CZ21122U1

CZ21122U1 - Device for removing condensate from exhaust gases of internal combustion engines

Info

Publication number: CZ21122U1
Application number: CZ201022768U
Authority: CZ
Inventors: Škarohlíd@Marcel
Original assignee: Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta strojní, Výzkumné centrum spalovacích motoru a automobilu Josefa Božka
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2010-07-26

Description

Zařízeni pro odvod kondenzátu z výfukových plynů spalovacích motorůDevice for condensate discharge from exhaust gases of internal combustion engines

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká zařízení pro odvod kondenzátu z výfukových plynů ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů a slouží pro odvádění kondenzátu, vznika5 jícího v průmyslových a jiných zařízeních využívaj ících výfukové plyny spalovacích motorů.The present invention relates to an apparatus for the removal of condensate from exhaust gases in an exhaust system and / or an internal combustion engine recirculation system and is intended for the removal of condensate produced in industrial and other plants using exhaust gases of internal combustion engines.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vodní pára obsažená ve výfukových plynech kondenzuje ve výfukovém systému spalovacích motorů nebo v systému recirkulace výfukových plynů spalovacích motorů (dále jen systém EGR). Kondenzát se má odvádět, aby nedošlo k poškození či snížení životnosti zařízení.The water vapor contained in the exhaust gases condenses in the exhaust system of internal combustion engines or in the exhaust gas recirculation system of internal combustion engines (EGR system). Condensate should be drained to avoid damage or shorten the life of the device.

Odvádění kondenzátu z výfukového systému spalovacích motorů pro automobilní použití se neprovádí s ohledem na velmi malé množství vzniklého kondenzátu a možnost jeho volného odtoku. Odvádění kondenzátu z výfukového systému spalovacích motorů pro stacionární použití se provádí zachytáváním do uzavřené sběrné nádoby s následným ručním vypuštěním, volným odtokem do otevřené sběrné nádoby nebo odtokem přes U-trubici. Hlavní nevýhodou při použití otevřené sběrné nádoby je současný únik výfukových plynů, hlavní nevýhodou uzavřené nádoby je nemožnost automatického vypuštění, hlavní nevýhodou U-trubice je při vyšších provozních tlacích požadavek na vyšší zastavovací výšku U-trubice.Due to the very small amount of condensate formed and the possibility of free drainage, condensate is not drained from the exhaust system of internal combustion engines. The condensate is removed from the exhaust system of internal combustion engines for stationary use by collecting in a closed collecting vessel, followed by manual discharge, free discharge into the open collecting vessel, or through a U-tube. The main disadvantage of using an open collecting vessel is the simultaneous leakage of exhaust gases, the main disadvantage of the closed vessel is the impossibility of automatic discharge, the main disadvantage of the U-tube at the higher operating pressures is the requirement for a higher U-tube stop height.

Odvádění kondenzátu ze systému EGR se neprovádí s ohledem na velmi malé množství kondenzátu nebo s ohledem na jeho strhávání z povrchu systému proudem recirkulujících plynů. U sys20 tému nízkotlaké chlazené recirkulace se předchází kondenzaci vodní páry chlazením recirkulujících plynů na vyšší teploty což je nevýhodné z hlediska optimalizace parametrů motoru. Dochází k vzniku velmi malého množství kondenzátu a jeho strhávání z povrchu systému proudem recirkuluj ících plynů.Condensate discharge from the EGR system is not performed due to the very small amount of condensate or due to its entrainment from the system surface by a recirculating gas stream. In the sys20 theme of low pressure cooled recirculation, water vapor condensation is prevented by cooling the recirculating gases to higher temperatures, which is disadvantageous in terms of optimizing engine parameters. A very small amount of condensate is produced and entrained from the surface of the system by a stream of recirculating gases.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny zařízením pro odvod kondenzátu z výfukových plynů ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že v místě shromažďování zkondenzované vody ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů je připojen jeden konec U-trubice tj. trubice ve tvaru U. Na tomto konci je umístěn elektricky uzavírací ventil. Druhý konec - volný konec U-trubice je připojen do atmosféry nebo do otevřené sběrné nádoby nebo do otevřeného systému pro sběr odpadních vod. Konce U-trubice jsou umístěny směrem od působení zemské tíže a U-trubice je zaplněna vodou. Rozdíl přepadové výšky volného konce U-trubice a výšky nej nižšího místa horního vnitřního průměru potrubí U-trubice násobený hustotou vody a místním tíhovým zrychlením je roven maximálnímu nastavenému provoznímu tlaku. Rozdíl pře35 pádové výšky volného konce U-trubice a výšky umístění uzavíracího ventilu násobený hustotou vody a místním tíhovým zrychlením je roven minimálnímu nastavenému provoznímu tlaku. Ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů v místě připojení U-trubice je umístěn elektronický binární tlakový spínač nebo analogový tlakový snímač s řídicí jednotkou. Binární tlakový spínač nebo analogový tlakový snímač s řídicí jednotkou je nastaven tak aby spínal při tlaku ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů větším než definovaný minimální provozní tlak. Binární tlakový spínač nebo analogový snímač s řídicí jednotkou je elektricky propojen s uzavíracím ventilem tak, aby uzavírací ventil byl otevřen při sepnutém binárním tlakovém spínači nebo analogovém tlakovém snímači s řídicí jednotkou. Utrubice je před spuštěním zaplněna vodou tak, aby spodní částí U-trubice nemohly pronikat výfu45 kové plyny při maximálním tlaku ve výfukovém systému nebo systému recirkulace výfukových plynů.The above drawbacks are largely overcome by a device for removing condensate from the exhaust gases in the exhaust system and / or the internal combustion engine recirculation system, according to the present invention. In essence, one end of the U-tube, i.e. the U-shaped tube, is connected at the point where the condensed water is collected in the exhaust and / or internal combustion engine recirculation system. The other end - the free end of the U-tube is connected to the atmosphere or to an open collection vessel or to an open wastewater collection system. The ends of the U-tube are located away from the gravity and the U-tube is filled with water. The difference of the overflow height of the free end of the U-tube and the height of the lowest point of the upper inner diameter of the U-tube, multiplied by the water density and local gravity acceleration, is equal to the maximum set operating pressure. The difference between the drop height of the free end of the U-tube and the height of the shut-off valve location multiplied by the water density and the local gravity acceleration is equal to the minimum set operating pressure. An electronic binary pressure switch or analog pressure sensor with control unit is located in the exhaust and / or internal combustion engine recirculation system at the connection point of the U-tube. The binary pressure switch or analog pressure sensor with the control unit is set to switch at a pressure in the exhaust and / or internal combustion engine recirculation system greater than the defined minimum operating pressure. The binary pressure switch or analog sensor with the control unit is electrically connected to the shut-off valve so that the shut-off valve is opened when the binary pressure switch or analog pressure sensor is connected to the control unit. The tube is filled with water prior to start-up so that exhaust gases cannot penetrate the lower part of the U-tube at maximum pressure in the exhaust or exhaust gas recirculation system.

- 1 CZ 21122 Ul- 1 CZ 21122 Ul

Ve výhodném provedení je prostor U-trubice mezi uzavíracím ventilem a nej nižším místem Utrubice propojen s výfukovým systémem a/nebo systémem recirkulace výfukových plynů pomocí odvzdušňovacího potrubí. Rozdíl výšky nej vyššího místa odvzdušňovacího potrubí a přepadové výšky volného konce U-trubice je větší než nula.In a preferred embodiment, the space of the U-tube between the shut-off valve and the lowest point of the tube is connected to the exhaust system and / or the exhaust gas recirculation system by means of a vent line. The difference between the height of the highest point of the vent pipe and the overflow height of the free end of the U-tube is greater than zero.

Odvod kondenzátu podle tohoto technického řešení splňuje požadavek samovolného odtoku velkého množství kondenzátu bez nutnosti ručního zásahu a zabraňuje úniku výfukových plynů. Toto řešení umožňuje použití pro vyšší provozní tlaky bez nutnosti vyšší zastavovací výšky Utrubice, protože není nutné, aby byl rozdíl výšky místa připojení konce U-trubice do výfukového systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů a přepadové výšky volného konce υιό trubice větší než nula.The condensate drain according to this invention meets the requirement of spontaneous drainage of large amounts of condensate without the need for manual intervention and prevents the escape of exhaust gases. This solution allows use for higher operating pressures without the need for a higher stopping height of the tube, since it is not necessary that the difference in height of the connection point of the U-tube end to the exhaust and / or internal combustion engine recirculation system is greater than zero.

Jedná se o technické řešení s jednoduchou konstrukcí, které je snadné a levné na výrobu a nenáročné na provozní náklady. Uvedené řešení umožní chlazení výfukových/recirkulujících spalin na nižší teploty, při kterých se zvyšuje tvorba kondenzátu. Dosažením nižších teplot výfukových spalin umožní zvýšení účinnosti odvodu tepla ze spalin ve spalinovém výměníku. Dosažením ís nižších teplot recirkulujících spalin umožní výhodnější optimalizaci provozu motorů.It is a technical solution with a simple design that is easy and cheap to manufacture and easy to operate. Said solution will allow the cooling of the exhaust / recirculated flue gas to lower temperatures at which condensate formation is increased. By achieving lower exhaust gas temperatures, it will increase the efficiency of heat removal from the exhaust gas in the exhaust gas exchanger. Achieving ís lower recirculating flue gas temperatures will allow more efficient engine operation.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Technické řešení bude blíže objasněno na příkladech technického provedení podle přiložených výkresů, kde jsou na obr. 1 až 4 schematicky znázorněna zařízeni pro odvod kondenzátu z výfukových plynů spalovacích motorů.The technical solution will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figures 1 to 4 show schematically a device for the removal of condensate from the exhaust gases of internal combustion engines.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

Na obr. 1 je znázorněn příklad provedení technického řešení odvádění kondenzátu z výfukového systému 1 a/nebo systému EGR.FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a technical solution for draining condensate from the exhaust system 1 and / or the EGR system.

Zařízení pro odvod kondenzátu je připojeno na výfukový systém i a/nebo systém recirkulace spalovacích motorů v místě 2 shromažďování zkondenzované vody. Na konci přívodního potrubíThe condensate drain device is connected to the exhaust system 1 and / or the internal combustion engine recirculation system at the condensed water collection point 2. At the end of the supply line

3 U-trubice je umístěn elektrický uzavírací ventil 4, který je elektricky propojen s binárním tlakovým spínačem nebo analogovým tlakovým snímačem s řídicí jednotkou 5. Přívodní potrubí 2 je připojeno do vlastní nádoby U-trubice, která je tvořena horním víčkem £, dolním víčkem 2 a pláštěm 8. Kondenzát je odváděn z vlastní nádoby U-trubice odvodním potrubím 9 do atmosféry nebo do otevřené sběrné nádoby nebo do otevřeného systému pro sběr odpadních vod. Zařízení je před spuštěním zaplněno vodou li tak, aby spodní část odvodního potrubí 9 při maximálním tlaku ve výfukovém systému 1 a/nebo systému recirkulace výfukových plynů byla pod hladinou vody a nemohly skrze ni pronikat výfukové plyny. Při provozní poloze zařízení je spodní víčko 7 umístěno směrem k působeni zemské tíže.3, an electrical shut-off valve 4 is provided, which is electrically connected to a binary pressure switch or an analog pressure sensor to the control unit 5. The supply line 2 is connected to the U-tube itself, which consists of the upper lid 6, the lower lid 2. and the sheath 8. The condensate is discharged from the U-tube itself through the discharge pipe 9 into the atmosphere or into an open collecting vessel or into an open wastewater collection system. The device is filled with water 11 prior to start-up so that the lower part of the exhaust pipe 9 at the maximum pressure in the exhaust system 1 and / or the exhaust gas recirculation system is below the water level and no exhaust gases can penetrate through it. In the operating position of the device, the lower cap 7 is positioned towards the earth's gravity.

Na obr. 2 až 4 jsou znázorněny další příklady provedení technického řešení odvádění kondenzátu z výfukového systému nebo systému EGR. Vlastní nádoba U-trubice je propojena s výfukovým systémem I a/nebo systémem recirkulace spalovacích motorů pomocí odvzdušňovacího potrubí 10. Zařízení je před spuštěním zaplněno vodou 11 tak, aby spodní část odvodního potrubí 9 při maximálním tlaku ve výfukovém systému 1 a/nebo systému recirkulace výfukových plynů byla pod hladinou vody a nemohly skrze ni pronikat výfukové plyny.Figures 2 to 4 show further examples of embodiments of the technical solution of the condensate discharge from the exhaust or EGR system. The U-tube itself is connected to the exhaust system I and / or the internal combustion engine recirculation system by means of a breather line 10. The apparatus is filled with water 11 before starting so that the lower part of the exhaust line 9 at the maximum pressure in the exhaust system 1 and / or recirculation system the exhaust gases were below the surface of the water and could not penetrate the exhaust gases.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Zařízení pro odvod kondenzátu podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění především u výfukových systémů a systémů recirkulace výfukových plynů spalovacích motorů s intenzivní kondenzací vodní páry obsažené ve výfukových plynech. Chlazené výfukové systémy a systémy chlazené nízkotlaké recirkulace stacionárních spalovacích motorů patří mezí tyto systémy s intenzivní kondenzací.The condensate drain according to this technical solution finds application especially in exhaust systems and exhaust gas recirculation systems of intense water vapor condensation contained in the exhaust gases. Cooled exhaust systems and refrigerated low pressure recirculation systems of stationary internal combustion engines are among these systems with intense condensation.

Claims

PROTECTION REQUIREMENTS

An apparatus for exhausting condensate from exhaust gases in an exhaust system and / or an internal combustion engine recirculation system, characterized in that at a point (2) for collecting condensed water in the exhaust system (1) and / or the internal combustion engine recirculation system via an electric shut-off valve (4) connected via a supply line (3) one end of the U-tube and the free end of the U-tube with the discharge line (9) is connected to the atmosphere and / or to an open collecting vessel and / or to an open wastewater collection system; the ends of the U-tube are located away from the earth's gravity and the U-tube is filled with water (11), the difference between the overflow height of the free U-tube and the lowest point of the upper U-tube is multiplied by water density and local gravity the maximum set operating pressure and the difference in the overflow height of the free end of the U-tube and the height of the um The position of the shut-off valve (4) multiplied by the water density and the local gravity acceleration is equal to the minimum set operating pressure.

Apparatus according to claim 1, characterized in that an electronic binary pressure switch is arranged in the exhaust system (1) and / or the combustion engine recirculation system at the connection point of the U-tube.

Device according to claim 1, characterized in that an analog pressure sensor with a control unit (5) is arranged in the exhaust system (1) and / or the internal combustion engine recirculation system at the connection point of the U-tube.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the binary pressure switch or the analog pressure sensor with the control unit (5) is set to switch at a pressure in the exhaust system (1) and / or the internal combustion engine recirculation system greater than defined minimum operating pressure.

Device according to claims 2, 3 or 4, characterized in that the binary pressure switch or analogue sensor with the control unit (5) is electrically connected to the shut-off valve (4) to open the shut-off valve (4) when the binary pressure switch is closed; analog pressure sensor with control unit (5).

A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the tube is provided in its central part with its own container consisting of a shell (8) having an upper lid (6) and a lower lid (7).

Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the space of the U-tube is connected between the shut-off valve (4) and the lowest point of the U-tube to the exhaust system (1) and / or the exhaust gas recirculation 10), wherein the difference between the height of the highest point of the vent pipe (10) and the overflow height of the free end of the U-tube is greater than zero.