ТОПЛИВНЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2003 года по МПК B01D27/04 B01D39/18 

Настоящее изобретение относится к топливным фильтрам, в частности к тем из них, которые предназначены для фильтрации дизельного топлива.

Одна из проблем с дизельным топливом заключается в том, что в топливном баке двигателя транспортного средства или стационарного двигателя, будь то двигатель легкового автомобиля, грузовика, землеройной машины или железнодорожного локомотива или двигатель другого назначения, существует тенденция к конденсации воды в топливном баке.

В топливных системах таких транспортных средств традиционно предусмотрен топливный фильтр и водоуловитель, который удаляет значительную часть воды.

Документ US 4915837 раскрывает фильтр для фильтрации жидкости, в котором альфа-целлюлова в форме листа скручена в цилиндр и плотно упакована в контейнер, имеющий вход и выход. Однако он не способен полностью удалить ее, а в результате этого часть воды обязательно проходит через него в двигатель, и именно это является причиной концентрированного дыма в выхлопе дизельного двигателя и излишнего износа самого дизельного двигателя. Поэтому было бы выгодно разработать лучшую или дополнительную фильтрующую систему для использования в приложениях, связанных с дизельным топливом.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается фильтр для использования в системе углеводородного топлива, включающий в себя корпус, имеющий впускной канал и выпускной канал, и фильтрующую среду, заключенную с уплотнением внутри корпуса, причем эта фильтрующая среда включает в себя слои альфа-целлюлозы с промежуточными слоями дополнительной непоглощающей слоистой среды, основные поверхности слоев альфа-целлюлозы упираются в основные поверхности слоев дополнительной слоистой среды, все поверхности слоев простираются в направлении, которое проходит в основном между впускным каналом и выпускным каналом, вследствие чего поток в основном параллелен поверхностям слоев, а слои дополнительной слоистой среды уменьшают падение давления на фильтре для топлива.

Слои альфа-целлюлозы и дополнительной среды предпочтительно размещены друг на друге и свернуты в форме цилиндрической массы, расположенной в корпусе, а впускной канал и выпускной канал расположены таким образом, что топливо протекает параллельно оси цилиндрической массы.

Материал, из которого сделан дополнительный слой или слои, может принимать множество форм. Однако в предпочтительной конструкции, соответствующей изобретению, он имеет форму сетки, например проволочной сетки.

Следует признать, что относительную толщину дополнительной среды, например сетки, и слоя или слоев альфа-целлюлозы нужно выбирать так, чтобы нужная предписанная скорость течения через фильтр достигалась без возникновения каких-либо проблем с топливом, нивелирующих фильтрующий эффект альфа-целлюлозы.

Корпус преимущественно выполнен из относительно недорогого материала, например пластмассы, а его конструкция изготовлена в виде "привинчиваемого" узла. Когда фильтр изнашивается, его можно демонтировать.

Согласно изобретению фильтр предпочтительно связан с выполненным в некоторой форме датчиком, который определяет, когда падение давления на фильтре превышает пороговое значение. Чтобы гарантировать, что, когда это произойдет, двигатель не пострадает от недостатка топлива, предусмотрен перепускной канал, идущий к фильтру, а для предупреждения о том, что следует заменить фильтр, соответствующий изобретению, возбуждается средство сигнализации, например лампочка предупредительной сигнализации.

Фильтр предпочтительно расположен выше по течению топлива, чем топливный насос, так что давление насоса не прикладывается к фильтру, за счет чего уменьшается возможность повреждения фильтра таким давлением.

Чтобы сделать настоящее изобретение более понятным, приводится нижеследующее описание, в котором только в качестве примера сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, где
фиг.1 представляет схематическое изображение одного конкретного варианта осуществления топливной системы, включающей топливный фильтр, соответствующий изобретению,
фиг. 2 - схематическое поперечное сечение одного конкретного варианта осуществления блока фильтра, соответствующего изобретению,
фиг. 2А - соответствующее перспективное схематическое изображение, показывающее альфа-целлюлозу и сетку, свернутые вместе для формирования цилиндрической фильтрующей массы,
фиг.3, 4, 5 и 6 схематически изображают несколько разных форм дополнительной среды,
фиг. 7 представляет схематическое поперечное сечение второго конкретного варианта осуществления блока фильтра, соответствующего изобретению.

На фиг. 1 изображена общая схематическая конструкция системы подачи топлива дизельного двигателя, включающей топливный фильтр, соответствующий настоящему изобретению.

Эта топливная система включает в себя топливный бак 10 и топливопровод 12, ведущий к двигателю 14.

Как и в обычных топливных системах этого типа, фильтр предварительной очистки топлива и/или водоуловитель 16 стандартного типа расположен ниже по течению топлива от топливного бака и предназначен для удаление любого количества воды, например конденсационной, которая смешана с топливом.

За этим конструктивным элементом последовательно расположены топливный фильтр 18, соответствующий настоящему изобретению, и топливный насос 20 для последующей подачи отфильтрованного топлива в двигатель 14.

Один конкретный вариант осуществления топливного фильтра, соответствующего изобретению, изображен на фиг. 2 и включает корпус 22, имеющий цилиндрическую стенку и куполообразную крышку 24, для удобства выполненные из пластмассы, например полипропилена. Основание 26 подсоединено на открытом торце корпуса 22 и включает проходящую вдоль оси центральную подающую трубку 28, нижний конец которой прикреплен к пластине 26 основания, а верхний конец отстоит от куполообразной крышки 24.

От основания 26 отстоит перфорированная опора 30.

В конструкции, соответствующей изобретению, фильтрующая масса расположена вокруг подающей трубки 28 внутри корпуса 22 над перфорированной опорой 30. Эта фильтрующая масса показана в форме листового материала 32 альфа-целлюлозы с промежуточными слоями дополнительной среды 34, вследствие чего можно достигать предписанной скорости протекания топлива.

В предпочтительном конкретном варианте осуществления, показанном на фиг. 2А, это достигается путем размещения листа материала 32 альфа-целлюлозы и слоя слоистой структуры 34, например проволочной сетки, друг на друге и последующего сворачивания их в цилиндр, размеры которого выбирают так, чтобы можно было осуществить скользящую посадку свернутой массы в фильтр внутри корпуса 22 и вокруг подающей трубки 28, а длину так, чтобы при установке на опоре 30 оставить пространство над этой массой и под торцевой крышкой 24. На фиг. 2А толщина сетки значительно преувеличена для ясности изображения. Обычно толщина сетки будет составлять около половины толщины слоя альфа-целлюлозы. В качестве одного приемлемого примера приведем сетку с размером пор, составляющим 400 микрон, которая имеет толщину 0,5 мм, со слоем альфа-целлюлозы толщиной 1 мм.

Сетка 34 или другой материал, образующий слой 34, обеспечивает предписанную траекторию протекания через фильтр, гарантируя таким образом, что на фильтрующей массе не произойдет аномальное падение давления.

Как можно увидеть из фиг.2, внутренняя часть нижнего конца центральной подающей трубки 28 является резьбовой, что отмечено позицией 37, и это позволяет "привинчивать" узел 18 фильтра, соответствующий изобретению, к втулке 36 установочного элемента 38. Установочный элемент 38 снабжен кольцевым всасывающим контроллером 40, который расположен ниже отверстий 42 в нижней пластине 26.

При эксплуатации коллектор 40 соединяют со впускным каналом насоса 20, а шар втулки 36 соединяют с топливопроводом, идущим от фильтра предварительной очистки и/или водоуловителя 16. Насос будет осуществлять всасывание, которое обеспечит нагнетание топлива из бака 10 через втулку 36 и центральную подающую трубку 28 в верхнюю камеру, образованную внутри корпуса 22. Топливо будет нагнетаться вниз в основном параллельно сетке или другому материалу 34, а вода и возможно любое остаточное вещество в виде частиц будет удаляться из топлива альфа-целлюлозой 32.

Обнаружено, что альфа-целлюлоза эффективна, в частности, при удалении остаточной воды из топлива, в частности дизельного топлива.

Как указано выше, дополнительная среда может принимать форму сетки (фиг. 3), но при этом подразумевается, что она может принимать многие другие формы, например сита (фиг.4), гофрированного или ребристого материала (фиг.6), ряда стержнеобразных элементов, скрепленных друг с другом и расположенных параллельно или соприкасающихся друг с другом (фиг.5) или любую другую форму, которая обеспечит для топлива предписанную скорость протекания через фильтрующую массу.

Фиг. 7 изображает альтернативную конструкцию топливного фильтра 18. Аналогичные детали обозначены аналогичными позициями. Таким образом, имеется цилиндрический корпус 22, к которому в месте, обозначенном позицией 27, приварено основание 26 в форме перевернутой чаши. Как и в конкретном варианте осуществления, изображенном на фиг. 2 и 2А, материал 32 альфа-целлюлозы и слоистая конструкция 34, выполненная в любой из множества вышеописанных форм, размещены друг на друге, свернуты в цилиндр и установлены внутри корпуса 22. Внутри фильтрующей массы, сформированной таким образом, находится внутренняя опорная трубка 29, которая, однако, в этом случае не действует как подающая трубка.

Эта конструкция весьма значительно отличается от конструкции, изображенной на фиг.2, поскольку имеется верхняя корпусная деталь 50, включающая в себя впускной подающий проход 52, соединенный с кольцевым впускным коллектором 54, расположенным непосредственно над фильтрующей массой 32. Для уплотнения верхнего торца корпуса используется О-образное кольцо 55, которое ввинчено в верхнюю корпусную деталь 50. Впускной проход 52 также соединен с перепускным каналом 56, предусмотренным вокруг фильтра, который закрыт крышкой 58.

Корпус 50 также включает в себя центральную втулку 60, уплотненную у трубки 29 О-образном кольцом 62, причем эта втулка снабжена центральным выпускным проходом 64, который в свою очередь соединен с проходящим горизонтально выпускным каналом 66. Этот выпускной канал также соединен с перепускным каналом 56.

Реле 68 давления вакуума показано установленным на верхней корпусной детали 50 и срабатывает в случае, если давление внутри выпускного канала 66 падает ниже предварительно определенного значения. Срабатывание этого реле приведет в действие электромагнитный клапан 70, установленный на крышке 58 и имеющий головку 72 клапана, расположенную в перепускной камере и контактирующую с седлом 74 клапана вверху прохода 64. С реле 68 давления вакуума также соединено средство 76 сигнализации, которое срабатывает, когда давление падает ниже предварительно определенного значения, упомянутого выше.

Впускной проход 52 при эксплуатации соединяют с фильтром предварительной очистки топлива и/или водоуловителем 16, показанным на фиг.1, а выпускной канал 66 соединяют с топливным насосом 20.

Эта система работает точно так же, как предыдущая, но если блокировка фильтра вызовет падение давления, создаваемого насосом 20 внутри канала 66, и понижение этого давления до предварительно определенного значения, то реле 68 сработает, во-первых, запуская средство 76 сигнализации, и, во-вторых, возбуждая электромагнитный клапан 70, так что топливо, входящее по впускному проходу 52, сможет обойти фильтрующую массу через перепускной канал 56, а затем вытечь наружу через седло 74 клапана в выпускной канал 66. Средство сигнализации предупредит водителя, что он должен быстро заменить фильтрующий элемент.

Изобретение предназначено для фильтрации топлива. Фильтр для использования в системе углеводородного топлива включает в себя корпус 22, имеющий впускной канал 52 и выпускной канал 66, и фильтрующую среду, заключенную с уплотнением внутри корпуса, причем эта фильтрующая среда включает в себя слои 32 альфа-целлюлозы с промежуточными слоями 34 дополнительной среды, в которых может быть получена специальная скорость потока через фильтр для топлива. Фильтр может быть снабжен перепускным каналом 56, который может быть приведен в действие посредством реле 68 датчика вакуума, действующего на электромагнитном клапане 70, 72, для обеспечения сквозного прохода между впускным каналом 52 и выпускным каналом 66 при одновременном срабатывании сигнализации 76. Фильтр обеспечивает высокую эффективность очистки. 2 с. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Фильтр для использования в системе углеводородного топлива, включающий в себя корпус, имеющий впускной канал и выпускной канал, и фильтрующую среду, заключенную с уплотнением внутри корпуса, причем эта фильтрующая среда включает в себя слои альфа-целлюлозы с промежуточными слоями дополнительной непоглощающей слоистой среды, основные поверхности слоем альфа-целлюлозы упираются в основные поверхности слоев дополнительной слоистой среды, все поверхности слоев простираются в направлении, которое проходит, в основном, между впускным каналом и выпускным каналом, вследствие чего поток, в основном, параллелен поверхностям слоев, а слои дополнительной слоистой среды уменьшают падение давления на фильтре для топлива. 2. Фильтр по п. 1, в котором слои альфа-целлюлозы и дополнительной среды размещены друг на друге и свернуты с образованием цилиндрической массы, которая размещена в корпусе, а впускной канал и выпускной канал расположены так, что топливо протекает параллельно оси цилиндрической массы. 3. Фильтр по п. 1 или 2, в котором дополнительный слой выполнен в форме сетки, например проволочной сетки. 4. Фильтр по пп. 1, 2 или 3, в котором корпус выполнен из пластмассы. 5. Фильтр по любому предыдущему пункту, в котором впускной канал в корпус включает в себя ввинчиваемую резьбовую подающую трубку, позволяющую привинчивать корпус к двигателю, связанному с системой углеводородного топлива. 6. Фильтр по любому предыдущему пункту, связанный с датчиком, который определяет, когда падение давления на фильтре превышает пороговое значение. 7. Фильтр по п. 6, дополнительно включающий в себя перепускной канал, предусмотренный вокруг фильтра, открываемый с помощью упомянутого датчика, и средство сигнализации, связанное с этим датчиком, включаемое для предупреждения о том, что нужно заменить фильтр. 8. Двигатель, работающий на углеводородном топливе, включающий в себя систему подачи углеводородного топлива, имеющую топливный насос, причем система подачи топлива включает в себя фильтр по любому предыдущему пункту. 9. Двигатель по п. 8, в котором фильтр расположен выше по течению топлива от топливного насоса, так что давление топливного насоса не прикладывается к фильтру.