CZ21125U1

CZ21125U1 - Device for draining condensate from exhaust gases of internal combustion engines

Info

Publication number: CZ21125U1
Application number: CZ201022772U
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

Zařízení pro odvod kondenzátu z výfukových plynů spalovacích motorůDevice for exhausting of condensate 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 využívajících 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 recirkulujfcích 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 recirkulujících 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 surface of the system 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 system surface 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 membránový 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 nejnižšího 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 membránového 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 umístěno propojovací potrubí, které přivádí ovládací tlak k membráně membránového uzavíracího ventilu. Membránový uzavírací ventil je nastaven tak aby byl ote40 vřen při tlaku ve výfukovém systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů větším než definovaný minimální provozní tlak. U-trubice je před spuštěním zaplněna vodou tak, aby spodní Částí U-trubice nemohly pronikat výfukové plyny pri 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 of collection of condensed water in the exhaust system and / or the internal combustion engine recirculation system. A membrane shut-off valve is located at this end. 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 location of the diaphragm shut-off valve multiplied by the water density and the local gravity acceleration is equal to the minimum set operating pressure. In the exhaust system and / or the internal combustion engine recirculation system at the connection point of the U-tube, a connecting line is provided which supplies control pressure to the diaphragm shut-off valve. The diaphragm shut-off valve is set to boil at a pressure in the exhaust and / or internal combustion engine recirculation system greater than the defined minimum operating pressure. The U-tube is filled with water before start-up so that the lower part of the U-tube cannot penetrate the exhaust gases at maximum pressure in the exhaust or exhaust gas recirculation system.

Ve výhodném provedení je prostor U-trubice mezi membránovým uzavíracím ventilem a nejniž45 ším místem U-trubice propojen s výfiikovým systémem a/nebo systémem recirkulace výfukových plynů pomocí odvzdušňovacího potrubí. Rozdíl výšky nejvyššího 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 diaphragm shut-off valve and the lowest point of the U-tube is connected to the exhaust system and / or the exhaust gas recirculation system by means of a vent line. The difference in height between the highest point of the vent pipe and the overflow height of the free end of the U-tube is greater than zero.

-1 CZ 21125 Ul-1 CZ 21125 Ul

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-trubíce do výfukového systému a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů a přepadové výšky volného konce Utrubice 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 stop height of the tube, since it is not necessary that the difference in height of the connection point of the U-tube 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/recirkuluj ících spalin na nižší teploty, při kterých se zvyšuje tvorba kondenzátu. Dosažením nižších teplot výfukových spalin umožní zvýšeni účinnosti odvodu tepla ze spalin ve spalinovém výměníku. Dosažením nižších teplot recirkuluj ících 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 / recirculating flue gas to lower temperatures at which condensate formation increases. By achieving lower exhaust gas temperatures, it will increase the efficiency of heat removal from the exhaust gas in the exhaust gas exchanger. By achieving lower temperatures of the recirculating flue gas, it will allow more favorable optimization of engine operation.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Vynález bude blíže objasněn na příkladech technického provedení podle přiložených výkresů, kde jsou na obr. 1 až 4 schematicky znázorněna zařízení pro odvod kondenzátu z výfukových is plynů spalovacích motorů.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which: FIG.

Příklady provedení technického řešeníExamples of technical solution

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

Zařízení pro odvod kondenzátu je připojeno na výfukový systém 1 a/nebo systém recirkulace spalovacích motorů v místě 2 shromažďování zkondenzované vody. Na konci přívodního potrubí 3 U-trubice je umístěn membránový uzavírací ventil 4. Ovládací tlak k membráně membránového uzavíracího ventilu 4 je přiveden pomocí propojovacího potrubí 5 z výfukového systému 1 a/nebo systému recirkulace spalovacích motorů. Přívodní potrubí 3 je připojeno do vlastní nádoby U-trubice, která je tvořena horním víčkem 6, dolním víčkem 7 a pláštěm 8. Kondenzát je odváděn z vlastní nádoby U-trubice odvodním potrubím 9 do atmosféry nebo do otevřené sběmé nádoby nebo do otevřeného systému pro sběr odpadních vod. 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. Při provozní poloze zařízení je spodní víčko 7 umístěno směrem k působení zemské tíže.The 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. A diaphragm shut-off valve 4 is located at the end of the U-tube inlet pipe 3. The inlet pipe 3 is connected to the U-tube itself, which consists of the upper lid 6, the lower lid 7 and the jacket 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 open system. waste water collection. 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 exhaust gases cannot penetrate through it. In the operating position of the device, the lower cap 7 is positioned towards the gravity.

Na obr. 2 až 4 jsou znázorněny další příklady možných variant provedení. Prostor U-trubice je mezi membránovým uzavíracím ventilem 4 a nej nižším místem U-trubice propojen s výfukovým systémem i a/nebo systémem recirkulace výfukových plynů pomocí odvzdušňovacího potrubí 10. přičemž rozdíl výšky nejvyššího místa odvzdušňovacího potrubí 10 a přepadové výšky vol35 ného konce U-trubice je větší než nula.2 to 4 show further examples of possible embodiments. The space of the U-tube is connected between the diaphragm shut-off valve 4 and the lowest point of the U-tube to the exhaust system i and / or the exhaust gas recirculation system by means of a venting pipe 10. is greater than zero.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

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

Claims

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) of condensed water collection in the exhaust system (1) and / or the internal combustion engine recirculation system

5, the inlet pipe (3) of one end of the U-tube is connected via a diaphragm shut-off valve (4) and the outlet pipe (9) at the free end of the U-tube is connected to the atmosphere and / or to the open collecting vessel and / collecting wastewater, the ends of the U-tube being located away from the earth's gravity and the U-tube is filled with water (11), the difference in the height of the free end of the U-tube and the height of the lowest The difference between the overflow height of the free end of the U-tube and the height of the location of the diaphragm shut-off valve (4) multiplied by the density of the water (11) and the local gravity acceleration is equal to the minimum set operating pressure.

Device according to claim 1, characterized in that in the exhaust system (1)

15 and / or the internal combustion engine recirculation system at the connection point of the U-tube, a connecting line (5) is provided for supplying control pressure to the diaphragm of the diaphragm shut-off valve (4).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the diaphragm shut-off valve (

4) is set to open at a pressure in the exhaust system (1) and / or internal combustion engine recirculation system greater than the defined minimum operating pressure.

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

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the space of the U-tube is interconnected between the diaphragm shut-off valve (4) and the lowest point of the U-tube.

25 with an exhaust system (1) and / or an exhaust gas recirculation system via a vent line (10), wherein the difference in height of the highest point of the vent line (10) and the overflow height of the free end of the U-tube is greater than zero.