DE102012018550B4

DE102012018550B4 - Apparatur zur Trennung von Medien

Info

Publication number: DE102012018550B4
Application number: DE102012018550.2A
Authority: DE
Inventors: Olaf Ohligschläger; Michael Müller; Georg Schmallenbach; Axel Müller
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2012-09-20
Filing date: 2012-09-20
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: DE102012018550A1

Abstract

Apparatur (1) zur Trennung von mindestens zwei Medien mit einer Pumpe (2), einem Behälter (3) und mindestens einem Ablassventil (4), einem Sensor (5) oder eine Mehrzahl von Sensoren, die den Füllstand eines Mediums oder mehrerer Medien messen und ihre Messsignale an eine elektrische Steuereinheit (6) abgeben, die ein Ablassventil (4) oder eine Mehrzahl von Ablassventilen ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) entweder eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe oder eine elektromagnetisch angetriebene Membranpumpe ist, wobei die Pumpe (2) pulsierend von der elektrischen Steuereinheit (6) angesteuert ist und die Frequenz der Ansteuerpulse veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Apparatur zur Trennung von Medien entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Apparate zur Medientrennung als solche sind bekannt, zum Beispiel aus der Druckschrift DE 600 26 724 T4 , insbesondere solche Apparate, in denen die unterschiedliche Dichte von verschiedenen Medien genutzt wird, um durch die Wirkung der Schwerkraft das dichteste Medium im untersten Teil eines Behälters und das Medium mit der geringsten Dichte im obersten Teil des Behälters sich absetzen zu lassen. Ebenfalls ist bekannt, solche Absetzapparate mit einer Pumpe oder mehreren Pumpen zum Befüllen und mit einem oder mehreren Ablassventilen zum Entleeren zu verbinden, zum Beispiel aus den Druckschriften DE 600 26 724 T4 und DE 10 2006 024 013 B4 . Es ist zum Beispiel aus der Druckschrift DE 10 2004 048 565 A1 auch bekannt, Filteraggregate auch als Absetzapparate zu betreiben, zum Beispiel Treibstofffilter für Verbrennungsmotore. Aus dieser Druckschrift ist auch die Verwendung einer elektromagnetischen Schwingankerpumpe bekannt. Zur Überwachung und Steuerung solcher Apparate ist es zum Beispiel aus der Druckschrift DE 10 2006 024 013 B4 bekannt, Füllstandssensoren für die Medien mit unterschiedlicher Dichte zu verwenden.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, den Betrieb einer solchen Apparatur zur Trennung von Medien sicherer zu machen und dabei durch die Nutzung einer geeigneten Pumpe einen kostengünstigen Aufbau der gesamten Apparatur zu erreichen.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst, in Verbindung mit den weiteren Ansprüchen 2 bis 9. Der Anspruch 10 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb der Apparatur.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen Apparatur und sein Betrieb sind in der Beschreibung der beispielhaften Ausführung der Erfindung dargestellt.
Die erfindungsgemäße Apparatur trennt die Medien automatisch, weil sie einen den Füllstand messende Sensor oder eine Mehrzahl von Sensoren und eine elektrische Steuereinheit enthält, die das Ablassventil oder die Ablassventile bedarfsgerecht ansteuert. Sie ist in ihrem Aufbau kostengünstig, weil die Pumpe, die die Apparatur füllt, eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe oder eine elektromagnetisch angetriebene Membranpumpe ist. Beide Pumpenbauformen lassen sich in vorteilhafter Weise mit bedarfsgerechter Frequenz und druckregelnd betreiben, daher können Ventile oder eine weitere Pumpe zur Regelung des Durchflusses und des Drucks entfallen. Die Verwendung einer Pumpe mit elektrisch einstellbarem Druck ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausführung von mindestens einem Ablassventil, das in diesem Fall nicht elektrisch angesteuert werden muss.
Anwendung findet die erfindungsgemäße Apparatur allgemein zur Trennung von flüssigen und gasförmigen Medien und im Besonderen zur Trennung von Treibstoff, Luft und Wasser in der Versorgung von Einspritzanlagen für Verbrennungsmotoren.
Bilder:
1 zeigt eine erfindungsgemäße Apparatur mit einem Sensor und einem elektrisch angesteuerten Ablassventil
Beispielhafte Ausführung
Die in 1 gezeigte Apparatur 1 zur Trennung von drei Medien mit einer Pumpe 2, einem Behälter 3 und einem Ablassventil 4 wird durch eine elektrische Steuereinheit 6 gesteuert, die mittels eines Sensors 5 den Füllstand eines Mediums misst und sowohl das Ablassventil 4 und die Pumpe 2 ansteuert. Die Pumpe 2 ist entweder eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe oder eine elektromagnetisch angetriebene Membranpumpe. Der Kolben der Pumpe wird zyklisch durch einen Elektromagneten 8 betätigt und durch eine Rückstellfeder 7 zurückgestellt.
In einer abweichenden nicht dargestellten Ausführung werden nur zwei Medien getrennt, und in weiteren abweichenden nicht dargestellten Ausführungen werden mehr als drei Medien getrennt, dann werden mehrere Sensoren und mehrere Ablassventile eingesetzt.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die Pumpe 2 eine druckregelnde Pumpe, die den Druck in der Auslassleitung 12 durch eine in der Auslegung des antreibenden Elektromagneten 8 und/oder der Rückstellfeder 7 eingestellte Begrenzung der das Medium verdrängenden Kraft regelt. Die elektrische Steuereinheit 6 öffnet bei einem Überschreiten eines Grenzwertes für den Füllstand des dichteren Mediums das Ablassventil 4 für eine vorbestimmte Zeit.
In einer vorteilhaften Ausführung der Pumpe 2 ist der Druck in der Auslassleitung 12 durch die Höhe des elektrischen Stroms durch den Elektromagneten 8 einstellbar. Dann ist vorteilhafterweise, aber nicht in 1 dargestellt, das Ablassventil für das dichteste Medium ein Druckbegrenzungsventil und zum Ablassen des dichtesten Mediums stellt die elektrische Steuereinheit 6 die druckregelnde Pumpe 2 auf einen Druck ein, der höher ist als der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils. Im Betrieb der Apparatur ohne Ablassen des dichtesten Mediums stellt die elektrische Steuereinheit 6 die Pumpe 2 auf einen Druck ein, der niedriger ist als der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils.
Der Behälter 3 enthält vorteilhafterweise ein Filterelement 9, das vorrangig das flüssige Medium mit der geringsten Dichte filtert.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung enthält der Behälter 3 ein zweites Filterelement 10, das beim Ablassen des Mediums mit der höchsten Dichte über das Ablassventil 4 Medium mit einer geringeren Dichte zurückhält, zum Beispiel durch Absorption.
In einer weiteren Fortentwicklung der Erfindung enthält der Behälter 3, wie in 1 gezeigt, an einem geeigneten, hochgelegenen Einbauort, einen automatisch arbeitenden Entlüfter 11, der Luft oder ein anderes Gas aus dem Behälter entweichen lässt.
Die elektrische Steuereinheit 6 steuert die Pumpe 2 mit einem pulsierenden Signal mit bedarfsgerechter Frequenz an, wobei die elektrische Steuereinheit die Frequenz aus dem Medienbedarf des nachgeschalteten Verbrauchers errechnet. Die elektrische Steuereinheit begrenzt zusätzlich erforderlichenfalls den Strom an den Elektromagneten 8, verarbeitet die Signale der Sensoren 5 und vergleicht die so ermittelten Füllstände mit zugeordneten Grenzwerten, steuert die Ablassventile 4 so, dass bei einem Überschreiten eines Grenzwertes für den Füllstand eines Mediums das zugeordnete Ablassventil (4) für eine vorbestimmte Zeit öffnet und überwacht die Funktion der Pumpe 2, der Ablassventile 4 und/oder der Sensoren 5 dauerhaft oder periodisch. Bei einer erkannten Störung gibt die Steuereinheit ein Störungssignal an eine übergeordnete Steuerung oder an eine den Betreiber warnende Meldeeinrichtung ab.
Bezugszeichenliste

1: Apparatur zur Trennung von Medien
2: Pumpe
3: Behälter
4: Ablassventil
5: Sensor für den Füllstand
6: Elektrische Steuereinheit
7: Rückstellfeder
8: Elektromagnet
9: Filterelement
10: Zweites Filterelement
11: Entlüfter
12: Auslassleitung (der Pumpe)

Claims

Apparatur (1) zur Trennung von mindestens zwei Medien mit einer Pumpe (2), einem Behälter (3) und mindestens einem Ablassventil (4), einem Sensor (5) oder eine Mehrzahl von Sensoren, die den Füllstand eines Mediums oder mehrerer Medien messen und ihre Messsignale an eine elektrische Steuereinheit (6) abgeben, die ein Ablassventil (4) oder eine Mehrzahl von Ablassventilen ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) entweder eine elektromagnetisch angetriebene Hubkolbenpumpe oder eine elektromagnetisch angetriebene Membranpumpe ist, wobei die Pumpe (2) pulsierend von der elektrischen Steuereinheit (6) angesteuert ist und die Frequenz der Ansteuerpulse veränderbar ist.
Apparatur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (2) eine druckregelnde Pumpe ist, die den Druck in einer Auslassleitung (12) durch eine in der Auslegung eines antreibenden Elektromagneten (8) und/oder einer Rückstellfeder (7) eingestellte Begrenzung der das Medium verdrängenden Kraft regelt.
Apparatur nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Auslassleitung (12) durch die Höhe des elektrischen Stroms durch den Elektromagneten (8) einstellbar ist.
Apparatur nach einem der Ansprüche 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinheit (6) bei einem Überschreiten eines Grenzwertes für den Füllstand eines Mediums das zugeordnete Ablassventil (4) für eine vorbestimmte Zeit öffnet.
Apparatur nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Ablassventil für das dichteste Medium ein Druckbegrenzungsventil ist und dass zum Ablassen des dichtesten Mediums die elektrische Steuereinheit (6) die druckregelnde Pumpe (2) auf einen Druck einstellt, der höher ist als der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils, wobei im Betrieb der Apparatur ohne Ablassen des dichtesten Mediums die elektrische Steuereinheit (6) die Pumpe (2) auf einen Druck einstellt, der niedriger ist als der Einstelldruck des Druckbegrenzungsventils.
Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Apparatur drei Medien enthält, wobei das Medium mit der geringsten Dichte Luft, das Medium mit der mittleren Dichte ein mineralölbasierter Treibstoff und das Medium mit der größten Dichte Wasser ist.
Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) ein Filterelement (9) enthält, das vorrangig das flüssige Medium mit der geringsten Dichte filtert.
Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) ein zweites Filterelement (10) enthält, das beim Ablassen des Mediums mit der höchsten Dichte über das Ablassventil (4) Medium mit geringerer Dichte zurückhält, zum Beispiel durch Absorption.
Apparatur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (3) an einem geeigneten, hochgelegenen Einbauort einen automatisch arbeitenden Entlüfter (11) enthält, der Luft oder ein anderes Gas aus dem Behälter entweichen lässt.
Verfahren zum Betrieb einer Apparatur nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuereinheit (6) die folgenden Funktionen vollautomatisch ausführt: • Ansteuerung der Pumpe (2) mit einem pulsierenden Signal entsprechend der Bauart der Pumpe, wobei die Ansteuerfrequenz des Signals von der elektrischen Steuereinheit dem Bedarf an Medium des nachgeschalteten Verbrauchers angepasst wird und der elektrische Strom erforderlichenfalls durch die elektrische Steuereinheit (6) begrenzt wird • Messung des Füllstandes des dichtesten Mediums mittels des Sensors (5) und Vergleich des Sensorsignals mit einem Grenzwert oder Messung der Füllstände einer Mehrzahl von Medien mittels mehrerer Sensoren und Vergleich der gemessenen Füllstände mit ihren zugeordneten Grenzwerten • Ansteuerung des Ablassventils (4) so, dass bei einem Überschreiten eines Grenzwertes für den Füllstand des dichtesten Mediums das Ablassventil (4) für eine vorbestimmte Zeit öffnet oder Ansteuerung einer Mehrzahl von Ablassventilen in Abhängigkeit von den gemessenen Füllständen oder zeitweise Ansteuerung der Pumpe (2) so, dass der Druck im Behälter (3) über den Grenzdruck des als Druckbegrenzungsventil ausgeführten Ablassventils (4) ansteigt • Überwachung der Funktion der Pumpe (2), der Ablassventile (4) und/oder der Sensoren (5) dauerhaft oder periodisch und Abgabe eines Störungssignals an eine übergeordnete Steuerung oder an eine den Betreiber warnende Meldeeinrichtung bei einer erkannten Störung.