CN107353933A - 过滤器系统的排放控制装置及带排放控制装置的过滤器系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于过滤器系统（10）的排放控制装置（500），用于过滤包括第一和第二介质（16、18）的介质流，具有设置用于收集从介质流分离的第二介质（18）的收集腔室（20），包括具有至少第一和第二传感器单元（100、200）的传感器布置（300），用于检测在收集腔室中的第二介质的填充水平，其中，第一和第二传感器单元（100、200）基于不同的作用机制且与至少一个截止阀（92、94）联接，从而当达到排放标准时，自动排放第二介质（18）通过收集腔室（20）的介质出口（22）。本发明还涉及具有可更换过滤器元件（12）的过滤器系统（10）。
Description
技术领域
本发明涉及用于过滤器系统的排放控制装置，用于过滤包括第一和第二介质的介质流，以及涉及具有排放控制装置的过滤器系统，具体在燃料供应系统中，具体在机动车辆的柴油燃料供应系统中。
背景技术
已知在燃料过滤器系统中根据需要将水从柴油燃料分离并将其排放。从DE112010003359T5已知在过滤器系统中的自动出口系统，具有在浮阀腔室中的布置在过滤器壳体中的浮阀，并具有以流体连接的方式布置在所述浮阀下游的电磁阀。所述浮阀展示出小于第一介质的密度并大于第二介质的密度的密度。在漂浮位置中，当浮阀腔室填充有第一介质时，第一介质通过浮阀开口是可能的。在密封位置中，即当浮阀腔室不填充有第一介质时，防止第一和第二介质通过浮阀开口。电磁阀包括电磁阀开口，当接通电磁阀时，所述电磁阀开口打开，当断开电磁阀时，所述电磁阀开口关闭。
发明内容
本发明的目的是改进过滤器系统的排放控制装置，用于过滤包括第一和第二介质的介质流。
本发明的又一目的是提供具有排放控制装置的过滤器系统。
上述目的根据排放控制装置以及过滤器系统的本发明的一个方面解决，其中设置具有至少第一和第二传感器单元的传感器布置，第一和第二传感器单元基于不同的作用机制并与至少一个截止阀联接，从而当达到排放标准时自动排放第二介质。
本发明的有益构造和优点从进一步的权利要求、说明书和附图得到。
提出用于过滤器系统的排放控制装置，用于过滤包括第一和第二介质的介质流。所述过滤器系统包括收集腔室，所述收集腔室设置用于收集已经从介质流分离的第二介质。所述排放控制装置包括具有至少第一和第二传感器单元的传感器布置，构造用于检测收集腔室中的第二介质的填充水平，其中第一和第二传感器单元基于不同的作用机制。所述第一和第二传感器单元与至少一个截止阀联接，从而当达到排放标准时，自动排放第二介质通过收集腔室的介质出口。
有利地，使用排放控制装置可以实现过滤器系统的安全和可靠操作，即使对于长服务寿命也是如此。可以实现几乎纯的第二介质，特别是至少90%（体积百分数），且没有第一和第二介质的混合物从收集腔室排放。第一介质可以是燃料，特别是柴油；第二介质可以是水。
可以设置打开或关闭收集腔室的介质出口的单个截止阀，或者可以设置串联流体连接的两个或更多个截止阀，所述两个或更多个截止阀可以被构造为相同或不同。
由于设置至少两个传感器单元，所述至少两个传感器单元检测第二介质在收集腔室中的存在，可以提高排放控制装置的可靠性。由于至少两个传感器单元基于不同的作用机制，第二介质在收集腔室中的存在可以被每个传感器单元独立于另一个传感器单元检测。
所述排放标准可以是特别在收集腔室中的第二介质的填充水平。将第二介质从收集腔室排放可以由位于第二介质上方的第一介质的压力实现，或者由作用在第二介质上的重力实现，或者由收集腔室流体下游的体积中存在的压力实现，所述压力由泵或者由收集腔室和所述下游体积之间的相应压力差产生。
不同作用机制可以是特别不同的物理测量原理，例如，检测在收集腔室中存在的介质的电阻，检测磁场，检测辐射等等。
根据本发明的实施例，第一和第二传感器单元可以存在于公共的传感器部件组中，所述公共的传感器部件组例如包括用于两个传感器单元的公共壳体，从而使将第一和第二传感器单元安装在过滤器壳体上的花费最小化。
根据有益实施例，至少两个截止阀可以串联流体连接。因此，当传感器单元检测到第二介质且达到排放标准时，可以实现两个截止阀打开。
根据有益实施例，每个传感器单元可以具有与之相关的独立截止阀。相应地，每个截止阀可以独立于另一个截止阀被控制。可以保证几乎只有第二介质被排放。
便利地，可以设置，在第二介质的预定持续时间和/或预定填充水平之后，截止阀又将关闭。
根据有益实施例，传感器单元中的一个可以设置用于直接控制截止阀中的一个，传感器单元中的另一个可以与截止阀中的另一个相关。所述直接控制允许通过传感器信号切换截止阀。传感器单元中的另一个可以将其传感器信号送至与所述传感器单元联接的控制装置（例如，车辆控制单元），所述控制装置设置用于控制截止阀中的另一个，并于是相应地控制与所述传感器单元相关的截止阀中的另一个。
根据有益实施例，传感器单元可以与设置用于控制截止阀的控制装置联接。所述传感器单元可以将其传感器信号提供至控制装置（例如，车辆控制单元）。所述控制装置可以使用传感器单元的传感器信号执行逻辑操作，并因此保证当所有传感器单元检测到第二介质在收集腔室中的存在且满足至少一个排放标准时，截止阀打开。
根据有益实施例，公共截止阀可以与传感器单元相关。当截止阀可以实施为展现出非常高的可靠性时，所述替代方案是有益的。在此情况中，传感器单元可以被依次切换，用于激活截止阀。
根据有益实施例，传感器布置可以包括具有电阻传感器的传感器单元，所述电阻传感器测量容纳在收集腔室中的介质的电阻。当第一介质的电阻与第二介质的电阻大为不同时，所述实施例是有利的。
根据有益实施例，传感器布置可以包括具有光学传感器的传感器单元，所述光学传感器检测渗入容纳在收集腔室中的介质的辐射强度。当第一介质的辐射（例如光辐射）传输性质与第二介质的辐射（例如光辐射）传输性质大为不同时，所述实施例是有利的。
根据有益实施例，传感器布置可以包括具有磁场传感器的传感器单元，所述磁场传感器检测渗入容纳在收集腔室中的介质的磁场。当两种介质的密度不同且漂浮体因此可以在一种介质中漂浮时，所述实施例是有利的。优选地，漂浮体的密度小于第二介质的密度，从而随着收集腔室中的第二介质填充水平的上升，所述漂浮体将与第二介质一起上升。特别地，传感器布置可以包括簧片开关。根据有益配置，所述簧片开关可以与当第二介质在收集腔室中存在时上升的磁性漂浮体相互作用。当由于第二介质在收集区域中存在而簧片开关到达磁场区域时，所述簧片开关可以送出相应的信号。在此情况中，随着收集腔室中的第二介质填充水平的上升，所述磁体可以与所述漂浮体一起上升。
根据具有磁场传感器的传感器单元的有益实施例，所述簧片开关可以布置在永磁场中，所述永磁场可以被当第二介质在收集腔室中存在时上升的漂浮体屏蔽。当屏蔽作用随着上升的漂浮体改变时，簧片开关可以检测到此并送出相应的信号。
根据有益实施例，传感器布置可以包括具有电容传感器的传感器单元。当两种介质的磁导率不同时，这是有益的。
根据有益实施例，光学传感器和/或与之相关的光源可以与漂浮体以此种方式相互作用：在收集腔室中的第二介质的预定填充水平之上，光源和辐射接收器之间的光通路可以被打开。可替代地，相关的光源可以与漂浮体以此种方式相互作用：在收集腔室中的第二介质的预定填充水平之上，光源和辐射接收器之间的光通路可以被阻挡。
根据有益实施例，具有光学传感器的传感器布置可以实施为用于确定容纳在收集腔室中的介质的光折射指数。为了所述目的，可以整体形成折射计。
根据本发明的又一方面，提出用于过滤包括第一和第二介质的介质流的过滤器系统。过滤器系统包括过滤器元件和排放控制装置以及在壳体中的收集腔室，所述过滤器元件布置在壳体中且特别是可更换的，所述收集腔室设置用于收集从介质流分离的第二介质。排放控制装置包括具有至少第一和第二传感器单元的传感器布置，构造用于检测收集腔室中的第二介质的填充水平，其中第一和第二传感器单元基于不同作用机制且与至少一个截止阀联接，从而当达到排放标准时，自动排放第二介质通过收集腔室的介质出口。
有利地，可以改进第二介质从收集腔室自动排放的可靠性。
根据有益实施例，过滤器系统可以被构造为燃料过滤器系统，排放控制装置可以被设置用于从收集腔室排放从燃料分离的水。有利地，可以设置（特别用于柴油的）燃料过滤器系统，所述燃料过滤器系统的将水从收集腔室自动排放的可靠性被改进。
附图说明
进一步优点从附图的下述描述得到。在附图中示出了本发明的实施例。附图、描述和权利要求以组合的方式包含许多特征。本领域技术人员还将便利地独立考虑所述特征且将其结合到有意义的其它组合。
其以示例性方式示出：
图1是根据本发明实施例的具有过滤器元件和排放控制装置的过滤器系统的示意图，具有电阻传感器和光学传感器；
图2是根据本发明实施例的具有过滤器元件和排放控制装置的过滤器系统的示意图，具有电阻传感器和磁场传感器；
图3是根据本发明实施例的具有过滤器元件和排放控制装置的过滤器系统的示意图，具有光学传感器和磁场传感器；
图4是根据本发明实施例的排放控制装置的电路框图；
图5是根据本发明又一实施例的排放控制装置的电路框图；和
图6是根据本发明实施例的排放控制装置的可替代电路的又一框图。
具体实施方式
在附图中，相同或相同类型的部件以相同的附图标记指示。附图仅示出示例且不被理解为限制。
本发明借助于用于过滤器系统10的排放控制装置500描述，用于过滤包括第一和第二介质16、18的介质流，其中过滤器系统10例如是优选的燃料过滤器系统，所述第一介质是柴油，所述第二介质是在过滤器系统10中从柴油分离的水。然而，过滤器系统10的其它应用领域也是可以想到的。
图1到3根据本发明的各自实施例分别示出了过滤器系统10的示意图，所述过滤器系统10具有壳体14和优选地布置在其中从而将是可更换的过滤器元件12以及收集腔室20，所述收集腔室20具有排放控制装置500。收集腔室20可以通过介质出口22清空，其中阀布置设置在介质出口22处，所述阀布置例如具有串联流体连接的两个截止阀92、94。
包含第一介质16（例如柴油）和第二介质18（例如水）的介质混合物被提供到过滤器系统10。第二介质18以通常已知的方式从第一介质16分离。当第二介质18比第一介质16重时，第二介质18在收集腔室20的底部区域处收集。这导致第二介质18的填充水平随着时间上升。为了防止第二介质18再次与第一介质16混合或者甚至与第一介质16一起到达过滤器的清洁侧，第二介质18必须在合适的时间从收集腔室20移除。另一方面，如果可能，不应该有第一介质16到达收集腔室20的介质出口22。
排放控制装置500除了阀布置之外包括至少第一传感器单元100和第二传感器单元200，其中传感器单元100、200基于不同的作用原理，即，收集腔室20中存在的介质的不同物理参数被检测到。原理上还可以想到，设置检测化学参数的传感器单元。除非另有说明，传感器单元100、200设置有传统的电子评价装置和电连接器。电子评价装置可以具体地通过控制装置直接或间接地作用在截止阀92、94上，从而将其打开并因此至少部分地清空收集腔室20。
传感器单元100、200布置在收集腔室中，从而保证随着时间收集的第二介质18不会到达过滤器元件12的底部边缘，但使得传感器单元100、200在合适的时间预先识别第二介质18在收集腔室20中的某个填充水平处的存在，这被实现为排放标准。
在该上下文中，图1的实施例示出了具有带有电阻传感器50的第一传感器单元100和带有光学传感器60的第二传感器单元200的传感器布置300。
电阻传感器50通过两个电极51、52检测收集腔室20中的介质16、18的欧姆电阻。水（第二介质18）具有与柴油（第一介质16）的欧姆电阻显著不同的欧姆电阻。通过电极51、52，在不存在水（第二介质18）的情况下，监测到收集腔室20中介质16所在的区域，所述介质16具有比水大的电阻。当水被过滤器系统10的上游传统水分离机构分离时，围绕电极51、52的区域填充有水，与填充有第一介质16的区域相比，可以测量到减小的欧姆电阻。
传感器单元200的光学传感器60检测渗入容纳在收集腔室20中的介质16、18的辐射强度（优选是光强度）。
光学传感器60包括中心地布置在漂浮体引导件65中并辐射到两侧的光源62且具有分别相对地定位在两侧上的光学接收器63、64。
布置漂浮体61，从而可沿着漂浮体引导件65移动。漂浮体61利用水和柴油之间的密度差。漂浮体61在水中漂浮且在柴油中下沉。漂浮体61包括隔板66，只要第二介质18的填充水平足够低，所述隔板66覆盖接收器63中的一个。当第二介质18的填充水平上升时，漂浮体61沿着漂浮体引导件65上升并打开接收器63到光源62上的视野，从而接收器检测到显著升高的辐射强度。未被覆盖的接收器64用作强度测量的参照。
当相应量的水容纳在收集腔室20中并导致漂浮体61上升时，光源62暴露且接收器63被光源62的光照射。光学传感器60将相应的传感器信号发出至电子评价装置。当具有足够强度的光被接收器63检测到时，电子评价装置将发出具有“存在水”意义的信号。当低光强度或者无强度的光被检测到时，电子评价装置将发出具有“不存在水”意义的信号。
未示出的相反布置也是可以想到的，其中两个接收器被光源照射直到由于上升的第二介质18，隔板被移动到接收器中的一个的前面。
便利地，用于漂浮体61的挡块设置在漂浮体引导件65的自由端部上。
根据未示出的实施例，光学传感器60还可以用于检测收集腔室20中的水乳液。当导致漂浮体61上升的水和柴油的乳液容纳在收集腔室20中时，通过调节光学传感器60或接收器63，可以检测到乳液且相应的信号“检测到乳液”可以通过电子评价装置被发出。
图2中的实施例示出了具有带有电阻传感器50（见图1）的第一传感器单元100和带有磁场传感器70的第二传感器单元200的传感器布置300。例如，磁传感器70包括簧片开关73。
磁场传感器70检测渗入容纳在收集腔室20中的介质16、18的磁场。漂浮体71布置为可沿着漂浮体引导件75移动。由于漂浮体材料的密度，漂浮体71具有在水（第二介质18）中漂浮和在柴油（第一介质16）中下沉的性质。
漂浮体71由能够永远保持和/或存储磁场的材料组成；或者漂浮体71包含永磁体。通过收集腔室20中漂浮体71和簧片开关73的布置，漂浮体71在水存在时上升。当水已经上升到相应的水平时，漂浮体71移动到簧片开关73的区域中。由于围绕漂浮体71的磁场，磁场传感器70的簧片开关73被激活并改变其状态。在该上下文中，在需要时，簧片开关73可以被设计为常开开关或常闭开关，从而其在磁场存在时断开或者在磁场存在时闭合。
可替代地，可以通过漂浮体71实现对相对于簧片开关73处于固定取向的（例如永磁体的）磁场的屏蔽。因此，在水存在时发生簧片开关73的停用。为了所述目的，漂浮体71可以具有磁屏蔽性质，优选地由Mu金属或具有高磁导率的另一种金属或非金属材料制成。
还可以想到的是，在一个构造中使用多于一个簧片开关73，用于检测磁性漂浮体71的位置并用于监测漂浮体71的存在，这提供了传感器系统的诊断能力。在具有多于一个簧片开关73的构造中，簧片开关73便利地结合为常开开关和常闭开关。
磁场传感器70还可以实施为霍尔传感器、磁共振传感器等，其在相应的位置检查磁性漂浮体71的存在并因此感测是否有水或者是否有柴油在所述位置存在。在这里，也可以实施多于一个磁场传感器70，从而更精确地确定漂浮体71的位置并检测漂浮体71的原理上的存在。这使得传感器系统的可诊断性和真实性检查是可能的。当使用此种磁场传感器70时，可以实施额外的电子评价装置。
图3中的实施例示出了具有带有磁场传感器70的第一传感器单元100和带有光学传感器60的第二传感器单元200的传感器布置300。磁场传感器70已经在图2中被描述，光学传感器已经在图1中被描述；为了避免不必要的重复，参考这些描述。
当使用所述实施例中的一个检测到第二介质18已经在收集腔室20中达到某个填充水平时，阀机构根据传感器单元100、200的信号被激活并将收集腔室20向外部或又一收集腔室打开。因此，例如被第一介质16的介质压力驱动或被重力驱动或被收集腔室20下游的处于比收集腔室20中压力更低的压力的腔室驱动，第二介质18被排放通过介质出口22的打开的横截面。
图4示出了根据本发明实施例的排放控制装置500的电路框图。
两个截止阀92、94根据图1到3串联连接，其中截止阀92布置在上游，即在流动方向上在截止阀94前面。每个传感器单元100、200具有与之相关的独立截止阀92、94。
第一传感器单元100与控制装置400联接，所述控制装置400控制布置在上游的截止阀92。控制装置400可以是例如车辆控制单元。
第二传感器单元200直接控制布置在下游的截止阀94。直到传感器100、200两者已经指出第二介质18在收集腔室20中的存在，通过两个截止阀92、94的通道才是可能的。
当第二传感器单元200是具有簧片开关的磁场传感器70并且第一传感器单元100要么是电阻传感器50要么是光学传感器60时，所述电路是有益的，即用于将磁场传感器70与光学传感器60结合或者将磁场传感器70与电阻传感器50结合。
图5示出了根据本发明又一实施例的排放控制装置500的电路框图。
传感器单元100、200两者与控制装置400联接，所述控制装置400设置用于控制截止阀92、94。控制装置400可以是例如车辆控制单元。
传感器单元100、200的传感器信号在控制装置400内被接收和处理。仅当传感器单元100、200两者指出第二介质18在收集腔室20中的存在时，控制装置400同时控制截止阀92、94两者并将其打开。
在此情况中，根据图1到3中的实施例的传感器的所有组合是可能的。
图6的框图示出了第一和第二传感器单元100、200的可替代电路。虽然在图4中所示的电路变体中通过控制装置400的根据第一传感器单元100的传感器信号控制的公共输出可以为第一截止阀92以及第二截止阀94提供电流，但是根据图6中所示的变体，设置为第一截止阀92和第二截止阀94连接到控制装置400的两个独立输出。功能上，即对于截止阀92、94的控制，所述变体没有不同；在根据图6的实施例中，还设置为直到第一传感器单元100以及第二传感器单元200检测到水的存在，排放通道才打开。
根据图6的实施例的优点在于扩大的诊断功能；虽然在根据图4的电路中，截止阀92、94的两个并联连接的线圈限制了诊断的可能性，根据图6，不存在直接并联切换，第二传感器单元200的传感器功能可以由诊断电阻检测。
在未示出的实施例中，第二传感器单元可以包括保护电路，所述第二传感器单元是簧片触头。
Claims (19)
1.一种用于过滤器系统（10）的排放控制装置（500），用于过滤包括第一和第二介质（16、18）的介质流，具有设置用于收集从介质流分离的第二介质（18）的收集腔室（20），包括具有至少第一和第二传感器单元（100、200）的传感器布置（300），其中，第一和第二传感器单元（100、200）构造用于检测收集腔室（20）中的第二介质的填充水平并基于不同的作用机制，其中，第一和第二传感器单元（100、200）与至少一个截止阀（92、94）联接，从而当达到排放标准时，自动排放第二介质（18）通过收集腔室（20）的介质出口（22）。
2.根据权利要求1所述的排放控制装置，其特征在于：第一和第二传感器单元（100、200）在公共传感器部件组中存在。
3.根据权利要求1或2所述的排放控制装置，其中，至少两个截止阀（92、94）串联流体连接。
4.根据权利要求1到3中至少一项所述的排放控制装置，其中，每个传感器单元（100、200）具有与之相关的独立截止阀（92、94）。
5.根据权利要求3或4所述的排放控制装置，其中，传感器单元（200、100）中的一个设置用于直接控制截止阀（92、94）中的一个，传感器单元（200、100）中的另一个与截止阀（92、94）中的另一个相关。
6.根据权利要求5所述的排放控制装置，其中，传感器单元（100、200）中的另一个与控制装置（400）联接，所述控制装置（400）设置用于控制截止阀（92、94）中的另一个。
7.根据权利要求1到3中至少一项所述的排放控制装置，其中，传感器单元（100、200）与设置用于控制截止阀（92、94）的控制装置（400）联接。
8.根据权利要求1或2所述的排放控制装置，其中，传感器单元（100、200）具有与之相关的公共截止阀（92、94）。
9.根据前述权利要求中任一项所述的排放控制装置，其中，传感器布置（300）包括具有电阻传感器（50）的传感器单元（100、200），所述电阻传感器（50）检测容纳在收集腔室（20）中的介质（16、18）的电阻。
10.根据前述权利要求中任一项所述的排放控制装置，其中，传感器布置（300）包括具有光学传感器（60）的传感器单元（100、200），所述光学传感器（60）检测渗入容纳在收集腔室（20）中的介质（16、18）的辐射强度。
11.根据前述权利要求中任一项所述的排放控制装置，其中，传感器布置（300）包括具有磁场传感器（70）的传感器单元（100、200），所述磁场传感器（70）检测渗入容纳在收集腔室（20）中的介质（16、18）的磁场。
12.根据权利要求11所述的排放控制装置，其中，磁场传感器（70）包括簧片开关（73）。
13.根据权利要求12所述的排放控制装置，其中，簧片开关（73）与当第二介质（18）在收集腔室（20）中存在时上升的磁性漂浮体（71）相互作用。
14.根据权利要求12所述的排放控制装置，其中，簧片开关（73）布置在永磁场中，所述永磁场能够被当第二介质（18）在收集腔室（20）中存在时上升的漂浮体（71）屏蔽。
15.根据前述权利要求中任一项所述的排放控制装置，其中，传感器布置（300）包括具有电容传感器的传感器单元（100、200）。
16.根据权利要求10所述的排放控制装置，其中，光学传感器（60）和/或与之相关的光源（62）与漂浮体（61）相互作用，从而在收集腔室（20）中的第二介质（18）的预定填充水平之上，光源（62）和辐射接收器（63、64）之间的光通路能够被打开。
17.根据权利要求10或16所述的排放控制装置，其中，具有光学传感器（60）的传感器布置（300）实施为用于确定容纳在收集腔室（20）中的介质（16、18）的光折射指数。
18.一种用于过滤包括第一和第二介质（16、18）的介质流的过滤器系统（10），具有布置在壳体（14）中且特别是可更换的过滤器元件（12），并具有排放控制装置（500），并具有设置用于收集从介质流分离的第二介质（18）的收集腔室（20），包括具有至少第一和第二传感器单元（100、200）的传感器布置（300），用于检测在收集腔室（20）中的第二介质的填充水平，其中，第一和第二传感器单元（100、200）基于不同的作用机制，且其中，第一和第二传感器单元（100、200）与至少一个截止阀（92、94）联接，从而当达到排放标准时，自动排放第二介质（18）通过收集腔室（20）的介质出口（22）。
19.根据权利要求18所述的过滤器系统，所述过滤器系统实施为燃料过滤器系统，且其中，排放控制装置（500）设置用于从收集腔室（20）排放从燃料分离的水。
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