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Selbsttätig durch Schwimmer wirkende Absperrvorrichtung für strömende Gemische von Flüssigkeiten verschiedener Dichte
Die Erfindung betrifft eine selbsttätige durch
Schwimmer wirkende Absperrvorrichtung, die den Durchfluss für eine Flüssigkeit I geringeren spezifischen Gewichtes freilässt, hingegen den
Durchfluss sperrt, wenn eine Flüssigkeit II höheren spezifischen Gewichtes eintritt oder wenn auch nur geringe Anteile der Flüssigkeit II von
Flüssigkeit I mitgeführt werden.
Die Vorrichtung findet im besonderen Anwen- dung als Wassersperre in Benzinleitungen. Eine grosse Anzahl von Flugzeugunfällen ist darauf zurückzuführen, dass Wasser (Regen-, Bodenoder Kondenswasser) in die Kraftstoffbehälter der Bodenorganisation gelangt und mit dem Benzin in die Flugzeugtanks gepumpt wird. Grössere Mengen Wasser, die rein oder nur mit wenig Benzin gemischt in den Motor gelangen, bewirken dessen Aussetzen.
Wenn es auch nicht an Vorschlägen gefehlt hat, Zutritt von Wasser in die Flugzeugtanks durch
Sperrvorrichtungen, die auf dem Schwimmerprinzip beruhen, zu verhindern, versagten diese doch, wenn nicht reines Wasser, sondern BenzinWassergemische durch die Leitungen flossen.
Vorliegende Erfindung gibt die Möglichkeit, auch bei sehr geringen Gehalten Gemischwassers im Benzin rechtzeitige Sperrungen zu erzielen.
Sie besteht im Wesen darin, dass ein freibeweglicher, kugelförmiger Schwimmer, dessen Dichte zwischen den Dichten der Flüssigkeiten I und II liegt, in einem Käfig ruht, der nur wenig grösser als die Kugel ist und durch dessen Seitenoder Bodenlochungen stetig ein Teil (z. B. 1/20) der Gesamtströmung fliesst, während die Hauptströmung unmittelbar am oberen Rande des Käfigs vorbeigeführt wird. Die in den Kugelkäfig eintretende Nebenströmung wird bereits vor dem Kugelkäfig an schwererer Flüssigkeit angereichert. Dies kann entweder durch Einwirken von Schwerkraft (Absetzen) oder Einwirken von Zentrifugalkraft auf das ursprüngliche Flüssigkeitsgemisch erzielt werden.
Bei Anwendung als Wassersperre in Benzinleitungen (spezifisches Gew. der Benzinsorten von 0-70 bis 0-80) wird der Absetzraum so bemessen, dass der wirbelfreie Flüssigkeitsweg im Absetzraum mindestens dem Werte
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entspricht, wobei h die Fallhöhe der Wassertröpf- chen (entspricht ungefähr der Höhe des flach- zylindrischen Abscheideraumes an seiner Peri- pherie) in Zentimeter, v die mittlere Flüssigkeits- geschwindigkeit (c/sec) im Abscheideraum und die Nennerzahl 1-5 den Wert einer die Fall- geschwindigkeit feiner Wassertröpfchen im Benzin mit dem spez. Gew. von 0-7 bis 0-8 angebenden
Konstante in cm/sec bezeichnet.
Auf diese Weise werden auch noch bei den geringsten beim
Ansaugen oberhalb eines Benzin-Wasserspiegels praktisch vorkommenden Wassergehalten (etwa
2 Promille Wasser im Benzin) rechtzeitige
Sperrungen gesichert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die geförderte Flüssigkeit (gewöhnlich reines
Benzin, gegebenenfalls Wasser oder ein Benzin-
Wassergemisch) tritt von unten in die Wassersperre. Ein Leitring V richtet die Strömung aus.
Die Flüssigkeit wird wirbelfrei zwischen den
Kegelmänteln E und H zur Wandung J des Behälters geführt (Leitbleche U zwischen den Kegelmänteln). Im Absetzraume AR strömt die Flüssigkeit von der Zylinderwandung g aus zur Gerätemitte. (Laminare Strömung durch die Leitbleche M, N, 0, P, Q, R, S.) Liegt ein Benzin-Wassergemisch vor, reichern sich die Wassertröpfchen am Wege von J zum Leitbleche S, welche Strecke etwa dem wirbelfreien Flüssigkeitsweg s entspricht, in der unterhalb S liegenden Schichte an, werden von der dort herrschenden schwachen Nebenströmung erfasst und treten durch Lochungen in den Kugelkäfig KK, in dem die nach oben gerichtete Strömung so schwach ist, dass die Wassertröpfchen zu Boden sinken und sich hier weiter anreichern.
Die Schwimmerkugel hat ein spezifisches Gewicht von 0. 87+0. 01, welcher Wert bei Benzin- dichten von 0-70 bis 0-80 die grösstmögliche Empfindlichkeit bei Wassermitführung mit der notwendigen Unempfindlichkeit bei reinem Benzindurchsatze vereint.
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Die Kugel B ist nur um weniges kleiner als ihr Käfig KK. Die Kugel liegt so tief, dass ihre obere Kalotte noch eben nicht von der Haupt- strömung umspült wird, die am obern Rande des
Kugelkäfigs vorbei nach oben fliesst. Die Spalt- höhen über dem Kugelkäfig sind so klein be- messen, dass eine hohe Geschwindigkeit der
Hauptströmung gesichert bleibt, wodurch eine
Hochhebung der Kugel um nur wenige Millimeter durch den steigenden Wasserspiegel im
Kugelkäfig genügt, um ein sicheres Mitreissen der Kugel zu gewährleisten. Die Kugel wird an einen Dichtungsring gepresst und verschliesst den Durchgang. Lochungen oberhalb der Hauptströmungsschlitze sorgen für Entlüftung des Gerätes bei Betriebsbeginn.
Die beschriebene Ausführung gibt bei einem Durchsatze von 60 Liter pro Minute noch zuverlässige und rechtzeitige Sperrungen bei einem Gehalte von nur 2 Promille Gemischwasser im Benzin.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Selbsttätig durch Schwimmer wirkende Absperrvorrichtung, welche bei Auftreten geringer Anteile einer spezifisch schwereren Flüssigkeit (II) in einer spezifisch leichteren Flüssigkeit (1) wirksam wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein freibeweglicher, kugelförmiger Schwimmer (B), dessen Dichte zwischen den Dichten der Flüssigkeiten (I) und (II) liegt, in einem Käfig (KK) ruht, der nur wenig grösser als die Kugel (B) ist und durch dessen Seiten-oder Bodenlochungen stetig ein Teil (z. B. 1/20) der Gesamtströmung fliesst, wogegen die Hauptströmung unmittelbar am obern Rande des Käfigs vorbeigeführt wird.
2. Selbsttätige Sperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kugelkäfig eintretende Nebenströmung bereits vor dem Kugelkäfig an schwererer Flüssigkeit (II) angereichert wird, was entweder durch Einwirken von Schwerkraft (Absetzen) oder Einwirken von Zentrifugalkraft auf das ursprüngliche Flüssigkeitsgemisch erzielt werden kann.
3. Selbsttätige Sperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ursprüngliche Flüssigkeitsgemisch von unten in die Sperrvorrichtung eintritt und wirbelfrei an die Peripherie eines flachzylindrischen oder ähnlichen Absetzraumes (AR) gebracht wird, wo auf dem Flüssigkeitswege zur Gerätmitte ein Absetzen der schwereren Flüssigkeit stattfindet.
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