KR20140144685A - 청정 연료를 제공하는 여과 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 필터 교환이 필요하더라도 운전 중인 연소 기관에 청정 연료를 제공하도록 구성되는 여과 시스템에 관한 것이다. 여과 시스템(5)은 오염된 연료를 저장하는 메인 연료 탱크(10)에 연결되고 발전소 또는 대형 선박용의 연소 기관의 연료 공급부에 연결되도록 구성될 수 있다. 여과 회로(16)는 적어도 1개의 필터(30, 35), 연료를 수용하는 제1 보조 연료 탱크(15) 그리고 제1 보조 연료 탱크(15)로부터 여과 회로(16)를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크(15)로 연료를 펌핑하도록 구성되는 제1 연료 펌프(40)를 포함할 수 있다. 제2 보조 연료 탱크(20)는 제1 보조 연료 탱크(15)로부터 전달 밸브(135)를 거쳐 연료를 수용하도록 제1 보조 연료 탱크(15)에 연결 가능할 수 있다. 제어 유닛(132)은 요구된 오염 수준의 연료가 제1 보조 연료 탱크(20) 내에 수용될 때에만 제1 보조 탱크(15)가 제2 보조 연료 탱크(16)에 유체 연결되게 전달 밸브(135)를 제어하도록 구성될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 여과 시스템에 관한 것으로, 특히 요구된 오염 수준의 청정 연료(clean fuel), 예컨대 본래 오염되어 있는 정화된 선박용 디젤 연료 또는 선박용 디젤 오일(MDO: marine diesel oil)을 제공하도록 구성되는 여과 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 여과 시스템을 포함하는 이동 가능한 필터 모듈 그리고 오염된 연료를 정화하는 방법에 관한 것이다.
선박 또는 발전소에서 사용되는 대형 디젤 연료 기관은 "파일럿 분사(pilot injection)"의 기술을 사용할 수 있다. 이러한 기술은 기관 소음을 저하시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 기관의 전자 제어 유닛은 메인 분사 이벤트 직전에 소량의 디젤을 분사할 수 있고, 그에 의해 진동 시의 그 폭발성을 감소시키고 또한 분사 시간, 연료 품질 변동량, 저온 시동 등을 최적화한다. 진보된 커먼 레일 연료 시스템(advanced common rail fuel system)과 같은 일부의 연료 시스템에서, 행정당 5회 이상 정도의 분사가 "파일럿 분사"로서 사용될 수 있다.
선박 또는 발전소의 그리고 또한 기계 처리 시설의 이러한 대형 연소 기관이 문제점 및 중단 없이 장시간 동안 동작되는 것을 보증하기 위해, 연료 특히 파일럿 분사에 사용되는 연료는 규정된 품질 그리고 정화도 요건을 충족시켜야 한다. 디젤 연료 또는 선박용 디젤 연료 등의 연료는 종종 입자로 오염된다. 고체 오염은 분사 노즐의 고장 그리고 연료 시스템의 조기 부식에 대한 주요 이유로서 인식된다. 오염을 완전히 없애는 것이 불가능하다고 하더라도, 적절한 필터 장치가 대부분의 오염을 통제하는 데 사용될 수 있다. 오염 수준은 유체의 단위 체적당 일정 치수의 입자의 개수를 계수함으로써 측정될 수 있다. 이러한 개수는 그 다음에 ISO 4406:1999와 같은 국제 표준 또는 SAE 또는 NAS와 같은 유사한 표준에 따라 오염 클래스로 분류된다. 통상의 분사 그리고 또한 파일럿 분사를 위해 이러한 대형 연소 기관에서 사용되는 디젤 연료 또는 선박용 디젤 연료라도 분사 장비에 수용 가능하지 않은 순도율 또는 정화도를 갖는다는 사실로 인해, 디젤 연료는 여과되어야 한다.
최악의 경우에, 전달된 디젤 연료는 오염 클래스 ISO 25만을 충족시킨다. 분사 장비를 위해, 오염 클래스 ISO 11만이 수용 가능할 수 있다. 이것은 본래의 연료의 100 ml당 입자의 개수가 2,000,000개 초과인 것을 의미하고, 100 ml당 입자의 개수는 최대 1,000 내지 2,000개까지 감소되어야 한다.
디젤 연료의 필요한 여과는 일련의 필터("1회 통과 여과 시스템")에 의해 수행될 수 있다. 이러한 일련의 필터는 비용-집약적이고, 종종 필요한 필터 교환으로 인해 집중적인 보수 유지 작업을 요구한다. 추가로, 통상의 1회 통과 여과 시스템은 큰 공간을 필요로 한다. 추가로, 기관의 동작 중에 디젤 연료를 계속적으로 정화하는 데 문제가 있을 수 있다. 필터 교환이 필요하면, 내연 기관의 통상의 동작이 가능하지 않을 수 있다.
연료를 공급 및/또는 정화하는 다양한 장치가 예컨대 제JP 58 155263 A호, 제JP 2009 241903 A호, 제JP 11 200973 A호, 제JP 58 059360 A호, 제JP 62 051750 A호 및 제EP 2 157 014 A호로부터 공지되어 있다.
제US 5,078,901 A호는 보조 연료 탱크를 포함하는 형태의 내연 기관의 연료 공급부로부터의 물 등의 오염물의 자동 제거를 위한 시스템을 개시하고 있다. 시스템은 자동적으로 제어되고, 오염물 제거 기구 내의 오염물 수준을 신속하게 보내도록 반응하고, 오염물 제거 기구를 통해 보조 연료 탱크 주위에서 연료를 유도하는 데 기존의 전달 펌프를 채용한다. 펌프는 추가로 미리 결정된 최대 오염물 수준이 도달된 때에 오염물 제거 기구로부터의 오염물의 배출을 가능케 하면서 동시에 기관에 계속적인 연료 공급을 제공하여 기관이 계속하여 동작하게 하도록 동작된다. 통상의 동작에서, 기관 내에서 연소될 연료가 보조 연료 탱크 및 연료 오염 제거 기구로부터 흡입된다. 보조 탱크로부터 기관으로의 도중에, 연료는 연료 오염 제거 기구를 통과하여야 한다. 시동 모드에서, 연료는 보조 연료 탱크를 우회하도록 유동하게 한다. 따라서, 연료 오염 제거 기구 내의 필터의 교환이 통상의 동작 중에 가능하지 않다.
연료 탱크 내의 오염된 연료를 정화하는 또 다른 시스템이 제US 5,336,418 A호에 개시되어 있다. 연료 탱크 내의 오염된 연료를 정화하는 이러한 공지된 시스템은 자유수(free water) 그리고 탱크 내에 침전된 무거운 오염물의 흡인을 위해 탱크의 실질적으로 최저 부분으로 도입되는 흡인 라인을 포함한다. 재료는 그 다음에 제1 스트레이너(strainer)를 통한 흡인을 거쳐 루팅(root)되고, 자유수 및 오염물은 포획 및 회수된다. 여과물은 그 다음에 분리 용기로 이동되고, 그에 의해 연료가 1차 필터 매체를 통해 여과되고, 용기의 저부에 침전된 오염물이 수집된다. 여과된 연료는 그 다음에 연료 탱크로 복귀되기 전에 3차 필터에 루팅된다. 여과된 연료는 오염물을 교반하여 시스템의 흡인측에 의한 이들의 제거를 용이하게 하기 위해 높은 속도로 탱크의 저부에서 방출된다. 이러한 폐쇄 루프 공정은 여과된 연료가 실질적으로 오염물을 갖지 않을 때까지 계속된다. 재차, 폐쇄 루프 여과 시스템은 필터 교환이 필요할 때에 계속적으로 청정 연료를 얻을 가능성을 제공하지 못한다.
제US 7,681,556 B2호는 1차 연료 탱크 및 2차 연료 탱크를 포함하는 중 건설/가압 장비(heavy construction/force equipment)에서 사용되는 연료 공급 시스템에 관한 것이다. 2개의 1차 및 2차 연료 탱크의 연료 공급 라인은 서로에 평행하게 연결되고, 물 분리기(water separator)에 연결된다.
제US 6,485,636 B1호는 디젤 기관의 통상의 사용을 개시하고 있다. 연료 여과 시스템은 작업자가 2개의 연료 필터 중 교체 필터를 검사하는 동안에 디젤 기관이 운전되는 것을 유지하게 한다.
다중-연료 기관을 위한 연료 전달 시스템이 제US 7,546,835 B1호로부터 공지되어 있다. 이것은 제1 조건 중에 펌프를 거쳐 제1 연료 저장 영역으로부터 제2 연료 저장 영역으로 적어도 일부의 연료를 전달할 가능성을 제공한다. 적어도 일부의 연료는 제2 조건 중에 중력을 통해 제2 연료 저장 영역으로부터 제1 연료 저장 영역으로 압박된다. 제1 연료 저장 영역으로부터의 연료는 내연 기관의 실린더의 제1 연료 분사기로 전달되고, 제2 연료 저장 영역으로부터의 연료는 실린더의 제2 연료 분사기로 전달된다. 유사한 시스템이 제US 7,845,334 B2호로부터 공지되어 있다.
제US 2010/0193415 A1호는 연료 내의 외래 물질을 여과하는 데 통상적으로 사용되는 제1 필터 그리고 제1 필터의 차단의 정도가 미리 결정된 수준보다 큰 상태에서만 연료 내의 외래 물질을 여과하는 데 사용되는 제2 필터를 포함하는 연료 여과 장치를 개시하고 있다. 규제 장치가 제2 필터를 통한 연료의 유동을 규제하도록 제공된다. 규제 장치는 제1 필터의 차단의 정도가 미리 결정된 수준보다 클 때에 제2 필터를 통한 연료의 유동이 제2 필터를 통한 외래 물질의 여과를 가능케 할 것이다.
또 다른 이중 연료 여과 시스템이 제US 4,427,545 A호로부터 공지되어 있다.
제US 5,336,396 A호는 종래의 연료와 폐 오일 등의 대체 연료를 혼합하고 종래의 디젤 기관의 연료 분사 시스템으로의 전달 전에 연료 혼합물을 계속적으로 여과하는 연료 관리 시스템을 개시하고 있다.
본 발명은 적어도 부분적으로 종래의 시스템의 1개 이상의 태양을 개선 또는 극복하는 것을 지향한다.
제1 태양에서, 본 발명은 오염된 연료를 저장하는 메인 연료 탱크에 그리고 발전소 또는 대형 선박의 연소 기관의 연료 공급부에 연결되도록 구성되는 여과 시스템에 관한 것이다. 여과 시스템은 오염된 연료를 수용하는 제1 보조 연료 탱크, 적어도 1개의 필터 그리고 제1 보조 연료 탱크로부터 필터 회로를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크로 연료를 펌핑하도록 구성되는 제1 연료 펌프를 포함하는 여과 회로를 포함할 수 있다. 제2 보조 연료 탱크는 전달 밸브를 거쳐 제1 보조 연료 탱크에 연결 가능할 수 있다. 제2 보조 연료 탱크는 제1 보조 연료 탱크로부터 요구된 오염 수준을 갖는 연료를 수용하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 요구된 오염 수준의 연료가 제1 보조 연료 탱크 내에 수용될 때에만 제1 보조 탱크가 제2 보조 연료 탱크에 유체 연결되게 전달 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 회로는 요구된 오염 수준의 연료가 제2 보조 탱크 내에 수용될 때에만 연소 기관의 연료 공급부로의 제2 보조 연료 탱크의 연결을 제어하도록 구성될 수도 있다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 오염된 연료를 저장하는 메인 연료 탱크에 연결되도록 구성되는 여과 시스템에 관한 것이다. 여과 시스템은 발전소 또는 대형 선박의 연소 기관의 연료 공급 라인에 연결되도록 구성될 수 있다. 이러한 여과 시스템은 연료 펌프 그리고 적어도 1개의 필터를 포함하는 조인트 여과 섹션을 포함할 수 있다. 제1 보조 연료 탱크는 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 제1 보조 연료 탱크로부터의 연료가 여과 섹션을 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크로 반복적으로 순환될 수 있도록 연료를 수용하기 위한 메인 연료 탱크에 그리고 조인트 여과 섹션에 연결 가능할 수 있다. 제2 보조 연료 탱크는 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 제2 보조 연료 탱크로부터의 연료가 조인트 여과 섹션을 통해 그리고 재차 제2 보조 연료 탱크로 반복적으로 순환될 수 있도록 연료를 수용하기 위한 메인 연료 탱크에 그리고 조인트 여과 섹션에 연결 가능할 수 있다. 제어 유닛은 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 하나 내에 수용된 연료가 요구된 오염 수준을 성취한 때에만 연료 공급부에 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 하나를 연결하고 동시에 여과 섹션에 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 다른 하나를 연결하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 연료를 정화하는 방법에 관한 것이다. 방법은 제1 보조 연료 탱크에 오염된 연료를 충전하는 단계, 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 제1 보조 연료 탱크로부터 적어도 1개의 연료 필터를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크로 연료를 반복적으로 순환시키는 단계 그리고 제1 보조 연료 탱크로부터 별개의 제2 보조 연료 탱크로 요구된 오염 수준을 갖는 연료를 안내하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 보조 연료 탱크로부터 적어도 1개의 연료 필터를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크로 오염된 연료를 반복적으로 순환시키는 단계와 동시에, 제2 보조 연료 탱크로부터 연소 기관의 연료 공급부로 요구된 오염 수준을 갖는 연료를 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양은 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 하나에 오염된 연료를 충전하는 단계를 포함하는 연료를 정화하는 방법에 관한 것일 수 있다. 연료는 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 적어도 1개의 필터를 통해 그리고 재차 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 하나로 순환될 수 있다. 동시에, 요구된 오염 수준의 연료는 제1 및 제2 보조 연료 탱크 중 다른 하나로부터 연소 기관의 연료 공급부로 안내된다.
본 발명의 다른 특징 및 태양은 다음의 설명 그리고 첨부 도면으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 여과 시스템의 제1 예시 실시예를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 여과 시스템의 제2 예시 실시예를 도시하고 있다.
도 3a는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 개략도를 도시하고 있다.
도 3b는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 또 다른 개략도를 도시하고 있다.
도 3c는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 또 다른 개략도를 도시하고 있다.
도 3d는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 개략도를 도시하고 있다.
도 4a는 도 1에 도시된 것과 같은 여과 시스템을 포함하는 운반 가능한 여과 모듈의 제1 사시도를 도시하고 있다.
도 4b는 도 1의 운반 가능한 여과 모듈의 또 다른 사시도를 도시하고 있다.
도 5a-5m은 본 발명에 따른 여과 시스템의 또 다른 예시 실시예의 상이한 동작 모드를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명에 따른 여과 시스템의 제2 예시 실시예를 도시하고 있다.
도 3a는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 개략도를 도시하고 있다.
도 3b는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 또 다른 개략도를 도시하고 있다.
도 3c는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 또 다른 개략도를 도시하고 있다.
도 3d는 도 2의 여과 시스템의 예시의 밸브 위치의 개략도를 도시하고 있다.
도 4a는 도 1에 도시된 것과 같은 여과 시스템을 포함하는 운반 가능한 여과 모듈의 제1 사시도를 도시하고 있다.
도 4b는 도 1의 운반 가능한 여과 모듈의 또 다른 사시도를 도시하고 있다.
도 5a-5m은 본 발명에 따른 여과 시스템의 또 다른 예시 실시예의 상이한 동작 모드를 도시하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 여과 시스템(5)의 제1 예시 실시예를 도시하고 있다. 여과 시스템(5)은 밸브(120) 및 파이프(140)를 거쳐 메인 연료 탱크(10)에 연결 가능한 제1 보조 연료 탱크(15)를 포함할 수 있다. 압력 게이지(100)가 그 내에서 유동되는 연료의 압력을 측정하도록 파이프(140)에 결합될 수 있다. 추가로, 정화도 측정 장치(105)가 파이프(140) 내에서 유동되는 연료 즉 메인 탱크(10) 내에 수용된 오염된 연료 내의 입자의 개수를 계수하도록 파이프(140)에 결합될 수 있다.
제1 보조 연료 탱크(15)는 여과 회로(16)의 일부일 수 있다. 여과 회로(16)는 적어도 제1 보조 연료 탱크(15) 그리고 듀플렉스 필터(duplex filter)(30) 및/또는 오토 필터(auto filter)(35)로서의 적어도 1개의 필터를 포함할 수 있다. 또 다른 예시 실시예에서, 여과 회로(16)는 유량계(25) 및 연료 펌프(40)를 추가로 포함할 수 있다. 연료 라인(145)이 유량계(25)에 제1 보조 탱크(15)를 연결할 수 있다. 연료 라인(150)이 듀플렉스 필터(30)에 유량계(25)를 연결할 수 있다. 연료 라인(155)이 연료 펌프(40)에 오토 필터(35)를 연결할 수 있다. 연료 라인(160)이 제1 보조 탱크(15)에 연료 펌프(40)를 연결할 수 있다.
선택 사항으로, 연료 정화도 측정 장치(50)가 제1 보조 탱크(15)로부터 펌프(40)에 의해 흡입되는 연료의 정화도를 측정하도록 연료 라인(160)에 연결될 수 있다. 압력 게이지(45)가 연료 라인(155) 내의 압력을 측정하도록 연료 라인(155)에서 제공될 수 있다. 온도 게이지(110)가 그 내에 수용된 연료의 온도를 측정하도록 제1 보조 연료 탱크(15)에 결합될 수 있다. 연료 액위 센서(17)(또는 고위 및 저위 연료 액위 센서)가 제1 보조 연료 탱크(15) 내의 연료의 액위를 측정하도록 제1 보조 탱크(15)에서 제공될 수 있다.
제2 보조 연료 탱크(20)가 전달 밸브(135)를 거쳐 제1 보조 연료 탱크(15)에 연결 가능할 수 있다. 연료 라인(165)이 연료 펌프(60)에 제2 보조 연료 탱크(20)를 연결할 수 있다. 연료 라인(170)이 연료 펌프(60) 및 듀플렉스 필터(65)를 연결할 수 있다. 추가 연료 라인(175)이 듀플렉스 필터(65)를 유량계(70)에 연결할 수 있다. 나아가, 연소 기관(도시되지 않음)에 연결되는 연료 공급부(도시되지 않음)가 밸브(126)를 거쳐 연료 라인(175)에 연결 가능할 수 있다.
선택 사항으로, 압력 게이지(80) 및/또는 온도 게이지(90) 및/또는 연료 정화도 측정 장치(125)가 연료 라인(175)에 결합될 수 있다. 연료 라인(180)이 메인 연료 탱크(10)에 유량계(70)를 연결할 수 있다. 추가로, 정화도 측정 장치(130)가 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 배출되는 연료의 입자의 개수를 측정하도록 제공될 수 있다.
제어 유닛(132)이 제공될 수 있다. 제어 유닛(132)은 다음의 구성 요소 즉 메인 연료 탱크(10)에서의 1개 이상의 액위 센서(도시되지 않음), 밸브(120), 액위 센서(들)(17), 액위 센서(들)(18), 전달 밸브(135), 정화도 측정 장치(130), 펌프(60), 압력 게이지(45), 정화도 측정 장치(50), 유량계(25), 온도 게이지(90), 유량계(70), 밸브(126), 연료 펌프(40), 필터 압력 센서 등 중 적어도 하나에 결합될 수 있다.
도 2는 본 발명 즉 여과 시스템(205)의 또 다른 예시 실시예를 도시하고 있다. 여과 시스템(205)은 제1 보조 연료 탱크(215), 제2 보조 연료 탱크(220) 및 여과 섹션(221)을 포함할 수 있다. 여과 섹션(221)은 제1 연료 펌프(250), 오토 필터(245), 듀플렉스 필터(240) 그리고 2개의 밸브(235, 260)를 포함할 수 있다. 차단 밸브(255)가 제공될 수도 있다.
밸브(235, 260)는 다양한 분배 위치가 제공될 수 있도록 설계될 수 있다. 이들 밸브(235, 260)의 추가의 예시 세부 사항이 도 3a 및 3d에 도시되어 있다. 밸브(235, 260)의 다양한 동작 상태가 아래에서 더 상세하게 설명된다.
연료 라인(324)이 제1 보조 연료 탱크(215)에 밸브(260)를 연결할 수 있다. 제1 보조 연료 탱크(215)에는 제1 보조 연료 탱크(215) 내에 수용된 연료의 액위를 측정하는 연료 액위 센서(216)가 제공될 수 있다. 연료 라인(330)이 유량계(223)에 제1 보조 연료 탱크(215)를 연결할 수 있다. 밸브(217)가 연료 라인(330) 내에 제공될 수 있다. 또 다른 연료 라인(335)이 유량계(223)에 밸브(230)를 연결할 수 있다. 연료 라인(340)이 밸브(235)에 밸브(230)를 연결할 수 있다. 정화도 측정 장치(334)가 제공될 수 있다. 정화도 측정 장치(334)는 연료 라인(335, 340) 내의 입자의 개수를 측정하도록 밸브(230)에 연결될 수 있다. 연료 라인(345, 355, 360)은 밸브(235, 260)와 여과 섹션(221)의 다양한 구성 요소 사이의 연결을 형성할 수 있다.
연료 라인(380)이 밸브(260)에 제2 보조 연료 탱크(220)를 연결할 수 있다. 연료 라인(370)이 밸브(235)에 제2 보조 연료 탱크(220)를 연결할 수 있다. 연료 액위 센서(222)가 내부에 수용된 연료의 액위를 측정하도록 제2 보조 연료 탱크(220)에 결합될 수 있다. 또 다른 정화도 측정 장치(309)가 밸브(260)를 거쳐 메인 탱크(210)로부터 제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 적어도 하나로 유동되는 오염된 연료의 입자의 개수를 측정하도록 연료 파이프(319)에 결합될 수 있다.
또 다른 연료 라인(271)이 또 다른 차단 밸브(270)를 거쳐 밸브(235) 및 연료 펌프(280)에 연결될 수 있다. 추가의 정화도 측정 장치(305)가 밸브(235) 및 연료 라인(271)을 거쳐 제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 하나로부터 배출되는 연료의 정화도를 측정하도록 연료 라인(271)에 결합될 수 있다. 또 다른 연료 라인(272)이 추가의 필터(285)를 거쳐 유량계(290)에 연결될 수 있다. 유량계(290)는 또 다른 연료 라인(273)을 거쳐 밸브(295)에 연결될 수 있다. 밸브(295)는 연료 라인(274)을 거쳐 연소 기관(도시되지 않음)의 연료 공급부(도시되지 않음)에 연결될 수 있다. 압력 게이지(299)가 연료 라인(273) 내의 연료의 압력을 측정하도록 제공될 수 있다. 추가의 정화도 측정 장치(298)가 필터(285)의 하류에서 연료 라인(272)에 결합될 수 있다.
제어 유닛(232)이 위에서 개략적으로 설명된 것과 같이 여과 시스템(205)의 다양한 구성 요소를 제어하도록 제공될 수 있다. 제어 유닛(232)은 제1 연료 액위 측정 장치(216), 제2 연료 액위 측정 장치(222), 밸브(260), 밸브(235) 그리고 아마도 정화도 측정 장치(334, 305, 298) 등의 다른 구성 요소 그리고 또한 압력 게이지(299, 389) 및 다른 밸브(230) 등 그리고 또한 유량계(290, 223)에 결합될 수 있다.
추가로, 도 1 및 2에 도시되어 있고 위에서 상세하게 설명된 것과 같은 여과 시스템(5, 205)은 메인 탱크(10, 210) 그리고 연소 기관의 연료 공급부에 연결될 운반 가능하거나 이동 가능한 모듈(300) 내에 수납될 수 있다.
도 4a는 지지 프레임(310) 등의 지지 수단 그리고 제1 및 제2 보조 연료 탱크(15, 20), 여과 회로(16) 및 펌프(40) 및/또는 펌프(60)를 포함하는 주요 구성 요소를 포함할 수 있는 여과 모듈(300)의 사시도를 도시하고 있다.
도 4b는 또 다른 관점으로부터의 도 4a의 여과 모듈(300)을 도시하고 있다. 도 4a 및 4b로부터 관찰될 수 있는 것과 같이, 지지 프레임(310)은 여과 모듈(300)이 지게차(forklift truck)에 의해 상승되어 또 다른 위치로 운반될 수 있게 하는 수평 슬롯(320)을 형성할 수 있다. 지지 프레임(310)은 도 1 및 2에 따른 여과 시스템(5, 205)의 구성 요소들 상에 위치시키도록/이들을 장착하도록 예컨대 조정 가능한 장착 브래킷(325)에 의해 표시된 것과 같이 상이한 높이 수준을 형성할 수 있다.
산업상 이용 가능성
여기에서 설명된 것과 같은 여과 시스템은 규정된 오염 수준(예컨대, 오염 클래스 ISO 11)이 성취되는 동안에 연료가 적어도 1개의 필터 또는 일련의 필터에 반복적으로 통과되도록 설계될 수 있다. 제1 및 제2 보조 연료 탱크가 제공된다는 사실로 인해, 청정 연료가 연소 기관의 분사기를 포함하는 연료 공급부로 공급될 수 있고, 동시에, 오염된 연료가 반복적으로 여과될 수 있다.
본 발명에 따른 여과 시스템은 연료가 요구된 오염 수준을 가지면서 연료가 수차례 적어도 1개의 필터를 통과하더라도 및/또는 동시에 필터 교환이 필요하더라도 본래 오염되어 있는 청정 선박용 디젤 연료 또는 선박용 디젤 오일(MDO)로서 요구된 오염 수준의 청정 연료를 제공하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 연소 기관의 연료 시스템으로 정화된 연료를 공급하는 단계 그리고 동시에 정화된 연료가 연료가 연소되는 연소 기관의 연료 시스템으로 공급되기 전에 수차례 적어도 1개의 연료 필터를 통해 오염된 연료를 순환시키는 단계를 포함할 수 있다.
따라서, 도 1에 도시된 여과 시스템(5)은 다음과 같이 동작될 수 있다. 메인 탱크(10) 내에 수용되는 오염된 연료는 제어 유닛(132)이 밸브(120)를 개방하면 제1 보조 탱크(15) 내로 유동될 수 있다. 제1 보조 연료 탱크(15)의 충전 중에, 이러한 오염된 연료의 정화도가 정화도 측정 장치(105)를 거쳐 측정될 수 있다. 제1 보조 연료 탱크(15) 내의 연료의 액위가 제1 연료 액위 센서(17)를 거쳐 측정되는 최대 수준에 도달되면, 밸브(120)가 제어부(132)를 거쳐 폐쇄된다. 전달 밸브(135)는 여전히 폐쇄되어 있다. 따라서, 제1 보조 탱크(15) 내의 오염된 연료가 제2 보조 연료 탱크(20) 내로 유동될 수 없다.
제1 보조 연료 탱크(15) 내의 최대 연료 액위가 도달되자마자 또는 심지어 그 전에, 펌프(40)가 제어 유닛(132)을 거쳐 시작될 수 있다. 결국, 제1 보조 연료 탱크(15)로부터의 연료가 다양한 연료 라인(160, 155, 150, 145)을 거쳐 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크 내로 필터(35, 30)를 통해 펌프(40)에 의해 펌핑될 수 있다. 따라서, 제1 보조 연료 탱크(15) 내의 연료가 필터(35, 30)를 반복적으로 통과할 수 있다. 이러한 펌핑 동작 중에, 제1 보조 연료 탱크(15)로부터 배출되는 연료의 정화도가 정화도 측정 장치(50)를 거쳐 측정될 수 있다. 이러한 오염된 연료의 순환은 연료의 정화도가 요구된 오염 수준에 도달되는 동안에 계속된다.
제1 보조 연료 탱크(15) 내의 연료의 요구된 오염 수준이 도달되면, 제어 유닛(132)이 밸브(135)를 개방한다. 따라서, 청정 연료가 제2 보조 연료 탱크(20) 내로 유동된다. 밸브(135)는 일단 제1 보조 탱크(15)로부터의 모든 연료가 제2 보조 연료 탱크(20) 내로 유동되면 제어 유닛(132)에 의해 차단된다.
후속적으로, 펌프(60)가 연소 기관(도시되지 않음)의 연료 공급부(도시되지 않음)로 연료 라인(170), 필터(65) 및 개방 밸브(126)를 거쳐 제2 보조 연료 탱크(20)의 외부로 연료를 펌핑한다. 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 배출되는 이러한 연료의 정화도는 정화도 측정 장치(130) 및 정화도 측정 장치(125)에 의해 측정된다. 과잉의 연료가 유량계(70) 및 연료 라인(180)을 거쳐 그리고 재차 메인 탱크(10)로 안내될 수 있다.
청정 연료가 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 기관의 연료 공급부로 유동되는 동안에, 밸브(120)가 재차 개방되고, 그에 따라, 제1 보조 연료 탱크(15)에는 메인 탱크(10)로부터 오염된 연료가 충전된다. 필터(35, 30)를 거친 여과 동작이 (위에서 설명된 것과 같이) 재차 시작되고, 동시에 제2 보조 연료 탱크(20)로부터의 청정 연료가 연료 공급부로 공급된다.
제1 및 제2 보조 연료 탱크(15, 20)의 체적은 제1 보조 연료 탱크(15) 내에 저장되는 오염된 연료가 여과 회로(16)를 반복적으로 통과하는 동안에 청정 연료가 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 연소 기관의 연료 공급부로 전달될 수 있도록 선택될 수 있다. 이것은 요구된 오염 수준 예컨대 ISO 11 또는 다른 정화도를 성취하는 여과 회로를 통해 순환되는 연료로 이어져야 한다.
도 2에 도시된 것과 같은 여과 시스템(205)은 다음과 같이 동작된다. 다음의 설명은 여과 시스템(205)의 동작의 다양한 단계를 도시하고 있는 도 3a-3d를 또한 참조한다. 간략화를 위해, 도 3a-3d는 더 상세하게 도 2에 도시된 여과 시스템(205)의 주요 구성 요소만을 포함한다.
도 3a에 표시된 것과 같이, 제1 보조 연료 탱크(215)는 필터를 통해 이미 순환되어 요구된 오염 수준을 갖는 청정 연료를 수용할 수 있다. 따라서, 연소 기관(도시되지 않음)의 연료 공급부(도시되지 않음)가 제1 보조 연료 탱크(215)에 밸브(235)를 통해 이미 연결될 수 있다. 청정 연료가 연소 기관의 연료 공급부에 연결되는 연료 공급 라인으로 밸브(235)를 거쳐 통과한다. 결국, 청정 연료가 연소 기관의 연료 공급부로 공급되고, 그 내에서 연소될 수 있다. 동시에, 제2 보조 연료 탱크(220)에는 메인 탱크(210)로부터의 오염된 연료가 충전 중이다. 이러한 목적을 위해, 밸브(260)가 여과 섹션(221)에 메인 탱크(210)(예컨대 도 2 참조)를 연결한다. 추가로, 밸브(235)가 제1 보조 연료 탱크(215)와 연료 공급부 사이의 연결을 제공하고, 여과 섹션(221)과 제2 보조 연료 탱크(220) 사이의 연결을 추가로 제공한다.
밸브(235, 260)의 위치는 제2 보조 연료 탱크(220)에 오염된 연료가 충전 중인 동안에 유지된다. 도 3a에 도시된 것과 같이, 오염된 연료는 제2 보조 연료 탱크(220) 내로 유동되기 전에 이미 한번 여과 섹션(221)을 통과한다. 보조 연료 탱크(220)에 오염된 연료가 충전되는 동안에, 규정된 오염 수준을 갖는 청정 연료가 제1 보조 연료 탱크(215)로부터 연소 기관의 연료 공급부로 유동된다.
제2 보조 연료 탱크(220)에 규정된 최대 충전 액위까지 오염된 연료가 충전될 때에, 밸브(260)는 연결이 제2 보조 연료 탱크(220)와 여과 섹션(221) 사이에 제공되도록 제어된다. 밸브(235)는 도 3a에 따른 그 위치를 유지한다. 결국, 제2 보조 연료 탱크(220) 내의 오염된 연료는 제2 보조 연료 탱크(220) 내의 연료의 규정된 오염 수준이 도달되는 동안에 여과 섹션(221) 내에서 반복적으로 순환될 수 있다. 동시에, 제1 보조 연료 탱크(215)로부터의 청정 연료가 연료 공급부로 계속적으로 공급될 수 있다.
제2 보조 연료 탱크(220) 내의 연료가 요구된 오염 수준을 갖고 제1 보조 연료 탱크(215) 내의 연료 액위가 낮은 수준에 도달될 때에, 밸브(235, 260)의 위치가 도 3c에 도시된 것과 같이 변경된다. 따라서, 제1 보조 연료 탱크(215)가 연료 공급 라인으로부터 단절되고, 여과 섹션(221)에 연결된다. 추가로, 여과 섹션(221)은 메인 탱크(210)에 연결된다. 나아가, 제2 보조 연료 탱크(220)가 연료 공급부에 연결된 연료 공급 라인에 연결된다. 결국, 제2 보조 연료 탱크(220)로부터의 청정 연료가 연료 공급부로 공급될 수 있고, 그에 연결된 연소 기관 내에서 연소될 수 있다. 동시에, 메인 탱크(210)로부터의 오염된 연료는 최대 수준이 제1 보조 연료 탱크(215) 내에서 도달되는 동안에 제1 보조 연료 탱크(215) 내로 여과 섹션(221)을 거쳐 유동될 수 있다.
제1 보조 연료 탱크(215) 내의 최대 액위가 도달될 때에, 밸브(260)의 위치는 폐쇄 루프가 생성되어 제1 보조 연료 탱크(215)가 여과 섹션(221)에 연결될 수 있도록(도 3d 참조) 재차 변경된다. 따라서, 제1 보조 연료 탱크(215) 내의 오염된 연료는 미리 결정된 오염 수준이 도달되는 동안에 여과 섹션(221)을 반복적으로 순환할 수 있다. 동시에, 도 3d에 도시된 것과 같이, 제2 보조 연료 탱크(220)로부터의 청정 연료가 밸브(235)를 거쳐 연료 공급부로 공급될 수 있다.
제1 보조 연료 탱크(215) 내의 연료가 요구된 오염 수준에 도달되고 제2 보조 연료 탱크(220) 내의 연료가 규정된 낮은 연료 액위에 도달될 때에, 밸브(235)의 위치가 도 3a에 도시된 위치로 재차 변경된다. 결국, 과정은 도 3a-3d를 참조하여 위에서 설명된 것과 같이 재차 시작된다.
본 발명에 따른 여과 시스템의 또 다른 예시 실시예가 상이한 동작 모드를 도시하고 있는 도 5a-5m에 도시되어 있다. 예시의 여과 시스템의 상이한 동작 모드의 순서는 통상적으로 도 5a에 도시된 동작 모드로 시작되고 도 5l에 도시된 동작 모드로 종료되고; 도 5m에 도시된 단계 13은 도 5a에 도시된 단계에 해당한다.
단계 1에서, 탱크(T2)가 충전 중이다. 탱크(T1)에는 정화된 연료가 충전되어 있다.
단계 2에서, 탱크(T2)를 포함하는 여과 회로가 탱크(T1)를 포함하는 여과 회로로부터 분리되고, 탱크(T2)를 포함하는 여과 회로 내의 연료가 여과 회로를 통해 수차례 순환되고 그에 의해 여과 중이다. 동시에, 탱크(T1)로부터의 정화된 연료가 기관으로 공급된다. 이러한 동작 모드는 단계 4에서 종료된다. 그 때에, 연료가 요구된 오염 수준을 얻는다.
단계 5에서, 탱크(T2)를 포함하는 여과 회로가 기관의 연료 공급부에 연결되고, 단계 6에서, 탱크(T1)가 기관의 연료 공급부로부터 단절된다.
이제, 단계 7에서, 탱크(T1)에는 오염된 연료가 충전되기 시작되고, 탱크(T2)로부터의 정화된 연료가 기관으로 공급된다.
탱크(T1)가 충만 되자마자, 이제 탱크(T1)를 포함하는 여과 회로가 MDO 연료 탱크로부터 분리되고, 정화 과정이 탱크(T1)를 포함하는 여과 회로 내에서 오염된 연료를 순환시킴으로써 시작된다. 이러한 과정은 단계 10에서 종료된다. 그 때에, 탱크(T1) 내의 연료가 요구된 오염 수준을 얻는다.
이제, 단계 11에서, 탱크(T1)가 기관에 연결되고, 단계 12에서, 탱크(T2)가 기관으로부터 분리된다.
이미 언급된 것과 같이, 단계 13에서, 과정이 재차 시작된다.
오염 수준은 ISO 4406:1999, 또는 SAE 또는 NAS 등의 유사한 표준에 따라 규정될 수 있다. 예시 예로서, 적어도 1개의 필터는 독일에 소재한 회사 볼 & 키르히 필터바우 게엠베하(BOLL & Kirch Filterbau GmbH)에 의해 유통되는 것과 같은 볼 자동 필터 타입(BOLL Automatic filter TYPE) 6.72 또는 볼필터 타입(BOLLFILTER TYPE) BFD(듀플렉스 필터)일 수 있다. 일반적으로, "오토 필터"는 자가-세정 형태의 필터를 의미한다. "듀플렉스 필터"는 하나의 필터 요소가 세정 또는 교체되어야 하면 다른 필터 요소가 여전히 동작될 수 있고 즉 연료가 여과될 수 있도록 필터가 적어도 2개의 필터 요소를 포함하는 것을 의미한다.
위에서 언급된 밸브는 예컨대 스위치-오버 볼 밸브 등을 포함하는 위에서 언급된 요건을 충족시키는 임의의 형태의 적절한 밸브일 수 있다.
본 발명의 양호한 실시예가 여기에서 설명되었지만, 개선 및 수정이 다음의 특허청구범위의 범주로부터 벗어나지 않으면서 포함될 수 있다.
Claims (14)
- 오염된 연료를 저장하는 메인 연료 탱크(10)에 연결되고 연소 기관의 연료 공급부에 연결되도록 구성되는 여과 시스템(5)이며,
적어도 1개의 필터(30, 35), 연료를 수용하는 제1 보조 연료 탱크(15) 그리고 제1 보조 연료 탱크(15)로부터 여과 회로(16)를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크(15)로 연료를 펌핑하도록 구성되는 제1 연료 펌프(40)를 포함하는 여과 회로(16)와;
제1 보조 연료 탱크(15)로부터 전달 밸브(135)를 거쳐 연료를 수용하도록 제1 보조 연료 탱크(15)에 연결 가능하고, 연료 공급부에 연결 가능한 제2 보조 연료 탱크(20)와;
요구된 오염 수준의 연료가 제1 보조 연료 탱크(20) 내에 수용될 때에만 제1 보조 탱크(15)가 제2 보조 연료 탱크(16)에 유체 연결되게 전달 밸브(135)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(132)
을 포함하는 여과 시스템(5). - 제1항에 있어서, 제1 보조 연료 탱크(15) 내의 연료의 액위를 측정하도록 구성되는 제1 액위 센서(17) 및/또는 제2 보조 탱크(20) 내의 연료의 액위를 측정하도록 구성되는 제2 액위 센서(18)를 추가로 포함하는 여과 시스템(5).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 유닛(132)은 연료의 정화도를 개선하기 위해 연료가 여과 회로(16) 내에서 반복적으로 순환되게 제1 연료 펌프(40)를 제어하도록, 그리고 연료가 규정된 오염 수준을 가질 때에만 전달 밸브(135)를 개방하도록 추가로 구성되는 여과 시스템(5).
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 여과 회로(16)는 압력 게이지(45) 및 유량계(25) 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 여과 시스템(5).
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 보조 연료 탱크(20)의 하류에 배열되는 추가의 연료 펌프(60)를 추가로 포함하고, 추가의 연료 펌프(60)는 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 연소 기관의 연료 공급부로 연료를 펌핑하도록 구성되는, 여과 시스템(5).
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 연료 공급부에 연결되는 연료 공급 라인 내에 배열되는 적어도 1개의 추가의 필터(65)를 추가로 포함하는 여과 시스템(5).
- 오염된 연료를 저장하기 위한 메인 연료 탱크(210)로의 그리고 연소 기관의 연료 공급부로의 연결을 위해 구성되는 여과 시스템(205)이며,
제1 연료 펌프(250) 그리고 적어도 1개의 필터(240, 245)를 포함하는 여과 섹션(221)과;
연료를 수용하도록 메인 연료 탱크(210)에 연결 가능한 제1 보조 연료 탱크(215)로서, 제1 보조 탱크(215)는 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 제1 보조 연료 탱크(215)로부터의 연료가 여과 섹션(221)을 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크(215)로 반복적으로 순환되도록 여과 섹션(221)에 연결 가능하고, 제1 보조 탱크(215)는 제1 보조 연료 탱크(215) 내에 수용된 연료가 요구된 오염 수준을 성취한 때에만 연료 공급부에 연결 가능한, 제1 보조 연료 탱크(215)와;
연료를 수용하도록 메인 연료 탱크(210)에 연결 가능한 제2 보조 연료 탱크(220)로서, 제2 보조 탱크(220)는 요구된 오염 수준을 성취하기 위해 제2 보조 연료 탱크(220)로부터의 연료가 여과 섹션(221)을 통해 그리고 재차 제2 보조 연료 탱크(220)로 반복적으로 순환되도록 여과 섹션(221)에 연결 가능하고, 제2 보조 탱크(220)는 제2 보조 연료 탱크(220) 내에 수용된 연료가 요구된 오염 수준을 성취한 때에만 연료 공급부에 연결 가능한, 제2 보조 연료 탱크(220)와;
제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 하나 내에 수용된 연료가 요구된 오염 수준을 성취한 때에만 제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 하나가 연료 공급부에 연결되게 적어도 1개의 밸브(235, 260)를 제어하고 동시에 제1 및 제2 보조 탱크(215, 220) 중 다른 하나가 여과 섹션(221)에 연결되게 적어도 1개의 밸브(235, 260)를 제어하도록 구성되는 제어 유닛(232)
을 포함하는 여과 시스템(205). - 제7항에 있어서, 제1 보조 탱크(215) 내의 연료의 액위를 측정하도록 구성되는 제1 액위 센서(216) 및/또는 제2 보조 탱크(220) 내의 연료의 액위를 측정하도록 구성되는 제2 액위 센서(222)를 추가로 포함하는 여과 시스템(205).
- 제7항 또는 제8항에 있어서, 여과 회로(221)는 압력 게이지(300) 및 유량계(290) 중 적어도 하나를 추가로 포함하는 여과 시스템(205).
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 연료 펌프(250)의 하류에 배열되는 제2 연료 펌프(280)를 추가로 포함하고, 제2 연료 펌프(280)는 제1 또는 제2 보조 연료 탱크(215, 220)로부터 연소 기관의 연료 공급부로 연료를 펌핑하도록 구성되는, 여과 시스템(205).
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛(232)은,
다음의 쌍들의 여과 시스템 구성 요소 즉
제1 보조 연료 탱크(135; 215) 및 제2 보조 연료 탱크(220);
제1 보조 연료 탱크(215) 및 연료 공급부;
제2 보조 연료 탱크(220) 및 연료 공급부;
제1 보조 연료 탱크(215) 및 여과 섹션(221); 그리고
제2 보조 연료 탱크(220) 및 여과 섹션(221)
중 적어도 하나를 연결 또는 단절하게 밸브(135; 235, 260)를 제어하도록 추가로 구성되는, 여과 시스템(205). - 필터 모듈(300)이며,
지지 프레임(310)과;
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 여과 시스템(5; 205)
을 포함하는 필터 모듈(300). - 연료를 정화하기 위한 방법이며,
제1 보조 연료 탱크(15)에 연료를 충전하는 단계와;
요구된 오염 수준을 성취하기 위해 적어도 1개의 연료 필터(30, 35)를 통해 그리고 재차 제1 보조 연료 탱크(15)로 연료를 순환시키는 단계와;
제1 보조 연료 탱크(15)로부터 별개의 제2 보조 연료 탱크(20)로 연료를 안내하는 단계와;
적어도 1개의 필터(30, 35)를 통해 연료를 순환시키는 단계와 동시에 제2 보조 연료 탱크(20)로부터 연소 기관의 연료 공급부로 연료를 공급하는 단계
를 포함하는, 연료를 정화하기 위한 방법. - 연료를 정화하기 위한 방법이며,
제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 하나에 연료를 충전하는 단계와;
요구된 오염 수준을 성취하기 위해 적어도 1개의 연료 필터(240, 245)를 통해 그리고 재차 제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 하나로 연료를 순환시키는 단계와;
동시에, 요구된 오염 수준의 연료를 수용한 제1 및 제2 보조 연료 탱크(215, 220) 중 다른 하나로부터 연소 기관의 연료 공급부로 정화된 연료를 안내하는 단계
를 포함하는, 연료를 정화하기 위한 방법.
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