷射泵将水推回到燃料箱中。更具体地，喷射泵利用能量通过使用抽吸从过滤器组件中抽吸水或燃料，并且水返回到可能处于大气压下的燃料箱中。然而，水随后必须通过燃料箱排出。此外，由于使用高速射流迫使水逸出过滤器组件，并产生高剪切应力，因此水可能会与燃料一起再乳化。
发明内容
各种实施例提供了一种排水组件，用于从过滤器组件中排出水，该排水组件包括管道、水箱和文丘里管。管道将过滤器组件的底部流体连接至水箱的底部。文丘里管包括第一文丘里管进口、第二文丘里管进口和文丘里管出口，第一文丘里管进口允许流体从燃料箱流入文丘里管，第二文丘里管进口允许流体从水箱流入文丘里管，文丘里管出口允许流体从文丘里管流入过滤器组件。
各种其他实施例提供了一种燃料系统，该燃料系统包括燃料箱、过滤器组件、泵和排水组件，该燃料箱配置为容纳待过滤的燃料，该过滤器组件过滤来自燃料箱的燃料，该泵通过过滤器组件抽吸燃料，该排水组件用于从过滤器组件中排出水。排水组件包括管道、水箱和文丘里管。管道将过滤器组件的底部流体连接至水箱的底部。文丘里管包括第一文丘里管进口、第二文丘里管进口和文丘里管出口，第一文丘里管进口允许流体从燃料箱流入文丘里管，第二文丘里管进口允许流体从水箱流入文丘里管，文丘里管出口允许流体从文丘里管流入过滤器组件。
从以下结合附图的详细描述，这些和其他特征(包括但不限于保持特征和/或观察特征)以及其操作的组织和方式将变得显而易见，其中相同的元件在下面描述的几个附图中具有相同的标号。
附图说明
图1是根据一个实施例的燃料系统的示意图。
图2是根据另一实施例的燃料系统的剖视图。
图3是根据又一个实施例的燃料系统的剖视图。
图4是根据又一个实施例的燃料系统的剖视图。
图5是根据另一实施例的燃料系统的剖视图。
图6是根据一个实施例的燃料系统的一部分的示意图。
图7是图3和5的燃料系统的止回阀的剖视透视图。
图8是根据一个实施例的可以在燃料系统内使用的排水组件的一部分的剖视图。
图9是可以在图2和3的燃料系统内使用的文丘里管的剖视图。
图10是可在图8的燃料系统内使用的文丘里管的剖视图。
图11A是示出了不同尺寸比例的文丘里管的示意图。
图11B是示出了另一个不同尺寸比例的文丘里管的示意图。
参考附图进行以下详细描述。在附图中，除非上下文另有指示，否则类似的符号通常标识类似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不脱离本申请呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施方式，并且可以进行其他改变。容易理解的是，如本申请一般描述的并且在附图中示出的本公开的方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合以及设计，所有这些都被明确考虑并且成为本公开的一部分。
具体实施方式
总体上参考附图，本申请公开的各种实施例涉及具有过滤器组件和自动排水组件的燃料系统。排水组件通过利用排水组件的文丘里管与过滤器组件的过滤器进口之间的抽吸抽抽吸自动将从过滤器组件中分离出的水重新定位。然后，排水组件将水存储在水箱中，可以在定期过滤器维护时将其排出。因此，可以在维护过滤器组件30的同时维护水箱70(并由此排水)。由于排水组件只需要在定期过滤器维护期间排空，因此燃料系统不再需要在维护间隔之间手动排空(这不可靠且麻烦)或自动排空系统(这要昂贵得多)。
由于排水组件是一个闭环系统，不需要任何电子设备，因此排水组件的成本相对较低且坚固耐用。此外，排水组件很容易集成到现有的燃料系统中，从而仅需对现有燃料系统进行最小的改动即可安装(例如，仅需更换过滤器组件的底部排水)。另外，排水组件的模块化设计使排水组件可与几乎所有底部负载过滤器组件配合。这样的实施例可以提供低成本的自动化系统的益处，以从诸如燃料过滤器组件的过滤器组件中排出水。
燃料系统
如图1所示，燃料系统20包括容纳或保存待过滤的燃料42的燃料箱22，过滤来自燃料箱22的燃料42的过滤器组件30，重新定位来自过滤器组件30的水44的排水组件40，以及通过过滤器组件30抽出过滤后的燃料42，并通过过滤器出口34从过滤器组件30中抽出过滤后的燃料42的泵24(例如低压泵)。泵24在燃料系统20的其余部分的下游(例如，在过滤器组件30的过滤器出口34和排水组件40的下游)。图2-5示出了燃料系统20的部分的各种构造和实施例。
燃料系统20可用于多种不同的应用中，包括在水含量高的价格敏感区域中的重载应用(例如，在中国的采矿应用中使用的卡车中)。
过滤器组件
过滤器组件30被构造成过滤流体。根据一个实施例，流体是诸如燃料42的液体，并且过滤器组件30是将水44从燃料42中分离出的过滤器水分离器(FWS)。尽管在本申请中提到了燃料，但是应当理解的是，另一种流体可以由过滤器组件30过滤并通过燃料系统20移动。
过滤器组件30具有过滤器进口32和过滤器出口34，在过滤器进口32中流体(即，燃料42)可以流入过滤器组件30以被过滤，并且流体在过滤之后可以通过过滤器出口34从过滤器组件30中流出。过滤器组件30还包括位于过滤器组件30的底部的底部排放口36，该底部排水口36附接到排水组件40。如本申请进一步所述，已经从燃料42分离出的水44通过底部排放口36从过滤器组件30中排放到排水组件40中。过滤器组件30的底部可以是集水槽。
排水组件
排水组件40排出来自过滤器组件30的已经与燃料42分离的水44，并相应地包括止回阀50、至少一个管道(根据示例性实施方式为软管60的形式)、水箱70以及文丘里管80。如本申请进一步所述，利用排水组件40，燃料42从燃料箱22通过文丘里管80流到过滤器组件30的过滤器进口32中，在过滤器组件30中，水44从燃料42中分离出并沉入过滤器组件30的底部。然后，水44流经止回阀50、软管60并流入水箱70，已经存在于水箱70中的燃料42流经文丘里管80的毛细管88并流入过滤器组件30的过滤器进口32。
脱水或排水组件40自动连续地(即，从过滤器组件30的抽吸侧)重新定位从过滤器组件30的底部分离出的水44，并利用进口抽吸将水44抽入水箱70中，该进口抽吸由在过滤器组件30的过滤器进口32和文丘里管80处的流体流产生。排水组件40将水44存储在过滤器组件30外部(包括过滤器组件30的任何集水槽的外部)的水箱70中，以便以后排出。
由于排水组件40是自动化的，并且由流入过滤器组件30的流体所产生的抽吸驱动，因此当使用过滤器组件30时，排水组件40不断地将水44从排水组件40流至水箱70中，并且排水组件40不需要用户手动从过滤器组件30中排出水44。取而代之的是，在定期过滤器维护期间，可以从水箱70中排出水44。此外，由于排水组件40不断从过滤器组件30中抽出水44(或燃料42，如果没有水44)，因此排水组件40确保没有水收集在过滤器组件30的底部，这样可以保护过滤器组件30(以及燃料系统20的其余部分)免受损坏。
如图1-5所示，整个排水组件40放置在或定位在燃料箱22之后或下游，以及泵24之前或上游。排水组件40位于过滤器组件30的下游，使得流体在流经过滤器组件30并被过滤器组件30过滤后，从过滤器组件30的底部流入排水组件40的管道。排水组件40的文丘里管80导向(direct)来自水箱70内的流体回流到过滤器组件30中，从而形成闭环。由于排水组件40是闭环的，因此排水组件非常坚固。
可以使用各种配件将各种部件彼此配合并与过滤器组件30配合。例如，各种配件可以与过滤器组件30、止回阀50、软管60、水箱70以及文丘里管80一起使用。
止回阀和软管
如图6所示，当燃料系统20关闭时(例如，在关闭期间)，过滤器组件30的底部和水箱70的底部的水试图在过滤器组件30和水箱70之间使自身“重新调平”。因此，流体(水44或燃料42)可能会尝试从水箱70倒流回到过滤器组件30中，并可能达到包含在过滤器组件30中的水箱和过滤器壳体之间的公共液位(即两者液位持平)。为了防止这种回流，止回阀50位于管道上游的过滤器组件30的底部，并且流体连接至过滤器组件30的底部排放口36。止回阀50允许过滤器组件30的底部中的流体从过滤器组件30流出并流入软管60(以便流入水箱70)，但是阻止或防止任何流体(例如，燃料42或水44)再次流入，返回过滤器组件30。如果水箱70装满水并且没有被排出，则止回阀50防止多余的水再循环回到过滤器组件30中。
取决于止回阀50的配置，该止回阀50仅可在水44收集在过滤器组件30的底部时才允许从过滤器组件30的底部除去流体，或者即使没有将水44收集在过滤器组件30的底部，也可以允许流体(即燃料42)从过滤器组件30的底部除去(燃料42)。止回阀50阻止任何类型的流体(例如，水44或燃料42)回流到过滤器组件30中，而与水44是否已经收集在过滤器组件30的底部无关。
图6和图7示出了止回阀50的一个实施例，其中，止回阀50是浮球式止回阀_，所述止回阀5包括位于锥形座54下方的注入气泡的聚合物球52。该球52的密度可以低于水44和/或燃料42。例如，球52的密度可以小于大约0.9克/立方厘米(g/cc)，并且优选地小于0.5g/cc。因此，在水中，当没有或极少的流体流经燃料系统20时(例如，在停机期间)，球52迅速上升或向上浮动到锥形座54，从而关闭止回阀50并防止任何流体在停机期间通过底部排放口36回流到过滤器组件30中。当流经燃料系统20(尤其是文丘里管80)的流量恢复时，球52被拉下并离开锥形座54，从而打开止回阀50，并允许流体从过滤器组件30流入水箱70中。即使在过滤器组件30的底部没有水44(因此在过滤器组件30的底部只有燃料42)，一旦流体开始流经文丘里管80(其产生进口抽吸以从过滤器组件30中除去流体)，因为球52很小并且浮力很小，球52仍很容易被拉下并从锥形座54离开。
管子或软管60(例如，柔性软管)流体连接并位于止回阀50和水箱70的进口之间。因此，软管60将流体与过滤器组件30的底部流体连接并从过滤器组件30的底部导向至水箱70的底部。软管60附接到水箱70的底部。其他软管60可以在燃料系统20内使用并且连接燃料系统20的各种部件。例如，其他软管60可将水箱70流体连接至文丘里管80的毛细管88，燃料箱22流体连接至文丘里管80的进口，文丘里管80的出口流体连接至过滤器组件30的过滤器进口32，和/或过滤器组件30的过滤器出口34流体连接至泵24。
水箱
如图2-6所示，在定期维护期间，储水单元、收集器或水箱70提供了与过滤器期间，用于保存、存储或容纳流体(即燃料42和/或水44)，直到水箱70排干为止。水箱70最初填充有燃料42，但渐渐地被水44代替，因从过滤器组件30中分离出的水44缓慢灌入水箱70。
水箱70的尺寸和形状与过滤器组件30无关，并且可以根据应用进行选择。例如，图2至图3示出了水箱70,以及图4-5示出了另一水箱70，该另一水箱70具有与图2至图3的水箱70不同的形状(例如甜甜圈形状)。水箱70的尺寸确定为足够大以容纳足够量的水，使得水箱70仅在定期过滤器维护期间需要排空。
根据一个实施例并且如图8所示，水箱70包括手动排水阀78，以允许将储存在水箱70内的水44排出，例如，在定期过滤器维护期间。由于水44沉入到水箱70的底部，而燃料42上升到水箱70的顶部，因此排水阀78沿着水箱70的下部或底部区域或部分定位，以允许具体而言，将水44排出。
水箱70还包括并装有燃料中水(water-in-fuel，WIF)传感器76，该传感器包括控制箱77。该WIF传感器76位于水箱70的顶部中，并且延伸到水箱70内的内部区域。因此，一旦水箱70内的水位到达水箱70的顶部，WIF传感器76将检测到水44的存在并将向用户(例如，车辆的驾驶员)发送信号，然后他可以使用排放阀78排放水箱70。通常，可以在正常的过滤器维护期间或根据应用需要将水箱70排干。
可以将水箱70安装到提供足够空间的各种不同区域，以及可能地安装支架。例如，水箱70可以安装在底盘上的过滤器组件30旁边。图2-3示出了如何将水箱70与过滤器组件30分离(拆分)，使得仅需最小的改变就可以将排水组件40与现有的过滤器组件30一起使用的示例。图4-5示出了如何将水箱70直接定位在过滤器组件30旁边并可选地安装在过滤器组件30上的示例。如图4-5所示，水箱70是收集套，其围绕过滤器组件30的现有过滤器壳体的至少一部分的周围定位，而不是使水箱70从过滤器组件30分离出。在图4至图5的燃料系统20中，过滤器组件30具有相对较硬的突出部分(head)和安装件，以便能够承受收集套的额外重量。
文丘里管
如图1-5所示，文丘里管80流体连接至水箱70并将流体从水箱70导向到过滤器组件30的过滤器进口32，同时流体也通过文丘里管80从燃料箱22流到过滤器进口32。因此，文丘里管80将燃料箱22、水箱70以及过滤器组件30流体地连接。通过文丘里管80的流速率取决于从燃料箱22到过滤器进口32的进口流速率，以及文丘里管80各个组件的大小和形状。
文丘里管80包括第一文丘里管进口86、第二文丘里管进口89以及文丘里管出口96，第一文丘里管进口86允许流体(即燃料42)从燃料箱22流入并流入文丘里管80，第二文丘里管进口89允许流体(即燃料42)从水箱70的内部流出，并流入文丘里管80，以及文丘里管出口96允许文丘里管80内的所有流体从文丘里管80流出，并流入过滤器组件30的过滤器进口32。在特定实施例中，第二文丘里管进口89包括毛细管88(例如，毛细管)，其延伸到文丘里管80的狭窄部分85中，如下文更详细地描述。泵24是最初将燃料42从燃料箱22吸至第一文丘里管进口86并通过过滤器组件30的装置。流体通过第一文丘里管进口86流入文丘里管80并通过文丘里管80在文丘里管80内产生进口抽吸，该抽吸将流体从水箱70吸出，并通过第二文丘里管进口89(例如，毛细管)流入文丘里管80。因此，从水箱70中吸取燃料42的该进口抽吸,也是将水44从过滤器组件30的底部抽取到水箱70中的进口抽吸。
如图9所示，文丘里管80包括在第一圆锥形端部81和第二圆锥形端部83之间延伸的第一圆锥形部分82和在第一圆锥形端部91和第二圆锥形端部93之间延伸的第二圆锥形部分92。第一圆锥形端部81和第一圆锥形端部91的内径分别小于第二圆锥形端部83和第二圆锥形端部93的内径。根据一个实施例，第一圆锥形端部81和第一圆锥形端部91的内径基本相等，并且第二圆锥形端部83和第二圆锥形端部93的内径基本相等。第一圆锥形部分82比第二圆锥形部分92短，并且因此具有比第二圆锥形部分92的角度大的壁。然而，应当理解的是，第一圆锥形部分82和第二圆锥形部分92可以根据期望的构造和流速而交换。
第一圆锥形部分82的第一圆锥形端部81和第二圆锥形部分92的第一圆锥形端部91(即，第一圆锥形部分82和第二圆锥形部分92中的每个的最窄端部)直接彼此附接，其沿着文丘里管80的长度在第一文丘里管进口86和文丘里管出口96之间限定了狭窄部分85。沿着文丘里管80的长度，文丘里管80的狭窄部分85处的内径最小(并且沿着第一圆筒形部分84和第二圆筒形部分94的内径最大)。
文丘里管80还包括分别从第一圆锥形部分82的第二圆锥形端部83和第二圆锥形部分92的第二圆锥形端部93延伸的第一圆柱体部分84和第二圆柱体部分94。第一圆柱形部分84的内径约等于在第二圆锥形端部83处的第一圆锥形部分82的内径，第二圆柱形部分94的内径约等于在第二圆锥形端部93处的第二圆锥形部分92的内径。第一圆柱形部分84和第二圆柱形部分94每个均配置成与燃料系统20内的软管60连接。更具体地，第一圆柱形部分84附接到直接导向至燃料箱22的软管60，并且第二圆柱形部分94附接到直接导向至过滤器组件30的过滤器进口32的软管60。因此，第一圆柱形部分84限定了第一文丘里管进口86，第二圆柱形部分94限定了文丘里管出口96，使得流体从第一圆柱形部分84处的第一文丘里管进口86流向第二圆柱形部分94处的文丘里管出口96。
如前所述，文丘里管80可以包括一个侧进口或毛细管88，该侧进口或毛细管88将水箱70流体连接到文丘里管80的狭窄部分85，并限定了第二文丘里管进口89。毛细管88直接从文丘里管80的狭窄部分85延伸，并允许燃料42从水箱70流入第二文丘里管进口89，通过毛细管88，流入狭窄部分85，通过第二圆锥形部分92、通过第二圆柱形部分94、并通过文丘里管出口96到达过滤器组件30的过滤器进口32。毛细管88的内径实质上小于文丘里管80的任何其他部分(包括狭窄部分85)的内径，使得由从第一文丘里管进口86流向文丘里管出口96的流体产生的进口抽吸吸取期望的流体流量从水箱70流入第二文丘里管进口89，并通过毛细管88(通过文丘里管出口96流出)。通过文丘里管80的毛细管88的流速取决于水箱70和过滤器组件30的过滤器进口32之间的压力变化。毛细管88可以直接附接到水箱70(如图1和图2-3所示)或可以通过软管60之一附接到水箱70(如图4-5所示)。
毛细管88定位在水箱70的顶部并与之流体连接，以便将燃料42而不是水44从水箱70导向到过滤器组件30(因为燃料42的密度小于水的密度，因此其在水箱70的顶部内的水44的顶部上)。毛细管88可以直接地或通过配件和/或软管60附接到水箱70的顶部。
文丘里管80位于燃料箱22的下游，且位于过滤器组件30的过滤器进口32的上游，以允许流体从燃料箱22穿过文丘里管80流入过滤器组件30，其通过文丘里管80产生进口抽吸。通过文丘里管80的进口抽吸(由从燃料箱22到过滤器组件30的进口流产生的)使流体从水箱70流出并流入过滤器组件30的过滤器进口32。更具体地，该进口抽吸将计量的燃料42从水箱70中吸入毛细管88，通过文丘里管出口96，流入过滤器组件30的过滤器进口32，从而将水44从过滤器组件30的底部吸入水箱70中。例如，可以限定毛细管88和文丘里管80的尺寸(例如，内径和长度)，以便限定计量的流体。
根据一个实施例并且如图10所示，水箱70包括支撑环72，其位于水箱70内部，围绕由文丘里管80的毛细管88限定的第二文丘里管进口89。支撑环72在水箱70的与毛细管88相反的一侧的壁上，并由此在与毛细管88相反的方向上延伸。
水箱70还包括过滤介质补片74，该过滤介质补片74沿着支撑环72定位，并附接到远离第二文丘里管进口89定位的支撑环72的末端。过滤介质补片74防止任何颗粒流入并堵塞毛细管88。过滤介质补片74可以由多种不同的材料构成，包括但不限于纤维非织造、烧结多孔金属、织造塑料或金属丝网(具有多种不同的构造，包括平纹方形编织或荷兰斜纹)或其他具有受控孔径和孔隙率的材料。可以选择过滤介质补片74的材料，使得过滤介质补片74的最大孔径小于毛细管88的内径。根据一个实施例，过滤介质补片74的孔径可以比毛细管88的内径大约0.1至0.9倍。根据另一个实施例，过滤介质补片74的孔径可以比毛细管88的内径大约0.5倍。
过滤器组件排水
如图1所示，通过燃料系统20的流体从燃料箱22通过第一文丘里管进口86流入文丘里管80，沿文丘里管80的长度，从文丘里管80通过文丘里管出口96流出，通过过滤器进口32流入过滤器组件30。然后，流体作为已过滤的流体通过过滤器出口34离开过滤器组件30或沉降到过滤器组件30的底部，并通过过滤器组件30的底部排放口36排出，通过止回阀50、通过软管60流入水箱70的底部，通过水箱70，通过水箱70的顶部流出，通过第二文丘里管进口89流入文丘里管80，通过文丘里管80的毛细管88，通过文丘里管出口96从文丘里管80流出，并通过过滤器进口32返回到过滤器组件30中。
由于通过进口流体从燃料箱22，流经文丘里管80，流入过滤器组件30的流动而产生的进口抽吸，文丘里管80不断地将流体从水箱70导向并抽吸入过滤器进口32，从而将流体从过滤器组件30的底部导向并抽吸入到水箱70中。在使用燃料系统20时，排水组件40不断循环并缓慢地使流体从过滤器组件30的底部流入水箱70，并使流体从水箱70流入过滤器组件30的过滤器进口32，这在燃料系统20内产生了一个闭环。因此，当存在于水箱70中的燃料42缓慢地移入过滤器组件30中时，在过滤器组件30的底部处收集的水44缓慢地移至水箱70并灌满水箱70。
更具体地说，过滤器组件30和水箱70最初被灌满了燃料42(可以来自燃料箱22)。由于泵24产生的负压，燃料42被抽吸入过滤器组件30中，然后被抽吸入水箱70中。当燃料42流经过滤器组件30时，过滤器组件30的过滤介质从燃料42中分离出水44。分离出的水44在过滤器组件30的底部收集或沉降。
同时，由于来自泵24的负压，燃料42从燃料箱22，通过第一文丘里管进口86，通过文丘里管出口96流出，并流入过滤器组件30的过滤器进口32。当来自燃料箱22的燃料42流经文丘里管80时，燃料42的流动产生负压(即，进口抽吸)，该负压将燃料42(在水箱70的顶部)从水箱中抽出，通过文丘里管80(即流入第二文丘里管进口89，通过毛细管88，通过文丘里管出口96流出)，并流入过滤器组件30的过滤器进口32，从而连接从燃料箱22中流出的燃料42。当燃料42移出水箱70时，在水箱70内产生负压，该负压将流体(即水44和/或燃料42)从过滤器组件30的底部抽出或排出，并流入到水箱70。随着过滤器组件30底部的流体(即水44和/或燃料42)被吸入到水箱70中，来自过滤器组件30的流体替代了水箱70中的燃料42(最初灌满水箱70)，然后存储在水箱70中，直到在定期过滤器维护期间将水箱70排空为止。同时，止回阀50防止水44或燃料42从水箱70流回到过滤器组件30中。
为了将排水组件40安装到过滤器组件30上，将止回阀50附接到过滤器组件30的底部排放口36上，并且文丘里管80流体连接(通过例如配件)到燃料箱22和过滤器组件30的过滤器进口32。
如本申请进一步所述，燃料系统20依赖于进口抽吸，该进口抽吸是由于泵24而从燃料箱22流经文丘里管80并流入过滤器组件30的过滤器进口32的燃料流动产生的，从而产生了在排水组件40中的此类流体流动所需的抽吸。进口抽吸将流体从水箱70的顶部抽吸出或拉出，并流到过滤器组件30中，其将流体从滤水器组件30的底部抽吸出或拉出，并流到水箱70中。由于使用进口抽吸来移动流体，因此燃料系统20(尤其是排水组件40)无需依赖于，不需要或使用压力侧管道，也不需要喷射泵将正压力施加到用于排水的过滤器组件30中。
在使用压力侧管道或喷射泵的各种常规燃料系统中，分离出的水可能会流到燃料箱，因此需要通过燃料箱排出。然而，在本燃料系统20中，水44被分离出来流入单独的容器(即，水箱70)，然后可以在定期过滤器维护期间将其排干。此外，在具有喷射泵的各种常规燃料系统中，高速燃料迫使水逸出过滤器组件，这由于高速和高剪切应力而产生了再乳化的可能性。然而，在本燃料系统20中，水44和燃料42没有以如此高的速度混合，并且仅燃料从水箱70抽吸入文丘里管80。因此，在本燃料系统20中再乳化不是问题。
如果使用第二过滤器组件除去水(而不是当前的排水组件40)，则燃料系统的成本将增加，并且如果第一过滤器组件可以有效地除水，则第二过滤器组件将是冗余的。此外，过滤器组件的集水箱容积(通常为总过滤器容积的20％至30％)将是唯一可用于集水的容积，而集水箱容积很难满足燃料系统特定的分离水储存容积要求(取决于应用和燃料质量)。反而，使用本发明的排水组件40更加容易和快捷，这允许根据客户的特定需求，相对于过滤器组件30的尺寸，容易修改可获得的分离的水的储存容量(即，水箱70的尺寸)。此外，通过使用本发明的排水组件40，可以使过滤器组件30的集水箱的尺寸最小化或可以完全消除集水槽，这允许为过滤介质提供了更多的空间和/或过滤器组件30使用的较短的壳体。
如图11A-11B所示，由于文丘里管80的特定几何形状和尺寸影响了从水箱70至过滤器进口32的流速，因此一项研究被用来确定通用的参数理解，可以将其转化为基于流速和压力的临界比、范围以及值。以流量、压差和作为输入进行模拟，该临界尺寸是相对于过滤器进口32的内径D(如图11A所示，其可以等于第二圆柱形部分94(并且也可能第一圆柱形部分84)的内径)的比率。所有设计的有效性或约束性是为了避免任何流体通过毛细管88回流，并且避免水箱70内的垂直速度小于水滴的沉降速度。最终结果提供了针对多种产品尺寸和应用的进口直径D的参数比。
图11B示出了基于运行结果在宽范围的流速下在燃料系统20的一部分内的工作比(作为进口直径D的函数)的示例性范围。在图11B中，第一圆锥形部分82的角度约为21°，第二圆锥形部分92的角度约为7°。模拟的水滴大小为300微米，这是一个非常保守的估计。如图11B所示，狭窄部分85的内径可以在大约0.3*D至0.6*D之间，毛细管88的长度可以在大约D至4*D之间，毛细管88的内径可以在大约0.02*D到0.04*D之间，并且水箱70的宽度可以约为4*D或更大，其中D是过滤器进口32的内径。应注意的是，毛细管88的内径比毛细管88的长度重要得多。对于大多数流速，毛细管88的长度可以为大约10至30mm。
此外，如在各种研究中所确定的那样，流经水箱70的流速远小于水颗粒或水滴的沉降速度，这意味着在水箱70中分离出的水粒子(甚至小至300微米)不会随着水箱70内的上升流量而向上流动(并且也不会被带出水箱70，通过文丘里管80，并流入过滤器进口32)，而是会由于重力作用沉降在水箱70的底部。
如本申请可使用的，术语“基本上”和类似术语旨在具有与本公开的主题所属领域的普通技术人员的通用和可接受的用法相一致的广泛含义。阅读本公开的本领域技术人员应该理解，这些术语旨在允许描述和要求保护的某些特征，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确数值范围。因此，这些术语应被解释为表示所描述和要求保护的主题的非实质性或无关紧要的修改或变更被认为是在所附权利要求中所述的本发明的范围内。
本申请使用的术语“联接”、“连接”等是指两个构件直接或间接地彼此接合。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
本申请对元件位置(例如，“顶部”、“底部”等)的引用仅用于描述附图中各种元件的方向。应当注意，根据其他示例性实施例，各种元件的取向可以不同，并且这些变型旨在被本公开所涵盖。
重要的是要注意，各种示例性实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本申请所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，示出为整体形成的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可以颠倒或以其他方式变化，并且离散元件或位置的性质或数量可以改变或变化。根据替代实施例，可以改变或重新排序任何过程或方法步骤的顺序或序列。不脱离本发明的范围的情况下，还可以在各种示例性实施例的设计，操作条件和布置中进行其他替换，修改，改变和省略。
虽然本说明书包含许多具体的实施细节，但这些不应被解释为对任何发明或可能要求保护范围的限制，而是作为对特定发明的特定实施特有的特征的描述。在单独实现的上下文中在本说明书中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管上述的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在某些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，所要求保护的组合可以针对子组合的子组合或变型。

Claims (23)

1.一种用于从过滤器组件中排出水的排水组件，其特征在于，所述排水组件包括：
管道；
水箱，所述管道将过滤器组件的底部流体连接至所述水箱的底部；
文丘里管，所述文丘里管包括：
第一文丘里管进口，允许流体从燃料箱流入所述文丘里管，
第二文丘里管进口，允许流体从所述水箱流入所述文丘里管，以及
文丘里管出口，允许流体从所述文丘里管流入所述过滤器组件。
2.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，所述第二文丘里管进口包括流体连接至所述水箱的顶部的毛细管。
3.根据权利要求2所述的排水组件，其特征在于，所述毛细管的长度范围在所述过滤器组件的过滤器进口的直径的1-4倍的范围内。
4.根据权利要求3所述的排水组件，其特征在于，所述毛细管的内径范围在所述过滤器进口的直径的0.02至0.04倍的范围内。
5.根据权利要求4所述的排水组件，其特征在于，所述水箱的宽度等于或大于所述过滤器进口的直径的4倍。
6.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，流体在流经所述过滤组件并被所述过滤组件过滤之后，从所述过滤组件的底部流至所述排水组件的管道内。
7.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，通过所述文丘里管的进口抽吸导致流体流出所述水箱并流至所述过滤器组件的过滤器进口内。
8.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，所述文丘里管位于所述过滤器组件的上游。
9.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，当使用所述过滤器组件时，流体连续地从所述过滤器组件排出并流至所述水箱内。
10.根据权利要求1所述的排水组件，其特征在于，所述水箱包括收集套；所述收集套被配置为沿周向位于所述过滤器组件的至少一部分的周围。
11.根据权利要求10所述的排水组件，其特征在于，还包括位于所述管道上游的止回阀，所述止回阀被配置为防止水或燃料在其上游流至所述过滤器组件内。
12.根据权利要求10所述的排水组件，其特征在于，还包括：
支撑环，所述支撑环位于所述水箱内，围绕所述第二文丘里管进口；以及
过滤介质补片，所述过滤介质补片沿所述支撑环的末端定位，并与所述支撑环附接；所述支撑环位于远离所述第二丘里管进口的远侧端。。
13.一种燃料系统，其特征在于，包括：
燃料箱，所述燃料箱被配置为容纳待过滤的燃料；
过滤器组件，所述过滤器组件过滤来自所述燃料箱的燃料；
泵，所述泵通过所述过滤器组件吸入所述燃料；以及
排水组件，所述排水组件用于从所述过滤器组件中排水，所述排水组件包括：
管道，
水箱，所述管道将过滤器组件的底部流体连接至所述水箱的底部；
文丘里管，所述文丘里管包括：
第一文丘里管进口，允许流体从燃料箱流至所述文丘里管内，
第二文丘里管进口，允许流体从所述水箱流至所述文丘里管内，以及
文丘里管出口，允许流体从所述文丘里管流至所述过滤器组件内。
14.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，所述第二文丘里管进口包括流体连接至所述水箱的顶部的毛细管。
15.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，所述毛细管的长度范围在所述过滤器组件的过滤器进口的直径的1-4倍的范围内。
16.根据权利要求15所述的燃料系统，其特征在于，所述毛细管的内径范围在所述过滤器进口的直径的0.02至0.04倍的范围内。
17.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，还包括：
支撑环，所述支撑环位于所述水箱内，围绕所述第二文丘里管进口；以及
过滤介质补片，所述过滤介质补片沿所述支撑环的末端定位，并与所述支撑环附接；所述支撑环位于远离所述第二丘里管进口的远侧端。。
18.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，流体从所述燃料箱，通过所述文丘里管，流入所述过滤器组件，通过所述管道，流入所述水箱，通过所述文丘里管的毛细管，并通过所述过滤器进口回流到所述过滤器组件中。
19.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，进口抽吸是由从所述燃料箱，通过所述文丘里管，并流入所述过滤器组件的燃料流动所产生的，其中，所述进口抽吸将流体从所述过滤器组件的底部抽吸到所述水箱内。
20.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，所述排水组件位于所述燃料箱的下游和所述泵的上游。
21.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，燃料从所述燃料箱，通过所述文丘里管，并流至所述过滤器组件内，通过所述文丘里管产生进口抽吸，该进口抽吸导致流体从所述水箱流出并流至所述过滤器组件的过滤器进口内。
22.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，所述水箱包括收集套；所述收集套被配置为沿周向位于所述过滤器组件的至少一部分的周围。
23.根据权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，还包括止回阀，所述止回阀位于所述管道上游的所述过滤器组件的底部，所述止回阀被配置为防止水或燃料从其上游流至所述过滤器组件内。
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