CN104302372A - 用于储存液体中的水分的过滤装置 - Google Patents

Abstract

一种用于吸收液体中的水分的过滤装置在外壳中具有吸收材料以及用于绕过吸收材料的旁路。

Description

用于储存液体中的水分的过滤装置

技术领域

本发明涉及一个如权利要求1前序部分所述的用于储存液体中的水分的过滤装置。

背景技术

在DE 196 05 433 A1中描述了一个用于吸收液压油中的水的过滤装置。该过滤装置含有过滤层，具有吸收水的聚合物，所谓的超级吸收物，它们能够接收其体积数倍的水。而液压油可以通流过滤层。该过滤装置设置在液压回路的支流里面。

由DE 10 2009 057 478 A1已知一个燃料过滤装置，它在外壳里面具有燃料过滤器和储水装置，具有超级吸收体物作为过滤层，吸收物的任务是，从燃料中滤出水分。

发明内容

本发明的任务是，以结构上简单的措施这样改进用于吸收液体中水分的过滤装置，一方面得到高效率，另一方面限制在通流过滤装置时的压力损失。

这个任务按照本发明通过权利要求1的特征得以实现。从属权利要求给出适宜的改进方案。

按照本发明的过滤装置用于吸收液体中的水分，例如燃料、最好是柴油燃料、也可能是用于内燃机的快燃燃料中的水分。所述过滤装置也可以用于吸收液压油中的水。

所述过滤装置在外壳里面具有用于吸收水的吸收材料。这种吸收材料以术语超级吸收物所公知，并且例如由亲水的聚合纤维制成，它们接收水并且同时膨胀起来，其中通常可以吸收数倍于吸收材料体积的水。通过吸收水，材料聚合，同时包围水。所述亲水纤维必要时可以衬入到载体无纺布里面。

在过滤装置外壳里面加入一旁路，通过它含有水分的导入液体可以绕过吸收材料。这显著扩大了用于吸收水的过滤装置的使用范围和方法可能性。因此例如能够通过旁路绕过饱和的吸收材料，由此明显降低在过滤装置里面要净化液体的水分的流阻。在吸收材料饱和时导入的液体不必再采取通过吸收材料的路径，而是可以在绕过吸收材料的条件下通过旁路流出。由此避免压力损失。

所述过滤装置最好位于从要净化水分的液体到在其中继续处理液体的设备的主流里面。但是原则上也能够布置过滤装置在支流里面，例如在主流与液体容器例如油箱之间的回输管或连接管里面。

在过滤装置里面不仅考虑被动的而且考虑主动的节流结构或阀门。在被动结构中放弃阀门的控制环节（控制元件）的主动调节。在主动结构中通过外部能源输入来调整阀门的控制环节，其中必要时可以通过调节或控制装置的信号在闭合调节回路的范围内实现调整。但是也能够实现没有调节或控制装置的主动结构，其中仅仅通过在过滤装置内部的变化实现阀门的控制环节的调整，例如通过在饱和度增加时吸收材料的膨胀。

在没有可调整的流体阀的被动结构中，导入的流体由于在吸收材料饱和时增加的流阻自动地通过旁路流动，该旁路具有比饱和的吸收材料的流阻更低的流阻、但是该流阻高于未饱和的吸收材料的流阻。优选在旁路或者旁路的入流中配有用于提高流阻的节流装置。

适宜地，在过滤装置的外壳里面设有一公共的用于输入具有水分的流体的流入孔，并且不仅旁路而且吸收材料的入流侧都与流入孔连接。也能够实现一实施例，其中流体通过外壳中的流入孔首先向着吸收材料的入流侧流动，并且从那里在旁路方向上继续导引，如果由于饱和通过吸收材料的流阻太大的时候。这个实施例的优点是，不需要可调整的阀门来调整或调节通过吸收材料或者旁路的流体。

而在主动实施例中设有可调整的流体阀，它设置在外壳中的流入孔的下游并且通过它影响流动路径。所述流体阀例如由温控阀门构成，它通过达到控制温度在打开位置与关闭位置之间控制（切换），或者由与时间有关的切换阀（控制阀）构成，它按照确定的时间周期过程在打开位置与关闭位置之间控制（切换）。由此例如能够，在内燃机冷启动以后，首先保持旁路打开，并且至少大部分导入的流体在绕过吸收材料的情况下通过旁路导引。只有在确定的时间间隔以后，或者在较高的流体温度时，流体阀才从打开位置转到关闭位置，并且关闭旁路，由此使流体通过吸收材料流动并且可以在吸收材料里面容纳水分。作为温控阀可以使用胀蜡（Wachs-Dehn）元件。

附加或备选地也可以设有一流体阀，用于使流动路径从吸收材料转换到旁路，它根据吸收材料的充满度控制(切换)。通过这种方式保证，在吸收材料达到饱和时，打开通过旁路的流动路径并且使流体在绕过吸收材料的情况下通过旁路排出。可以通过不同的方式确定吸收材料的饱和度，其中原则上可以考虑以机械的、热技术的、电的、光学的或者其它的途径检测。例如能够，为了使用吸收材料的膨胀特性来控制流体阀的控制环节（控制元件），由此将流体阀调整到一个释放开旁路的位置上。例如随着膨胀的吸收材料达到确定的饱和度可以这样控制流体阀的控制环节，使得旁路被释放并且使流体在绕过吸收材料的情况下通过旁路流出。而在达到饱和度之前，流体阀处于一位置，在该位置旁路截止，由此使流体必需采取通过吸收材料的路径。

必要时可以使第一切换阀（控制阀）、例如温控阀或时控阀与第二切换阀连接，它在达到吸收材料饱和度时接通。由此例如能够在低温时首先释放旁路，它只有在确定时间以后或者说在温度升高时才关闭，从而接着使流体通过吸收材料流动。随着达到饱和度，旁路又被打开，由此流体在绕过吸收材料的情况下通过旁路流出。第一与第二流体阀可以功能地连接，其中使根据饱和度控制的第二流体阀也影响第一流体阀，并且例如随着达到饱和度打开第一流体阀，用于释放旁路。

所述旁路例如由一中心管构成，它中心地穿过外壳且通过吸收材料导引。必要时对中心管可以附设节流装置、尤其以被动节流部件的形式，用于保证，要除去水分的流体的极少部分通过未饱和的吸收材料流动，并且只有在达到饱和度以后流体才采取通过节流阀和旁路的路径。

所述中心管可以具有壁体，它具有流体孔，吸收材料的净侧紧贴在流体孔上。在这个实施例中径向地从外向内通流吸收材料，其中径向外侧形成吸收材料的污侧，径向内侧形成吸收材料的净侧。吸收材料在净侧紧邻中心管，其中无水分的流体可以通过中心管壁体中的流体孔进入到旁路，并且可以轴向地通过旁路排出。

按照另一适宜的实施例，所述吸收材料容纳在保持架里面，它安装到过滤装置的外壳里面。在此所述保持架的外径小于外壳的内径，由此在保持架与外壳内壁之间形成环形的流动空间，通过它吸收材料被入流。对于中心的中心管作为旁路设置在过滤装置里面的情况，至少接近径向地从外向内通流吸收材料。但是，原则上也能够实现没有旁路或者没有中心的中心管的实施例，在这种情况下，尽管通过外壳内壁与吸收材料外侧之间的流动空间在径向上入流吸收材料，但是经由吸收材料的端面实现排出。

在外壳内壁与保持架之间设有容纳吸收材料的环形流动空间，其优点是，形成安全缓冲器，如果在霜冻温度时分离的水结冰的时候。通过安全缓冲器保证，通过结冰加大的体积容纳在流动空间里面并且不损伤包围的外壳。

为了能够观察吸收材料的实际饱和度，所述保持架可以具有至少两个具有不同外径的部段，其中根据饱和度，吸收材料通过膨胀首先在较小直径的部段中穿过保持架壁体中的开孔，接着在达到更高的饱和度时，吸收材料才也在更大保持架直径的部位中径向向外地穿过保持架壁体中的开孔。穿过保持架壁体可以在具有不同外径的不同部位记录，或者通过传感器或者以光学方式，例如通过在所述过滤装置外壳的壁体里面加入至少一视窗，通过它从外面可以看到保持架。所述视窗或者由在外壳壁体里面的空隙构成，或者由透视的材料制成。这能够以简单的方式确定吸收材料的实际饱和度，并且在必要时更换吸收材料。

所述保持架可以被外壳无纺布包裹，它适宜地由高效（高活性）的材料制成并且能够容纳相当多的水。通过使储存在外壳无纺布里面的水逐渐给到吸收材料，使外壳无纺布承担预储存器功能。

在吸收材料的排流侧上可以设置保护无纺布，用于滞留吸收材料的松散纤维并且防止，这种纤维携带到净化的液体里面。

按照另一适宜的实施例规定，所述外壳由两个对称的外壳部件组成。所述外壳最好圆柱形或者至少接近圆柱形地构成，由此使两个对称的外壳部件分别钵形地构成并且通过其自由的端面相互接合。必要时使吸收材料包括保持架也两体式地构成。也可以考虑一体式的吸收材料结构，例如构造成空心圆柱体，和两体式的保持架以及外壳结构。

所述吸收材料也可以以折叠的形状或者由压制品构成。

在使用过滤装置过滤输送到内燃机的燃料时，所述过滤装置最好设置在内燃机的燃料供给系统中的高压泵的上游在。因此所述过滤装置位于高压泵的低压端。但是原则上也能够布置在高压泵的高压端。

附图说明

由其它权利要求、附图说明和附图给出其它优点和适宜的实施例。附图示出：

图1  内燃机的燃料供给系统的示意图，具有用于储存燃料中水分的过滤装置，其中，过滤装置设置在高压泵上游，

图2  用于吸收燃料中水分的过滤装置的分解图，具有空心圆柱形的由吸收材料制成的过滤部件、容纳吸收材料的两体式的保持架和两体式的外壳，

图3  过滤装置的装配图，

图4  过滤装置的纵剖面图，

图5  过滤装置的局部剖面图，具有标出的流动路径，

图6  用于吸收水分的过滤装置的另一实施例，

图7  按照图6的过滤装置的外壳的放大图，

图8  保持架的边缘部位的示意图，具有容纳在其中的吸收材料和包围的外壳，

图9  与图8类似的视图，但是具有外壳的另一实施例，

图10  过滤装置，具有在由中心管构成的旁路中的第一流体阀和第二流体阀。

在附图中相同的部件配有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出用于输送内燃机燃料的燃料供给系统1，尤其用于输送柴油燃料。燃料通过喷射器2喷入到内燃机的燃烧室里面，其中喷射器2获得高压分配管3的燃料。燃料来自燃料箱4并且从燃料箱4通过燃料过滤器5、输送泵6、压力调节阀7以及高压泵8输送到分配管3。在燃料过滤器5里面可以组合有水预分离器，用于执行燃料中的水分的预分离。

此外燃料供给系统1具有在输送泵6与压力调节阀7之间的燃料温度传感器9、在高压泵8与分配管3之间的压力传感器10以及在分配管3与燃料箱4之间的回输管12里面的限压器。对燃料供给系统1还附设调节或控制单元13，它接收传感器或可调节设备的信息和信号并且产生用于调整设备的调整信号。

在燃料供给系统1里面还设置用于吸收燃料中水分的过滤装置14。过滤装置14位于燃料过滤器5与输送泵6之间的燃料的主流里面。备选地也可以在输送泵6下游设置过滤装置14’。也可以考虑布置在支流、例如吸管里面，它在输送泵6上游分支并且通到燃料箱4（过滤装置14”），或者布置在回输管里面，它在输送泵6下游分支并且通到燃料箱4（过滤装置14”’）。

如同由图2和3看到的那样，过滤装置14具有空心圆柱形的吸收材料15作为过滤部件，它容纳在保持架16里面，其中保持架16包括吸收材料15安装在外壳17里面。保持架16可以是两体式的，外壳17同样可以是两体式的。保持架16以及外壳17对称地分开，由此使各个部分彼此相同地构造并且可以通过相同的模具制成。以在图3和4中所示的方式在轴向上实现过滤装置14的通流。

如同由图3至5给出的那样，保持架16的外径小于外壳17的内径，由此在保持架16外侧与外壳内侧之间形成环形流动空间18。如图5所示，吸收材料15径向从外向内被要净化的流体通流，由此使吸收材料15的径向外侧形成净侧。

如图4和5所示，在空心圆柱形吸收材料15里面加入中心的、在轴向上延伸的中心管19，它形成到吸收材料15的旁路。在中心管19的壁体里面加入许多通流孔，通过它们可以使在吸收材料15中净化的流体流入到中心管19里面。因此，吸收材料15的径向内侧形成净侧，它直接紧贴中心管19。

整个过滤装置14轴向地被要净化的流体通流。通过流入接管20输入流体到外壳17里面，通过排出接管21排出没有或具有减少水分的净化的流体。中心管19可以在其相邻的流入接管20的端面的部位中具有流体阀22，它可以在截止中心管19的关闭位置与释放的打开位置之间调整。尤其根据吸收材料15的饱和度实现流体阀22的调整。为此如同在图5中表明的那样，组合传感器装置23到过滤装置14里面，通过它可以检测吸收材料15的饱和状态。例如以电或光学的方式实现吸收材料15饱和度的测量。

只要吸收材料15还不饱和，流体阀22就处于关闭位置并因此关闭通过中心管19的旁路。通过输入接管20导入的流体流到在保持架16外侧与包围的外壳17内侧之间的环形流动空间18并且在吸收材料15的轴向长度上看去径向通过保持架壁体中的开孔从外向内流动。在吸收材料15中吸收流体中的水分。净化了水分的流体径向地流入到中心管19里面并且沿轴向通过排出接管21离开外壳。

如同由图5还看到的那样，过滤装置14的外壳17与轴向中心相邻地具有三个不同直径17a，17b和17c，它们相互间轴向相邻地延伸。该直径不仅在内径上而且可选择地在外径上相互不同。而保持架16的外径在轴向上不变化或者说只略微地变化。由此使在保持架16与外壳17内壁之间的环形流动空间18在部段17a，17b和17c的部位中具有不同大小的径向延伸，随着饱和度的增加而膨胀的吸收材料可以径向地膨胀到里面。不同强度的径向膨胀取决于吸收材料的饱和度并且可以从外部确认。为此外壳17的壁体在具有不同直径的部段17a，17b，17c的部位中配有视窗，它能够从外面视觉地识别吸收材料的实际径向膨胀。视窗或者由可透视（透光）材料制成的外壳段构成，或者以加入到外壳壁里面的空隙的形式构成。

对每个部段17a，17b，17c可以附设确定的不同程度的饱和度，例如最小直径的部段17a为25%饱和度，中等直径的部段17b为50%饱和度，最大直径的部段17c为100%饱和度。如果吸收材料位于部段17a，17b，17c的内壁上，因此通过视窗监控可以确定实际饱和度。

在图6和7中示出过滤装置14的另一实施例。与上述实施例不同，过滤装置14的外壳17不是对称地构成。而是外壳17具有完全容纳吸收材料15的主外壳，以及外壳盖17a，它可以放置在外壳17上并且与外壳连接。输入接管20与外壳17一体地构成，排出接管21与外壳盖17a一体地构成。

由图6和7还看出，在外壳17里面加入纵向延伸的、缝隙形的空隙24，它们形成视窗，用于从外面可以确认，吸收材料15是否膨胀，它作为饱和度的尺度。分布在圆周上的多个缝隙形空隙24加入到外壳17的壁体里面。

在图8和9里面示出不同构成的外壳17的其它实施例。按照图8外壳17具有波形结构，具有在圆周上分布设置的、径向向外突出的波峰17c，波谷17a位于其间，其中波谷17a通过连接段17b与波峰17c连接。部段17a，17b，17c分别具有不同的直径，由此在外壳17与位于内部的保持架16之间的环形流动空间18也具有不同大小的径向延伸，膨胀的吸收材料可以延伸到里面。因此通过视窗监控、例如通过透视材料制成的视窗可以根据膨胀的吸收材料在外壳17内壁上的贴合程度确定实际的饱和度。

在按照图9的实施例中外壳17同样具有波形结构，但是没有显著的、径向向外延伸的波峰。而是按照图9径向向内延伸的凹下17a加入到外壳17的壁体里面，其中在两个凹下17a之间延伸位于径向更外部的部段17b。

在图10中示出用于吸收水分的过滤装置14的另一实施例。过滤装置14配有第一流体阀25和第二流体阀27，它们分别设置在中心管19的入流侧。第一流体阀25是温控阀，它在低温时为了启动内燃机处于打开，并且随着达到极限温度置于关闭位置，由此在低温时通过中心管19打开旁路，只有达到极限温度才关闭旁路并且通流吸收材料15。在打开温控阀25时按照箭头方向26通流中心管19。

在中心管19里面的第二流体阀27由膨胀的吸收材料15控制。第二流体阀27在吸收材料15的未饱和状态处于关闭位置，由此通过第二流体阀27不能通过旁路19在绕过吸收材料15的情况下排出。只有当达到吸收材料15的饱和度时，吸收材料才开始膨胀，由此使流体阀27的调整环节（元件）置于打开位置，并且释放轴向地通过中心管19的流动路径。由此可以与温控阀25的实际状态无关地释放按照箭头28通过中心管19的流动路径。

Claims (19)

1. 一种过滤装置，用于储存尤其用于内燃机的燃料的水和在燃料中的水分，具有外壳（17），在其中容纳吸收材料（15），它可以被具有水分的液体通流，其中所述水分可以在吸收材料中储存，其特征在于，在所述外壳（17）中加入一用于绕过吸收材料（15）的旁路（19）。

2. 如权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，对所述旁路（19）附设一节流装置，用于调节通过旁路（19）的流量。

3. 如权利要求2所述的过滤装置，其特征在于，所述节流装置（19）是一被动的节流部件。

4. 如权利要求2或3所述的过滤装置，其特征在于，所述节流装置是一可调整的阀门。

5. 如权利要求4所述的过滤装置，其特征在于，所述可调整的阀门由温控阀（25）构成，它通过达到控制温度在打开位置与关闭位置之间控制。

6. 如权利要求4或5所述的过滤装置，其特征在于，所述可调整的阀门由与时间有关的切换阀构成。

7. 如权利要求4至6中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述阀门可以由吸收材料（15）调整并且在吸收材料（15）膨胀时在打开位置与关闭位置之间调整。

8. 如权利要求4至6和7中任一项所述的过滤装置，其特征在于，在旁路（19）里面设置可由吸收材料（15）控制的阀门和另一切换阀。

9. 如权利要求1至8中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述旁路（19）具有一中心管（19），它中心地穿过外壳（17）且穿过吸收材料（15）导引。

10. 如权利要求9所述的过滤装置，其特征在于，在所述中心管（19）的壁体里面加入通流孔，在其上紧贴吸收材料（15）的净侧，该吸收材料可以径向地从外向内被具有水分的液体通流。

11. 如权利要求1至10中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述吸收材料（15）容纳在一保持架（16）里面，它安装到外壳（17）里面，其中该保持架（16）的外径小于外壳（17）的内径并且在保持架（16）与外壳内壁之间形成环形的流动空间（18）。

12. 如权利要求11所述的过滤装置，其特征在于，所述保持架（16）具有至少两个具有不同外径的部段。

13. 如权利要求1至12中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述外壳（17）具有至少两个具有不同内径的部段。

14. 如权利要求1至12中任一项所述的过滤装置，其特征在于，在所述外壳（17）的壁体里面加入至少一视窗。

15. 如权利要求13所述的过滤装置，其特征在于，所述视窗由在外壳（17）的壁体中的空隙（24）构成。

16. 如权利要求13或14所述的过滤装置，其特征在于，所述视窗在外壳（17）的壁体中由可透视的材料制成。

17. 如权利要求1至15中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述外壳（17）由两个对称的外壳部件组成。

18. 如权利要求1至16中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述外壳（17）的壁体波形地构成。

19. 一种用于内燃机的燃料供给系统，具有如权利要求1至17中任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤装置设置在内燃机的燃料供给系统（1）中的高压泵的上游。