DE102012018550B4 - Apparatus for separating media - Google Patents

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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.Apparatus (1) for separating at least two media with a pump (2), a container (3) and at least one drain valve (4), a sensor (5) or a plurality of sensors which measure the fill level of one or more media and transmit their measurement signals to an electrical control unit (6) which controls a drain valve (4) or a plurality of drain valves, characterized in that the pump (2) is either an electromagnetically driven reciprocating pump or an electromagnetically driven diaphragm pump, the pump ( 2) is pulsed by the electrical control unit (6) and the frequency of the control pulses can be changed.

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.The invention relates to an apparatus for the separation of media according to the preamble of the first claim. Apparatuses for separating media as such are known, for example from the document DE 600 26 724 T4 in particular such apparatus in which the different density of different media is used to settle by the action of gravity the densest medium in the lowermost part of a container and the medium with the lowest density in the uppermost part of the container. It is also known to connect such Absetzapparate with a pump or more pumps for filling and with one or more drain valves for emptying, for example from the publications DE 600 26 724 T4 and DE 10 2006 024 013 B4 , It is for example from the publication DE 10 2004 048 565 A1 Also known to operate filter units as Absetzapparate, for example, fuel filter for internal combustion engines. From this document, the use of an electromagnetic vibration pump is also known. For monitoring and control of such apparatus, it is for example from the document DE 10 2006 024 013 B4 It is known to use liquid level sensors for the different density media.

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.The object of this invention is to make the operation of such an apparatus for separating media safer and thereby achieve a cost-effective design of the entire apparatus by using a suitable pump.

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.The object is solved by the characterizing features of the first claim, in conjunction with the further claims 2 to 9. The claim 10 describes a method for operating the apparatus.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Apparatur und sein Betrieb sind in der Beschreibung der beispielhaften Ausführung der Erfindung dargestellt.The construction of the apparatus according to the invention and its operation are illustrated in the description of the exemplary embodiment of the invention.

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.The apparatus according to the invention separates the media automatically because it contains a level-measuring sensor or a plurality of sensors and an electrical control unit that controls the drain valve or the drain valves as needed. It is inexpensive in construction because the pump that fills the apparatus is an electromagnetically driven reciprocating pump or an electromagnetically driven diaphragm pump. Both types of pump can be operated advantageously with demand-frequency and pressure-regulating, therefore, valves or another pump to control the flow and the pressure can be omitted. The use of a pump with electrically adjustable pressure allows a particularly cost-effective design of at least one drain valve, which does not have to be controlled electrically in this case.

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.The apparatus according to the invention is generally used for the separation of liquid and gaseous media and in particular for the separation of fuel, air and water in the supply of injection systems for internal combustion engines.

Bilder:Images:

1 zeigt eine erfindungsgemäße Apparatur mit einem Sensor und einem elektrisch angesteuerten Ablassventil 1 shows an apparatus according to the invention with a sensor and an electrically controlled discharge valve

Beispielhafte AusführungExemplary embodiment

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 the 1 shown apparatus 1 for separating three media with a pump 2 a container three and a drain valve 4 is by an electrical control unit 6 controlled by means of a sensor 5 measures the level of a medium and both the drain valve 4 and the pump 2 controls. The pump 2 is either an electromagnetically driven reciprocating pump or an electromagnetically driven diaphragm pump. The piston of the pump is cycled by an electromagnet 8th operated and by a return spring 7 reset.

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 a variant, not shown, only two media are separated, and in other variant not shown embodiments, more than three media are separated, then several sensors and several drain valves are used.

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 an advantageous embodiment, the pump 2 a pressure-regulating pump that controls the pressure in the outlet pipe 12 by one in the design of the driving electromagnet 8th and / or the return spring 7 set limit of the medium displacing force. The electric control unit 6 opens when a limit value for the level of the denser medium, the drain valve 4 for a predetermined time.

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.In an advantageous embodiment of the pump 2 is the pressure in the outlet line 12 by the amount of electrical current through the electromagnet 8th adjustable. Then it is advantageous, but not in 1 shown, the discharge valve for the densest medium a pressure relief valve and for discharging the denser medium provides the electrical control unit 6 the pressure-regulating pump 2 to a pressure which is higher than the set pressure of the pressure relief valve. In operation of the device without draining the densest medium puts the electric control unit 6 the pump 2 to a pressure which is lower than the set pressure of the pressure relief valve.

Der Behälter 3 enthält vorteilhafterweise ein Filterelement 9, das vorrangig das flüssige Medium mit der geringsten Dichte filtert.The container three advantageously contains a filter element 9 , which filters primarily the liquid medium with the lowest density.

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 a further development of the invention, the container contains three a second filter element 10 , when draining the medium with the highest density via the drain valve 4 Retains medium with a lower density, for example by 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.In a further development of the invention, the container contains three , as in 1 shown, at a suitable, high-altitude installation location, an automatically operating breather 11 which allows air or other gas to escape from the container.

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.The electric control unit 6 controls the pump 2 with a pulsating signal with demand frequency, the electrical control unit calculates the frequency from the media needs of the downstream consumer. The electrical control unit additionally limits, if necessary, the current to the electromagnet 8th , processes the signals from the sensors 5 and compares the determined levels with associated limits, controls the drain valves 4 such that when a limit value for the level of a medium is exceeded, the associated drain valve ( 4 ) for a predetermined time opens and monitors the function of the pump 2 , the drain valves 4 and / or the sensors 5 permanently or periodically. If a fault is detected, the control unit emits a fault signal to a higher-level control or to a warning device warning the operator.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Apparatur zur Trennung von MedienApparatus for separating media
22
Pumpepump
33
Behältercontainer
44
Ablassventildrain valve
55
Sensor für den FüllstandLevel sensor
66
Elektrische SteuereinheitElectric control unit
77
RückstellfederReturn spring
88th
Elektromagnetelectromagnet
99
Filterelementfilter element
1010
Zweites FilterelementSecond filter element
1111
Entlüfterventilator
1212
Auslassleitung (der Pumpe)Outlet pipe (the pump)

Claims (10)

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.Apparatus ( 1 ) for separating at least two media with a pump ( 2 ), a container ( three ) and at least one drain valve ( 4 ), a sensor ( 5 ) or a plurality of sensors that measure the level of one or more media and send their measurement signals to an electrical control unit ( 6 ), which is a drain valve ( 4 ) or a plurality of drain valves, characterized in that the pump ( 2 ) is either an electromagnetically driven reciprocating pump or an electromagnetically driven diaphragm pump, wherein the pump ( 2 ) pulsating from the electrical control unit ( 6 ) is driven and the frequency of the drive pulses is variable. 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.Apparatus according to claim 1, characterized in that the pump ( 2 ) is a pressure-regulating pump which controls the pressure in an outlet line ( 12 ) by a design of a driving electromagnet ( 8th ) and / or a return spring ( 7 ) set limit of the medium displacing force. 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.Apparatus according to claim 2, characterized in that the pressure in the outlet ( 12 ) by the magnitude of the electric current through the electromagnet ( 8th ) is adjustable. 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.Apparatus according to one of claims 1 or 2, characterized in that the electrical control unit ( 6 ) when a limit value for the level of a medium is exceeded, the assigned drain valve ( 4 ) opens for a predetermined time. 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.Apparatus according to claim 3, characterized in that the discharge valve for the densest medium is a pressure relief valve and that for discharging the dense medium, the electrical control unit ( 6 ) the pressure-regulating pump ( 2 ) is set to a pressure which is higher than the setting pressure of the pressure relief valve, wherein in operation of the apparatus without discharging the denser medium, the electrical control unit ( 6 ) the pump ( 2 ) to a pressure lower than the set pressure of the pressure relief valve. 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.Apparatus according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the apparatus contains three media, the medium with the lowest density being air, the medium with medium density being mineral oil-based fuel and the medium having the highest density with water. 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.Apparatus according to one of claims 1 to 6, characterized in that the container ( three ) a filter element ( 9 ), which primarily filters the liquid medium with the lowest density. 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.Apparatus according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the container ( three ) a second filter element ( 10 ), which releases the highest density medium over the Drain valve ( 4 ) Retains medium of lower density, for example by 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.Apparatus according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the container ( three ) at an appropriate, high-altitude installation location, an automatically operating deaerator ( 11 ) that allows air or other gas to escape from the container. 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.Method for operating an apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical control unit ( 6 ) performs the following functions fully automatically: • Control of the pump ( 2 ) with a pulsating signal according to the design of the pump, wherein the driving frequency of the signal from the electrical control unit is adapted to the demand for medium of the downstream consumer and the electric current, if necessary, by the electrical control unit ( 6 ) • Measurement of the level of the densest medium by means of the sensor ( 5 ) and comparison of the sensor signal with a limit value or measurement of the fill levels of a plurality of media by means of a plurality of sensors and comparison of the measured fill levels with their associated limit values • activation of the drain valve ( 4 ) such that when a limit value for the fill level of the denser medium is exceeded, the drain valve ( 4 ) opens for a predetermined time or control of a plurality of drain valves in dependence on the measured levels or temporary control of the pump ( 2 ) so that the pressure in the container ( three ) via the limit pressure of the relief valve designed as a pressure relief valve ( 4 ) • Monitoring the function of the pump ( 2 ), the drain valves ( 4 ) and / or the sensors ( 5 ) permanently or periodically and delivery of a fault signal to a higher-level control or to a warning device warning the operator in the event of a detected fault.
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