CN107250523A - 用于从液体中分离出至少一种不期望的流体的分离设备、分离设备的膜、过滤器、过滤元件以及液体系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于从至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液中分离出至少一种不期望的流体的分离设备（42），特别是机动车辆的特别是内燃机（12）的特别是用于所述至少一种液体的过滤器（34）的分离设备（42），一种分离设备（42）的膜（48），一种过滤器（34），一种过滤元件（44）以及一种液体系统（10）。分离设备（42）在区域中具有至少一个膜（48），至少一种多组分液体流过该区域。膜（48）将第一流体区域（50）与第二流体区域分离。膜（48）对于至少一种不期望的流体和液体具有不同的渗透性，该液体具有其所有组分。膜（48）对于液体的所有组分是可同等渗透的。

Description

用于从液体中分离出至少一种不期望的流体的分离设备、分 离设备的膜、过滤器、过滤元件以及液体系统

技术领域

本发明涉及一种用于从至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液中分离出至少一种不期望的流体的分离设备，特别是机动车辆的特别是内燃机的特别是用于所述至少一种液体的过滤器的分离设备。

此外，本发明涉及一种用于从至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液中分离出至少一种不期望的流体的分离设备的膜，特别是机动车辆的特别是内燃机的特别是用于所述至少一种液体的过滤器的分离设备的膜。

此外，本发明涉及一种用于至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液的过滤器，特别是机动车辆的特别是内燃机的过滤器，该过滤器包括用于从所述至少一种液体中分离出至少一种不期望的流体的分离设备的至少一部分。

除此之外，本发明还涉及一种用于至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液的过滤器的过滤元件，特别是机动车辆的特别是内燃机的过滤器的过滤元件，该过滤元件包括用于从所述至少一种液体中分离出至少一种不期望的流体的分离设备的至少一部分。

最后，本发明涉及一种用于至少一种液体、特别是燃料、油、水或尿素水溶液的液体系统，特别是机动车辆的特别是内燃机的液体系统，该液体系统包括用于从所述至少一种液体中分离出至少一种不期望的流体的至少一个分离设备。

背景技术

DE 103 02 057 A1公开了一种燃料过滤器、特别是柴油过滤器。该燃料过滤器包括燃料入口、燃料出口以及用于从燃料过滤器分离和移除在燃料中含有的水的装置。为简化所分离的水从燃料过滤器中的移除并且特别使得能够进行水的连续排放，提供了半透膜，水可以通过该半透膜从燃料中排出。

本发明的目的是设计一种上述类型的分离设备、膜、过滤器、过滤元件和液体系统，在上述类型的分离设备、膜、过滤器、过滤元件和液体系统中可以增加各种可使用的液体和/或可分离的不期望的流体。此外，能够进行至少一种液体和至少一种不期望的流体的有效和简单的分离。

发明内容

根据本发明解决了该目的，其中所述膜对于内燃机的至少一种液体多组分操作介质是可渗透的，并且对于包括特别是水的至少一种不期望的流体是不可渗透的，反之亦然。

至少一个膜对于至少一种不期望的流体和至少一种液体（该至少一种液体具有其所有组分）具有不同的渗透性意味着，所述至少一个膜对于至少一种不期望的流体是不可渗透的，并且对于至少一种液体（该至少一种液体具有其所有组分）是可渗透的，或反之亦然。在本文中，至少一个膜对于至少一种液体的所有组分是可同等渗透的。因此，至少一个膜对于至少一种液体的所有组分可以是不可渗透的，或者对于至少一种液体的所有组分可以是可渗透的。以这种方式，可以使液体的组分不会彼此分离。

根据本发明，至少一个膜能够将多组分液体的组分保持在一起，并且能够从组分中分离出可能存在的可由至少一种液体夹带的不期望的介质。以这种方式，甚至可以利用分离设备处理多组分液体。在本文中，组分均不允许与其他组分不同地通过或保留。

根据本发明，借助于至少一个膜，可在单个阶段中使至少一种不期望的流体与至少一种液体彼此分离，并且可移除至少一种不期望的流体。至少一个膜可同时实现分离功能和移除功能。以这种方式，就不需要附加的分离或移除装置，如在本领域中已知的燃料过滤器的情况。在此，一方面需要用于从燃料分离出水的装置，并且另一方面需要用于移除水的膜。

有利地，至少一个膜可以没有绒状材料。替代地，至少一个膜可以是绒状的，或者可以包括绒状材料。

有利地，至少一个膜可设计为终身部件。特别是过滤器的分离设备的其他零件、特别是其余零件可设计为终身部件。

有利地，至少一个膜，特别是当该至少一个膜与所使用的至少一种液体和/或至少一种不期望的流体匹配时，可以设计成使得其不能与至少一种液体的组分中的任何一种组分不可逆地作用，特别是物理地和/或化学地相互作用或共同作用。以这种方式，可以防止至少一个膜的性质改变，特别是防止至少一个膜的功能受到损害。此外，可以以这种方式防止至少一种液体、特别是至少一种液体的组分中的一种组分通过与至少一个膜接触而改变该组分的组成和/或该组分的性质。

根据分离设备的操作类型，至少一个膜可设计成使得至少一种液体（该至少一种液体具有其所有组分）可保留在至少一个第一流体区域中。第一流体区域可称为滞留室或滞留侧。相应地，至少一种不期望的流体可以通过至少一个膜进入可称为渗透室或渗透侧的至少一个第二流体区域。相反，至少一种液体也可以通过至少一个膜进入第二流体区域中，并且至少一种不期望的流体可保留在第一流体区域中。

有利地，至少一种液体可根据流通原理、即所谓的死端原理流过至少一个膜。至少一个膜可布置在至少一种液体的流动路径中，以便强制地使该至少一种液体流过。至少一种液体可抵靠膜基本上垂直地流动。至少一种不期望的流体可由膜保留。第一流体区域可以有利地与用于至少一种液体的入口连接。第二流体区域可以与用于至少一种液体的适当的出口连接。第一流体区域可另外地设置有出口，至少一种不期望的流体可借助于该出口从第一流体区域排出。

替代地或另外地，至少一种液体可以根据横向流动原理、即所谓的交叉原理或交叉流动原理抵靠至少一个膜流动。至少一种液体和至少一种不期望的流体可以基本上横向地、特别是平行地流到至少一个膜的流入表面或流过该流入表面。由于穿过至少一个膜的流动，可以产生减少覆盖层形成的剪切力，并且以这种方式可以减少、特别是防止孔的堵塞。因此可以减少阻塞风险或故障风险。此外，可以提高分离效率。可以减少系统中的压力损失、特别是分离设备和/或过滤器的压力损失。

有利地，利用交叉流动原理，可以保留至少一种液体（该至少一种液体具有其所有组分）。至少一种液体可以流出穿过流入表面。至少一种不期望的流体可以流过至少一个膜并且可以分离。对于该操作原理，至少一个流体区域一方面可与用于至少一种液体的入口连接，并且另一方面与出口连接。第二流体区域可包括用于经分离的至少一种不期望的流体的排放道。

替代地，在交叉流动原理中，至少一种液体可以流过至少一个膜。然后，至少一种不期望的流体可由至少一个膜保留，并且可以流出穿过流入表面。在这种情况下，用于至少一种液体的出口可以与第二流体区域连接。另一方面，用于至少一种不期望的流体的排放道可以与第一流体区域连接、特别是在与入口流体上相对的一侧处。

与死端原理相反，在交叉流动原理中，可以减少至少一种液体的侧上的压力损失。

根据交叉流动原理操作的分离设备可用于开放流。

在燃料系统中，特别是在燃料、特别是柴油燃料中具有非常高的待分离含水量的使用领域中，特别是在船用柴油机的情况下，根据交叉流动原理、特别是根据变型（在该变型中保留至少一种不期望的流体）来操作至少一个膜可以是特别有利的。

有利地，可以在至少一个膜的渗透侧上施加真空或低压。以这种方式，可以进一步改善不期望的流体的分离。

有利地，至少一种不期望的流体可以借助于穿过至少一个膜的渗透蒸发与至少一种液体分离。以这种方式，可以进一步改善分离、特别是分离质量和/或分离效率。

至少一个膜可以布置在液体系统的主流或全流中，特别是燃料系统或机油回路的主流或全流中。替代地或另外地，至少一个膜可以布置在液体系统的辅助流、辅助分支或旁路中。

分离设备可以有利地是用于至少一种液体的过滤器的一部分或者可以与该用于至少一种液体的过滤器组合。分离设备可以至少部分地集成到过滤器中。

有利地，分离设备的至少一部分、特别是至少一个膜可以布置在过滤器、特别是过滤器的过滤介质的下游或上游。

有利地，分离设备的至少一部分可以与过滤器的至少一个过滤元件组合，或者可以由过滤器的至少一个过滤元件实现。

有利地，至少一个膜可以与过滤介质组合。有利地，至少一个膜可以集成到过滤介质中。有利地，至少一个膜还可以具有过滤器功能。过滤介质可替代地包括膜功能。

至少一个过滤元件可以可更换地布置在可打开的过滤器壳体中。替代地，至少一个过滤元件可以具体实施为可与过滤器壳体一起更换，如所谓的旋转式过滤器。

有利地，过滤器壳体可包括用于至少一种液体的至少一个入口和至少一个出口。有利地，过滤元件可将至少一个入口与至少一个出口分离。

有利地，至少一个过滤元件可设计为中空过滤元件、特别是设计为所谓的圆形过滤元件。在中空过滤元件的情况下，过滤介质相对于元件轴线至少部分地封闭的周向围绕至少一个元件内部。替代地，至少一个过滤元件可设计为没有元件内部的过滤元件、特别是设计为所谓的扁平过滤元件。

分离设备的至少一部分可以与液体系统的主液体过滤器和/或预过滤器和/或最终过滤器组合，或者可以适当地集成在液体系统的主液体过滤器和/或预过滤器和/或最终过滤器中。

替代地或另外地，至少一个分离设备可以与可能存在的过滤器分离地布置在特别是燃料系统或机油回路的特别是液体系统的另一管道节段中。

多组分液体的组分中的至少一种组分可以为至少一种添加剂、至少一种辅助材料和/或至少一种佐剂，或者可以包括一种添加剂、一种辅助材料和/或一种佐剂。还可以称为辅助材料或佐剂的添加剂为可以少量添加到其他液体组分、特别是燃料或机油以便实现或改善某些性质的材料。可以使用添加剂，以便在使用阶段之前、期间和/或之后为液体的制造、储存、加工或性质提供积极的影响。

分离设备可以有利地布置在机动车辆的内燃机的液体管道中。至少一个分离设备可以是燃料系统或内燃机的机油回路的一部分。

然而，本发明不限于机动车辆的内燃机。更确切地，它也可以用于其他类型的内燃机，特别是工业马达或固定马达。它还可以在机动车辆的其他区域中布置在内燃机的外部或与内燃机分离。它还可以独立于内燃机和机动车辆使用。

本发明可用于机动车辆，特别是地面车辆、船舶和/或航空器、机械，特别是建筑机械或农业机械、特别是拖拉机。它可用于客车或商用车辆，特别是卡车或舰船。

本发明还可用于食品技术或生物医药。

有利地，利用至少一个分离设备，可从包括至少一种添加剂的柴油燃料中移除形成不期望的流体的水比例，该至少一种添加剂形成以下简称“柴油燃料”的液体的组分，用于操作设计为柴油机的内燃机。水可以通过填充箱期间的空气交换和/或通过箱排气而引入柴油燃料中。对于具有高压喷射的现代发动机，水比例可能是至关重要的。由于高压泵，水可以精细乳化，并且可在喷射喷嘴中引起气穴现象和腐蚀。另外，水比例可导致燃料系统中的生物污染。由于高压系统中的高温可以将游离水另外地溶解在柴油燃料中，所以这些不利影响可另外被加强。在燃料回路中，用于冷却喷射部件的柴油燃料的增加的循环速率可导致水更强的乳化和精细分散。

现有技术中已知的聚结过滤介质影响精细乳化的水滴在过滤器上的附着，并且引起聚结并且因此引起水滴的扩大。然后，直径上扩大的水滴可由于水滴自身的重量更容易地从燃料流中分离出来，或者通过下游疏水筛网辅助，筛网具有小于聚结液滴的直径的网眼。

在至少一种多组分液体包含柴油燃料（该柴油燃料已经与作为另外的组分的表面活性物质混合）的情况下，如添加剂和生物柴油的情况一样，用于现有技术中已知的聚结介质、特别是聚结过滤介质的表面性质可随着与包含所述物质的柴油燃料的接触时间的增加而改变。因此，聚结介质的功能可受到影响，并且甚至可能被破坏。在本文中，由于夹带在柴油燃料中的物质的表面活性分子的吸收，聚结介质的润湿性质可从亲水行为变为疏水行为，或反之亦然。另外，所夹带的表面活性剂可导致水与具有所述物质的柴油燃料之间的界面张力减小，以及部分地减小乳剂的静电和/或空间稳定性，使得通过液滴聚结的分离原理不再有效。界面张力的减小可具有水滴的变形能够大大增加的结果。

目前此问题可在商用柴油燃料中出现，因为它们在加油站可用。对于商用柴油燃料，制造商通常不公开添加剂的组成和混合物以及到燃料的其他类型的物质。另外，由于不同的混合物，柴油燃料的质量在地域上以及季节上大不相同。相应地，在所谓的夏季柴油和冬季柴油中混合了不同的添加剂。生物柴油比例还可以通过生物柴油生产的反应副产物引起聚结介质的表面性质的改变。

另外，可以将促进和辅助水分离和水滴聚结的添加剂混合到柴油燃料中。当处于静止状态的系统提供有液滴接触的机会时，可以在快速破坏水/柴油乳液时实现此水分离。然而，在过滤器表面的对应的最小界面张力和疏水添加剂涂层的情况下，在燃料系统中不能发生水滴的聚结。这可以是液滴能够推动穿过过滤介质而不与过滤器表面接触的结果。

本发明还可用于从油、特别是机油中分离出水和/或燃料。在本文中，水和燃料是待分离的不期望的流体。油是多组分液体的一部分。该油可以有利地加有至少一种佐剂、特别是添加剂。至少一个膜可根据死端原理或者根据交叉流动原理操作。水和/或燃料可以以两种操作模式通过至少一个膜，同时油和液体的另外组分被保留。多组分油可流动通过至少一个膜或沿至少一个膜流动。替代地，在两种操作模式中，水和/或燃料可由至少一个膜保留，并且油可以通过至少一个膜。

有利地，可以通过在液体状态或蒸汽状态下的分离来实现至少一种不期望的流体、特别是水/燃料与至少一种液体、特别是机油的分离。

有利地，水和/或燃料可以在至少一个膜的表面上聚结并且可以以液体状态分离。

有利地，水和/或燃料可以以气相分离，特别是通过在渗透侧加热或施加低压、特别是真空。

有利地，多组分油可以保留在膜侧、特别是内膜侧。水和/或燃料可以由至少一个膜分离。特别是在油中具有高含水量的使用领域中，特别是在船用发动机中，这可以是非常有利的。

在内燃机中，可通过低温下的排气中的冷凝产生的机油中的水比例对于内燃机来说是至关重要的。随着水的引入，机油的粘度并且因此还有润滑性能可降低。此外，可发生生锈和细菌生长。除可对马达有直接影响的不利影响外，还可发生间接问题。机油中的水会导致滤油器材料的膨胀，并且可因此导致颗粒分离性能的退化。

燃料可以通过漏气被引入机油中，并且可在内燃机中在低温下冷凝在机油中。与水一样，由于上述缺点，燃料也可导致机油的粘度降低。然而，当将生物柴油燃料引入机油中时，可发生通过机油的化学聚合反应引起的粘度的增加，并且因此可发生马达的润滑性能的降低。

通过从油中分离出水和燃料，可以保持油的粘度。可以减少、特别是防止腐蚀和细菌生长。此外，可以减少、特别是防止在滤油器中使用的材料的膨胀。

有利地，本发明可以用于内燃机中，在内燃机中，特别是由于操作时间短，所以不能总是达到最佳油温，并且因此机油中可存在增加的水比例和/或燃料比例。因此，本发明可以用在所谓的混合动力车辆中，除了内燃机之外混合动力车辆还包括另外的驱动源、特别是电动马达。在此，可发生内燃机未达到最佳油温，特别是在短距离行驶时。

在有利的实施例中，至少一个膜对于具有液体燃料或油的至少一种液体可以是可同等渗透的，所述液体燃料或油具有特别是影响所述燃料或油的性质的至少一种物质、特别是添加剂。以这种方式，可从至少一种不期望的流体中分离出提供有物质的燃料或油。

在另一有利的实施例中，至少一个膜对于含有水的至少一种不期望的流体可以是可渗透的，以及对于至少一种多组分液体可以是不可渗透的，或反之亦然。以这种方式，至少一种多组分液体和含有水的至少一种不期望的流体可彼此分离。

在另一有利的实施例中，至少一个膜对于内燃机的至少一种液体多组分操作介质可以是可渗透的，以及对于包含特别是水的至少一种不期望的流体可以是不可渗透的，或反之亦然。以这种方式，至少一个膜可用于将内燃机的对应操作介质与至少一种不期望的流体分离。

多组分操作介质可以特别是具有添加剂的液体燃料或润滑剂、特别是机油。

替代地或另外地，至少一个膜对于至少一种液体多组分操作介质、特别是机油可以是可渗透的，以及对于内燃机的另外的操作介质、特别是燃料可以是不可渗透的，或反之亦然。因此，可将操作介质彼此分离。特别地，可分离出可能包含在机油回路的机油中的燃料。另外地或替代地，可分离出包含在机油中的水。

在另一有利的实施例中，至少一个膜对于至少一种液态烃、特别是具有至少一个C6化合物、C8化合物、C10化合物和/或C12化合物的至少一种液态烃、特别是至少一种芳族烃、特别是苯是可渗透的，并且至少一个膜对于包含特别是水的至少一种不期望的流体是不可渗透的，反之亦然。此液态烃通常与内燃机结合来使用。它们可用作操作介质，特别是燃料或润滑剂。

在另一有利的实施例中，至少一个膜可对至少一种不期望的流体吸引或排斥，特别是亲水的或疏水的。

有利地，至少一个膜可吸引至少一种不期望的流体。因此，至少一种不期望的流体可以流过至少一个膜。相应地，至少一个膜可以排斥至少一种多组分液体，使得所述至少一种多组分液体可以被保留。

相反，至少一个膜可以排斥至少一种不期望的流体。以这种方式，至少一种不期望的流体可由膜保留。相应地，至少一个膜可以吸引至少一种多组分液体，使得所述至少一种多组分液体可以流过至少一个膜。

有利地，至少一个膜可以是亲水的或疏水的。以这种方式，可从至少一种多组分液体中分离出至少具有形成水的不期望的流体。

在另一有利的实施例中，至少一个膜的至少一种性质，特别是表面性质、孔径、孔隙率、相对于至少一种多组分液体和/或相对于至少一种不期望的流体的排斥效果和/或吸引效果可以是预先确定的，用于预先确定对于至少一种液体和至少一种不期望的流体的相应渗透性。以这种方式，可以为至少一种液体和至少一种不期望的流体设计需求导向的至少一个膜。以这种方式，可以改善至少一种不期望的流体的分离。

通过适应表面性质，特别是调整亲水/疏水性质或使用选择性膜，可以进一步优化不期望的流体的分离。

至少一个膜的表面性质可以特别地通过涂覆而改变。当使用聚合物膜时，表面性质可受到与共聚物接枝的影响。另外，可以通过等离子处理来改变至少一个膜的表面性质。

特别地，可将有机聚合物和/或无机材料、特别是陶瓷、更具体的氧化物陶瓷、或碳化物材料用作膜材料。

在另一有利的实施例中，可预先确定至少一个膜的形状、特别是形式和/或扩展，特别地，至少一个膜可设计为中空纤维膜或中空纤维膜结构或扁平膜。以这种方式，至少一个膜可与分离设备的结构和/或功能相匹配。以这种方式，可以进一步改善分离效率。

有利地，至少一个膜可以设计为中空纤维膜。在本文中，中空纤维膜的内部可与用于至少一种多组分液体的入口连接。围绕中空纤维膜的外部可与用于至少一种液体的出口连接。相反，外部可以与入口连接，并且内部可与出口连接。因此，至少一个中空纤维膜可以根据死端原理操作。

代替地，中空纤维膜的内部的开口可与入口。中空纤维膜的内部的相反地定位的开口可与出口连接。围绕中空纤维膜的外部可以与用于待分离的不期望流体的排放道连接。以这种方式，至少一个中空纤维膜可以根据交叉流动原理来操作。

有利地，若干个中空纤维膜可以特别地结合到中空纤维膜结构。

替代地，至少一个膜可以设计为扁平膜。扁平膜不具有内部。至少一个扁平膜可以区域地设计。至少一个扁平膜可以根据交叉流动原理或根据死端原理来操作。

至少一个分离设备还可以包括若干个膜、特别是不同的膜的组合。

根据本发明，通过膜进一步解决了所述目的，其中所述膜可以布置在区域中，至少一种多组分液体流过该区域，使得所述膜可将第一流体区域与第二流体区域分离，其中，一方面，所述膜对于至少一种不期望的流体和液体（该液体具有其所有组分）具有不同的渗透性，并且另一方面，对于液体的所有组分是可同等渗透的。

根据本发明，通过过滤器进一步解决了所述目的，其中分离设备在区域（至少一种多组分液体流过该区域）中包括将第一流体区域与第二流体区域分离的至少一个膜，一方面，所述至少一个膜对于至少一种不期望的流体和液体（该液体具有其所有组分）具有不同的渗透性，并且另一方面，对于液体的所有组分是可同等渗透的。

所述目的还通过过滤元件来解决，其中过滤元件包括分离设备的至少一个膜，所述至少一个膜布置在过滤器的区域中，至少一种多组分液体流过该区域，使得所述至少一个膜可将第一流体区域与第二流体区域分离，其中，一方面，至少一个膜对于至少一种不期望的流体和液体（该液体具有其所有组分）具有不同的渗透性，并且另一方面，对于液体的所有组分是可同等渗透的。

最终，通过流体系统解决所述目的，其中分离设备在区域（至少一种多组分液体流过该区域）中包括至少一个膜，所述至少一个膜将第一流体区域与第二流体区域分离，一方面，所述至少一个膜对于至少一种不期望的流体和液体（该液体具有其所有组分）具有不同的渗透性，并且另一方面，对于液体的所有组分是可同等渗透的。

已经结合根据本发明的分离设备、根据本发明的膜、根据本发明的过滤器、根据本发明的过滤元件和根据本发明的液体系统以及它们相应的有利实施例来描述的特征和优点同样适用于彼此，并且反之亦然。当然，各个特征和优点可以彼此组合，其中进一步的有利效果可超过各个效果的总和。

附图说明

本发明的进一步的优点、特征和细节来由以下描述而产生，在以下描述中将借助附图更详细地解释本发明的实施例。本领域技术人员将方便地而且单独地考虑在附图、说明书和权利要求书中组合地公开的特征，并且将它们与有意义的另外组合进行结合。示意性地示出了：

图1：具有共轨喷射的柴油机的燃料系统，该燃料系统包括根据第一实施例的主燃料过滤器，主燃料过滤器包括根据死端原理操作的用于将水从柴油燃料分离的分离设备；

图2：图1的分离设备的分离膜的详细视图；

图3：根据第二实施例的主燃料过滤器的详细视图，该主燃料过滤器包括根据交叉流动原理进行操作的用于水的分离设备，该主燃料过滤器类似于图1的主燃料过滤器并且可用于在图1中所示的燃料系统中；

图4：图3的分离设备的分离膜的详细视图；

图5：机动车辆的内燃机的机油回路，该机油回路包括主滤油器，该主滤油器包括用于将水从机油分离的分离设备，该分离设备类似于图1至图3的分离设备。

相同的部件在附图中设置有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中，示出了机动车辆的整体以12标记的内燃机的燃料系统10。内燃机12为包括蓄压器燃料喷射系统（所谓的共轨喷射）的柴油机。柴油燃料提供有用于改善燃料性质的添加剂，并且因此为多组分物质。在下文中，为简单起见，将由柴油燃料和添加剂组成的多组分液体简称为“柴油燃料”。

燃料系统10包括用于柴油燃料的燃料箱14。燃料箱14通过燃料管线16与喷射系统的分配器管18连接。对应的管线从分配器管18以示例性方式延伸到喷射系统的四个喷射器20。

回流管线24远离在分配器管18处的压力控制阀22延伸。回流管线24分支。第一分支通入燃料箱14中。回流管线24的第二分支通入燃料管线16中。

燃料供给泵26位于燃料管线16中。在燃料箱14与燃料供给泵26之间布置用于预过滤柴油燃料的预过滤器28。回流管线24的第二分支在预过滤器28与燃料供给泵26之间通入燃料管线16中。燃料箱14与燃料供给泵26之间的管道节段被称为进气侧。在操作中，在进气侧处可存在大约0.2 bar的压力。

用于柴油燃料的高压泵30流体地布置在燃料供给泵26与分配器管18之间燃料管线16中。用箭头32指示燃料管线16中的燃料流动方向。

用于柴油燃料的主燃料过滤器34布置在燃料供给泵26与高压泵30之间燃料管线16中。

燃料供给泵26与高压泵30之间的管道节段被称为压力侧。在内燃机12的操作中，这可存在大于大约5 bar的压力。高压泵30下游的燃料供应系统10的区域被称为高压侧。

高压侧由压力控制阀22限制。在内燃机的操作中，在流体地位于压力控制阀22下游的回流管线24中可能有小于大约1.5 bar的压力。

主燃料过滤器24包括过滤器壳体，过滤器壳体具有用于柴油燃料和可能夹带的水的入口36以及用于经过滤的柴油燃料的出口38。此外，过滤器壳体包括水分离设备42的水排放道40。已经通过水分离设备42与柴油燃料分离的水可通过水排放道40从主燃料过滤器24排出。

在过滤器壳体中，过滤元件44布置成使得该过滤元件将入口36与出口38分离。过滤元件44包括过滤介质46，过滤介质46在图1中用虚线指示。在内燃机12的操作中，柴油燃料和可能夹带的水可流过过滤介质46，由此将可能含有的颗粒过滤掉。

此外，过滤元件44包括作为水分离设备42的一部分的分离膜48。分离膜48在图2中详细示出。分离膜48流体地布置在过滤介质46与出口38之间。分离膜48将水收集室50与下游出口室52分开。水收集室50位于过滤介质46与分离膜48之间。出口室52位于分离膜48与出口38之间。

分离膜48由疏水材料制成。它对于水是不可渗透的。另一方面，分离膜38对于柴油燃料的所有组分、即柴油燃料和添加剂是可同等渗透的。通过适当的表面性质（例如孔径、孔隙率、对柴油燃料和添加剂的吸引效果、对水的排斥效果等），预先确定对柴油燃料的渗透性和对水的不可渗透性。分离膜48设计为扁平膜。柴油燃料和水大致垂直地抵靠分离膜48流动，并且柴油燃料通过该分离膜。扁平膜是开放的。与此相比，中空纤维膜被封闭并且周向地包围内部。

在内燃机12的操作中，可能容纳在该内燃机中的柴油燃料和水借助于燃料供给泵26从燃料箱14吸入到燃料管线16中。柴油燃料和水首先流过预过滤器28，在预过滤器28处，可能含有的较大的颗粒被过滤掉。

柴油燃料和水进入燃料供给泵26并且随后泵送通过主燃料过滤器34。柴油燃料和水流过过滤介质46，在过滤介质46处，另外的颗粒被过滤掉。

经过滤的柴油燃料与水一起到达水收集室50。包括添加剂的柴油燃料流过分离膜48并到达下游的出口室52。分离膜48根据所谓的死端原理操作，使得柴油燃料强制流过分离膜48。在图2中，柴油燃料用实线箭头54指示。

柴油燃料通过出口38离开出口室52并且供应到高压泵30。借助于高压泵30，柴油燃料加载有适当的压力并供给到分配器管18。使用分配器管18，柴油燃料分配到四个喷射器20上。喷射器20不需要的柴油燃料由压力控制阀22通过回流管线24根据需要返回到燃料管线16或燃料箱14。

可能包含在柴油燃料中的水通过分隔膜48保留在主燃料过滤器34中。水收集在水收集室50中，并且可以通过水排放道40排出。水在图2中用虚线箭头56指示。

在图3中，示出了根据第二实施例的主燃料过滤器34。在图4中详细示出了根据第二实施例的分离膜48。类似于根据图1和图2的第一实施例的那些元件设置有相同的附图标记。与第一实施例相比，分离膜48不将过滤介质46与出口38分离。相反，出口室52将过滤介质46的流出侧与出口38连接。分离膜48将出口室52和过滤介质46的流出侧与水收集室50分离。水收集室50与水排放道40连接。在第二实施例中，水收集室50和出口室52并不相对于燃料流动相继地布置。在第二实施例中，分离膜48根据交叉流动原理操作。

根据第二实施例的分隔膜48由亲水材料制成。分隔膜48对于夹带在柴油燃料中的水是可渗透的。另一方面，根据第二实施例的分离膜48对于具有相应添加剂的柴油燃料同等地不可渗透。柴油燃料和添加剂因此由分隔膜48保留。

在内燃机的操作中，类似于第一实施例，柴油燃料与在柴油燃料中可能含有的水通过入口36流入主燃料过滤器34中。柴油燃料和水流过过滤介质46并且到达出口室52。如在图4中由箭头54所指示的，具有添加剂的柴油燃料沿分离膜48流动，并且到达出口38。柴油燃料从主燃料过滤器34离开。

如在图4中由虚线箭头56所指示，在柴油燃料中含有的水流过分离膜48并且到达水收集室50。类似于第一实施例，所收集的水可从这里通过水排放道40排出。

另外地或替代地，在根据图1至图4的实施例的燃料系统10中，根据水分离设备42的一个或多个水分离设备可以布置在其他位置58处的燃料传导管线中，其他位置58在图1中示为虚线正方形。

例如，水分离设备可以布置在燃料箱14中。水分离设备可以布置在燃料箱16与预过滤器28之间、预过滤器28与燃料供给泵26之间，或者燃料泵26与主燃料过滤器34之间燃料管线16中。

替代地或另外地，水分离设备可以布置在压力控制阀22与分支之间或分支与燃料管线16之间回流管线24中。

例如，预过滤器28还可以另外地或替代地设置有水分离设备，该水分离设备可类似于根据两个实施例中的一个实施例的主燃料过滤器34的水分离设备42。

在图5中，示出了呈柴油机形式的内燃机112的机油回路110。机油回路110包括油底壳114，可以以不是本文关注的方式将机油收集在油底壳中。机油提供有形成机油的第二组分的添加剂，并且利用该添加剂改善机油的性能。在下文，具有添加剂的机油简称为“机油”。

供油管线116从油底壳延伸到马达118。回流管线124从马达118返回到油底壳114。油泵126、油冷却器128和滤油器134在机油的流动方向上相继地布置在供油管线116中。旁通阀130平行于主滤油器134布置。

辅助油管线132在主滤油器134的上游流体地分支出来并且延伸到油底壳114。辅助滤油器133布置在辅助油管线132中。

主滤油器134在功能和配置上类似于图1的燃料系统10的主燃料过滤器34。主滤油器134包括具有用于机油的入口136和出口138的过滤器壳体。此外，过滤器壳体包括用于排出通过燃料/水分离设备142与机油分离的可能含有的水和燃料的燃料/水排放道140。滤油器元件144布置在入口136与出口138之间，使得该滤油器元件将入口136与出口138分离。滤油器元件144包括过滤器介质146和燃料/水分离设备142的分离膜148。

类似于图1和图2的燃料系统10的水分离设备42，燃料/水分离设备142根据死端原理来操作。分离膜148将燃料/水收集室150与出口室152分离。分离膜148对于包含添加剂的机油是可渗透的，并且对于可能在机油中含有的水和可能存在的燃料是不可渗透的。

在内燃机112的操作中，机油以及可能在机油中含有的水和燃料通过油泵126从油底壳114吸入，并通过油冷却器128泵送到主滤油器134。机油、水和燃料通过入口136进入过滤器壳体中。机油、水和燃料通过过滤介质146，没有颗粒，并且到达水收集室150。包含添加剂的机油流过分离膜148并且到达出口室152。

已经没有水/燃料的经净化的机油通过出口138从出口室152离开过滤器壳体，并且供应到不是本文关注的马达118的使用位置。机油流出马达118经由回流管线124回到油底壳114中。

在机油回路110的主滤油器134的未在附图中示出的替代实施例中，与根据主滤油器的第二实施例的图3和图4的燃料系统10的水分离设备42类似，根据另一实施例的燃料/水分离设备142可根据交叉流动原理来操作。在本文中，分离膜148对于水和燃料是可渗透的，并且相应地对于具有添加剂的机油是不可渗透的。

类似于图1至图4的燃料系统10，机油回路110另外地或替代地可在其他位置158处包括根据水分离设备42的一个或多个燃料/水分离设备。例如，燃料/水分离设备可布置在辅助滤油器133与油底壳114之间辅助油管线132中。燃料/水分离设备也可以与辅助滤油器133组合。

此外，可以在机油回路110中彼此分开设置用于将水从机油分离和用于将燃料从机油分离的对应分离设备。

在实施例中，（燃料）/水分离设备可与合适的燃料过滤器或机油过滤器组合，或者可以集成在合适的燃料过滤器或机油过滤器中。它们也可以在区域中的燃料过滤器中布置为独立的部件组、特别是独立于对应的燃料过滤器或机油过滤器。

Claims (17)

1.一种用于从至少一种液体（54）、特别是燃料、油、水或尿素水溶液中分离出至少一种不期望的流体（56）的分离设备（42；142），特别是机动车辆的特别是内燃机（12；112）的特别是用于所述至少一种液体（54）的过滤器（34；134）的分离设备（42；142），其中所述分离设备（42；142）在区域中包括至少一个膜（48；148），该至少一种多组分液体（54）流过该区域，所述至少一个膜将第一流体区域（50；150）与第二流体区域（52；152）分离，一方面，所述至少一个膜对于所述至少一种不期望的流体（56）和所述液体（54）具有不同的渗透性，所述液体（54）具有其所有组分，并且另一方面，对于所述液体（54）的所有组分是可同等渗透的，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对于内燃机（12；112）的至少一种液体多组分操作介质（54）是可渗透的，以及对于包含特别是水的至少一种不期望的流体（56）是不可渗透的，或者反之亦然。

2.根据权利要求1所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对于具有液体燃料或油的至少一种液体（54）是可同等渗透的，所述液体燃料或油具有特别是影响所述燃料或油的所述性质的至少一种物质、特别是添加剂。

3.根据权利要求1或2所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对于含有水的至少一种不期望的流体（56）是可渗透的，以及对于所述至少一种多组分液体（54）是不可渗透的。

4.根据权利要求1或2所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对于含有水的至少一种不期望的流体（56）是不可渗透的，以及对于所述至少一种多组分液体（54）是可渗透的。

5.根据权利要求4所述的分离设备，其中，所述一个膜布置成使所述至少一种液体根据流通原理、即所谓的死端原理流过、特别是强制流过。

6.根据权利要求5所述的分离设备，其中，所述第一流体区域（50；150）与用于所述至少一种液体的入口（36；136）连接，并且所述第二流体区域（52；152）与用于所述至少一种液体的适当的出口（38；138）连接，其中，所述第一流体区域（50；150）另外设置有用于从所述第一流体区域（50；150）排出所述至少一种不期望的流体的排放道（40）。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的分离设备，其中至少一个膜（48）布置成使所述至少一种液体根据横向流动原理、即所谓的交叉原理或交叉流动原理流过，所述至少一个膜对于含有水的所述不期望的流体（56）是可渗透的，以及对于所述至少一种多组分液体（54）是不可渗透的。

8.根据权利要求7所述的分离设备，其中所述至少一个流体区域（52）一方面与用于所述至少一种液体的所述入口（36；136）连接，并且另一方面与所述出口（38）连接，并且所述第二流体区域（50）设置有用于排出来自所述第二流体区域（50）的所述至少一种不期望的流体的排放道（40）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对于至少一种液态烃（54）、特别是具有至少一个C6化合物、C8化合物、C10化合物和/或C12化合物的至少一种液态烃（54）、特别是至少一种芳族烃、特别是苯是可渗透的，并且所述至少一个膜对于含有特别是水的至少一种不期望的流体（56）是不可渗透的，并且反之亦然。

10.根据前述权利要求中任一项所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）对至少一种不期望的流体（56）吸引或排斥，特别是亲水的或疏水的。

11.根据前述权利要求中任一项所述的分离设备，其特征在于，所述至少一个膜（48；148）的至少一种性质、特别是表面性质、孔径、孔隙率、相对于所述至少一种多组分液体（54）和/或相对于所述至少一种不期望的流体（56）的排斥效果和/或吸引效果可以是预先确定的，用于预先确定对于所述至少一种液体（54）和所述至少一种不期望的流体（56）的相应渗透性。

12.根据前述权利要求中任一项所述的分离设备，其特征在于，可预先确定所述至少一个膜（48；148）的形状、特别是形式和/或扩展，特别地，所述至少一个膜（48，148）设计为中空纤维膜或中空纤维膜结构或扁平膜。

13.一种用于从至少一种液体（54）、特别是燃料、油、水或尿素水溶液中分离出至少一种不期望的流体（56）的分离设备（42；142）的膜（48；148），特别是根据前述权利要求中任一项所述的特别是机动车辆的特别是内燃机（12；112）的特别是用于所述至少一种液体（54）的过滤器（34；134）的分离设备（42；142）的膜（48；148），其特征在于，所述膜（48；148）可布置在区域中，至少一种多组分液体（54）流过该区域，使得所述膜将第一流体区域（50；150）与第二流体区域（52；152）分离，其中，一方面，所述膜（48；148）对于所述至少一种不期望的流体（56）和所述液体（54）具有不同的渗透性，所述液体（54）具有其所有组分，并且另一方面，对于所述液体（54）的所有组分是可同等渗透的。

14.一种用于至少一种液体（54）、特别是燃料、油、水或尿素水溶液的过滤器（34；134），特别是机动车辆的特别是内燃机（12；112）的过滤器（34；134），该过滤器包括用于从所述至少一种液体（54）分离出至少一种不期望的流体（56）的分离设备（42；142）、特别是根据前述权利要求中任一项所述的分离设备（42；142）的至少一部分，其特征在于，所述分离设备（42；142）在区域中包括至少一个膜（48；148），至少一种多组分液体（54）流过该区域，所述至少一个膜（48；148）将第一流体区域（50；150）与第二流体区域（52；152）分离，一方面，所述至少一个膜对于所述至少一种不期望的流体（56）和所述液体（54）具有不同的渗透性，所述液体（54）具有其所有组分，并且另一方面，对于所述液体（54）的所有组分是可同等渗透的。

15.一种用于至少一种液体（54）、特别是燃料、柴油燃料、油、水或尿素水溶液的过滤器（34；134）的过滤元件（44；144），特别是机动车辆的特别是内燃机（12；112）的过滤器（34；134）的过滤元件（44；144），该过滤元件特别地可布置在根据权利要求14所述的过滤器壳体和/或过滤器中，使得该过滤元件将入口（36）与出口（38）分离并且包括过滤介质（48）、特别是颗粒过滤介质，所述液体（54）、特别是柴油燃料和所述不期望的流体（56）、特别是柴油燃料夹带的水能够流过所述过滤介质（48），所述过滤元件（44；144）包括用于从所述至少一种液体（54）中分离出至少一种不期望的流体（56）的分离设备（42；142）、特别是根据前述权利要求中任一项所述的分离设备（42；142）的至少一部分，其特征在于，所述过滤元件（40；144）包括所述分离设备（42；142）的至少一个膜（48；148），所述至少一个膜（48；148）能够布置在所述过滤器（34；134）的区域中，至少一种多组分液体（54）流过该区域，使得所述至少一个膜（48；148）能够将第一流体区域（50；150）与第二流体区域（52；152）分离。

16.根据权利要求15所述的过滤元件，其中所述至少一个膜（48；148）一方面对所述至少一种不期望的流体（56）和所述液体（54）具有不同的渗透性，所述液体（54）具有其所有组分，并且另一方面，对于所述液体（54）的所有组分是可同等渗透的。

17.一种用于至少一种液体（54）、特别是燃料、油、水或尿素水溶液的液体系统（10；110），特别是机动车辆的特别是内燃机（12；112）的液体系统（10；110），该液体系统包括用于从所述至少一种液体（54）分离出至少一种不期望的流体（56）的至少一个分离设备（42；142），特别是根据前述权利要求中任一项所述的至少一个分离设备（42；142），其特征在于，所述分离设备（42；142）在区域中包括至少一个膜（48；148），至少一种多组分液体（54）流过该区域，所述至少一个膜将第一流体区域（50；150）与第二流体区域（52；152）分离，一方面，所述至少一个膜对于所述至少一种不期望的流体（56）和所述液体（54）具有不同的渗透性，所述液体（54）具有其所有组分，并且另一方面，对于所述液体（54）的所有组分是可同等渗透的。