藉助於浮閥的帶溢水保護功能的水分離器的製作方法

2023-08-06 00:23:36 3

本發明涉及一種用於分離包含在燃料中的水的水分離器。

背景技術：

給水分離器配置排水裝置是眾所周知的。例如，de60026724t2公開了水分離燃料濾清器，其具有用於分離出的水的集水室。由傳感器檢測達到集水室中的最大充水位。然後，水分離器的泵將水從集水室抽出。

de102010047354b3公開了另外的燃料濾清器系統。所已知的燃料濾清器系統包括排水管路。燃料濾清器系統包括可根據排水管路的壓力來進行控制的可雙向關閉閥。

此外，給用於分離包含在燃料中的水的水分離器提供浮閥是眾所周知的。

例如，de202011104600u1和de3217162a1公開了水分離燃料濾清器。分離出的水收集在濾清器殼體的底部處。排水閥布置在這個底部處，在水收集在底部的情況下，所述排水閥藉助於浮球打開。

de112010003359t5公開了具有浮閥的燃料濾清器，所述浮閥防止燃料進入集水室。

de102008020233a1公開了具有蒸發裝置的水分離器。所述水分離器包括位於蒸氣出口處的浮閥，以便防止蒸發的柴油會到達環境中。

us5,705,056a公開了具有出口閥的水分離器。在集水時，則通過浮閥打開所述出口閥。

最後，ep0060106a2公開了具有排水曲徑（labyrinth）的水分離器。分離器元件布置在所述排水曲徑上方，而集水室布置在所述排水曲徑下方。在所述排水曲徑中，設有若干球以便防止燃料下沉到集水室中以及來加速水的下沉。

在已知的具有浮閥的水分離器中，分離器元件、集水室和分離器元件與集水室之間的流體連接件相對於彼此串聯地布置，其中，浮閥控制到集水室的入口或從集水室的出口。因此，僅為分離出的水提供從水分離器出來的一個流出路徑。當這一個流出路徑發生故障時，例如，由於集水室滿了且忽視了維護信號，則會發生水分離器的故障。

在此背景下，wo2010/020489a1公開了一種具有集水室的水分離器，所述集水室在底部設有水出口且在頂部設有燃料出口，使得即使水分離器已滿時，集水室仍能夠繼續操作。然而，在wo2010/020489a1中，在平靜流的情況下，集水室操作為分離器元件。由於燃料的回流，因此會產生一定的流。

技術實現要素：

因此，本發明的目標是提供一種具有顯著改進的效率的水分離器，所述水分離器在集水室不排水的情況下仍然不會發生故障。

此目標是通過具有權利要求1的特徵的水分離器所解決的。從屬權利要求提供方便的實施例。

因此，根據本發明的目標是通過一種用於分離包含在燃料中的水的水分離器所解決的，所述水分離器包括：

a)水分離器殼體；

b)分離器元件，其布置在水分離器殼體中；

c)集水室，在水分離器的操作中，所述集水室布置在分離器元件下方，並且通過集水室貫通開口與分離器元件流體地連接；

d)排水貫通開口，其用於將水從水分離器排出，所述排水貫通開口的一端從水分離器中出來且其另一端通過溢流閥與集水室流體地連接；

e)在溢流閥中用於關閉排水貫通開口的浮子，其中，所述浮子的平均密度達到大於700kg/m³且小於1,000kg/m³，使得所述浮子在達到溢流閥處的充水位時即刻打開集水室與排水貫通開口之間的連接。

藉助於浮子，使溢流閥打開的僅僅是水，而非燃料。因此，顯著改進了水分離器的效率。同時，由於藉助於溢流閥來進行排水，所以即使當並不實施對已裝滿的集水室的排水時，仍確保水分離器的功能。此外，當從水箱中濺出的水被吸入到水分離器中時，根據本發明的水分離器保護機動車輛的噴射系統，這是由於溢流閥防止水被抽吸至噴射系統。因此保護噴射系統以防止腐蝕。

浮子的大於700kg/m³且小於1,000kg/m³的平均密度對應於機動車輛中所使用的燃料的密度。優選地，浮子的平均密度大於819kg/m³且小於1,000kg/m³。在這種情況下，使浮子浮起的是水，而非柴油燃料。特別優選地，浮子的平均密度大於875kg/m³且小於885kg/m³。

排水貫通開口在溢流閥中能夠與集水室貫通開口岔開。在這種情況下，水分離器具有特別簡單的構造。

浮子能夠實現成非均質的。例如，浮子能夠包括第一材料的芯和另一材料的包層。然而，為了簡化浮子的製造，浮子優選地包括具有均質密度的單一材料。當浮子由聚丙烯製成時，能夠特別簡單地製造浮子。

當浮子為球形時，溢流閥具有特別簡單的構造。在這種情況下，不必提供用於浮子的取向的導向件。

當溢流閥包括具有密封表面的閥座時，進一步簡化了水分離器的製造，其中所述密封表面的幾何結構至少部分地與浮子的外側互補。優選地，密封表面實現為用於接收球形浮子的部分球形表面的形式。

閥座能夠形成在水分離器殼體中。在這種情況下，排水貫通開口至少部分地形成於水分離器殼體中。

可替代地，閥座能夠實現為溢流閥的插入構件，其中，所述插入構件與水分離器殼體連接。藉助於插入構件，避免了水分離器殼體的複雜構型或銑出零件，使得能夠顯著簡化水分離器的製造。在這種情況下，排水貫通開口至少部分地形成於插入構件中。

優選地藉助於至少一個螺紋連接件將插入構件緊固到水分離器殼體。可替代地或額外地，能夠通過水分離器殼體中的徑向壓槽來緊固插入構件。

為了使溢流閥閥座的故障致動的風險降到最低，位於集水室與浮子之間的集水室貫通開口能夠具有小於7mm²的橫截面表面積、擋板和/或曲徑。

溢流閥能夠布置在集水室的頂層上面。

在本發明的另外的實施例中，水分離器殼體可包括位於分離器元件與集水室之間的環形通道，其中，溢流閥與所述環形通道流體地連接且布置在分離器元件與集水室之間。

環形通道能夠實現為相對於集水室部分地關閉。

特別優選地，除排水貫通開口之外，水分離器還包括水排放裝置，所述水排放裝置用於收集在集水室中的水的至少部分的排出。因此，藉助於水排放裝置，實現了對集水室的「普通」排水。在水分離器的操作中，水排放裝置優選地布置或實現在集水室下方，使得在沒有集水室的泵的情況下能夠將水從集水室排出。

在本發明的特別優選的實施例中，在水分離器的操作中，水排放裝置布置在溢流閥下方。進一步優選地，在水分離器的操作中，水排放裝置布置在排水貫通開口下方。

在此背景下，水排放裝置可包括位於集水室的底部區域中的排放開口。

對此可替代地或額外地，水排放裝置能夠包括排放通道，藉助於所述排放通道，能夠向上穿過水分離器來排放收集在集水室中的水，其中，所述排放通道至少部分地形成在水分離器殼體中和/或分離器元件中。

特別優選地，水分離器包括燃料箱和與燃料箱流體地連接的回流管路，其中，排放貫通開口與回流管路流體地連接。因此，排放貫通開口最終通向燃料箱中。在這種情況下，對於經由排放貫通開口來排放的水而言不需要水排放件。

在本發明的另外的優選實施例中，水分離器包括用於檢測水分離器中的充水位的水位傳感器。所述水位傳感器優選地布置在集水室中。當水位傳感器關於水分離器的縱向軸線居中地布置時，簡化水分離器的製造。

優選地，在水分離器的操作中，水位傳感器布置在溢流閥下方，特別優選地布置在排放貫通開口下方。

分離器元件可包括篩管和支撐管，在這兩者之間形成水分離間隙，其中，所述水分離間隙與集水室流體地連接。

為了提高水分離率，分離器元件優選地包括聚結介質。

進一步優選地，分離器元件包括濾清器介質，使得除水分離之外還將汙垢從燃料中濾除。

附圖說明

本發明的另外的特徵和優點能夠從以下對本發明的幾個實施例的詳細描述、從示出對本發明而言重要的細節的附圖的各圖以及從權利要求來得到理解。

圖示了附圖中所圖示的特徵，使得根據本發明的特殊性能夠變得清晰可見。在本發明的變型中，能夠通過其自身以單獨的方式或以其中若干組合的方式來實現各種特徵。

附圖中示出了：

圖1是具有水分離器殼體和溢流閥的水分離器的第一實施例的剖視圖，其中，溢流閥的閥座形成在水分離器殼體中；

圖2是具有溢流閥的水分離器的第二實施例的剖視圖，其中，溢流閥的閥座形成在插入構件中；

圖3是圖2的溢流閥的放大圖示；以及

圖4是具有溢流閥的水分離器的第三實施例的剖視圖，其中，溢流閥的閥座形成在插入構件中且集水室貫通開口以與溢流閥相鄰的方式延伸。

具體實施方式

圖1示出了呈燃料濾清器的形式的水分離器10。水分離器10包括分離器元件12。分離器元件12布置在水分離器殼體14中。

分離器元件12呈濾清器元件的形式，更精確地呈圓形濾清器元件的形式。在此背景下，分離器元件12實現為基本上與其中心濾清器元件縱向軸線16成軸對稱。分離器元件12包括用於使汙垢從燃料分離的濾清器介質18。濾清器介質18具有流體地布置在其下遊的聚結介質20。在所述聚結介質20上形成包含在燃料中的且將與燃料分離的水的水滴。聚結介質20徑向地（即，垂直於中心濾清器元件縱向軸線16）支撐在支撐管22上。在相對於支撐管22徑向向內移位處，分離器元件12具有篩管24。在支撐管22與篩管24之間存在水分離間隙26。

在分離器元件12處分離的水流經水分離間隙26，再進一步流經集水室貫通開口28進入到集水室30中。與燃料分離的水因此收集在集水室30中。可由水分離器10的水位電極（未示出）來檢測達到集水室30中的預定充水位。檢測到達到集水室30的預定充水位觸發維護消息。然後，能夠藉助於位於集水室30的底部區域32中的水排放裝置（未示出）在車間中排放與燃料分離的水。在此背景下，水排放裝置優選地呈塞子、龍頭或閥的形式。

當集水室30未排空時，在大多數已知的水分離器中，水分離器的損壞是由進一步上升的水位所導致。在此背景下，水分離器中的水會發生凍結和/或水可「闖入」噴射系統中，從而造成噴射系統中的腐蝕效應。可替代地，所忽視的維護信號能夠與關閉使用燃料進行操作的內燃機相關聯。

與此不同，根據本發明的水分離器即使在忽視了維護信號的情況下仍能夠繼續安全操作。出於此目的，水分離器10包括排水貫通開口34。節流閥36布置在排水貫通開口34中以便調節排水量。節流閥36被設計成呈壓配節流閥的形式。排水貫通開口34的一端與燃料箱（未示出）流體地連接，且另一端與溢流閥38流體地連接。

溢流閥38布置在水分離器殼體14的環形通道40中。在底側處的環形通道40被實現為至少部分地由集水室30的頂層42所關閉。

溢流閥38僅示意性地圖示於圖1中。其包括浮子44。浮子44為球形。在圖1中，浮子44被示為在上部位置（其在圖1中由附圖標記44指示）和下部位置中。浮子44的下部位置對應於浮子44「在通常操作中」的位置，即集水室30沒有過滿。浮子44在這種狀態下就座於溢流閥38的閥座46中，並相對於集水室貫通開口28密封住排水貫通開口34。

浮子44具有在700kg/m³與800kg/m³之間的平均密度。浮子44因此輕於水且重於柴油燃料。浮子44因此在柴油燃料中不上升，而其將隨著水位增加上升並打開溢流閥38在集水室貫通開口28與排水貫通開口34之間的流體連接，使得能夠經由排水貫通開口34來排水。因此，沒有燃料通過排水貫通開口34從分離器10流出而回到燃料箱中。

圖2示出另一水分離器10的一部分。水分離器10包括液力地（fluidically）布置在集水室貫通開口28與集水室30之間的溢流閥38。此外，溢流閥28與排水貫通開口34連接。溢流閥38被緊固在集水室30的頂層42中。在水分離器10的操作狀態下，溢流閥38的浮子44定位在頂層42上方。

圖3示出圖2的水分離器10的極大程度放大的圖示。圖3圖示了溢流閥38以構造上特別簡單的構型被設計，因為其具有插入構件48，具有用於浮子44的密封表面50的閥座46形成於所述插入構件中。因此，與根據圖1的水分離器10的實施例不同，閥座46必須不能實現在水分離器殼體14中。通過第一螺紋連接件52和第二螺紋連接件54將插入構件48緊固到水分離器殼體14。可替代地或額外地，能夠通過水分離器殼體14中的徑向壓槽（未示出）來緊固插入構件48。

插入構件48在其中心縱向軸線56的方向上包括第一貫通開口58，所述第一貫通開口的一端與集水室貫通開口28流體地連接，且另一端與集水室30連接。在插入構件48中，橫向於其縱向軸線56的方向上（特別地，垂直於其縱向軸線56的方向），形成排水貫通開口34。根據圖3，排水貫通開口34由浮子44關閉。然而，浮子44在所積聚的水中上升引起第一貫通開口58與排水貫通開口34之間的流體連接，使得能夠從集水室30來進行排水（見圖2）。

圖4示出了另一水分離器10。根據圖4的水分離器10對應於根據圖2的水分離器10。箭頭60指示經分離器元件12分離的水進入集水室30中的路徑。

與根據圖2的水分離器10不同，集水室貫通開口28並不延伸穿過溢流閥38，而是繞過溢流閥38。因此，集水室38中積聚的燃料能夠因此通過集水室貫通開口28向上移位到分離器元件12，其中，指示「向上」是相對於水分離器10的操作狀態而言的。另一方面，集水室30中積聚的水經由排水貫通開口34被引導到回流管路62中，所述回流管路延伸到燃料箱（未示出）中。

概括而言，本發明涉及水分離器，特別地呈用於機動車輛的燃料濾清器的形式。水分離器包括集水室。集水室相對於排水貫通開口由溢流閥關閉。溢流閥包括浮子，所述浮子輕於水但是重於燃料，特別地重於柴油燃料。隨著集水室中的水積聚，浮子上升，並打開與溢流閥流體地連接的排水貫通開口，並且使得能夠經由所述排水貫通開口來排水。另一方面，燃料不會打開溢流閥，使得僅在水積聚的情況下才經由排水貫通開口實現從水分離器中的排水，從而使得極大地改進了水分離器的效率。排水貫通開口優選地與機動車輛的燃料箱流體地連接。為從集水室定期進行水排放，後者優選地與水排放裝置連接。