CN101432053A - 用于分离并引走包含在液体燃料中的水、尤其是从柴油中分离并引走水的方法和装置 - Google Patents

用于分离并引走包含在液体燃料中的水、尤其是从柴油中分离并引走水的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于分离并引走包含在液体燃料中的水，尤其是从柴油中分离并引走水的方法，其中燃料在一用于供应给一内燃机的管路系统中(3、9、13)通过一燃料输送泵(12)输送，将水在一过滤装置(5)中分离，该过滤装置有一收集室(27)以用于收集分离出来的水并且设置在燃料输送泵(12)的抽吸侧(11)的前面，以使其抽吸作用阻碍水从收集室(27)流出，以及此时根据过滤装置所收集到的预定量的水，中断输送泵(12)的抽吸作用，并打开位于收集室(27)的排出孔(37)上的排出阀，以用于将水引走，其特征为，所述阻止水流出的抽吸作用通过一排出装置(43；53)中断，通过该排出装置经过一排出时间间隔并且在燃料输送泵(12)运行期间在收集室(27)的排出孔(37)上能产生一使水能够流出的压力梯度。

Description

用于分离并引走包含在液体燃料中的水、尤其是从柴油中分离并引走水的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于分离并引走包含在液体燃料中的水，尤其是从柴油中分离并引走水的方法，此时，燃料在一用于供应给一内燃机的管路系统中通过一燃料输送泵输送，水在一过滤装置中被分离，该过滤装置有一收集室以用于收集分离出来的水，并且接在燃料输送泵的抽吸侧的前面，以使其抽吸作用阻碍水从收集室流出，以及此时根据过滤装置所收集到的预定量的水中断输送泵的抽吸作用，并打开位于收集室的排出孔上的排出阀，以用于将水引走。此外，本发明涉及一用于实施此方法的装置。
背景技术
在重型柴油机在恶劣的使用条件下运行时，实施前面指出的措施排出水是常用的，并且是特别重要的。例如，在不太发达的国家使用具有重型柴油机的工作机械，就难于得到具有中欧品质的燃料。反而是在具有恶劣的气候条件和不良的地层结构的国家，必须由此考虑，所得到的燃料有为数众多的杂质，尤其是高的水含量。建筑机械和农业机械从圆桶供应燃料，该圆桶常常只盖一点或者完全不盖地储存和运输，以致它们无防护地受到气候条件例如雨的影响。
根据经验，在柴油中，最多可以有达10％的水成份，此时破坏行为和腐败的操作方式还可能是此高的水含量的原因。
当强烈污染的柴油例如用在一高效率的共轨柴油机中，消耗量约为400升/天时，排出的水量约为40升/天。但是，在市场上的过滤器/水分离器中，水收集容器的容量最大为0.51。考虑到现有技术，这意味着，操作人员为了实施前面提到的排出方法，一个工作日必须停止发动机约80次，以便中断燃料输送泵的抽吸力，该抽吸力阻止水从有关的过滤装置中流出，而后操作人员必须打开水收集室的排出孔，以便使收集到的水流出。如果操作人员没有考虑到要求，在若干时间以后，水就穿过过滤装置冲出，进入喷射系统，并由此造成它的损坏，由此造成非常高的维修费用和有关设备的相应的长的停车时间。
发明内容
考虑到这一问题，本发明的任务为，提供一种方法，它以特别令人满意的程度满足在内燃机尤其是重型柴油机运行时提出的要求。
从常用的前述类型的方法出发，按照本发明，此任务将由此解决，即阻止水流出的抽吸作用通过一排出装置中断，通过该排出装置经过一排出时间间隔后并且在燃料输送泵的连续运行时在收集室的排出孔上能产生一使水能够流出的压力梯度。
由此，按照本发明开始一排出过程，即收集室的内侧和外侧产生一压力差，它促使水经过排出孔流出，按照本发明的方法使得能够在发动机运行时实施排出过程。因此，可以以比较快速的连续性因而是用比较短的排放时间间隔进行排出过程，而不干扰运行，此时当燃料输送泵继续运行时，喷射系统以喷射设备的储存量继续工作，因此，发动机不需要停车。
按照本发明的方法实现了完全自动化的可能性。此处，可以以特别有利的方式规定，通过探测预定量的水的收集及其流出的水探测装置产生一信号，该信号启动排出装置并由此自动地开始排出过程。因此，可以避免能通过操作人员的错误行为而造成水冲出的危险。
在特别优选的实施例中，排出装置有一电子控制装置，它处理水探测装置的信号，以便确定排出时间间隔并且产生用于启动排出装置以及在所述确定的排出时间间隔期间控制排出阀的控制信号。
使得可能在排出孔上引起水流出的压力梯度的产生可以以不同的方式和方法实现，例如，其中排出装置有一排出泵，其抽吸侧可与收集室的排出孔连接，并在启动排出装置时产生压力梯度。此实施形式为一比较简单的处理方式，其中当系统保持运行时，可以按需要实现从收集室中吸水，而不需要干预或改动固有的管路系统。
另一种方案为，方法可以按这样的方式实施，即排出装置具有一液压气动的蓄压器和一阀装置，该液压气动的蓄压器的油侧通过燃料输送泵加燃料，该阀装置可通过电子控制装置如此动作，以使借助蓄压器经过一排出时间间隔后在过滤装置中建立压力，该压力在排出孔处产生为了流出水所必需的压力梯度。在方法的这种形式中，得到这样的优点，即不需要附加的排出泵。
电子控制装置可以以有利的方式根据一探测分离出来的水的温度的温度传感器的信号产生一用于设置用于防止结冰的加热元件的加热控制信号。由此，即使在冬季运行时或在寒带区域也能保证运行的可靠性。
本发明的对象还有一用于实施按照本发明的方法的装置，它总体上具有权利要求7的特征。
按照本发明的装置的其它特征在权利要求8至16中指出。
附图说明
下面根据在图中示出的实施例详细说明本发明。图中：
图1示出一简单画出的线路图，以用于说明本发明的第一实施例；
图2示出一与图1类似的图，以用于说明第二实施例；
图3用一局部的纵向剖面和示意地简单画出的附图示出按照本发明的装置的实施例，它用于实施图2中所示的方法的例子，以及
图4示出图3所示的附图相对于图3转过90°的图。
具体实施方式
为了说明本发明的第一实施例，图1示出一内燃机的具有共轨喷射装置的燃料供应系统的示意方框图。从燃料箱1出发，管路系统有一油箱管路3，它通向一预过滤器5的入口6。具有约为30μ的精度的预过滤器5有一水分离器7。一抽吸管路9与预过滤器5的出口8连接，该抽吸管路通向一燃料输送泵12的抽吸侧11。燃料输送泵的压力管路13与一精过滤器17的入口连接，该过滤器有约为2～5μ的精度。精过滤器17的出口19与一共轨喷射系统21连接，其中一回流管路25从喷射系统的用23代表的喷嘴返回到油箱1。
借助水分离器7从流过预过滤器5的燃料中分离出来的水收集在预过滤器5的底部区域和与其下侧连接的收集室27中。水分离器7与收集室27之间的流体连接和位置关系在下面根据图3和4较详细的说明。一探测收集室27中收集的水的水位高度的水探测装置29与电子控制装置31用信号连接。电子控制装置不仅处理水探测装置29的信号，而且处理温度传感器33的信号。该传感器在确定结冰温度时启动收集室27中的加热元件35，以防止结冰。
收集室27通过其流出孔37与排出泵43的抽吸侧41连接，排出泵的压力侧再次通向一用于排出的水的收集容器45。可以设置一防止回流的阻塞式泵结构作为泵43。不同地可以设置一止回阀39，作为流出孔37与泵43之间的排出阀。
当水探测装置29探测到在收集容器27中有一对应于预定的收集到的水量的水位高度，并将此向电子控制装置31发出信号时，就开始排出过程，这如此实现，即电子控制装置31通过供电导线47使泵43的电动机投入运行。泵43的抽吸管路要如此选择，以使其抽吸作用超过燃料输送泵12的抽吸作用，因而在收集室27的流出口37上产生这样一种压力梯度，以使收集到的水流出，也就是说，通过泵43吸走。泵43保持接通的时间间隔长度可根据探测装置29的信号确定，这通过如下方式实现，即当水位高度下降至一预定的量时，就调节泵43的运行，或可根据时间来控制，即对于每个排出过程，泵43都按一固定的时间间隔工作。在任何情况下，在排出过程中，燃料输送泵12都保持运行，以使发动机不需要停车。
图2中示出的例子与图1的例子的区别为，使用一形式为一压力控制装置的排出装置，它代替图1的排出泵43。对应于图1的例子的部件在图2中都标以与图1相同的附图标记。如同从图2看出的那样，燃料输送泵12的压力管路13不仅通向精过滤器17的入口15，而且还通向膜片式蓄压器53的油侧51，该膜片式蓄压器通过运行中的燃料输送泵12加以燃料。为了开始排出过程，如同在最早描述的实施例那样要再次通过探测装置29发出信号，并由此得到电子控制装置31的启动，于是启动在油箱管路3中在预过滤器5的入口6之前设置的一个两位三通换向阀55以及在预过滤器5的出口8后面设置的一个两位两通换向阀57。此处，超过排出时间间隔，阀57就关闭，并如此启动阀55，以便将油箱管路3关闭，并通过分支管路59和所述两位三通换向阀55将膜片式蓄压器53的油室51与预过滤器5的入口6连接起来。通过经由膜片式蓄压器53送至预过滤器5的处于压力之下的油体积，在收集室27的流出孔37处产生一压力梯度，它将收集到的水从收集室27压出，该水重新到达收集容器45中。在图2所示的例子中，在排出时间间隔中，预过滤器5的出口8可以关闭。如果膜片式蓄压器53加载足够的压力并且在油室51中有足够大的、经过阀55流入预过滤器5内的压力体积，以致在排出时间间隔中在预过滤器5中产生足够的压力升高，则两位两通换向阀就可以去掉。如同在最早描述的实施例中那样，在排出时间间隔中燃料输送泵12可以继续工作，也就是说，发动机不需要停车。在排出时间间隔结束时，再次如此控制阀55，必要时还有阀57，以使油箱管路3和抽吸管路9都可被通流，分支管路59再次关闭，膜片式蓄压器53再次通过压力管路13加载。
图3和4示出按照本发明的用于实施方法的装置的例子，其中，装置作为改装系统形成，它可事后安装在预过滤器5的下侧61上，预过滤器5的过滤器壳体按旋装式过滤器(spin-on filter)的方式构成。
如同图3和4示出的那样，在下侧61在底部的中间区域，有一具有内螺纹的出水口63，一空心螺钉65与内螺纹拧接，空心螺钉的内孔67在过滤器壳体下侧61的底部区域与一中间洼地69之间形成一液体连接，该洼地位于体部71的上端上，该体部通过空心螺钉65夹紧在过滤器壳体的下侧61上，其中一密封圈73形成一径向侧的密封。
洼地69形成用于通过预过滤器5的水分离器7分离出来的水的水收集室27，收集室27中的水位高度通过水探测装置29识别。在形成收集室27的洼地69的下方在体部71中形成用于接纳电子控制装置31(见图3)、排出泵43(见图3)以及其它未示出的部件的空腔。
虽然在图3和4中按实施形式示出按照本发明的作为改装系统形成的装置，该改装系统适于在现有设备中事后安装，但是不言自明，本发明特别适合于在有关设备作为原始装备。
尤其是，按照本发明的装置可以与具有分离器7的预过滤器5和其它系统部件如泵43、探测装置29、电子装置31、加热元件及类似件一起合并在一个统一的壳体中。

Claims (15)

1、用于分离并引走包含在液体燃料中的水、尤其从柴油中分离并引走水的方法，其中燃料在一用于供给一内燃机的管路系统中(3、9、13)通过一燃料输送泵(12)输送，将水在一过滤装置(5)中分离，该过滤装置具有一收集室(27)以用于收集分离出来的水并且设置在燃料输送泵(12)的抽吸侧(11)之前，从而其抽吸作用阻碍水从收集室(27)流出，并且其中根据预定量的水的收集，中断输送泵(12)的抽吸作用，并打开位于收集室(27)的排出孔(37)上的排出阀，以用于将水引走，其特征为，所述阻止水流出的抽吸作用通过一排出装置(43；53)中断，通过该排出装置经过一排出时间间隔后且在燃料输送泵(12)连续运行时在收集室(27)的排出孔(37)上能产生一使水能够流出的压力梯度。
2、如权利要求1所述的方法，其特征为，通过探测所述预定量的水的收集及其流出的水探测装置(29)产生一信号，所述信号启动排出装置(43；53)。
3、如权利要求2所述的方法，其特征为，排出装置(43；53)具有一电子控制装置(31)，该电子控制装置处理水探测装置(29)的信号，以便确定排出时间间隔并且产生用于启动排出装置(43；53)以及在所述确定的排出时间间隔期间控制排出阀的控制信号。
4、如权利要求3所述的方法，其特征为，排出装置有一排出泵(43)，该排出泵的抽吸侧(41)可与收集室(27)的排出孔(37)连接并且在启动排出装置时在排出孔(37)处产生使水能够流出的压力梯度。
5、如权利要求3所述的方法，其特征为，排出装置具有一液压气动的蓄压器(53)和一阀装置(55、57)，所述液压气动的蓄压器的油侧(51)通过燃料输送泵(12)加燃料，所述阀装置可通过电子控制装置(31)如此操作，以使借助蓄压器(53)在过滤装置(5)中建立一压力，该压力在排出孔(37)处产生用于水流出所必需的压力梯度。
6、如权利要求4或5所述的方法，其特征为，电子控制装置(31)根据一探测分离出来的水的温度的温度传感器(33)的信号产生一用于设置用于防止结冰的加热元件(35)的加热控制信号。
7、用于实施如权利要求1至6之一所述的方法的装置，包括一具有一水分离器(7)的过滤装置(5)，该过滤装置的入口(6)与燃料箱(1)连接，该过滤装置的出口(8)与内燃机的燃料供应管路系统中的燃料输送泵(12)的抽吸侧(11)连接，其中过滤装置(5)具有一用于收集分离出来的水的收集室(27)，所述水可通过收集室(27)的排出孔(37)释放，其特征为，设有一排出装置，该排出装置包含一压力控制装置(43；53)，借助该压力控制装置经过一排出时间间隔后可在排出孔(37)上产生一压力梯度，该压力梯度克服运行的燃料输送泵(12)存在于过滤装置(5)上的抽吸作用可使水流出。
8、如权利要求7所述的装置，其特征为，设有一探测预定量的水的收集的水探测装置(29)和一处理探测装置的探测信号的电子控制装置(31)，该电子控制装置产生用于排出装置和用于属于其压力控制装置(43；53)的阀装置的控制的控制信号。
9、如权利要求8所述的装置，其特征为，压力控制装置有一排出泵(43)，该排出泵的抽吸侧(41)可与排出孔(37)连接，以用于产生能使水流出的压力梯度。
10、如权利要求8所述的装置，其特征为，压力控制装置具有一液压气动的蓄压器、尤其是膜片式蓄压器(53)，该蓄压器的油侧(51)与燃料输送泵(12)的压力侧连接，并且可通过阀装置的一可通过电子控制装置控制的阀(55)与过滤装置(5)的入口(6)连接。
11、如权利要求10所述的装置，其特征为，阀(55)为一两位三通换向阀，过滤装置(5)的入口(6)可通过该阀交替地与蓄压器(53)或燃料箱(1)连接。
12、如权利要求7至11之一所述的装置，其特征为，该装置构成为改装系统，该改装系统可安装在一现有的、具有一水分离器(7)的过滤装置(5)上。
13、如权利要求12所述的装置，其特征为，在一形式为旋装式过滤元件(5)的过滤装置的情况下，其过滤器壳体有一底部侧的水出口(63)，改装系统具有一可安装在过滤器壳体的底部(61)上的体部(71)，该体部有一包围过滤器壳体的水出口(63)的空腔(69)，该空腔构成属于过滤装置(5)的收集室(27)的组成部分并且具有用于水从收集室(27)流出的排出孔(37)。
14、如权利要求13所述的装置，其特征为，体部(71)通过一与过滤器壳体的水出口(63)拧接的空心螺钉(65)紧固在过滤器壳体上，该空心螺钉有一孔(67)以形成通向用作收集室(27)的空腔(69)的水通道。
15、如权利要求14所述的装置，其特征为，用于探测位于空腔(69)中的水的水位高度的水探测装置(29)、电子控制装置(31)、必要时属于电子控制装置的阀以及必要时还有排出泵(43)都整合在体部(71)中，所述排出泵的抽吸侧(41)必要时通过一止回阀(39)与体部(71)的空腔(69)连接。
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