CN105964011A - 具有整体式排水机构的水分离器和水分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于燃料或油中所含的水的水分离器(10)，具有用于从燃料或油分离出的水的出水口(30)和具有用于从水分离器(10)排出的水的进口和出口(34,36)的排水机构(32)。根据本发明，该进口(34)相对于水分离器(10)的纵轴(20)偏心地且与出水口(30)轴向间隔地布置在水分离器上，其中该出口(36)与水分离器(10)的纵轴(20)同轴地设置在水分离器上。本发明还涉及具有这样的水分离器(10)的分离系统(100)。

Description

具有整体式排水机构的水分离器和水分离系统

技术领域

本发明涉及用于在燃料或油中所含的水的、具有整体式排水机构的水分离器和水分离系统。

背景技术

燃料或油所含的水可能导致用所述燃料或油驱动的机器尤其是内燃机发生功能故障。因此，为了脱出或分离出燃料或油所含的水，很早就采用了包括水分离器的水分离系统。该水分离器按照一种结构形式具有支承管，该支承管的两端配设有端板。在支承管内设有过滤管，过滤管连同支承管一起界定出水分离缝隙。水分离缝隙用于燃料或油所含的水的重力沉积并且在一端与设于水分离器的下端的出水口流通相连。

这种水分离器例如由DE102010030987A1公开。

在水分离器运行中，分离出的水一般随重力流动，离开水分离器流入设于水分离器下方的集水腔。集水腔例如可以由水分离系统的分离器壳体形成。但当在集水腔内达到最大储水面高度，汇集的水必须从集水腔被排走。水分离系统的壳体为此例如可以具有底侧的排水机构，在结构最简单的情况下具有所谓的排口旋塞。在安装状况狭窄的情况下，例如在机动车发动机舱的情况下，该水分离器本身配备有排水机构在实践中得到了证明。由此，汇集在集水腔内的水可以根据需要通过水分离器被向上从集水腔排出。

具有这种整体式排水机构的水分离器由DE102009058812A1公开了。水分离器的排水机构具有进口或吸入口，其在出水口侧即在水分离器安装状态下在水分离器的下段端偏心且与第二端板轴向间隔地设置。排水机构的出口对应于在水分离器安装状态下的水分离器上端，且相对于水分离器的纵轴偏心设置。由此将排水机构连接在分离器壳体的排水管接头上变得困难。另外，水分离器因为其水分离机构的结构设计而需要相对大的安装空间。

EP2135659A1公开了另一种用于燃料或油所含的水的水分离器。水分离器具有水分离机构，其在燃料的流向上布置在颗粒过滤介质的上游，因此布置在水分离器的所谓原料侧或污物侧。该水分离器因此具有不太高效的水分离能力。

发明内容

本发明的任务是提出前述的水分离器以及水分离系统，它们在高效分离情况下结构紧凑且低成本地制造，且在水分离其简化安装在水分离系统的分离器壳体中的情况下同时允许从燃料或油分离出的水从布置在水分离器下方的集水腔经水分离器排出。

涉及水分离器的任务通过具有权利要求1所述的特征的水分离器完成。本发明的水分离系统具有如权利要求14所述的特征。本发明的改进方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。

本发明的水分离器可以利用很简单且紧凑的结构来实现。该水分离器的排水机构允许从燃料或油分离出的且经出水口从水分离器排出的水从水分离系统的设于水分离器下方的集水腔排出。由于排水机构的出口与水分离器纵轴同轴设置，故将水分离器安装在水分离系统的分离器壳体内被明显简化。因此，在将排水机构的出口连接至分离器壳体的排水管接头时无需关注水分离器相对于分离器壳体的特殊转动位置。另外，可以由此抑制水分离器错误安装或者水分离器受损的风险。

根据本发明的一个优选实施方式，该排水机构的进口和出口借助第一排水管相互流体连通，第一排水管在水分离器纵轴方向上延伸地设置在水分离器中。第一排水管此时可以在结构最简单的情况下相与水分离器纵轴同轴延伸地设置且构成该出口。与水分离器纵轴共轴延伸地布置第一排水管带来了加工技术上的优点并且允许成本很低且很简单地制造水分离器。

根据本发明，该水分离器可以具有支承管和设于支承管内的过滤管，它们共同界定出水分离缝隙。该水分离缝隙在一端与出水口相连。该过滤管就末端分离器意义上用于从燃料或油中分离出的水且允许进一步提高的分离效率。该过滤管可以就此尤其具有疏水表面性能。在水分离缝隙内，水可以依靠重力从燃料中向下沉积。

与水分离器的纵轴同轴且在过滤管内部延伸布置的第一排水管在水分离器的这种结构形式中带来以下好处，对水分离器的水分离效率重要的水分离缝隙并未通过第一排水管被缩窄。水分离器功能受到影响可由此被可靠避免。

根据本发明，所述第一排水管和过滤管可以通过间隔件相互连接。所述过滤管和第一排水管此时优选能与间隔件一起相互成一体地构成。由此，所述过滤管和排水管能作为唯一的塑料注塑件来制造和安装。这带来成本优势且允许小的水分离器加工公差。另外，该过滤管可以材料用量少地通过间隔件在内侧被加强。这尤其在使用支承在支承管外表面上的聚结介质或颗粒过滤介质时是有利的。

该排水机构的进口在结构最简单的情况下由第二排水管构成。第二排水管此时最好相对于水分离器纵轴在径向上即在侧向上错开布置，在这里，第一和第二排水管通过径向延伸的连接通道相互流体连通。由此，该水分离器也可以在困难的安装状况下被装入分离系统的分离器器壳体中。

该连接通道在轴向上在排水机构进口方向即其远离第一端板的第二(下端)板的一侧最好通过底板被封闭。底板此时可有利地与第二排水管成一体构成，尤其作为塑料注塑件。这带来成本优势。另外，该底板可以被密封夹入该水分离器的对应于出水口的第二端板中，或者以其它方式被保持在第二端板中。

鉴于成本更有利的且更简单的水分离器制造，所述支承管和两个端板可以相互为一体地构成。所述支承管和两个端板此时尤其能作为唯一的塑料注塑件来构成。

在该过滤管和排水管之间最好形成用于燃料或油的(洁净侧)环形上升通道。该上升通道与用于燃料或油的水分离器的流体出口流体连通。该流体出口在结构最简单的情况下由在水分离器运行中靠上设置的第一端板构成，或由第一端板在相对于水分离器纵轴的径向上被界定。

根据本发明，该水分离器可以具有两个端板，即第一上端板和第二下端板。水分离器的两个端板在此优选分别具有一个密封件用于环绕密封水分离器在水分离系统的分离器壳体上的支承。该密封件在此能安置在各自端板的环槽中，该环槽形成在端板的内周面侧或外周面侧。该密封件最好由弹性体构成且尤其能以O型圈形式构成。

该水分离器的分离效率可以通过采用聚结介质被再次进一步提高。聚结介质再次最好在两个端板之间呈环形围绕支承管设置并且最好直接支承在其上。在此结构形式中，聚结介质因此可以被燃料或油在相对于水分离器纵轴的径向上从外向内流过。

根据本发明的一个实施方式，该水分离器可以附加地或替代地具有颗粒过滤介质，颗粒过滤介质在所述两个端板之间呈环绕围绕支承管布置。该颗粒过滤介质此时最好在两端嵌固在该端板中或者与端板不透流体地焊接/粘接。在此结构形式中，该水分离器因此同时用于从燃料或油中过滤掉颗粒杂质。换言之，该水分离器以组合分离器形式构成。

前述的聚结介质或颗粒过滤介质通过水分离器的两个端板有利地在轴向(或也在径向)上被遮盖住。当将水分离器装入水分离系统的分离器壳体中时，因此可以避免不希望有的聚结介质或颗粒过滤介质受损。

根据本发明的水分离系统包括具有前述水分离器的分离器壳体，该水分离器设置在分离器壳体内。该分离器壳体具有布置在水分离器的出水口下方的底侧集水腔。该水分离器的排水机构的进口设置在分离器壳体的集水腔内。该分离器壳体具有排水管接头，其与水分离器的排水机构的出口流体连通。该分离器壳体的排水管接头只要该水分离器的排水机构出口由第一排水管构成就能尤其(密封)套装到第一排水管上，或者(密封)伸入第一排水管中。

根据本发明的一个优选改进方案，该分离器壳体的集水腔在底侧具有凹窝部，该凹窝部相对于水分离器的纵轴侧向错开设置且最好环形包围该水分离器的纵轴。该水分离器的排水机构的第二排水管在此情况下以其进口延伸入该凹窝部。由此，一方面允许汇集在集水腔内的水完全或近似完全经过水分离器向上排出。另一方面，可以由此在该分离器壳体的壳底在水分离器纵轴上设置传感器单元，以检测集水腔内的水面高度。

附图说明

以下将结合附图所示的实施例来描述本发明。附图示出：

图1以纵剖视图示出水分离器，其具有颗粒过滤介质和就流动而言设置在颗粒过滤介质下游的水分离机构，水分离机构具有聚结介质以及作为末端分离器的过滤管，其中该水分离器包括具有在局部设置在过滤管内的排水管的排水机构；

图3以纵剖视图示出水分离器的另一个实施例，其具有相比于根据图1的水分离器被简化的结构；

图2以纵剖视图示出水分离系统，其具有水离器壳体和根据图1的设于水分离器壳体中的水分离器。

具体实施方式

图1示出具有支承管12的水分离器10，支承管在两端分别设有端板14、16。第一端板14在水分离器10的安装状态下在重力方向上靠上设置，而第二端板16靠下或朝下设置。

水分离器10具有过滤介质18，过滤介质在两个端板14、16之间呈环形围绕支承管12设置。过滤介质18在相对于水分离器10的纵轴20的径向的内侧支承在栅格状的支承管12上。过滤介质18可以在端侧与两个端板14、16焊接在一起或被密封嵌入两个端板14、16的材料中。过滤介质18在此以星形折叠的折子形式构成且可以被待过滤的燃料或油在相对于水分离器10的纵轴20的径向上从外向内地流过。

水分离器10具有水分离机构，其具有聚结介质24、用作末端分离器的过滤管26和在过滤管26和支承管20之间构成的水分离缝隙28。聚结介质24就流体而言设置在颗粒过滤介质的下游(洁净侧)且按照对应于颗粒过滤介质18的方式环绕支承管12布置。聚结介质24直接贴靠在支承管24上且支承在其上。显然，聚结介质24可以由多个聚结层构成，它们尤其可以就其材料性能或厚度而言彼此不同(例如粗聚结层/细聚结层)。

水分离器10具有出水口30，其与水分离缝隙28流通相连。水分离缝隙28因此向下敞开构成。出水口30在相对于水分离器10的纵轴20的径向上在外侧通过第二下端板16来界定。

水分离器10具有集成在水分离器中的排水机构32用于从如图3详细所示的水分离系统的分离器壳体的设于水分离器10下方的集水腔中排水。排水机构32具有在水分离器投入运行时指向下的吸入口或进口34和上出口36。

出口36与水分离器10的纵轴20同轴布置且通过第一排水管38构成。第一排水管38与水分离器10的纵轴20同轴延伸地布置在过滤管26内。

排水机构32的进口34由第二排水管40构成，其轴向延伸离开具有出水口30的第二端板16。第二排水管40相对于纵轴20径向错开地设置在水分离器10上并且可以如图1所示相对于水分离器10的纵轴20倾斜延伸设置。

第一和第二排水管38、40通过径向延伸的连接通道42相互流体连通。该连接通道42通过底板44被朝下封闭。

在过滤管26和第一排水管38之间形成有用于流过过滤管的燃料或油的上升通道46。上升通道46在出口侧与用于从水分离器流出的燃料或油的水分离器10的排流口48流体连通。上升通道46朝下封闭，在此在第二端部16区域内被封闭。

第一排水管38和过滤管26作为唯一的塑料注塑件一体构成且通过肋状或翼状间隔件50相互连接。间隔件用于在内侧加强该过滤管26。

另外，间隔件50用于固定该过滤管26和第一排水管38在第一端板14上。间隔件50能如图1所示为此被夹入上端板14中。底板44连同整体形成在底板44上的第二排水管40一起被夹入水分离器10的下端板16中。

两个端板14、16分别具有(径向)密封件52用于密封支承该水分离器10在水分离系统的分离器壳体上。密封件52分别安置在各自端板14、16的未详细示出的环槽中。

图2示出水分离器10的另一个实施例。该水分离器10与图1所示的水分离器的主要区别在于它不具有过滤介质。另外，两个端板14、16与支承管12成一体地作为唯一的塑料注塑件来构成。第一排水管38较短地构成且没有完全延伸穿过水分离器10。第一排水管38的出口36由此在轴向上布置在这两个端板14、16之间。

图3以纵剖视图示出水分离系统100。水分离系统100包括分离器壳体102，分离器壳体具有盆形壳体104和壳体盖106。分离器壳体102可以不仅由塑料构成，也可由金属构成。在分离器壳体100内设有之前结合图1所述的水分离器10。壳体盖104具有用于供给水分离器10的燃料或供给水分离器的油的未详细示出的进流口和用于从水分离器流出的燃料或油的排流口108。分离器壳体102的排水管接头110密封插入水分离器10的第一排水管40的出口36中。排水管接头借助密封圈112相对于第一排水管38被周侧密封。

水分离系统100具有集水腔114用于容纳从燃料或油分离出的水。集水腔114在水分离系统100的工作状态下设于水分离器10下方，因而在水分离器10内分离出的水随着重力经过水分离器10的出水口30进入集水腔114。

集水腔114在壳体底部116上具有凹窝部118，该凹窝部相对于水分离器10的纵轴20侧向错开设置。凹窝部118可以如图3所示呈环形构成且因而环绕包围水分离器10的纵轴20。水分离器10的排水机构32的进口34通过水分离器10的延伸入该凹窝部118中的第二排水管40设置在凹窝部118内且靠近壳体底部116。由此，根据需要实现完全或几乎完全地将汇集在集水腔114中的水经过水分离器10向上排出。在分离器壳体102的壳体底部116上安装有水位传感器120，可借此测量集水腔114内的最大允许水面高度。水位传感器安装在水分离器10的纵轴上。

水分离器10通过其两个端板14、16的密封件52密封贴靠在分离器壳体内侧。通过密封件14、16，水分离器10或分离系统100的就流体而言设置在水分离器10的过滤介质18上游的原料侧122和就流体而言设置在过滤介质下游的洁净侧124被相互相对密封。

Claims (15)

1.一种用于燃料或油所含的水的水分离器(10)，包括：

用于从燃料或油中分离出的水的出水口(30)；和

具有用于从该水分离器(10)排出的水的进口和出口(34,36)的排水机构(32)，

其中，该进口(34)相对于该水分离器(10)的纵轴(20)偏心地且与该出水口(30)轴向间隔地设置在该水分离器上，并且该出口(36)与该水分离器(10)的纵轴(20)同轴地设置在该水分离器上。

2.根据权利要求1的水分离器，其特征是，该排水机构(32)的进口(34)和出口(36)借助第一排水管(38)相互流体连通，该第一排水管(38)在该水分离器(10)的纵轴(20)方向上延伸地布置在该水分离器(10)内。

3.根据权利要求2的水分离器，其特征是，该第一排水管(38)与该水分离器(10)的纵轴(20)同轴延伸地设置，其中该第一排水管(38)构成该出口(36)。

4.根据前述权利要求之一的水分离器，其特征是，该水分离器的出水口(30)至少局部由该水分离器(10)的下端板(14)界定。

5.根据前述权利要求之一的水分离器，其特征是，该水分离器(10)具有支承管(12)和设于该支承管(12)内的过滤管(26)，所述支承管和过滤管共同界定出水分离缝隙(28)，其中该水分离缝隙(28)在一端与该水分离器(10)的出水口(30)流体连通。

6.根据权利要求5的水分离器，其特征是，聚结介质(24)和/或过滤介质(18)呈环形围绕该支承管(12)设置且支承在该支承管(12)上。

7.根据权利要求5或6的水分离器，其特征是，在该过滤管和该第一排水管(38)之间形成有用于流体的上升通道(46)，该上升通道与该水分离器(10)的排流口(48)流体连通。

8.根据前述权利要求之一的水分离器，其特征是，该排水机构(32)的进口(34)由第二排水管(40)构成，该第二排水管在相对于该水分离器(10)的纵轴的径向上错开地布置在该水分离器上，其中该第二排水管(40)和第一排水管(38)通过径向延伸设置的连接通道(42)相互流体连通。

9.根据权利要求8的水分离器，其特征是，该连接通道(42)在轴向上在该排水机构(32)的进口方向上通过底板(44)被封闭，该底板整体形成在该第二排水管(38)上。

10.根据权利要求5至9之一的水分离器，其特征是，该第一排水管(38)和该过滤管(26)最好作为注射件相互成一体地构成。

11.根据权利要求5至10之一的水分离器，其特征是，该水分离器的支承管(12)、第一端板(14,16)和第二端板最好作为注射件相互成一体地构成。

12.根据前述权利要求之一的水分离器，其特征是，该水分离器(10)在两端配设有端板，其中两个所述端板均具有用于在水分离系统(100)的分离器壳体(102)上环绕密封支承该水分离器(10)的密封件(52)。

13.根据权利要求12的水分离器，其特征是，该密封件(52)设置在该端板(14,16)的设于内周面侧或外周面侧的环槽内。

14.一种水分离系统(100)，包括分离器壳体(102)连同设于其内的根据前述权利要求之一的水分离器(10)和集水腔(114)，该集水腔设置在该水分离器(10)的出水口(30)下方并且排水机构(32)的第二排水管(40)以其进口(34)延伸入该集水腔，其中该分离器壳体(102)具有排水管接头(110)，该排水管接头与该水分离器(10)的排水机构(32)的出口(36)流体连通。

15.根据权利要求11的水分离系统(100)，其特征是，该集水腔(114)具有凹窝部(118)，该凹部相对于该水分离器(10)的纵轴(20)侧向错开设置并且该水分离器(10)的第二排水管(40)延伸入该凹窝部中。