需要插入元件以允许在聚结器系统中排放的组合式减压阀和排放机构

摘要

本发明公开了用于聚结分散在气相中的液相的聚结器系统。本发明所公开的系统包括过滤元件，该过滤元件在被安装在所述系统中时，会接触并移动阀门至打开排放位置，以允许液体流过所述系统。在本发明所公开的系统中，还将过滤元件和阀门构造成在超压条件下，阀门允许气相绕过过滤元件的过滤介质。特别地，本发明所公开的聚结器系统可在CV系统中使用，以便从CV系统的气体中去除油雾。

说明书

技术领域

本发明的领域涉及用于聚结两相混合物的聚结器系统，该两相即连续相和分 散相。具体而言，该领域涉及用于在连续气相中聚结分散相液相的滴状物以便 从连续气相收集和移除分散相的聚结器系统。

背景技术

聚结器系统被广泛使用，例如在曲轴箱通风(CV)过滤、燃料水分离(FWS) 和油水分离中被用于从气体或液体连续相中移除不混溶的微滴。对CV应用来 说，需要油雾接近100％的去除效率，以在闭合式CV应用中保护涡轮增压器并 在开放式CV应用中保护环境。日益增加的高效率、低压降和更长的使用寿命 是追求的目标。为了实现这种目标，要对聚结器系统进行防堵塞保护，要移除 亚微米微滴，及要能使油从系统中有效地排放。

发明内容

本发明公开了用于从连续相中聚结分散相的聚结器系统。本发明所公开的 系统可用来从连续气相中收集和移除液体分散相。本发明所公开的系统包括过 滤元件，该过滤元件聚结液体分散相，并且在被安装在系统中时，会接触并移 动排放阀至打开位置或“设定位置”，以允许排放聚结的液相。当从系统移除过 滤元件时，排放阀移动至关闭位置，防止聚结的液相从系统排放并进入到环境 中。在本发明所公开的系统中，还将过滤元件和排放阀构造成在超压条件下， 例如，在过滤元件的过滤介质被堵塞并在系统中形成超压时，连续的气相和分 散的液相可通过系统中的超压绕过过滤元件的过滤介质并将排放阀移动至旁 路位置。特别地，本发明所公开的聚结器系统可在CV系统中使用，以便从CV 系统的气体中去除油雾。

附图说明

图1例示了具有进入端(顶部)和排放端(底部)的现有技术的聚结器系统的 横截面图。

图2例示了图1所例示的现有技术的聚结器系统的排放端的放大横截面图。

图3例示了此处所构思的聚结器系统的具有进入端和用作排放端的相对端的 一实施例的横截面图。

图4例示了图3所例示的聚结器系统的排放端在旁路条件(A)和在打开排放的 无旁路条件(B)下的放大横截面图。

图5提供了此处所构思的聚结器系统的排放端的一实施例的二维横截面图。

图6提供了图5所示的聚结器系统的排放端的另一视图。

图7提供了此处所构思的聚结器系统的排放端的另一实施例的二维横截面图。

图8提供了此处所构思的聚结器系统的进入端的另一实施例的横截面图。

图9例示了具有水平对称性的此处所构思的过滤元件的一实施例的二维视图。

图10例示了此处所构思的聚结器系统的一实施例的二维横截面图。

图11例示了图10的聚结器系统的进入端的放大二维横截面图。

图12例示了图10的聚结器系统的排放端的放大二维横截面图。

图13例示了在旁路条件下通过图10的聚结器系统的过滤元件的排放出口的气 流。

图14例示了穿过图10的聚结器系统的流的排放情况。

具体实施方式

本发明公开了用于从连续相中聚结分散相的聚结器系统。具体而言，本发明所 公开的系统可用来从连续气相中收集和移除液体分散相。本发明所公开的系统包括 过滤元件，该过滤元件可聚结液体分散相，并且在被安装在系统中时，会接触并移 动排放阀至打开位置或设定位置，以允许排放聚结的液相。因此，此处用术语“打 开”来表示系统的构造，借此过滤元件被插入并将排放阀移动至打开位置以允许排 放聚结的液相。当从系统中移除过滤元件时，排放阀移动至关闭位置，防止聚结的 液相从系统排放，并能够在聚结的液相(例如，油)不会漏到环境中的情况下维修 系统。在本发明所公开的系统中，还将过滤元件和排放阀构造成在超压条件下，例 如，在过滤元件的过滤介质被堵塞时，连续的气相和分散的液相可通过超压绕过过 滤元件的过滤介质并将排放阀移动至旁路位置。连续的气相和分散的液相然后可以 通过排放出口离开过滤元件，绕过滤元件外侧穿过气体出口。因此，此处用术语“旁 路”来表示连续相通过过滤元件的排放出口而不通过过滤介质的流。

现在参见附图，图1例示了具有进入端和排放端(在图2中被放大)的现有技 术的聚结器系统2的横截面图。该系统包括进入口50、气体出口60和排放出口70。 系统2还包括腔室4和过滤或聚结元件100(还参见图9和10)，过滤或聚结元件 100包括介质6和进入端板10及排放端板8。系统2也包括具有盘或球12的阀门， 盘或球12被诸如弹簧14的机构偏置进入关闭位置。当将过滤元件100插入系统2 中时，排放端板8上的突出部8a接触盘或球12并使盘或球移入打开排放位置。在 系统2中，包含分散的液相B(例如，烃液体(例如油雾)和/或水)的气相A(如， 空气和/或其它气体)进入进入口50。气相A穿过过滤介质6并穿过气体出口60 横向地离开系统。分散的液相B在过滤介质6中聚结并穿过系统竖向地排放。箭 头例示气体A穿过系统的流动，该处气体包括诸如油(图1)的分散液体B。分散 液体B在介质中聚结并从系统排放，同样如箭头所例示。当过滤元件100插入到 系统2中并且盘或球12处于打开位置时，聚结液体B从排放出口70排放。

图3例示了此处所构思的具有进入端和排放端(在图4被放大)的聚结器系统 2的横截面图。该系统包括进入口50、气体出口60和排放出口70。系统2还包括 腔室4和过滤或聚结元件100(还参见图9和10)，过滤或聚结元件100包括介质 6和进入端板10和排放端板8。系统2也包括具有盘或球12的阀门，盘或球12 被诸如弹簧14的机构偏置进入关闭位置。当将过滤元件100插入系统2中时，排 放端板8上的排放流槽38接触盘或球12并使盘或球移入打开排放位置。在系统2 中，包含分散的液相B(如，烃液体(例如油雾)和/或水)的气相A(如，空气 和/或其它气体)进入进入口50。气相A穿过过滤介质6并穿过气体出口60横向 地离开系统。分散的液相B在过滤介质6中聚结并如箭头所示穿过系统竖向地排 放。箭头还例示气体A穿过系统的流动，该处气体包括诸如油(图3)的分散液体 B。当过滤元件100插入到系统2中并且盘或球12处于打开位置时，聚结液体B 从排放出口70(图3A和4A)排放。在旁路条件下(图3B和4B)，例如，当过滤 介质6变得堵塞时，气体A和分散的液体B流过排放流槽38中的开口36。空气 压力使盘或球12抵靠偏置弹簧14下行，产生供气体A和分散的液体B流出过滤 元件100的离开间隙。气体A和分散的液体B沿着过滤介质6的外侧流动并流过 气体出口60。因此，阀元件在超压条件下充当气体A和分散的液体B的流的减压 阀。聚结的液体B还可绕盘或球12流动并流过排放出口70。

图5提供了此处所构思的聚结器系统2的排放端的一实施例的二维横截面图。 图5中的箭头例示穿过系统的旁路流。排放端具有的阀元件包括经由弹簧14偏置 入关闭位置的盘12。盘12经由保持环12a保持弹簧14。如图所示，弹簧14绕保 持环12a的外侧配合。然而，在其它的实施例中，弹簧14绕保持环12a的内侧配 合(图10到14)。盘可被模制，并可包括在其顶部表面上的例如包覆成型硅树脂 或塑料环的密封元件18。可选地，盘包括在顶部表面上的介质块(例如，1-2mm 的介质块(未例示))。阀元件还包括密封/保持环20，该密封/保持环20对盘12进 行密封并将盘12和弹簧14保持在阀元件中适当的位置。排放端板8具有带有开口 36的排放流槽38，气体A和分散的液体B可通过开口36，在例如当过滤介质6 被堵塞且不允许充足的气体流过其中时的超压条件(即，旁路条件)下流动。

如图5进一步所示，当过滤元件100插入到系统2的腔室4中时，排放流槽 38接触盘12并使盘12移至打开排放位置。系统通常只包括单一的排放口(即， 取决于过滤元件100插入情况的中心排放出口70，该过滤元件100插入情况用于 排放)，但是可选地，系统可包括中心排放出口70和侧排放口(例如，不取决于过 滤元件100插入情况的侧排放口，该过滤元件100插入情况用于排放)。当过滤元 件100未插入到系统2的腔室4中时，盘12移入关闭位置并且密封元件18接触密 封/保持环20的下侧20a并防止液体流过排放流槽38。可选地，过滤元件100可具 有相同的排放端板8和进入端板10，并且可在任一方向上被插入(即，用系统的 排放端或进入端的任一端(图9))。排放端板8的排放流槽38(和/或进入端板10 的进入流槽38)可具有绕外表面(例如，流槽颈部)的O型圈22，O型圈22用 于对腔室4内的开口进行密封。

如图5中所示，在例如过滤介质6变得堵塞时的超压条件(即，旁路条件)下， 气体A和分散的液体B流过排放流槽38中的开口36。空气压力使盘或球12抵靠 偏置弹簧14下行，产生供气体A和分散的液体B流出过滤元件100的离开间隙。 气体A和分散的液体B沿着过滤介质6的外部流动并流过气体出口60。因此，阀 元件在超压条件下充当用于气体A和分散的液体B的流的减压阀。聚结的液体B 还可绕盘或球12流动并流过排放出口70。将系统2构造成能使过滤元件100接触 阀元件并将阀元件移动到预定位置，以产生所需的阀门开度或用于系统的开启压 力。例如，在图5中，将系统2构造成能使过滤元件100将阀元件的盘12移动到 预定位置，以基于弹簧14的压缩产生所需的阀门开度或用于系统的开启压力。

图6提供了图5的聚结器系统的排放端的另一视图。箭头例示了安装过滤元件 100时液体B穿过系统的排放情况(即，无旁路流时的标准排放)。液体B在阀元件 的保持环20的顶部表面20b上方绕盘12的边缘并流过排放出口70。当过滤元件 100被移除时，盘12移入关闭位置并且密封元件18接触保持环20的下侧20a并 防止液体B流过系统。可选地，过滤元件100可包括在出口端板末端处(例如， 在出口端板末端处存在的排放流槽末端处)的排液孔，该排液孔允许已聚结的液相 在其中流过(参见图13)。

图7提供了此处所构思的聚结器系统2的排放端的另一实施例的二维横截面 图。系统2包括中央腔室段4a和经O型圈28对中央腔室段4a密封的排放腔室段 4b。排放腔室段4b包括的阀元件包括具有经由弹簧14偏置入关闭位置的盘12。 盘12和弹簧14被排放腔室段4b上存在的保持环20保持。密封环220位于保持环 20的顶部表面上。排放端板8具有带有开口36的排放流槽38，当过滤介质6被堵 塞且不允许足够的气体流过其中时，气体A和分散的液体介质6可流过开口36。

如图7所示，当过滤元件100插入系统2的中央腔室段4a中时，排放流槽38 接触盘12并使盘12移动至打开排放位置。当过滤元件100未插入到系统2的中央 腔室段4a中时，盘12移入关闭位置并且密封元件18接触密封环220的下侧220a 并防止液体流过系统。可选地，过滤元件100可具有相同的排放端板8和进入端板 10(未示出)，并且可在任一方向中上被插入(即，用系统的排放端或进入端的任 一端(参见图9))。排放端板8的排放流槽38(和/或进入端板10的入口流槽38) 可具有绕其末端42的边缘的密封垫圈26，密封垫圈26用于在入口腔室段4c(图 8)中对盘12进行轴向地密封和/或对密封环120进行径向地密封。

图8提供了此处所构思的聚结器系统的进入端的另一实施例的横截面图。系统 2包括中央腔室段4a和经由O型圈30对中央腔室段4a进行密封的入口腔室段4c。 图8的进入端板10与图7的排放端板8相同。包含分散液体B的气体A通过入口 腔室段4c中的进入口50和通过进入端板10中的开口36流入系统。在该位置处， 密封垫圈26对进入口50的密封环120的内壁进行径向地密封34。密封垫圈26包 覆成型并用来将过滤元件100的入口流槽密封至入口腔室段4c，及用来将过滤元 件100的出口流槽密封至排放腔室段4b(参见图7)。

图9例示了此处所构思的过滤元件100的具有水平对称性的一实施例的二维视 图。排放端板8与进入端板10相同，使得过滤元件100可在任一方向上被插入此 处所构思的聚结器系统中。图中所示为具有开口36的入口/排放流槽38。O型圈 22被定位在入口/排放流槽38的颈部，用来在用于接纳过滤元件的腔室中接触密封 表面。优选地，密封表面被倒角(图11到14)。

图10例示了此处所构思的聚结器系统2的一实施例的二维横截面图。图中所 示为插入具有中央腔室段4a、排放腔室段4b和入口腔室段4c的过滤腔室的过滤 元件100。图11例示了图10的聚结器系统的进入端的放大的二维横截面图。入口 腔室段4c具有带有倒角表面120a的保持环120，倒角表面120a用于接触位于过 滤元件100进入端板10入口流槽38颈部上的O型圈22。保持环120的倒角表面 120a轴向地固定过滤元件，用于在使用期间防止振动性损坏。倒角表面120a还确 保O型圈22始终被压缩。空气和油通过入口流槽38中的开口36进入系统。

图12例示了图10的聚结器系统的排放端的放大的二维横截面图。排放端具有 位于排放腔室段4b中的阀元件。阀元件包括经由弹簧14偏置入关闭位置的盘12。 盘12包括用于弹簧14的保持环12a，该处弹簧14绕保持环12a内侧配合。系统2 还包括具有介质6、排放端板8和进入端板10(未示出)的过滤元件100。排放端 板8具有带有开口36的排放流槽38，通过开口36气体A和分散的液体B可在例 如当过滤介质6被堵塞且不允许充足的气体流过其中时的超压条件(即，旁路条件) 下流动。

如图12中进一步示出的，系统2还包括位于排放腔室段4b内用于盘12和弹 簧14的保持环20。密封环220位于保持环20的顶部表面上。密封环220具有倒 角表面220a，倒角表面220a用于接触位于过滤元件100排放端板8排放流槽38 外径向表面上(即绕排放流槽38的颈部)的O型圈22。倒角表面220a的接触点 110和O型圈22提供了密封。密封环220的倒角表面220a轴向地固定过滤元件 100，用于在使用期间防止振动性损坏。倒角表面220a还确保O型圈22始终被压 缩。当过滤元件100插入到系统2的腔室4中时，排放流槽38接触盘12并将盘 12移动至打开排放位置。当过滤元件100未插入到系统2的腔室4中时，盘12移 动进入关闭位置并且盘的顶部表面接触密封环220的下侧220b并防止液体流过排 放流槽38。

图13例示了在旁路条件下通过图10的聚结器系统的过滤元件100的排放出口 的气流。如图13中所示，在例如过滤介质6变得堵塞且不允许足够的气体流过其 中的超压条件(即，旁路条件)下，气体A和分散的液体B流过排放流槽38，将 盘12推压至进一步打开位置，并且在排放流槽38的底部下方流过。气体A和分 散的液体B接着流过密封环220中的开口220c，绕排放端板8和中央腔室段4a的 内表面之间的间隙80，并流向气体出口60(参见图10)，如箭头所示。因此，阀 元件在超压条件下充当用于气体A和分散的液体B的流的减压阀。此外，已聚结 的液体B还可绕盘12流动并流过排放出口70。将系统2构造成能使过滤元件100 接触阀元件(例如，经由过滤元件100的流槽38接触阀元件的盘12)并将阀元件 移动至预定位置以产生所需的阀门开度或用于系统的开启压力。例如在图13中， 将系统2构造成能使过滤元件100将阀元件的盘12移动至预定位置以产生所需的 阀门开度或用于系统的开启压力(例如基于阀元件的弹簧14的压缩)。

图14例示了穿过图10的聚结器系统排放端的排放情况。当过滤元件100插入 到系统2并且盘或球12处于打开位置时，聚结液体B从排放出口70排放。箭头 例示了诸如油的分散的液体B通过系统的流动。如图14所示，分散的液相B(例 如，烃液体(例如油雾)和/或水)在过滤介质6中聚结并穿过系统(例如，沿着 过滤介质6的外侧，过过滤介质6和中央腔室段4a的内表面之间的间隙80)竖向 地排放。已聚结的液体沿密封环220的顶部表面流动并流过密封环220中的孔 220c。已聚结的液体接着在盘或球12的表面上流动并流过盘或球12和保持环20 之间的间隙90。沿着排放流槽38的底部表面提供排液孔38a，以防止已聚结的液 体B聚集在盘或球12的顶部表面上(即，为沿着过滤介质6的内表面流动且流过 出口36的聚结液体提供出口)。

此处所公开的聚结器系统可适用于现有技术公开的聚结器系统和方法中。(参 见例如美国专利No.7,416,657、7,326,266、7,297,279、7,235,177、7,198,718、 6,907,997、6,811,693、6,740,358、6,730,236、6,605,224、6,517,615、6,422,396、 6,419,721、6,332,987、6,302,932、6,149,408、6,083,380、6,056,128、5,874,008、 5,861,087、5,800,597、5,762,810、5,750,024、5,656,173、5,643,431、5,616,244、 5,575,896、5,565,078、5,500,132、5,480,547、5,480,547、5,468,385、5,454,945、 5,454,937、5,439,588、5,417,848、5,401,404、5,242,604、5,174,907、5,156,745、 5,112,498、5,080,802、5,068,035、5,037,454、5,006,260、4,888,117、4,790,947、 4,759,782、4,667,647、4,643,834、4,640,781、4,304,671、4,251,369、4,213,863、 4,199,447、4,083,778、4,078,965、4,052,316、4,039,441、3,960,719、3,951,814；以 及已公布的第2007-0289915、2007-0107399、2007-0062887、2007-0062886和 2007-0039865号美国申请，这些专利的内容全文以引用方式并入此处中。)

在上文的描述中，为简洁、清晰和便于理解而使用了某些术语。因为这些术语 用于描述的目的并且意欲进行广泛地解释，所以这些术语并不包含超过现有技术需 求的不必要的限制。此处描述的不同构造、系统和方法步骤可单独使用或与其它构 造、系统和方法步骤组合使用。将预期到的是各种等同物、替代物和修改物是可能 的。