Область техники
Изобретение относится к топливным фильтрам для двигателей внутреннего сгорания транспортных средств и, в частности, к дизельным топливным фильтрам, обеспечивающим высвобождение присадки для топлива.
Предшествующий уровень техники
Как правило, топливный фильтр вышеупомянутого типа содержит вход и выход для топлива и позволяет в системе питания дизельным топливом дизельного двигателя фильтровать дизельное топливо для его очистки от содержащихся в нем примесей. Резервуар для присадки находится в корпусе фильтра и содержит жидкую присадку, улучшающую качество топлива, и, в частности, распределение топлива в двигателе, рабочие характеристики двигателя, устойчивость работы двигателя и/или облегчает регенерацию фильтра для улавливания частиц. Жидкую присадку этого типа обычно применяют для повышения срока службы двигателя. В документе WO 2012/104552 описан фильтр этого типа, и, в частности, в конце описания представлены не ограничительные примеры жидкой присадки.
Предпочтительно иметь возможность распределения жидкой присадки, не прибегая к высокоточным дозировочным насосам и не используя соответствующий вычислительный блок, чтобы снизить стоимость устройства распределения присадки.
Преимуществом способа распределения, описанного в документе WO 2012/104552, является возможность увеличения автономии резервуара присадки за счет ограничения и даже прекращения подачи присадки, чтобы в некоторых условиях избегать чрезмерной концентрации присадки в топливе. Кроме того, он позволяет оптимизировать концентрацию присадки в топливе, чтобы найти компромисс между достаточным необходимым количеством и повышенной концентрацией, которая может сократить автономию присадочного резервуара и/или иметь отрицательные последствия для других органов транспортного средства, такие как загрязнение фильтра для улавливания частиц. Для этого жидкая присадка высвобождается под действием разности давления, причем эта присадка находится в мягком внутреннем кармане или оболочке с герметичной подвижной стенкой под давлением, идентичным давлению топлива, находящегося внутри наружного корпуса присадочной камеры. Обычно разность давления может быть связана с повышенным давлением со стороны топлива или с разрежением вблизи отверстия распределения жидкой присадки.
Вместе с тем, узел, объединяющий фильтрующий элемент, присадочную камеру и приводное устройство для обеспечения высвобождения присадки, является относительно сложным в сборке, в частности, если необходимо заменить фильтрующий элемент и/или присадочную камеру и использовать преимущества фильтрации в направлении снаружи внутрь (центростремительное направление с большей поверхностью фильтрующего средства с входной стороны). Кроме того, трудно получить компактную конструкцию фильтра, если необходимо эффективно блокировать распространение присадки (как правило, при выключении двигателя) и оптимизировать автономию и/или емкость присадочного резервуара.
Раскрытие изобретения
Изобретение направлено на создание топливного фильтра с устройством высвобождения присадки, который является более привлекательным с точки зрения установки в загроможденной среде двигателя внутреннего сгорания автотранспортного средства.
В связи с этим топливный фильтр согласно изобретению включает в себя:
- корпус, проходящий между первым концом, образующим дно, и вторым концом, образованным крышкой, ограничивающий внутренний объем и имеющий впускной патрубок для необработанного топлива и выпускной патрубок для фильтрованного топлива;
- фильтрующий элемент, расположенный во внутреннем объеме и содержащий первый осевой конец, входящий в контакт с крышкой, второй осевой конец и по существу кольцевое фильтрующее средство, расположенное между первым осевым концом и вторым осевым концом и имеющее внутреннюю поверхность, ограничивающую внутреннее пространство;
- присадочный резервуар, содержащий жидкую присадку, предназначенную для смешивания с топливом; и
- устройство высвобождения присадки для раздачи жидкой присадки из указанного резервуара в топливный контур для двигателя внутреннего сгорания, содержащее распределительный канал и по меньшей мере один приводной компонент для выборочного полного или частичного перекрывания указанного распределительного канала, при этом по меньшей мере в открытом положении приводного компонента распределительный канал сообщается по текучей среде с присадочным резервуаром и выходит в топливный канал крышки, имеющий большее поперечное сечение, чем распределительный канал;
причем устройство высвобождения присадки по меньшей мере частично проходит во внутреннем пространстве, указанный приводной компонент расположен в этом внутреннем пространстве и предпочтительно на расстоянии от второго конца корпуса.
Благодаря этим особенностям, оптимально используют внутреннее пространство, и присадочная камера может быть по меньшей мере такой же широкой, как и фильтрующий элемент. Канал распределения присадки, как правило, герметичный по отношению к жидкостям, может проходить через приводной компонент во внутреннем пространстве и может быть расположен в том же общем направлении (направлении длины приводного компонента). Кроме того, соединение с присадочным резервуаром можно осуществить во внутренней зоне фильтрующего элемента, что ограничивает риск случайного контакта пользователя с выходом присадочного резервуара.
Приводной компонент, как правило, получающий электрическое питание, может быть соединен со вторым концом корпуса предпочтительно в положении ближе к центру (ближе к продольной оси фильтрующего элемента), чем топливный впускной патрубок и соответственно топливный выпускной патрубок. Крышка может включать в себя кольцевые элементы для герметичного разделения между несколькими циркуляционными зонами, например, между центральной зоной, через которую проходит канал распределения присадки, и смещенной от центра зоной для прохождения необработанного топлива.
Согласно особенности изобретения устройство высвобождения присадки неподвижно соединено с частью корпуса, выбранной среди дна и крышки, и является неподвижным в поступательном движении вдоль продольной оси фильтрующего элемента относительно этой части корпуса. Таким образом, по меньшей мере фильтрующий элемент можно легко заменить, отделив его от части корпуса, на которой находится устройство высвобождения присадки.
Согласно особенности изобретения отверстие для прохождения топлива сообщается с указанным внутренним пространством. Это позволяет производить центростремительную подачу фильтрованного топлива внутрь присадочной камеры. При этом одновременно используют преимущество центростремительной фильтрации, которая позволяет максимизировать поверхность фильтрующего средства со стороны входной зоны, с отсутствием примеси, входящей в контакт с деформирующейся стенкой присадочного резервуара (что позволяет избегать риска повышения жесткости этой стенки по причине скапливания примесей). При этом во время распространения присадки за счет эффекта Вентури разность давления на уровне трубки Вентури является постоянной во времени (в зависимости от расхода дизельного топлива, проходящего в фильтр), чего нельзя добиться, если топливо внутри присадочной камеры не было фильтрованным по причине потери напора фильтрующего элемента, которая увеличивалась бы со временем (забивание фильтрующего элемента). Следует избегать этого отклонения и зависимости от возможных колебаний разности давления между внутренним пространством и наружным пространством присадочного резервуара (непостоянство разности давления в зависимости от расхода топлива).
Согласно предпочтительным вариантам осуществления изобретения могут быть, в случае необходимости, использованы одна или более из следующих особенностей:
- фильтр содержит втулку, имеющую свободный конец, выполненный с возможностью присоединения к присадочному резервуару, причем эта втулка содержит отсек для размещения приводного компонента и канал, отделенный от отсека и проходящий в осевом направлении между двумя противоположными отверстиями, при этом одно из противоположных отверстий обеспечивает сообщение соединительного канала с топливным каналом;
- устройство высвобождения присадки содержит трубку для транспортировки присадки, которая образует часть распределительного канала, при этом транспортировочная трубка вставлена в присадочный проход приводного компонента, при этом на транспортировочной трубке установлена по меньшей мере одна кольцевая прокладка для обеспечения герметичности между отсеком и топливным каналом;
- на приводном компоненте установлена по меньшей мере одна кольцевая прокладка для обеспечения герметичности между отсеком и распределительным каналом;
- фильтрующий элемент ограничивает входную зону, сообщающуюся с впускным патрубком для необработанного топлива, и выходную зону, сообщающуюся с выпускным патрубком для фильтрованного топлива;
- выходная зона содержит во внутреннем пространстве первую подзону внутри втулки, которая ограничена указанным каналом, и вторую подзону снаружи втулки, которая проходит кольцеобразно между внутренней поверхностью фильтрующего средства и наружной стороной втулки;
- впускной патрубок для необработанного топлива и выпускной патрубок для фильтрованного топлива расположены на расстоянии от дна, при этом распределительный канал образует раздаточное отверстие жидкой присадки, которое выходит в топливный канал, при этом раздаточное отверстие присадки является отличным от топливного впускного патрубка и топливного выпускного патрубка;
- топливный канал крышки содержит трубку Вентури для создания разности давления между впускным или выпускным топливным патрубком и отверстием распределения присадки;
- топливный канал сообщается с внутренним пространством по меньшей мере через один канал, проходящий через первый осевой конец фильтрующего элемента, при этом топливный канал ограничен литой пластмассовой деталью, которая содержит:
- верхнюю сторону, дополнительно перекрываемую наружной стенкой крышки, которая имеет по меньшей мере один из впускного и выпускного патрубков; и
- внутреннюю сторону, от которой выступает патрубок в направлении, параллельном продольной оси фильтрующего элемента, при этом патрубок образует вместе со вторым осевым концом фильтрующего элемента кольцевую зону уплотнения крышка-фильтрующий элемент;
- топливный канал сообщается с выпускным патрубком для фильтрованного топлива и содержит:
- входной проход, который сообщается с внутренним пространством и выходит вблизи первого осевого конца фильтрующего элемента; и
- боковой проход, расположенный между входным проходом и выпускным патрубком для фильтрованного топлива;
- присадочный резервуар является частью присадочной камеры и ограничивает вместе с наружным корпусом этой камеры периферийный объем, герметично сообщающийся с боковым проходом;
- резервуар для жидкой присадки имеет по меньшей мере одну подвижную и герметичную стенку между внутренним объемом присадочного резервуара и периферийным объемом, ограниченным наружным корпусом, при этом подвижная стенка обеспечивает, с одной стороны, герметичное разделение и, с другой стороны, способствует поддержанию одинакового давления между присадкой в присадочном резервуаре и топливом в периферийном объеме;
- соединительный канал сообщается с топливным каналом крышки и проходит во внутреннем пространстве параллельно распределительному каналу почти до второго осевого конца фильтрующего элемента для сообщения с периферийным объемом (в результате чего получают канал уравновешивания давления без увеличения наружного габарита фильтра);
- трубка Вентури позволяет создавать разность давления между каналом первой подзоны и раздаточным отверстием, то есть между давлением периферийного объема и давлением внутреннего объема присадочного резервуара;
- канал уравновешивания давления выходит через боковой проход в топливный канал и герметично отделен от второй подзоны посредством герметичного кольцевого контакта между втулкой и уплотнительной поверхностью (предпочтительно кольцевой кромкой), выполненной на наружном корпусе, в результате чего давление в периферийном объеме соответствует давлению в боковом проходе;
- корпус содержит крышку и чашу (содержащую дно), позволяющую разместить присадочный резервуар, при этом крышка содержит закрывающую часть, закрывающую чашу, и вставляемую часть, которая расположена во внутреннем пространстве, при этом закрывающая часть включает в себя впускной патрубок и выпускной патрубок;
- вставляемая часть содержит распределительный канал, приводной компонент и соединительный наконечник (выполненный противоположно закрывающей части) для герметичного соединения с присадочным резервуаром;
- устройство высвобождения присадки предназначено для установки вместе с крышкой, например, стационарно, в топливном контуре;
- вставляемая часть имеет в целом трубчатую форму, ограниченную, например, втулкой, при этом фильтрующий элемент установлен разъемно вокруг вставляемой части;
- фильтрующий элемент содержит фланец на каждом из первого и второго осевых концов;
- для защиты внутренней поверхности фильтрующего средства обеспечен усиливающий элемент, предпочтительно трубчатой формы;
- приводной компонент содержит запорный элемент, который перемещается в зависимости от электрической команды, получаемой устройством высвобождения присадки;
- нагревательное устройство позволяет нагревать присадку на входе раздаточного отверстия, предпочтительно между соединительным наконечником и входом распределительного канала.
Краткое описание чертежей
Другие особенности и преимущества изобретения будут более очевидны из последующего описания на не ограничительных примерах нескольких вариантов осуществления со ссылками чертежи.
На фиг. 1 - топливный фильтр с фильтрующим патроном в соответствии с изобретением, вид в разрезе;
на фиг. 2 - фильтр на фиг. 1, в разобранном виде;
на фиг. 3 - фильтрующий патрон с присадочной камерой, используемый в фильтре, показанном на фиг. 1, вид в продольном разрезе;
на фиг. 4 - патрон, показанный на фиг. 3, в разобранном состоянии, вид в перспективе;
на фиг. 5 - фильтрующий патрон согласно варианту, используемый в фильтре, показанном на фиг. 1, детальный вид;
на фиг. 6 - крепление присадочной камеры, а также патрон согласно варианту, детальный вид;
на фиг. 7 - возможное расположение фильтра с функцией распределения присадки в соответствии с изобретением в топливном контуре двигателя внутреннего сгорания, схематичный вид;
на фиг. 8 - фильтрующий патрон на границе раздела между крепежным концом и проксимальным фланцем, схематичный вид в поперечном разрезе;
На фиг. 9 - узел устройства высвобождения присадки с электрическим клапаном в разобранном состоянии согласно варианту, вид в перспективе;
на фиг. 10 - устройство высвобождения присадки на фиг. 9, вид в продольном разрезе;
на фиг. 11А и 11В - части корпуса, используемые согласно варианту осуществления изобретения.
Варианты осуществления изобретения
На различных чертежах идентичные или аналогичные элементы имеют одинаковые ссылочные обозначения.
На фиг. 1 и 2 представлен топливный фильтр (для дизельного топлива или аналогичного топлива) согласно варианту осуществления, который содержит присадочную камеру Е. Этот фильтр 1 содержит корпус (2, 3), который имеет верхнюю стенку и нижнюю стенку. В не ограничительном примере, показанном на фигурах, нижняя стенка корпуса (2, 3) образована чашей 2 из металла или из пластмассы. Чаша 2 имеет дно 2а, от которого отходит вверх боковая стенка 2b, в данном случае по существу цилиндрическая и имеющая верхний буртик, неподвижно соединенный непосредственно с крышкой 3, образующей верхнюю стенку корпуса (2, 3). Край этой крышки 3 прикреплен непосредственно к кольцевому (в данном случае круглому) краю чаши 2. В целом понятно, то крышка 3 герметично соединена с чашей 2. В частной и не ограничительной конфигурации, показанной на фиг. 1, между чашей 2 и крышкой 3 нет прямого уплотнения, но все же герметичности добиваются при помощи прокладки J0, которая находится на фланце 6. Таким образом, во время замены деталей можно заменить прокладку J0, так как она в данном случае связана с фильтрующим элементом 4. В других конфигурациях прокладку можно установить непосредственно между чашей 2 и крышкой 3 без использования третьей детали.
Край крышки 3 может быть, например, закреплен на крае чаши 2 завинчиванием нескольких винтов V, проходящих через отверстия 20 и заходящих в гайки 20а, или при помощи периферийной резьбы, что само по себе известно.
Как показано на фиг. 2, эта крышка 3 имеет впускной патрубок 3а, предназначенный для фильтрации топлива, а также выпускной патрубок 3b для фильтрованного топлива для обеспечения циркуляции и фильтрации топлива внутри фильтра 1. Корпус (2, 3) выполнен с возможностью взаимозаменяемого соединения с трубопроводами топливной системы транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания. В этом примере крышка 3 образует головку фильтра с Т-образным поперечным сечением и содержит:
- закрывающую часть 30, которая проходит поперечно над чашей 2 и может включать в себя впускной патрубок 3а для необработанного топлива и выпускной патрубок 3b для фильтрованного топлива; и
- вставляемую часть 31, которая проходит в продольном направлении между нижним концом 31а и верхним концом 31b соединения с закрывающей частью 30.
Корпус, образованный чашей 2 и крышкой 3, ограничивает внутренний объем V1, в котором расположен присадочный модуль, в данном случае в виде присадочной камеры Е, а также фильтрующий элемент 4 кольцевой формы, который расположен вдоль продольной оси А. Предпочтительно эта продольная ось А является центральной осью тела вращения фильтрующего элемента и, возможно, соответствует также центральной оси присадочной камеры Е. В данном случае фильтрующий элемент 4 имеет фильтрующее средство 5, первый фланец, отстоящий от присадочной камеры Е и называемый в дальнейшем дистальным фланцем 6, второй фланец, расположенный вблизи присадочной камеры Е и называемый в дальнейшем проксимальным фланцем 7. Предпочтительно фильтрующее средство 5 расположено вокруг продольной оси А, которая может совпадать с осью тела вращения чаши 2, если стенка 2b является, например, цилиндрической. Дополнительно фильтрующий элемент 4 может содержать усиливающий элемент 8 или внутреннюю конструкцию соединения между двумя фланцами 6, 7. В данном случае усиливающий элемент 8 имеет по существу трубчатую форму, которая увеличивает жесткость фильтрующего элемента 4 и может служить для прохождения топлива. В данном случае усиливающий элемент 8 выполнен между дистальным фланцем 6 (верхний фланец на фиг. 1) и проксимальным фланцем 7 (нижний фланец на фиг. 1).
Разумеется, могут быть использованы другие варианты выполнения фильтрующего элемента 4, например, только с проксимальным фланцем 7 или вообще без осевых фланцев, и в этом случае усиливающий элемент 8 может удерживаться в положении за счет контакта с внутренней поверхностью 5b фильтрующего средства 5. Он может также иметь конфигурацию без усиливающего элемента 8.
В представленном не ограничительном примере фильтрующий элемент 4 и присадочная камера Е или аналогичный присадочный модуль расположены один над другим и закреплены один на другом, образуя комбинированный фильтрующий патрон СС, наглядно показанный на фиг. 2 и 3. Этот патрон СС проходит, например, в продольном направлении от дна присадочной камеры Е, дополнительно оснащенного пружиной 11, до дистального фланца 6, дополнительно оснащенного прокладкой (обеспечивающей герметичность между крышкой 3 и чашей 2), который образует конец патрона, как показано на фиг. 2. В комбинированном фильтрующем патроне СС внутренняя поверхность 5b фильтрующего средства 5 ограничивает внутреннее пространство 9. Присадочная камера Е имеет крепежный конец 10, который может частично заходить во внутреннее пространство 9 и позволяет закрепить присадочную камеру Е на проксимальном фланце 7 и/или на усиливающем элементе 8 фильтрующего элемента 4. Кроме того, крепежный конец 10 может входить в герметичный контакт, например, в радиальный кольцевой контакт с трубчатой частью проксимального фланца 7. В дополнительном варианте, в котором присадочный модуль выполнен неразъемным с фильтрующим элементом 4, проксимальный фланец 7 может быть выполнен заодно или может быть встроен в крепежный конец 10.
В альтернативном варианте крепежный конец 10 может быть расположен под внутренним пространством 9 и может быть герметично соединен с радиальной частью 7 с (закрывающей нижний осевой конец 5 с фильтрующего средства 5) проксимального фланца 7.
Хотя последующее описание относится к присадочному резервуару 13, являющемуся частью присадочной камеры Е, содержащей наружный корпус 12, закрытый со стороны, противоположной крепежному концу 10, понятно, что можно использовать другие конфигурации резервуара 13 в присадочном модуле. Например, стенка Р резервуара 13 может входить в прямой контакт с топливом, находящимся вблизи дна 2а корпуса (2, 3), и наружный корпус 12 может быть заменен жесткой конструкцией, ажурной или имеющей сквозные отверстия, чтобы резервуар 13 мог находиться под давлением топлива.
Комбинированный фильтрующий патрон СС соответствует узлу, который может быть вставлен в виде единого блока внутрь корпуса (2, 3). Патрон СС содержит конец, который может приходить в положение упора в дно 2а чаши 2 и может дополнительно содержать пружину 11, соединенную с наружным корпусом 12 присадочной камеры Е или неподвижно соединенную с дном 2а. Патрон СС разъемно установлен на крышке 3. Между выступающей частью дистального фланца 6 или соответствующей прокладкой и кольцевой уплотнительной поверхностью со стороны внутренней поверхности закрывающей части 30 может быть обеспечено герметичное соединение. В альтернативном варианте герметичное соединение может быть достигнуто посредством контакта уплотнительной кромки фильтрующего элемента 4 с периферийной кольцевой поверхностью вставляемой части 31. В целом, кольцевой герметичный контакт можно реализовать таким образом, чтобы крышка 3 и фильтрующий элемент 4 ограничивали (в конфигурации с установленным патроном СС) зону Z1 на входе фильтрации, которая сообщается с впускным патрубком 3а, и зону Z2 на выходе фильтрации, которая сообщается с выпускным патрубком 3b.
Учитывая разъемный характер установки патрона СС, чаша 2 и крышка 3 образуют части многократного использования. Одну или другую из этих частей можно присоединить к транспортному средству при помощи крепежного приспособления. В не ограничительном примере, показанном на фиг. 2, чаша 2 содержит по меньшей мере один боковой выступ 2С, который обеспечивает такое крепление. Из соображений эргономии закрывающая часть 30 крышки 3 может быть относительно плоской и не иметь приводного элемента для управления раздачей присадки. Кроме того, по меньшей мере, часть присадочного резервуара 13 может быть размещена во внутреннем пространстве 9.
Как показано на фиг. 1, крышка 3 включает в себя устройство 32 высвобождения присадки. Это устройство 32 высвобождения жидкой присадки принадлежит к вставляемой части 31 и расположено параллельно продольной оси А между:
- первым осевым концом 32а, включающим в себя вход Е1 присадки, который сообщается с внутренним пространством присадочного резервуара 13 присадочной камеры Е; и
- вторым осевым концом 32b, содержащим раздаточное отверстие 34 жидкой присадки, которое сообщается с выпускным патрубком ЗЬ топлива.
Понятно, что устройство 32 высвобождения присадки, которое содержит раздаточное отверстие 34 для подачи присадки в топливный контур С1, включает в себя распределительный канал DC, обеспечивающий прохождение жидкой присадки от входа Е1 присадки к раздаточному отверстию 34. Вход Е1 присадки может быть образован соединительным наконечником 35, который является частью первого осевого конца 32а. Соединительный наконечник 35 является, например, охватываемой деталью и имеет трубчатую форму, как показано на фиг. 5.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 11А и 11В, патрон СС можно извлекать через низ, при этом во время замены устройство 32 высвобождения присадки остается неподвижным относительно автотранспортного средства. В этом примере чаша 2 заменена съемным элементом 2', который может иметь сливную пробку BP. Резьба 100 этого съемного элемента 2' взаимодействует с резьбой 101 элемента 3' корпуса, и кольцевая прокладка 102 обеспечивает герметичность крепления корпуса фильтра. Понятно, что в корпусе фильтра этого типа патрон СС, показанный на фиг. 3-4, или патрон, показанный на фиг. 6, может быть установлен одинаково и может работать, как в варианте с корпусом, показанном на фиг. 1-2.
Далее со ссылками на фиг. 7 следует краткое описание примера установки фильтра 1.
На фиг. 7 схематично показан топливный контур С1 для двигателя внутреннего сгорания с топливным фильтром 1. Обычно топливный контур С1 расположен между топливным баком 15 и распределительным устройством 16 высокого давления (называемым также «common rail») и обеспечивает циркуляцию топлива между внутренним пространством бака 15 и распределительным устройством 16 высокого давления. В данном случае топливный контур питания содержит фильтр 1, предназначенный для фильтрации топлива, и насос 17 высокого давления. Насос 17 высокого давления и распределительное устройство 16 высокого давления образуют систему впрыска топлива. Первый трубопровод 18а, называемый «магистралью питания», обеспечивает прохождение топлива из бака 15 в распределительное устройство 16 высокого давления, а второй трубопровод 18b, называемый «обратной магистралью», обеспечивает прохождение топлива из системы впрыска в бак 15. Таким образом, топливо закачивается в бак 15, затем фильтруется в фильтре 1 и направляется под давлением при помощи насоса 17 в распределительное устройство 16 высокого давления, затем одна его часть направляется в инжекторы 19 двигателя, а другая часть возвращается в бак 15 через обратную магистраль 18b. Часть топлива может также проходить от насоса 17 высокого давления в обратную магистраль 18b.
Учитывая конфигурацию патрона СС в фильтре 1 с соединением камеры Е присадки с устройством 32 высвобождения присадки, топливный контур С1 может также обеспечивать прохождение жидкой присадки в направлении распределительного устройства 16 высокого давления. В предпочтительном варианте выполнения фильтр 1 содержит раздаточное отверстие 34, выходящее в магистраль 18а питания, как показано на фиг. 7. Однако можно обеспечить, чтобы раздаточное отверстие 34 выходило в другой трубопровод, например, для подачи жидкой присадки в обратную магистраль 18b.
Далее со ссылками на фиг. 1 и 2 следует описание примера циркуляции топлива в фильтре 1.
Необработанное топливо, которое обычно поступает из топливного бака 15, попадает в корпус (2, 3) через впускной патрубок 3а и проходит во внутренний объем V1 в кольцевом пространстве 21 входной зоны Z1, образованном вокруг патрона СС и ограниченном, в частности, наружной поверхностью 5а фильтрующего средства 5. Предназначенное для фильтрации топливо, например дизельное топливо, может проходить через фильтрующее средство 5, которое задерживает, в частности, твердые примеси и, возможно, воду (например, если добавлена водоотталкивающая ткань или трубка для отделения воды с нанесенной сверху водоотталкивающей тканью). Фильтрующее средство 5 может быть средством известного типа, и его описание опущено.
После прохождения через фильтрующее средство 5 фильтрованное топливо может проходить во внутреннем пространстве 9 вдоль внутренней поверхности 5а, например, нисходящим потоком, направляемым спиралевидными рельефами усиливающего элемента 8. После прохождения усиливающего элемента 8 через отверстия (в данном случае нижние отверстия 80) фильтрованное топливо может проходить (в данном случае восходящим потоком) вокруг и вдоль вставляемой части 31 до выпускного патрубка 3b. В примере выполнения, показанном на фиг. 1, видно, что между впускным и выпускным топливными патрубками 3а, 3b находится трубка 22 Вентури, что позволяет создавать локальное разрежение на входе выпускного патрубка 3b. Фильтрованное топливо может проходить в трубку 22 Вентури, которая расположена в поперечном направлении и предпочтительно перпендикулярно к продольной оси А. Когда фильтрованное топливо поступает на выпускной патрубок 3b, оно предпочтительно может содержать присадку, введенную на уровне трубки 22 Вентури.
Трубка 22 Вентури расположена в закрывающей части 30 крышки, в данном случае в топливном канале 52, смежном с фланцем 6 в собранном состоянии фильтрующего элемента 4, и раздаточное отверстие 34 выходит в зону сужения трубки 22 Вентури. Таким образом, трубка Вентури образует средство создания разности давления между одним из впускного 3а или выпускного 3b топливных патрубков и раздаточным отверстием 34. В представленном примере раздаточное отверстие 34 находится вблизи выпускного патрубка 3b, поэтому жидкая присадка смешивается с фильтрованным топливом в части выходной зоны Z2, находящейся полностью за пределами чаши 2.
На фиг. 1 и 10 для выходной зоны Z2 во внутреннем пространстве 9 показаны первая подзона Z21 внутри втулки F, ограниченная соединительным каналом 50, и вторая подзона Z22 снаружи втулки F, которая выполнена кольцевой между внутренней поверхностью 5b фильтрующего средства 5 и наружной стороной втулки F. На практике поток фильтрованного топлива проходит в основном во второй подзоне Z22 (когда первая подзона Z21 уже заполнена топливом).
Далее со ссылками на фиг. 1-6 следует описание примеров конфигурации присадочной камеры Е с соединением с фильтрующим элементом 4 и с вставляемой частью 31 крышки 3.
В данном случае присадочная камера Е содержит наружный корпус 12, который может быть получен посредством герметичного соединения кольцевой детали 24 с емкостью 25, отличной от чаши 2. Емкость 25 и кольцевая деталь 24 могут быть жесткими. Эта конфигурация с наружным корпусом 12 позволяет, с одной стороны, сохранять целостность и герметичность резервуара 13, который по меньшей мере частично является гибким, и, с другой стороны, облегчает соединение и сборку с фильтрующим элементом 4, например, за счет использования направляющих и/или крепежных поверхностей 24а, выполненных на кольцевой детали 24. Это позволяет также сохранять чистым топливо вокруг присадочного резервуара 13.
Этот наружный корпус 12 содержит канал 12а выхода жидкой присадки, предпочтительно единый, который образован наружным соединителем 28. Наружный корпус содержит также по меньшей мере одно проходное топливное отверстие O1 для направления топлива внутрь присадочной камеры Е вокруг резервуара 13. Как показано на фиг. 1 и 3, резервуар 13 может содержать гибкую герметичную стенку Р, в данном случае в виде чаши, и верхнюю стенку PS, предпочтительно жесткую в своей центральной части. Резервуар 13 расположен внутри наружного корпуса 12, и стенка Р является подвижной и герметичной между внутренним объемом V2 резервуара 13 и периферийным объемом V3, ограниченным наружным корпусом 12. Понятно, что эта стенка Р обеспечивает, с одной стороны, герметичное разделение и, с другой стороны, поддерживает одинаковое давление между присадкой в резервуаре 13 и топливом в присадочной камере Е.
В примере, показанном на фиг. 3, верхняя стенка PS содержит наружный соединитель 28 и проходит поперечно относительно продольной оси А. Наружный край верхней стенки PS предпочтительно не может деформироваться, является неподвижным относительно наружного корпуса 12 и позволяет поддерживать кольцевую форму большого диаметра для верхней части стенки Р. Резервуар 13 является деформирующимся и образует гибкий мешок, который можно опорожнять посредством нажатия сверху вниз на стенку Р без образования мертвого объема. В качестве не ограничительного примера материала стенки Р можно указать деформирующуюся Мембрану, возможно из эластомера (например, из фторсодержащего эластомера). Способ крепления мембраны сам по себе известен и, например, состоит в герметичном сжатии края мембраны. Жесткое дно 25а емкости 25 может дополнительно входить в контакт с гибким дном резервуара 13 в заполненном состоянии последнего, как показано на фиг. 3. В примере, представленном на фиг. 6, можно отметить, что мембрана, образующая стенку Р, выполнена из не эластомерной гибкой пластмассы. В этом случае стенка Р может быть выполнена из пластмассовой пленки (толщина которой может быть меньше 900 мкм).
Предпочтительно наружный соединитель 28 в основном имеет трубчатую форму, ограничивает выходной канал 12а и содержит запорные средства 36 для автоматического герметичного перекрывания выходного канала 12а при отсоединении наружного соединителя 28, то есть когда он не соединен с соединительным наконечником 35, выполненным на осевом конце 32а устройства 32 высвобождения присадки. Соединительный наконечник 35 взаимодействует, в данном случае заходя в выходной канал 12а, с запорными средствами 36 таким образом, чтобы распределительный канал DC сообщался с внутренним пространством присадочного резервуара 13 в состоянии соединения соединительного наконечника 35 с наружным соединителем 28. В дополнительном варианте наружный соединитель 28 может слегка смещаться на кольцевой детали 24 (то есть имеет возможность незначительного осевого перемещения, как правило, на расстояние, меньшее или равное 5. мм), что облегчает сборку и ограничивает износ компонентов внутри наружного соединителя 28, поскольку такой износ может приводить к утечкам присадки.
Как показано на фиг. 3 и 5, наружный соединитель 28 самозапирающегося типа содержит корпус или трубчатую часть 28а с двумя противоположными отверстиями, определяющий ось X прохода, которая может быть параллельной и, возможно, совпадать с продольной осью А. В положении введения соединительного наконечника 35 в наружный соединитель 28 фильтрующий элемент 4 и присадочная камера Е находятся в конфигурации друг над другом, и запорные средства 36 выполнены с возможностью обеспечения прохождения жидкой присадки через выходной канал 12а. При этом соединительный наконечник 35 расположен на расстоянии от первого конца 281 наружного соединителя 28, то есть на расстоянии от выхода выходного канала 12а во внутренний объем V2 присадочного резервуара 13, и зацепляется с запорными средствами 36. Со стороны второго конца 282 наружного соединителя 28 (при этом конец 282 образует охватывающую деталь и соответствует в данном случае выходу выходного присадочного канала 12а во внутреннее пространство 9) создается по меньшей мере один радиальный герметичный контакт между наружной боковой стороной соединительного наконечника 35 и одной или несколькими кольцевыми прокладками J1, J2, установленными внутри трубчатого корпуса 28 а.
В примере, показанном на фиг. 5 и 6, трубчатый корпус 28а наружного соединителя 28 проходит через верхнюю стенку PS и имеет на своей боковой стороне наружные кольцевые выступы, образующие окружные заплечики 28b треугольного сечения в виде елочки. Трубчатый корпус 28а частично заходит в пластмассовый наконечник 40, образующий часть резервуара 13. Этот наконечник 40, обычно закрепленный сваркой на верхней стенке PS, выступает в осевом направлении наружу относительно верхней стенки PS резервуара 13, предназначенного для жидкой присадки. Этот наконечник 40 ограничивает предпочтительно постоянное проходное сечение для взаимодействия с концом 281, в данном случае в форме елочки. Окружные заплечики 28b позволяют деформировать гибкий материал наконечника 40, обеспечивая столько же линий уплотнения, сколько последовательных заплечиков 28b входят в контакт с наконечником 40. Между верхней стенкой PS и нижней стороной буртика наконечника 40 находится зона 40а сварки. Эта зона 40а сварки расположена перпендикулярно к оси А.
В варианте с таким же наконечником 40 конец 281 может иметь наружную кольцевую канавку, в которой устанавливают кольцевую прокладку. В этом случае блокировка конца 281 может быть получена посредством зацепления удерживающих элементов, распределенных на внутренней стороне наконечника 40 и на конце 281. Например, речь идет о вырезе(ах) и взаимодополняющем(их) радиально выступающем(их) элементе(ах), выполненном(ых) в нижней части наконечника 40.
Клапан 37, установленный внутри трубчатого корпуса 28а с возможностью перемещения скольжением вдоль оси X, позволяет перекрывать выходной канал 12а. На клапан 37, который входит в состав запорных средств 36, действует возвратным усилием в направлении закрытого положения упругий возвратный орган 38, такой как пружина. Герметичное закрывание происходит, например, посредством того, что кольцевая прокладка J2 образует упор для осевой поверхности S2, находящейся на периферии клапана 37. При этом трубчатый участок Т2 клапана 37 может входить в радиальный контакт с прокладкой J2, когда на упругий возвратный орган 38 перестает действовать сила напряжения (эта сила напряжения действует или не действует в зависимости от положения патрона СС в фильтре 1). Этот упругий возвратный орган выполнен, например, в виде пружины, опирающейся на седло 39, выполненное в первом конце 281. Когда соединительный наконечник 35 извлекают, то понятно, что клапан 37 перемещается, в данном случае под действием толкающего усилия пружины, и входит в контакт с упором этого типа, занимая закрытое положение, в котором он полностью перекрывает выходной канал 12а для жидкой присадки.
В не ограничительном примере, показанном на фиг. 3 и 5, состояние открывания запорных средств 36 получают при толкающем воздействии на клапан 37 со стороны соединительного наконечника 35, который в данном случае является полым для обеспечения сообщения присадочного резервуара 13 с внутренним пространством 9. Введение соединительного наконечника 35 соответствует установочному состоянию патрона СС, предпочтительно в конфигурации крепления между чашей 2 и крышкой 3, как показано на фиг. 1. Разумеется, запорные средства 36 могут быть выполнены в других альтернативных формах. Так, клапан 37 запорных средств 36 не обязательно должен входить в радиальный герметичный контакт с трубчатым корпусом 28а и может быть выполнен в виде шарика или поршня, перекрывающего проходное отверстие с осевой герметичностью. Если в наружном соединителе 28 используют по меньшей мере две прокладки J1, J2, можно обеспечить, чтобы каждая из этих прокладок J1, J2 была эффективной в заданном температурном диапазоне, который может быть разным. В не ограничительном примере герметичность может быть улучшена, если раздвинуть две прокладки J1, J2 на осевое расстояние, которое может быть по меньшей мере равно внутреннему диаметру D входа Е1, образованного в соединительном наконечнике 35.
В примере, показанном на фиг. 3, верхняя стенка PS выполнена иначе и включает в себя трубчатый корпус 28а наружного соединителя 28 (в данном случае речь идет о единой литой детали). При таком конструктивном выполнении линейка допусков позиционирования соединительного наконечника 35 относительно присадочной камеры Е является более короткой. Таким образом, допуски изготовления промежуточных деталей не суммируют для обеспечения точности позиционирования первого осевого конца 32а устройства 32 высвобождения присадки.
Дистальный фланец 6 имеет центральное отверстие 60 с первым внутренним диаметром D1, который может быть меньше или по существу равным максимальному диаметру D3 присадочной камеры Е (в данном случае является по меньшей мере таким же широким, как и дистальный фланец 6 в примере, показанном на фиг. 1-6), но превышает при этом диаметр (или эквивалентный диаметр) вставляемой части 31 для обеспечения ее захождения во внутреннее пространство 9 во время этапа соединения устройства 32 высвобождения присадки. Для обеспечения сборки фильтрующего патрона СС проксимальный фланец 7 имеет центральное отверстие 70, второй внутренний диаметр D2 которого имеет размеры, аналогичные первому внутреннему диаметру D1. Для оптимизации расположения в корпусе (2, 3) и уменьшения общего габарита фильтра 1 для этих двух диаметров следует соблюдать следующее отношение:
0,5≤D1/D3≤1 и 0,5≤D2/D3≤1.
Как показано на фиг. 4, на практике предпочтительно, чтобы крепежный конец 10 присадочной камеры Е имел симметрию тела вращения, чтобы облегчить соединение с фильтрующим элементом 4. В этом случае проходная ось X, определяемая трубчатым корпусом 28а, совпадает с продольной осью А фильтрующего элемента 4. На фиг. 8 в плоскости радиальной части 7 с проксимального фланца 7 тоже показана симметрия тела вращения крепежного конца 10. Однако понятно, что проходная ось X может быть смещена в боковом направлении относительно центральной оси кольцевой детали 24, при этом соединительный наконечник 35 соответственно оказывается смещенным относительно продольной оси А, когда фильтрующий патрон СС соединяют с вставляемой частью 31 крышки 3. В этом случае правильное угловое положение может быть легко получено при использовании направляющих средств и/или индикатора (маркировки) позиционирования на дистальном фланце 6.
Как показано на фиг. 3-4 и 8, кольцевая деталь 24 наружного корпуса 12 содержит крепежный конец 10 и радиальную часть 24с, проходящую параллельно радиальной части 7с проксимального фланца 7. Крепежный конец 10 проходит через отверстие 70, образованное радиальной частью 7с (эта часть 7с имеет кольцевую форму). Наружный соединитель 28 тоже может проходить через это отверстие 70. В этом не ограничительном примере крепежный конец 10 выступает в осевом направлении относительно радиальной части 24с и охватывает трубчатый корпус 28а наружного соединителя 28 (таким образом, последний расположен на радиальном расстоянии от внутренней поверхности 5b фильтрующего средства 5, от проксимального фланца 7 и от возможного усиливающего элемента 8).
Как показано на фиг. 3, крепежный конец 10 проходит вдоль проксимального фланца 7 и позволяет закрепить присадочную камеру Е на фильтрующем элементе 4. Крепежный конец 10 содержит уплотнительную кромку 24d или буртик вблизи свободного края. Эта уплотнительная кромка 24d образует кольцевую зону герметичного контакта, предпочтительно радиального контакта с соответствующей внутренней кольцевой поверхностью нижнего конца 31а, который заходит во внутреннее пространство 9 почти до проксимального фланца 7. В альтернативном варианте на конце вставляемой части 31 может быть выполнен аналогичный уплотнительный буртик или кромка для взаимодействия с кольцевой поверхностью крепежного конца 10.
Кроме того, крепежный конец 10 содержит направляющую и уплотнительную часть кольцевой поверхности 24а (в данном случае цилиндрической опорной поверхности), которая выполнен в виде кольца, начиная от зоны соединения с радиальной частью 24с кольцевой детали 24. На своей части расширения, соединенной с внутренним краем радиальной части 7с, проксимальный фланец 7 содержит сплошную кольцевую поверхность 7d, которая входит в герметичный кольцевой контакт с частью 24а поверхности в патроне СС.
Аналогично, дистальный фланец 6 содержит уплотнительную кромку 6а, которая входит в герметичный контакт с соответствующей сплошной поверхностью закрывающей части 30. Благодаря этим двум зонам уплотнения на уровне фланцев 6 и 7, фильтрующий элемент 4 герметично заходит между кольцевым пространством 21 входной зоны Z1 и внутренним пространством 9, которое сообщается только с выпускным патрубком 3b, как показано на фиг. 1.
В примере, показанном на фиг. 3, 4 и 6, видно, что кольцевая деталь 24 имеет форму колпачка и выполнена между большим кольцевым краем В1, соединенным с емкостью 25, и меньшим кольцевым краем В2, который ограничивает проход для наружного соединителя 28. Действительно, в данном случае наружный соединитель 28 выполнен отдельно от кольцевой детали 24, через которую его вставляют. Заплечик 28с, выполненный на периферии трубчатого корпуса 28а, позволяет ограничивать осевое перемещение наружного соединителя 28 относительно кольцевой детали 24. Благодаря этому удержанию, сохраняется герметичное соединение между концом 281 и верхней стенкой PS резервуара 13 во время действия усилий в момент введения или извлечения соединительного наконечника 35. Разумеется, можно обеспечить и другие варианты крепления для удержания наружного соединителя 28 неподвижно соединенным с присадочной камерой Е.
Для соединения присадочной камеры Е с фильтрующим элементом 4 можно использовать различные варианты, один из которых соответствует посадке крепежного конца 10:
- с герметичным соединением посредством контакта и трения между частью 24а поверхности и сплошной поверхностью 7d проксимального фланца 7; и/или
- с защелкиванием при помощи защелок 24b, которые радиально выступают наружу от периферийной поверхности крепежного конца 10, при этом защелки 24b заходят за один или несколько упоров 8b, являющихся частью фильтрующего элемента 4.
В не ограничительном примере, показанном на фиг. 4 и 6, присадочная камера Е установлена неразъемно относительно фильтрующего элемента 4 посредством посадки во внутреннее пространство крепежного конца 10. Защелки 24b препятствуют извлечению крепежного конца 10 с учетом упора 8b, выполненного на нижнем конце 8а усиливающего элемента 8. В альтернативном варианте этот упор может быть образован по меньшей мере одним внутренним кольцевым буртиком проксимального фланца 7.
Хотя на этих фигурах показаны выступающие защелки 24b, выполненные в кольцевой детали 24 между кольцевой частью 24а поверхности и уплотнительной кромкой 24d, можно обеспечить и другие возможности удержания, например, посредством захождения выступающих рельефных элементов проксимального фланца 7 в выемки, выполненные в крепежном конце.
В целом понятно, что крепежный конец 10 имеет средства крепления, которые могут заходить за нижний конец 5 с фильтрующего средства для обеспечения соединения присадочной камеры Е без дополнительного увеличения габарита в направлении высоты. Так, на фиг. 6 можно отметить, что осевое расстояние HI между нижним концом 5 с фильтрующего средства 5 и верхней стенкой PS присадочного резервуара 13 может быть небольшим (например, менее 10 мм) и как правило меньше или равно высоте Н2 дистального фланца 6.
Далее со ссылками на фиг. 1, 9 и 10 следует описание устройства 32 высвобождения присадки согласно варианту осуществления.
В данном случае устройство 32 высвобождения присадки содержит электрический клапан или аналогичное приводное устройство 62, обеспечивающее полное или частичное перекрывание распределительного канала DC. Устройство 32 высвобождения присадки может быть неподвижно соединено с крышкой 3. Исходя из собранного состояния, показанного на фиг. 1, понятно, что это устройство 32 является неподвижным в поступательном движении вдоль продольной оси А относительно крышки 3, чтобы его можно было полностью извлечь из внутреннего пространства 9 во время замены патрона СС. Соединительный наконечник 35 соединяется без защелкивания с наружным соединителем 28, при этом уплотнение является предпочтительно радиальным (достигается посредством по меньшей мере одной кольцевой зоны уплотнения), поэтому поверхности осевого удержания не мешают перемещению устройства 32 высвобождения присадки для выхода из внутреннего пространства 9.
Например, устройство 32 высвобождения присадки содержит наружную втулку F для защиты приводного устройства 62. Эта втулка F может содержать также соединительный канал 50, который позволяет заполнять периферийный объем V3 топливом через внутреннее пространство 9 и фланец 6 фильтрующего элемента 4. Давление топлива в периферийном объеме V3 идентично давлению фильтрованного топлива, которое проходит в топливном канале 52 крышки 3 на входе трубки 22 Вентури, если не считать потери напора, обеспеченной конструкцией. Соединительный канал 50 может быть заменен каналом любого типа, позволяющим направлять топливо, предпочтительно чистое топливо в любой периферийный объем V3, который может охватывать весь или часть резервуара 13. Необходимо только убедиться, чтобы поперечное сечение соединительного канала 50 по меньшей мере в три раза превышало сечение транспортировочной трубки 66.
В данном случае втулка F неподвижно соединена с закрывающей частью 30, например, посредством сварки, при помощи клея или других обычных средств герметичного крепления. Как показано на фиг. 9, кольцевая зона соединения с втулкой F окружает центральный участок 30а закрывающей части 30. В этом центральном участке 30а со стороны, обращенной к внутреннему пространству 9, находятся электрический штыревой контакт 63, проходное отверстие 03 для распределительного канала DC, канал, выходящий в топливный канал 52 и образующий боковой проход 52b, продолжающий соединительный канал 50, что позволяет уравновешивать давление. Этот центральный участок 30а может также содержать элементы направления и крепления приводного компонента 62, в данном случае представляющие собой удерживающие лапки 65 (как правило, удержание обеспечивается защелкиванием), выступающие во внутреннее пространство 9.
Например, но не ограничительно во время сборки устройства 32 высвобождения присадки можно обеспечить следующие этапы:
- введение транспортировочной трубки 66 для жидкой присадки в отверстие 03, при этом транспортировочную трубку 66 предварительно устанавливают в держателе S3, имеющем в целом кольцевую форму;
- герметичная установка держателя S3 на осевом конце приводного компонента 62 (конец со стороны закрывающей части 30), например, с использованием одной или нескольких кольцевых прокладок J3, J4, входящих в контакт с транспортировочной трубкой 66 для обеспечения герметичности между отсеком 64 и топливным каналом 52;
- электрическое соединение с электрическим штыревым контактом 63 соединителя 62 с, смещенного в боковом направлении на приводном компоненте 62;
- соединение с удержанием закрывающей части 30 приводного компонента 62 посредством захождения удерживающих лапок 65 в пазы 62а (выполненные во фланце 62b приводного компонента 62);
- взведение упругого возвратного органа в положении опоры на часть втулки F, в данном случае за счет сжатия пружины 67 таким образом, чтобы воздействовать на держатель S3 в направлении положения, которое позволяет транспортировочной трубке 66 дойти до уровня внутренней стороны топливного канала 52; и
- прикрепление втулки F к закрывающей части 30 таким образом, чтобы вход Е1 присадки образовал единственный проход входа распределительного канала DC и чтобы раздаточное отверстие 34 образовывало единственный выход этого распределительного канала DC.
Как показано на фиг. 10, упругий возвратный элемент, в данном случае спиральную пружину 67 можно использовать для воздействия на держатель S3 в направлении его окончательного положения в момент сборки устройства 32 высвобождения присадки внутри втулки F. Упругий возвратный элемент регулирует возможный осевой зазор между держателем S3 и приводным компонентом 62. Понятно, что приводной компонент 62 может перемещаться скольжением в продольном направлении в отсеке 64 и взаимодействовать с внутренним патрубком 69 за счет радиального контакта, а не осевой опоры. В собранном состоянии устройства 32 высвобождения присадки оно неподвижно соединено с крышкой 3 и может перемещаться вместе с ней скольжением во время этапа отсоединения присадочного резервуара 13.
Когда держатель S3 неподвижно соединяют с приводным компонентом 62 и закрепляют в его окончательном положении, транспортировочная трубка 66 в достаточной мере заходит в осевой присадочный проход АР приводного компонента 62, образуя часть распределительного канала DC, проходящую от внутреннего пространства приводного устройства 62 до топливного канала 52. Если используют электрический клапан, можно герметично вставить транспортировочную трубку 66 в осевой присадочный канал АР за счет простого подогнанного скользящего соединения и/или скользящего монтажа по меньшей мере с одной кольцевой прокладкой J3.
Если во втулке F выполнен соединительный канал 50, можно обеспечить крепление этой втулки на центральном участке 30а, который ограничивает специальную кольцевую зону уплотнения на конце соединения соединительного канала 50 с каналом, образующим боковой проход 52b. На фиг. 10 видно, что соединительный канал 50 выходит в осевом направлении через два противоположных отверстия 50а и 50b.
В не ограничительном примере, показанном на фиг. 1 и 10, этот соединительный канал 50 герметично отделен от отсека 64, в котором находится приводной компонент 62, такой как электрический вентиль или аналогичный функциональный компонент. Таким образом, топливо не проникает ни вокруг электрического клапана, ни во вход Е1 присадки распределительного канала DC, который образует, например, выход отсека 64 в сторону резервуара 13, На приводном компоненте 62 можно установить по меньшей мере одну кольцевую прокладку J5 для обеспечения герметичности между отсеком 64 и распределительным каналом DC. Понятно, что жидкая присадка проходит в данном случае в канале, герметичном по отношению к жидкостям, и распространяется исключительно в топливном канале 52. Распределительный канал DC частично образован транспортировочной трубкой 66, которая установлена в держателе S3. Этот держатель S3 можно расположить между приводным устройством 62, в данном случае электрическим клапаном и закрывающей частью 30 крышки 3 и предпочтительно в непосредственном контакте с этими элементами 62, 30.
Как наглядно показано на фиг. 10, ось транспортировочной трубки 66 может быть смещена относительно проходной оси X (которая в данном случае соответствует продольной оси соединительного наконечника 35). Эта конструкция в данном случае выбрана для размещения соединительного канала 50 в периферийной зоне относительно приводного компонента 62. Конец приводного компонента, смежный с соединительным наконечником 35, может герметично взаимодействовать с внутренним патрубком 69 втулки F, возможно, с использованием по меньшей мере одной прокладки. Таким образом, жидкая присадка может протекать от входа Е1 присадки к транспортировочной трубке 66, не проходя вокруг приводного компонента 62 внутри втулки F. Таким образом, внутренние компоненты устройства 32 высвобождения оказываются защищенными. Такое направление присадки, которая проходит в распределительном канале DC, более узком, чем топливный канал 52, позволяет эффективно использовать разрежение, связанное с повышением скорости топлива в трубке 22 Вентури.
В предпочтительном варианте выполнения топливный канал 52 содержит сужение сечения, образующее трубку 22 Вентури на расстоянии от входного прохода 52а и на расстоянии от выпускного патрубка 3b и обеспечивающее эффект ускорения. Топливный канал 52 ограничен, например, литой пластмассовой частью 53, которая содержит верхнюю сторону 53а и нижнюю сторону 53b, от которой выступает патрубок 53 с в направлении, параллельном продольной оси А в собранном состоянии фильтрующего элемента 4. Патрубок 53 с образует вместе с фланцем 6 фильтрующего элемента 4 кольцевую зону уплотнения крышка-фильтрующий элемент, как показано на фиг. 1. Верхняя сторона 53а может быть перекрыта наружной стенкой 3с крышки 3, которая в данном случае содержит впускной патрубок 3а и выпускной патрубок 3b. В концы топливного канала 52 герметично заходят элементы, образующие пробки 54, 55, препятствующие контакту между топливом и верхней стенкой 3. Кроме того, они позволяют направлять топливо в сторону трубки 22 Вентури, с одной стороны, и топливо, содержащее присадку, в сторону выпускного патрубка 3b, с другой стороны.
Предпочтительно транспортировочная трубка 66 распределительного канала DC расположена перпендикулярно к топливному каналу 52. Как показано на фиг. 10, дополнительно может быть обеспечено увеличение сечения между трубкой 22 Вентури и топливным выпускным патрубком 3b, чтобы опять придать топливу с присадкой скорость, близкую к скорости топлива, заходящего в топливный канал 52.
Понятно, что транспортировочная трубка 66 может иметь относительно небольшой внутренний диаметр, например, меньший или равный 2 мм, и предпочтительно менее 1 мм. Размер этой транспортировочной трубки 66 (длина которой, как правило, равна по меньшей мере 10 мм и предпочтительно по меньшей мере 20 мм) увеличивает разрежение, создаваемое трубкой 22 Вентури. В случае необходимости, эта транспортировочная трубка 66 может иметь функцию капилляра. В этом случае в зависимости от расхода потока, который проходит через капилляр этого типа, в варианте можно исключить трубку 22 Вентури и обеспечивать прохождение через транспортировочную трубку 66, например, в обратном контуре.
Присутствие запорного элемента (не показан) в приводном компоненте 62 позволяет избегать или ограничивать окружное распространение жидкой присадки в топливном канале 52 (например, когда транспортируют само транспортное средство).
Далее со ссылками на фиг. 1, 5 и 10 следует описание управления прохождением присадки от резервуара 13 присадочной камеры Е к раздаточному отверстию 34.
Во время работы фильтра 1 топливо непрерывно циркулирует между впускным 3а и выпускным 3b патрубками. Трубка 22 Вентури, которая в данном случае представляет собой средство создания разности давления, создает разрежение между раздаточным отверстием 34 присадки и выпускным патрубком 3b топлива. Поскольку присадочная камера Е сообщается через канал 50 с топливным выпускным патрубком 3b, периферийный объем V3 заполняется топливом с таким же давлением, которое имеет топливо, проходящее в топливный выпускной патрубок 3b. Стенка Р присадочного резервуара 13, которая в данном случае является подвижной и герметичной стенкой, поддерживает одинаковое давление между присадкой в присадочном резервуаре 13 и топливом в периферийном объеме V3.
Таким образом, давление в присадочном резервуаре 13 превышает давление в раздаточном отверстии 34, что заставляет присадку перемещаться от резервуара 13 к раздаточному отверстию 34, затем смешиваться с топливом, проходящим в трубке 22 Вентури и, следовательно, в топливном контуре С1. Приводное устройство 62 позволяет полностью или частично перекрыть циркуляцию присадки. Например, используют электрический клапан, позволяющий остановить высвобождение присадки при выключении двигателя. Можно использовать электрический клапан известного типа с запорным элементом, выполненным с возможностью перекрывания распределительного канала DC. Например, используют известный запорный элемент (не показан), подвижный в осевом направлении параллельно продольной оси А. Как правило, седло, на которое опирается этот запорный элемент в положении перекрывания, находится в зоне соединения между двумя участками распределительного канала DC. Перемещение может происходить с управлением от электромагнита, что само по себе известно (как правило, в зависимости от электрической команды, получаемой устройством 32 высвобождения присадки). Для применения этого типа можно использовать электрический клапан с наибольшим размером порядка 10 см.
В этом варианте приводное устройство 62 представлено в виде электромеханического средства полного или частичного перекрывания канала DC распределения присадки. Вместе с тем, использование такого средства является дополнительным, и изобретение можно реализовать без перекрывания распределительного канала DC или при помощи других средств перекрывания канала распределения присадки, например, таких как термостат, «зонтичный» клапан, обратный клапан или клапан с гидравлическим приводом.
Кроме того, в не ограничительном примере присадку можно нагревать перед нагнетанием в топливный контур С1. Согласно предпочтительному варианту, присадку, которая выходит из резервуара 13, нагревают до ее прохождения в распределительном канале DC. Так, вблизи или внутри первого осевого конца 32а можно установить орган с нагревательной поверхностью. Допускается нагрев присадки до температуры, составляющей, например, от 30 до 60°С. Одним из преимуществ нагрева присадки является обеспечение ее прохождения через распределительный канал DC по существу при постоянной температуре и, следовательно, с постоянной вязкостью. Если распределительный канал DC представляет собой капилляр (с очень небольшим диаметром), возможность предупреждения перепадов вязкости присадки позволяет точно контролировать нагнетаемый объем присадки. Такой нагрев можно использовать, в частности, чтобы компенсировать колебания вязкости, связанные с неконтролируемым локальным нагревом от приводного устройства 62.
Чтобы оптимизировать теплообмен (минимизировать тепловые потери и количество энергии, предназначенной для нагрева), предпочтительно нагревают присадку вблизи входа распределительного канала DC, а не присадку, содержащуюся в резервуаре 13.
В варианте выполнения раздаточная головка 32 может содержать устройство нагрева (не показано), например, электрическое устройство, оснащенное соединителем, доступным снаружи на крышке 3 или на аналогичной части корпуса. Соединительный провод, например, заделанный в боковую стенку раздаточной головки 32, обеспечивает соединение между соединителем и органом с нагревательной поверхностью устройства нагрева. Орган с нагревательной поверхностью может быть установлен на плате или аналогичном компоненте электронной схемы. В этом случае нагревательная поверхность образована одним или несколькими нагревательными элементами РТС (с положительным температурным коэффициентом).
В альтернативном варианте нагрев на уровне первого осевого конца 32а может являться результатом нагрева топлива, которое затем проходит через фильтрующее средство 5 и может проходить в канале, который проходит через и/или окружает первый осевой конец 32а. Понятно, что присадку можно нагревать на входе раздаточного отверстия 34, предпочтительно между соединительным наконечником 35 и входом распределительного канала DC.
В вариантах выполнения периферийный объем V3 может заполняться топливом из входной зоны Z1, или на присадочный резервуар 13 может действовать давление другой текучей среды и/или давление от генератора давления.
Одно из преимуществ изобретения заключается в способе установки вставляемой части 31 крышки 3 через фильтрующий элемент 4 для соединения с присадочной камерой Е, что позволяет избегать контакта с выходом присадочного резервуара 13 и минимизировать габарит.
Другое преимущество состоит в использовании гибкого резервуара 13, который может полностью сжиматься и складываться благодаря тому, что стенка Р, первоначально имеющая форму чаши, может беспрепятственно приближаться к верхней стенке PS (по мере распространения жидкой присадки в контуре С1). Разумеется, резервуар 13 может иметь другую геометрию, отличную от простого мешка, закругленного снизу, и пример, показанный на фигурах, является чисто поясняющим.
Устройство согласно изобретению позволяет перемещать любой тип присадки, содержащейся в топливе. Эти присадки можно разбить на две категории: с одной стороны, присадки с каталитической функцией обеспечения регенерации фильтров-улавливателей частиц (FAP), обычно называемые Fuel Borne Catalyst (FBC), и, с другой стороны, присадки с функцией, отличной от каталитической функции.
Присадки могут быть жидкими или твердыми.
Присадки FBC могут представлять собой соль или металлоорганический комплекс или смесь этих солей или комплексов, растворимых или диспергируемых в топливе. Они могут также представлять собой коллоидную дисперсию. Коллоиды этой дисперсии могут быть, в частности, получены на основе соединения редкоземельного металла и/или металла, выбранного из групп IIA, IVA, VIIA, VIII, IB, IIB, IIB и IVB периодической системы элементов.
В частности, они могут быть присадками на основе соединения церия и/или железа.
Периодической системой элементов, на которую делается ссылка, может быть система, опубликованная в Приложении к Бюллетеню Химического Общества Франции №1 (январь 1966 года).
Можно также использовать коллоидные дисперсии, которые содержат поверхностно-активные композиции.
В качестве примеров коллоидных дисперсий можно указать дисперсии, описанные в патентных документах ЕР 671205, WO 97/19022, WO 01/10545 и WO 03/053560, причем в двух последних документах описаны, в частности, дисперсии на основе церия и железа соответственно, причем эти дисперсии дополнительно содержат амфифильный агент.
Кроме того, в документах WO 2012/084838 и WO 2012/084851 описаны дисперсии железа в кристаллическом виде, которые можно использовать.
Можно также упомянуть документы WO 2010/150040, WO 2012/084906 и WO 2012/097937, в которых описаны коллоидные дисперсии на основе соединения железа, амфифильного агента и поверхностно-активной композиции, содержащей четвертичную соль аммония.
В топливный контур можно также впрыскивать другие известные типы присадок, отличные от FBC и имеющие функцию, отличную от каталитической. Эти присадки обеспечивают улучшение распределения топлива в двигателе и/или улучшение рабочих характеристик двигателя и/или повышение устойчивости работы двигателя.
В качестве примеров можно указать противопенные присадки, присадки для борьбы с обледенением, полимерные присадки, понижающие температуру, при которой топливо мутнеет или застывает, присадки, способствующие текучести.
Можно также использовать антикоррозионные присадки.
Можно также применять присадки для улучшения рабочих характеристик двигателя, такие как присадки для повышения метанового числа, присадки для повышения октанового числа, присадки, снижающие потери от трения, называемые присадками FM от «Friction Modifier» или присадки для повышения компрессии.
Можно также использовать поверхностно-активные присадки, предназначенные для ограничения любого осаждения на уровне инжекторов.
Можно также использовать присадки для улучшения смазочного свойства, чтобы избегать износа или заедания, в частности, насосов высокого давления и инжекторов, поскольку смазочная способность топлива является низкой.
Можно обеспечить присадки для повышения устойчивости работы двигателей. Можно также применять присадки типа антиоксидантов, стабилизаторов, присадки для дезактивации металлов, предназначенные для нейтрализации каталитического действия некоторых металлов; диспергирующие присадки, предназначенные для диспергирования образующихся частиц и для предупреждения скапливания достаточно крупных частиц.
Согласно частному варианту осуществления присадка представляет собой комбинацию поверхностно-активной присадки и смазывающей присадки и, возможно, антикоррозионной присадки.
Присадка типа FBC в сочетании с присадкой для повышения качества топлива типа вышеуказанной поверхностно-активной присадки (патентный документ WO 2010/150040) представляет особый интерес в случае транспортного средства, оборудованного фильтром-улавливателем частиц.
В этом же случае предпочтительно с присадкой типа FBC можно сочетать несколько присадок повышения качества топлива, в частности, когда транспортное средство предназначено для географической зоны, в которой топливо имеет переменное и/или низкое качество.
В случае транспортного средства, не оборудованного фильтром-улавливателем частиц, можно обеспечить различные сочетания присадок, например, сочетание одной или нескольких поверхностно-активных присадок со смазывающей присадкой или с антикоррозионной присадкой.
Для специалиста в данной области очевидно, что изобретение охватывает варианты осуществления в самых различных частных формах, не выходя за пределы объема изобретения. В частности, хотя описание содержит несколько примеров для выполнения зон уплотнения, специалист может на его основании сделать вывод о возможности любого варианта выполнения, позволяющего получить кольцевое уплотнение для зоны уплотнения между фильтрующим элементом 4 и крышкой 3 (это же касается зоны уплотнения между фильтрующим элементом 4 и присадочной камерой Е).
Кроме того, понятно, что разность давления не обязательно можно получать за счет явления разрежения, например, при помощи трубки 22 Вентури (например, альтернативой трубке 22 Вентури может быть использование диафрагмы) и может быть результатом повышения давления на наружной стороне по меньшей мере стенки Р присадочного резервуара 13. Понятно также, что средством создания разности давления может быть фильтрующий элемент 4, при этом закрывающая часть 30 в данном случае может не иметь трубки Вентури, и канал 50 уравновешивания давления, выполненный во вставляемой части 31, может быть исключен.
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Топливный фильтр (1) содержит фильтрующий элемент (4), а также присадочный резервуар (13) в корпусе (2, 3). Фильтрующий элемент входит в контакт со съемной крышкой (3) корпуса и имеет фильтрующее средство (5), расположенное кольцеобразно вокруг внутреннего пространства (9). В этом внутреннем пространстве (9) расположено устройство (32) высвобождения присадки для распределения жидкой присадки из резервуара (13) в топливный контур (C1) для двигателя внутреннего сгорания. Присадка проходит в герметичном распределительном канале (DC) устройства выборочно, в зависимости от конфигурации открывания или закрывания приводного компонента (62), связанного с распределительным каналом. Распределительный канал (DC) выходит в топливный канал (52) крышки (3), имеющий большее поперечное сечение, чем распределительный канал (DC). 16 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Топливный фильтр (1), включающий в себя:
- корпус (2, 3), проходящий между первым концом, образующим дно (2а), и вторым концом, образованным крышкой (3), ограничивающий внутренний объем (V1) и имеющий впускной патрубок (3а) для необработанного топлива и выпускной патрубок (3b) для фильтрованного топлива;
- фильтрующий элемент (4), расположенный во внутреннем объеме (V1) и содержащий первый осевой конец, входящий в контакт с крышкой (3), второй осевой конец и по существу кольцевое фильтрующее средство (5), расположенное между первым осевым концом и вторым осевым концом и имеющее внутреннюю поверхность (5b), ограничивающую внутреннее пространство (9);
- присадочный резервуар (13), содержащий жидкую присадку, предназначенную для смешивания с топливом; и
- устройство (32) высвобождения присадки для раздачи жидкой присадки из указанного резервуара (13) в топливный контур (C1) для двигателя внутреннего сгорания, содержащее распределительный канал (DC) и по меньшей мере один приводной компонент (62) для выборочного полного или частичного перекрывания указанного распределительного канала, при этом по меньшей мере в открытом положении приводного компонента (62) распределительный канал (DC) сообщается по текучей среде с присадочным резервуаром (13) и выходит в топливный канал (52) крышки (3), имеющий большее поперечное сечение, чем распределительный канал (DC);
причем устройство (32) высвобождения присадки по меньшей мере частично проходит во внутреннем пространстве (9), указанный приводной компонент (62) расположен в указанном внутреннем пространстве (9).
2. Фильтр по п. 1, в котором устройство (32) высвобождения присадки неподвижно соединено с частью корпуса, выбранной среди дна (2а) и крышки (3), и является неподвижным в поступательном движении вдоль продольной оси (А) фильтрующего элемента (4) относительно указанной части корпуса.
3. Фильтр по п. 1 или 2, содержащий втулку (F), имеющую свободный конец (35), выполненный с возможностью присоединения к присадочному резервуару (13), причем втулка (F) содержит:
- отсек (64), внутри которого находится приводной компонент (62); и
- канал (50), отделенный от отсека (64) и проходящий в осевом направлении между двумя противоположными отверстиями (50а, 50b), при этом одно из двух противоположных отверстий (50а) обеспечивает сообщение канала (50) с топливным каналом (52) крышки (3).
4. Фильтр по п. 3, в котором устройство (32) высвобождения присадки содержит трубку для транспортировки присадки, которая образует часть распределительного канала (DC), при этом транспортировочная трубка (66) вставлена в присадочный проход приводного компонента (62),
причем на транспортировочной трубке (66) установлена по меньшей мере одна кольцевая прокладка (J3, J4) для обеспечения герметичности между отсеком (64) и топливным каналом (52) крышки (3),
и на приводном компоненте (62) установлена по меньшей мере одна кольцевая прокладка (J5) для обеспечения герметичности между отсеком (64) и распределительным каналом (DC).
5. Фильтр по п. 3, в котором фильтрующий элемент (4) ограничивает входную зону (Z1), сообщающуюся с впускным патрубком (3а) для необработанного топлива, и выходную зону (Z2), сообщающуюся с выпускным патрубком (3b) для фильтрованного топлива; причем выходная зона (Z2) содержит во внутреннем пространстве (9) первую подзону (Z21) внутри втулки (F), которая ограничена указанным каналом (50), и вторую подзону (Z22) снаружи втулки (F), которая проходит кольцеобразно между внутренней поверхностью (5b) фильтрующего средства (5) и наружной стороной втулки (F).
6. Фильтр по п. 1 или 2, в котором впускной патрубок (3а) для необработанного топлива и выпускной патрубок (3b) для фильтрованного топлива расположены на расстоянии от указанного дна (2а), при этом распределительный канал (DC) образует раздаточное отверстие (34) жидкой присадки, которое выходит в топливный канал (52) крышки (3) и является отличным от топливного впускного патрубка (3а) и топливного выпускного патрубка (3b).
7. Фильтр по п. 6, в котором топливный канал (52) крышки (3) содержит трубку (22) Вентури для создания разности давления между топливным впускным патрубком (3а) или топливным выпускным патрубком (3b) и раздаточным отверстием (34) присадки.
8. Фильтр по п. 1 или 2, в котором топливный канал (52) крышки (3) сообщается с внутренним пространством (9) по меньшей мере через один канал (50), проходящий через первый осевой конец фильтрующего элемента (4), при этом указанный топливный канал (52) ограничен литой пластмассовой частью (53), которая содержит:
- верхнюю сторону (53а), дополнительно перекрываемую наружной стенкой крышки (3), которая имеет по меньшей мере один из впускного (3а) и выпускного (3b) патрубков; и
- внутреннюю сторону (53b), от которой выступает патрубок (53с) уплотнения в направлении, параллельном продольной оси (А) фильтрующего элемента (4), при этом указанный патрубок (53с) уплотнения образует вместе со вторым осевым концом (6) фильтрующего элемента (4) кольцевую зону уплотнения крышка-фильтрующий элемент.
9. Фильтр по п. 1 или 2, в котором указанный топливный канал (52) крышки (3) сообщается с выпускным патрубком (3b) для фильтрованного топлива и содержит:
- входной проход (52а), который сообщается с внутренним пространством (9) и выходит вблизи первого осевого конца (6) фильтрующего элемента (4); и
- боковой проход (52b), расположенный между входным проходом (52а) и выпускным патрубком (3b) для фильтрованного топлива,
причем присадочный резервуар (13) является частью присадочной камеры (Е) и ограничивает вместе с наружным корпусом (12) указанной присадочной камеры (Е) периферийный объем (V3), герметично сообщающийся с указанным боковым проходом (52b).
10. Фильтр по п. 9, в котором резервуар (13) для жидкой присадки имеет по меньшей мере одну подвижную стенку (Р), которая является герметичной между внутренним объемом (V2) присадочного резервуара и периферийным объемом (V3), ограниченным наружным корпусом (12), при этом указанная подвижная стенка (Р) обеспечивает, с одной стороны, герметичное разделение и, с другой стороны, способствует поддержанию одинакового давления между присадкой в присадочном резервуаре (13) и топливом в периферийном объеме (V3).
11. Фильтр по п. 9, содержащий во внутреннем пространстве (9) параллельно распределительному каналу (DC) канал (50) уравновешивания давления, который сообщается с топливным каналом (52) крышки (3) и доходит почти до второго осевого конца (7) фильтрующего элемента (4) для сообщения с указанным периферийным объемом (V3).
12. Фильтр по п. 11, содержащий втулку (F) для защиты приводного компонента (62), причем фильтрующий элемент (4) ограничивает входную зону (Z1), сообщающуюся с впускным патрубком (3а) для необработанного топлива, и выходную зону (Z2), сообщающуюся с выпускным патрубком (3b) для фильтрованного топлива; при этом выходная зона (Z2) содержит во внутреннем пространстве (9) первую подзону (Z21) внутри втулки (F) и вторую подзону (Z22) снаружи втулки (F), которая проходит
кольцеобразно между внутренней поверхностью (5b) фильтрующего средства (5) и наружной стороной втулки (F), и канал (50) уравновешивания давления выходит через боковой проход (52b) в топливный канал (52) и герметично отделен от второй подзоны (Z22) посредством герметичного кольцевого контакта между втулкой (F) и уплотнительной поверхностью, предпочтительно кольцевой кромкой (24d), выполненной на наружном корпусе (12), в результате чего давление в периферийном объеме (V3) соответствует давлению в боковом проходе (52b).
13. Фильтр по п. 1 или 2, в котором корпус (2, 3) содержит:
- чашу (2), содержащую дно (2а) и выполненную с возможностью размещения в ней присадочного резервуара (13); и
- указанную крышку (3), которая содержит закрывающую часть (30), закрывающую чашу (2), и вставляемую часть (31), проходящую во внутреннем пространстве (9), при этом закрывающая часть (30) включает в себя впускной патрубок (3а) для необработанного топлива и выпускной патрубок (3b) для фильтрованного топлива,
причем вставляемая часть (31) содержит распределительный канал (DC), указанный приводной компонент (62) и соединительный наконечник (35), выполненный противоположно закрывающей части (30), при этом соединительный наконечник (35) выполнен с возможностью герметичного соединения с присадочным резервуаром (13).
14. Фильтр по п. 13, в котором устройство (32) высвобождения присадки предназначено для установки вместе с крышкой (3) на топливном контуре (C1),
причем вставляемая часть (31) имеет в целом трубчатую форму, фильтрующий элемент (4) установлен разъемно вокруг вставляемой части (31).
15. Фильтр по п. 13, в котором фильтрующий элемент содержит:
- фланец (6, 7) на каждом из первого и второго осевых концов; и
- усиливающий элемент (8) для защиты внутренней поверхности (5b) фильтрующего средства (5).
16. Фильтр по п. 1 или 2, в котором приводной компонент (62) содержит запорный элемент, который перемещается в зависимости от электрической команды, получаемой устройством (32) высвобождения присадки.
17. Фильтр по п. 1 или 2, содержащий по меньшей мере одно нагревательное устройство, выполненное с возможностью нагрева присадки на входе раздаточного отверстия (34).
