CN113446140B - 燃料-水分离器系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料‑水分离器系统和方法。燃料‑水分离器包括筒组件和碗。筒组件接收燃料‑水混合物并提供燃料。筒组件包括端板。碗被构造为储存从燃料‑水混合物分离的水。碗联接到端板。端板包括接收来自碗的空气的通气孔。通气孔建立碗和筒组件内的压力平衡。

Description

燃料-水分离器系统和方法
本申请是申请号为201880039067.2(国际申请号PCT/US2018/041425)、国际申请日为2018年07月10日、发明名称为“燃料-水分离器系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请总体涉及燃料-水分离器系统领域。
背景技术
对于诸如柴油机的内燃机，燃料系统可能累积在燃料系统内流动的燃料内夹带(例如混合等)的水。为了从燃料去除一些水，这些燃料系统可以合并燃料-水分离器。常规燃料-水分离器内的空气背压降低了常规燃料-水分离器储存水的能力。为了解决该问题，许多常规的燃料-水分离器使用内部容积内的中心通风口。然而，该中心通风口上方的空气被捕获在内部容积内。因此，这种常规的燃料-水分离器不能利用整个内部容积来储存水。
发明内容
在实施方式中，燃料-水分离器包括筒组件和碗。筒组件接收燃料-水混合物并提供燃料。筒组件包括端板。碗被构造为储存从燃料-水混合物分离的水。碗联接到端板。端板包括接收来自碗的空气的通气孔。通气孔建立碗和筒组件内的压力平衡。
在另一个实施方式中，燃料-水分离器包括筒组件和碗。筒组件被构造为分离燃料-水混合物。筒组件包括聚结管和端板。端板包括轴向体和通气孔。轴向体接收在聚结管内。通气孔延伸穿过轴向体，并且与聚结管流体连通。碗被构造为储存从燃料-水混合物分离的水。碗包括联接到轴向体的中心体。
附图说明
附图和以下描述中阐述了一个或多个实现的细节。本公开的其他特征、方面以及优点将从描述、附图以及权利要求变得清楚，附图中：
图1是示例燃料-水分离器的截面图；
图2是在图1中的线A-A下方截取的图1的燃料-水分离器的一部分的详细视图；
图3是用于燃料-水分离器的示例端板的底部立体图，诸如图1所示的示例燃料-水分离器；
图4是图3所示的示例端板的仰视图；
图5是围绕线B-B截取的图4所示的示例端板的截面图；
图6是用于燃料-水分离器的另一个示例端板的底部立体图，诸如图1所示的示例燃料-水分离器；
图7是图6所示的示例端板的顶部立体图；
图8是围绕线C-C截取的图6所示的示例端板的截面图；
图9是图8的一部分的详细视图；
图10是用于燃料-水分离器的又一个示例端板的底部立体图，诸如图1所示的示例燃料-水分离器；
图11是图6所示的示例端板的顶部立体图；
图12是用于燃料-水分离器的示例碗的顶部立体图，诸如图1所示的示例燃料-水分离器；
图13是围绕线D-D截取的图12所示的示例碗的截面图；
图14是图12所示的示例碗的另一个顶部立体图，某些部分仅为了例示性目的而被示出为半透明的；
图15是用于燃料-水分离器的示例碗的截面图，诸如图1所示的示例燃料-水分离器；以及
图16是图15所示的示例碗的顶部立体图。
将认识到，为了例示性目的，一些或全部附图是示意表示。提供附图是为了例示一种或多种实现，明确理解它们将不用于限制权利要求的范围或含义。
具体实施方式
以下是与用于从燃料系统内的燃料分离水的方法、设备以及系统有关的各种概念以及实现的更详细描述。由于所描述的概念不限于任何特定的实现方式，所以可以以多种方式中的任意一种来实现上面介绍和下面更详细讨论的各种概念。主要为了例示性目的而提供具体实现和应用的示例。
I.示例燃料-水分离器
图1和图2描绘了根据示例实施方式的燃料-水分离器100。如此处将更详细地描述的，燃料-水分离器100用来从燃料系统内的燃料(例如柴油、汽油、石油、乙醇等)分离水。燃料-水分离器100包括滤头组件102和筒组件104。
滤头组件102从燃料系统中的上游部件(例如燃料箱、燃料泵等)接收燃料-水混合物，并且向燃料系统中的下游部件(例如燃料过滤器、燃料泵、燃料喷射器等)提供燃料。进一步地，滤头组件102将燃料-水混合物提供给筒组件104，并从筒组件104接收燃料(除去水的)。筒组件104包括聚结管110和定位在外壳或壳体113内的筒112。聚结管110和筒112协作来将燃料与水分离。燃料-水分离器100还包括定位在滤头组件102与筒组件104之间的偏置构件108(例如弹簧)。
筒组件104包括端板114。端板114形成筒组件104的底端。例如，端板114可以永久地附接(例如经由粘合剂黏结、经由聚氨酯黏结等)到筒组件104的一部分(例如内表面等)。燃料-水分离器100还包括碗116(例如透明或半透明的碗等)、排水塞118以及传感器120(例如燃料中水的传感器等)。端板114、碗116以及排水塞118协作来从燃料-水分离器100排出水。传感器120用于确定碗116中的水量(例如百分比、容量等)。燃料-水分离器100还包括定位在端板114与筒组件104的一部分之间的密封构件122。例如，密封构件122(例如O形圈)可以定位在壳体113与端板114之间。在示例制造过程中，将密封构件122放置在端板114上，然后将端板114永久地附接到筒组件104的一部分。
碗116包括中心体200。中心体200限定中心腔201。碗116还包括圆周体202。在操作中，中心体200通过端板114中的轴向体206从筒组件104接收水。端板114还包括环形体207。环形体207联接到轴向体206，并且被构造为与筒112相接。环形体207和圆周体202在其间限定圆周腔203。中心体200将水引导至与中心腔201可连通的出口通道208，并且将水提供给排水塞118。排水塞118通过圆周体202经由入口通道209将水提供到圆周腔203中。圆周体202将水提供给传感器120。
圆周体202包括排水塞孔径119和传感器孔径121。排水塞孔径119被构造为接收排水塞118，并且传感器孔径121被构造为接收传感器120。在各种实施方式中，排水塞118被构造为旋拧到排水塞孔径119中，并且传感器120被构造为旋拧到传感器孔径121中。
空气也积聚在圆周体202内。空气通过端板114中的通气孔210(例如通风口等)从圆周腔203提供到轴向体206中。由于通气孔210集成在端板114内，所以减少与燃料-水分离器100关联的部件的总数。与利用大量部件的常规分离器相比，这节省成本。
从轴向体206，空气被提供到筒组件104中，使得消除或实质减轻碗116内的背压。通过使用通气孔210，提高碗116收集和储存水的能力，从而提高燃料-水分离器100的期望性。在图2中，空气的轨迹以实线箭头示出，而水的轨迹以虚线箭头示出。
端板114用于许多不同的目的。第一，端板114从碗116接收大致全部(例如至少95％等)的空气，并且将大致全部(例如至少95％等)的空气提供到筒组件104中，从而增加了可以在碗116中收集(例如从出口通道208、排水塞118以及入口通道209等)的水量。第二，端板114将碗116永久地联接到筒组件104。由于端板114将碗116永久地联接到筒组件104，因此不需要分离器适配器，并且减小了与燃料-水分离器100关联的部件的总数。与利用大量部件的常规分离器相比，这节省成本。另外，碗116的该结构促进碗116的排空，因为通气孔210朝向筒112的清洁侧(例如顶侧等)敞开，从而促进从碗116排放空气。第三，端板114在碗116与筒组件104之间提供永久的密封界面，从而防止两者之间的水泄漏。
图3至图5更详细地例示了示例端板114。端板114包括多个径向肋400、多个圆周壁段401以及多个圆周肋402。每个圆周壁段401联接到相邻的一对圆周肋402，使得相邻对的圆周肋402由圆周壁段401相互间隔开。圆周壁段401和圆周肋402协作来形成围绕轴向体206的圆周壁，从而在它们之间限定圆周腔。径向肋400的数量等于圆周肋402的数量。径向肋400从轴向体206延伸，并且各自定心在多个圆周肋402中的一个上。圆周肋402定位在端板114的一侧的外周周围。每个圆周肋402定位在一个径向肋400周围，使得每个径向肋400与单个圆周肋402关联。由于该构造以及圆周肋402的相对圆周长度，在相邻的径向肋400之间形成口袋(例如腔、空隙等)。
在每个径向肋400与关联的圆周肋402之间形成间隙。空气在这些间隙之间流动并流动到通气孔210中，使得空气相对于轴向体206从360度被导向通气孔210。如图5所示，通气孔210相对于轴向体206成角度。这样，可以通过将角度芯插入端板114中来构造通气孔210。
图6至图9例示了根据另一个示例实施方式的端板600。端板600类似于此处所述的端板114。在该实施方式中，端板600使用两个芯来制造，一个芯被定位在轴向体206内，另一个芯被定位在轴向体206与圆周肋402之间。这样，端板600可以通过交叉合模(cross-overshutoff)来制造。不是包括多个圆周壁段401，而是端板600包括连续的圆周壁602。连续的圆周壁602围绕多个圆周肋402中的每一个圆周肋延伸。多个圆周肋402中的每一个联接到连续的圆周壁602。
图10和图11例示了根据又一个示例实施方式的端板1000。端板1000类似于此处所述的端板114。在该实施方式中，端板1000包括多个通气孔210，并且每个径向肋400集成在一个圆周肋402内，使得在每对径向肋400与圆周肋402之间不存在间隙。每个通气孔210沿着轴向体206定位在相邻的径向肋400之间。例如，端板1000可以包括八个通气孔210、八个径向肋400以及八个圆周肋402。类似于图6至图9所例示的端板600，图10和图11所例示的端板1000可以通过交叉合模来制造。
图12至图14例示了根据示例实施方式的碗116。碗116包括狭槽1200，该狭槽沿着中心体200定位，使得空气和燃料和/或水可以经由狭槽1200在中心体200与圆周体202之间行进。具体地，燃料和/或水经由狭槽1200从中心体200流到到圆周体202中，并且空气经由狭槽1200从圆周体202流到中心体200中。
在与燃料-水分离器100关联的内燃机上的初始启动时，空气被包含在碗116内。随着燃料和/或水通过中心体200进入碗116，被捕获在碗116中的任意空气借助狭槽1200被抽空。图12至图14所示的碗116继续利用如前所述的包括通气孔210的端板114。这样，当碗116内的燃料和/或水的高度上升时，也可以经由通气孔210抽空空气。
图15和图16例示了根据另一个示例实施方式的端板1500和碗1502。端板1500类似于此处所述的端板114。碗1502类似于此处所述的碗116。理解的是，端板1500和碗1502被构造为联接在一起，并且用于与此处所述的燃料水分离器100类似的燃料-水分离器中。
端板1500包括多个径向肋400、多个圆周壁段401和多个圆周肋402以及多个通气孔210。与此处所述的其他端板不同，端板1500包括定位在轴向体206内的多个内部肋1504。多个内部肋1504限定多个流动通道1506，多个流动通道1506中的每一个位于相邻的内部肋1504之间。多个流动通道1506中的每一个与多个通气孔210之一流体连通，使得来自碗1502的空气和水流经多个通气孔210中的至少一个，进入多个流动通道1506中的至少一个中，并且进入轴向体206中。
碗1502包括中心突起1508，而不是包括中心腔201。中心突起1508不储存空气或水，而是被构造为被接收在轴向体206内，使得中心突起1508的中心面1510接触多个内部肋1504。在示例实施方式中，多个通气孔210中的每一个不形成为端板1500中的孔径。相反，多个通气孔210中的每一个由轴向体206和中心突起1508的形状限定。
端板1500和碗1502协作来将空气和水储存在碗1502中，并且通过多个通气孔210和多个流动通道1506将空气和水从碗1502引导到端板1500中。空气被向上运送穿过端板1500并进入聚结管110和/或筒112中。然而，由于水的重量，水大致保持在端板1500和/或碗1502中。具体地，水经由多个流动通道1506和通气孔210从端板1500排到碗1502中。这样，虽然一些水可能与空气一起通过通气孔210和流动通孔1506运送，但燃料水分离器被构造为使得水被引回到碗1502中，在其中可以将水排出。
示例实施方式的构造
虽然该说明书包含许多具体实现细节，但这些细节不应被解释为是对可以要求保护的范围的限制，相反应被解释为是特定于特定实现的特征的描述。在单独实现的背景下在该说明书中描述的特定特征还可以在单个实现中组合实现。相反，在单个实现的背景下描述的各种特征还可以单独在多个实现中或以任意合适的子组合实现。而且，虽然特征可以被描述为以特定组合来起作用且甚至初始照此要求保护，但来自所要求保护组合的一个或多个特征在一些情况下可以从组合切除，并且所要求保护的组合可以致力于子组合或子组合的变体。
如这里所用的，术语“大致”和类似术语旨在具有与本公开的主题关于的本领域的普通技术人员进行的普通接受用途一致的广泛含义。查核本公开的本领域技术人员应理解，这些术语旨在在不将所述和所要求保护的特定特征的范围限于所提供的精确数字范围的情况下允许这些特征的描述。因此，这些术语应被解释为指示所述和所要求保护的主题的非实质性或不重要修改或改变被认为在如所附权利要求中列举的本发明的范围内。
如此处所用的术语“联接”等意指两个部件直接或间接接合到彼此。这种接合可以为固定的(例如永久的)或可移动的(例如可去除的或可释放的)。这种接合可以凭借两个部件或两个部件和任意另外中间部件与彼此一体形成为单个同一主体、凭借两个部件或两个部件和任意另外中间部件附接到彼此来实现。
重要的是注意，在各种示例实现中示出的系统的构造和结构在特性上仅是例示性的，而不是限制性的。期望保护在所描述的实现的精神和/或范围内的所有改变和修改。应当理解，某些特征可能不是必要的，并且缺少各种特征的实现可以被认为是在本申请的范围之内，该范围由所附权利要求限定。当使用语言“一部分”时，除非相反地明确陈述，否则该项可以包括一部分和/或整个项。
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2017年7月12日提交的印度临时专利申请No.201741024558的权益和优先权，此处以引证的方式将该申请的内容全文并入。

Claims (26)

1.一种燃料-水分离器，所述燃料-水分离器被构造为便于从燃料-水混合物中分离燃料，所述燃料-水分离器包括：
筒组件，所述筒组件包括端板，所述端板包括：顶侧；底侧；轴向体；第一径向肋，所述第一径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；第二径向肋，所述第二径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；通气孔，所述通气孔在所述第一径向肋和所述第二径向肋之间延伸穿过所述轴向体；和第一圆周肋，所述第一圆周肋包括沿所述底侧周向地延伸的第一部分，所述第一部分与所述第一径向肋径向地分离，所述第一部分与所述轴向体、所述第一径向肋以及所述第二径向肋协作以提供通向所述通气孔的第一流路；和
碗，所述碗联接到所述底侧并且被构造为储存从所述燃料-水混合物分离的水。
2.根据权利要求1所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板进一步包括第三径向肋，所述第三径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；
所述第一径向肋在所述第三径向肋与所述通气孔之间延伸；并且
所述第一流路能够与位于所述第一径向肋和所述第三径向肋之间的区域连通。
3.根据权利要求1所述的燃料-水分离器，其中，所述端板进一步包括第二圆周肋，所述第二圆周肋包括第二部分，所述第二部分沿所述底侧周向地延伸，所述第二部分与所述第二径向肋径向地分离，所述第二部分与所述轴向体、所述第一径向肋以及所述第二径向肋协作以提供通向所述通气孔的第二流路。
4.根据权利要求1所述的燃料-水分离器，其中，所述筒组件还包括聚结管，并且所述轴向体被接收在所述聚结管内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板包括联接到所述轴向体的环形体；
所述碗包括：中心体，所述中心体被接收在所述轴向体内；和圆周体，该圆周体布置在所述中心体周围；
所述环形体和所述圆周体在其间限定圆周腔；并且
所述通气孔与所述圆周腔能够连通。
6.根据权利要求5所述的燃料-水分离器，其中，
所述中心体限定中心腔；并且
所述碗包括：
出口通道，该出口通道与所述中心腔能够连通；和
入口通道，该入口通道与所述圆周腔能够连通。
7.根据权利要求6所述的燃料-水分离器，该燃料-水分离器还包括排水塞，并且其中：
所述碗还包括排水塞孔径；
所述排水塞定位在所述排水塞孔径内；并且
所述排水塞将所述出口通道与所述入口通道流体地联接，使得所述中心腔流体地联接到所述圆周腔。
8.根据权利要求6所述的燃料-水分离器，该燃料-水分离器还包括传感器，所述传感器被定位在被限定于所述碗中的传感器孔径内。
9.根据权利要求8所述的燃料-水分离器，其中，
所述传感器孔径被布置为靠近所述圆周腔；并且
所述传感器被构造为确定储存在所述碗内的所述水的量。
10.一种燃料-水分离器，所述燃料-水分离器被构造为便于从燃料-水混合物中分离燃料，所述燃料-水分离器包括：
筒组件，所述筒组件包括端板，所述端板包括：顶侧；底侧；轴向体；第一径向肋，所述第一径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；第二径向肋，所述第二径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；第一通气孔，所述第一通气孔在所述第一径向肋和所述第二径向肋之间延伸穿过所述轴向体；和第一圆周肋，所述第一圆周肋联接到所述第一径向肋，所述第一圆周肋包括朝向所述第二径向肋延伸的第一部分；和
碗，所述碗联接到所述底侧并且被构造为储存从所述燃料-水混合物分离的水。
11.根据权利要求10所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板进一步包括：第三径向肋，所述第三径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；和第二通气孔，所述第二通气孔在所述第二径向肋和所述第三径向肋之间延伸穿过所述轴向体；
所述第一径向肋在所述第三径向肋与所述第一通气孔之间延伸；并且
所述第二径向肋在所述第一径向肋与所述第二通气孔之间延伸。
12.根据权利要求10所述的燃料-水分离器，其中，所述端板进一步包括联接到所述第二径向肋的第二圆周肋，所述第二圆周肋包括朝向所述第一径向肋延伸的第二部分。
13.根据权利要求12所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板进一步包括联接到所述第一圆周肋和所述第二圆周肋的圆周壁段；并且
所述底侧的一部分由所述轴向体、所述第一径向肋、所述第一圆周肋、所述第二径向肋、所述第二圆周肋和所述圆周壁段定界。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板包括联接到所述轴向体的环形体；
所述碗包括：中心体，所述中心体被接收在所述轴向体内；和圆周体，该圆周体布置在所述中心体周围；
所述环形体和所述圆周体在其间限定圆周腔；并且
所述第一通气孔与所述圆周腔能够连通。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的燃料-水分离器，其中，所述第一径向肋定心在所述第一圆周肋上。
16.根据权利要求10至13中任一项所述的燃料-水分离器，其中，所述第一圆周肋包括与所述第一部分邻接的第二部分，所述第二部分朝向所述轴向体延伸。
17.一种燃料-水分离器，所述燃料-水分离器被构造为便于从燃料-水混合物中分离燃料，所述燃料-水分离器包括：
筒组件，所述筒组件包括端板，所述端板包括：顶侧；底侧；轴向体；第一径向肋，所述第一径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；第二径向肋，所述第二径向肋沿所述底侧从所述轴向体径向地延伸；第一圆周肋，所述第一圆周肋联接到所述第一径向肋，所述第一圆周肋包括朝向所述第二径向肋延伸的第一部分；和第二圆周肋，所述第二圆周肋联接到所述第二径向肋，所述第二圆周肋包括朝向所述第一径向肋延伸的第二部分；和
碗，所述碗联接到所述底侧并且被构造为储存从所述燃料-水混合物分离的水。
18.根据权利要求17所述的燃料-水分离器，其中，所述第一圆周肋包括与所述第一部分邻接的第三部分，所述第三部分朝向所述轴向体延伸。
19.根据权利要求17或18所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板进一步包括延伸穿过所述轴向体的通气孔；并且
所述第一径向肋布置在所述通气孔与所述第二径向肋之间。
20.根据权利要求17或18所述的燃料-水分离器，其中：
所述端板进一步包括联接到所述第一圆周肋和所述第二圆周肋的圆周壁段；并且
所述底侧的一部分由所述轴向体、所述第一径向肋、所述第一圆周肋、所述第二径向肋、所述第二圆周肋和所述圆周壁段定界。
21.根据权利要求17或18所述的燃料-水分离器，其中，所述第一径向肋定心在所述第一圆周肋上。
22.根据权利要求21所述的燃料-水分离器，其中，所述第二径向肋定心在所述第二圆周肋上。
23.一种燃料-水分离器，该燃料-水分离器包括：
筒组件，该筒组件接收燃料-水混合物并提供燃料，所述筒组件包括端板；和
碗，该碗被构造为储存从所述燃料-水混合物分离的水，所述碗联接到所述端板；
其中，所述筒组件还包括聚结管；
其中，所述端板包括：通气孔，所述通气孔接收来自所述碗的空气，使得所述通气孔建立所述碗和所述筒组件内的压力平衡；轴向体，所述轴向体被接收在所述聚结管内；多个径向肋，所述多个径向肋从所述轴向体延伸；多个圆周肋；和多个圆周壁段，所述多个圆周壁段中的每一个联接到所述多个圆周肋中的两个圆周肋，使得所述多个圆周肋中的相邻对的圆周肋被所述多个圆周壁段中的一个圆周壁段相互间隔开；
其中，所述通气孔在所述多个径向肋中的相邻对的径向肋之间延伸穿过所述轴向体；并且
其中，所述多个圆周肋和所述多个圆周壁段协作来形成围绕所述轴向体的圆周壁。
24.根据权利要求23所述的燃料-水分离器，其中：
所述多个径向肋中的每一个定心在所述多个圆周肋中的一个上；
所述多个径向肋中的每一个和所述多个圆周肋中的每一个协作来在其间形成相应的腔；并且
每个腔与所述通气孔流体连通。
25.一种燃料-水分离器，该燃料-水分离器包括：
筒组件，该筒组件被构造为分离燃料-水混合物，所述筒组件包括：
聚结管；和
端板，所述端板包括：轴向体，所述轴向体被接收在所述聚结管内；多个径向肋，所述多个径向肋从所述轴向体延伸；多个圆周肋；通气孔，所述通气孔布置在所述多个径向肋中的相邻对的径向肋之间并在所述多个径向肋中的相邻对的径向肋之间延伸穿过所述轴向体，并且与所述聚结管流体连通；和多个圆周壁段，所述多个圆周壁段中的每一个联接到所述多个圆周肋中的两个圆周肋，使得所述多个圆周肋中的相邻对的圆周肋被所述多个圆周壁段中的一个圆周壁段相互间隔开；和
碗，所述碗被构造为储存从所述燃料-水混合物分离的水，所述碗包括联接到所述轴向体的中心体；
其中，所述多个圆周肋和所述多个圆周壁段协作来形成围绕所述轴向体的圆周壁。
26.根据权利要求25所述的燃料-水分离器，其中，
所述多个径向肋中的每一个定心在所述多个圆周肋中的一个上；
所述多个径向肋中的每一个和所述多个圆周肋中的每一个协作来在其间形成腔；并且
每个腔与所述通气孔流体连通。
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