Vorrichtung zum Reinigen von flüssigen Brennstoffen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Reinigen flüssiger Brennstoffe mit mindestens einer Zentrifuge, deren Durchflussmenge von mindestens einem vom Brennstoffverbrauch abgeleiteten Signal beeinflusst wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass im Wege des Brennstoffes vor der Zentrifuge ein Drosselorgan angeordnet ist und dass Mittel vorgesehen sind, die zwecks Beeinflussung der Durchflussmenge nn Abhängigkeit von mindestens einem vom Brennstoffverbrauch abgeleiteten Signal das Druckgefälle an einer oder mehreren Drosselöffnungen verändern.
Die Erfindung soll nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine vollständige Brennstoffreinigungsanlage, an der die Erfindung realisiert ist.
In Fig. 2 wird die Durchflussmenge des Brennstoffes von zwei Grössen beeinflusst.
Die Fig. 3 und 4 stellen schliesslich Varianten dar, die zeigen sollen, dass die Erfindung in ganz verschiedenen Arten ausgeführt werden kann.
In Fig. 1 ist mit 1 der Vorratstank, mit 2 der Tagestank und mit 3 der den Brennstoff verbrauchende Motor bezeichnet. Der Brennstoff ist hier ein Schweröl, das sowohl zum Reinigen als auch zum Einspritzen in den Dieselmotor vorgewärmt werden muss.
Der Brennstoff wird durch die Pumpe 4 aus dem Vorratstank 1 angesaugt und über die Leitung 5 zum gestrichelt umrandeten pneumatischen Verteilapparat 6 gefördert. Dieser besteht aus dem Standrohr 7 mit der Abzweigung 8, dem Hahn 9, der Blende 10 und dem Überlaufbogen 11, der in der Überlaufkammer 12 endet. Das Standrohr 7 mündet mit seinem oberen Ende in die Rücklaufkammer 13, die einerseits durch die Entlüftungsleitung 14 mit der Atmosphäre, und anderseits durch die Rücklaufleitung 15 mit dem Vorratstank 1 verbunden ist.
Die Oberlaufkammer 12 ist mittels der Leitung 16 mit der ebenfalls zum pneumatischen Verteilapparat gehörenden Druckgebevorrichtung verbunden. Diese besteht aus der Zufuhrleitung 21, dem Druckreduzierorgan 22, der Vorlage 23, der Verbindungsleitung 24 und dem im Tagestank 2 angeordneten Tauchrohr 25.
Aus der Überlaufkammer 12 gelangt der Brennstoff durch die Falleitung 30 zum Vorwärmer 31 und von dort durch die beiden Zentrifugen 32 und 33 zum Nebentank 34, der oben und unten durch die kurzen Leitungsstücke 35 mit dem Tagestank 2 verbunden list. Der Nebentank 34 kann mit einer den Wärmeverlust vermindernden Isolation versehen sein.
Aus dem Nebentank 34 wird der Brennstoff mittels der Pumpe 40 über den Vorwärmer 41 dem Motor 3 zugeführt. Die Brennstoffverteilieitung 43 verteilt ihn zu den einzelnen vom Regler 44 gesteuerten Brennstoffpumpen 45. Der überschüssig geförderte Brennstoff fliesst über die Rücklaufleitung 46 zum Nebentank 34 zurück.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 funktioniert wie folgt:
Das Druckreduzierorgan 22 wird so eingestellt, dass von der nicht gezeichneten Pressluftstabion aus wenig Luft durch die Vorlage 23 strömt. Diese gelangt weiter in das Tauchrohr 25. Hier steigt der Druck, während die Luft den im Rohr eingeschlossenen Brennstoff nach unten verdrängt, so lange, bis sie das untere Ende des Tauchrohres erreicht, dort aus dem Rohr austritt und durch den Brennstoff nach oben perlt. Die Luft verlässt hernach den Tagestank durch die Entlüftungsleitung 26. Hat sich dieser Zustand eingestellt, so ist der Luftdruck im Tauchrohr und damit - da die Strömungsgeschwin digkeit der Luft klein ist - auch in der Überlaufkammer 12 gleich dem vom Flüssigkeitsstand im Tagestank 2 abhängigen statischen Druck des Brennstoffes am Ende des Tauchrohres 25.
Da in der Rücklaufkammer 13 Atmosphärendruck herrscht und der Druckabfall in dem weiten Standrohr 7 praktisch vernachlässigt werden kann, ist auf der linken Seite der Blende 10 der Druck als konstant anzunehmen. Die Durchflussmenge durch die Blende 10 ist somit allein vom Flüssigkeitsstand im Tagestank 2 abhängig; sie ist klein, wenn das Niveau hoch steht, und gross, wenn sich nur wenig Brennstoff im Tank befindet.
Nach dem Durchfliessen der Blende 10 gelangt der Brennstoff in den Überlaufbogen 11 und, an dessen Ende überfallend, in die Überlaufkammer 12.
Das an diese Kammer anschliessende Fallrohr 30 ist weit- und höhenmässig so angeordnet, dass es nicht volläuft und somit der Brennstoff in der Kammer 12 keinesfalls gestaut werden kann. Mit dem Vorwärmer und der an diesem anschliessenden, zu den Zentrifugen führenden Leitung bildet das Fallrohr 30 ein U, das so tief ist, dass sich in seinem unteren Teil immer etwas Brennstoff befindet, so dass die über die Leitung 16 in die Überlaufkammer geleitete Luft nicht entweichen kann.
Die Brennstoffteilmenge, die von der Pumpe 4 gefördert wurde, aber nicht durch die Blende 10 fliesst, steigt durch das Standrohr 7 und überfällt an deren oberem Ende in die Rücklaufkammer 13, um von dort unter natürlichem Gefälle in den Vorratstank 1 zurückzufiiessen.
Die Blende 10 wird vorteilhaft etwa so ausgelegt, dass bei Vollastbetrieb des Motors 3 der Tagestank 2 zu 750/0 gefüllt ist, wenn der Beharrungszustand erreicht ist.
Sinkt die Leistung des Motors und damit auch der Brennstoffverbrauch, so steigt das Niveau im Tagestank 2. Damit erhöht sich aber auch der Druck im Tauchrohr 25 und in der Uberlaufkammer 12, womit die Durchflussmenge der Blende 10 sinkt. Es stellt sich in der Folge bei höherem Flüssigkeitsstand ein neuer Beharrungszustand ein. Sinkt der Brennstoffverbrauch unter ein bestimmtes Mass beispielsweise unter 250/0 der normalen Brennstoffmenge - so steigt das Niveau im Tagestank so hoch, dass ein Teil des geförderten Brennstoffes den Tagestank 2 über die Überlaufleitung 28 verlässt. Es wird auf diese Weise erreicht, dass die Zentrifugen stets - auch bei abgestelltem Motor von einer bestimmten Mindestmenge durchflossen werden, so dass sie sich nicht unter ein noch zulässiges Mass abkühlen können.
Sind - etwa bei Normalbetrieb des Motors die Zentrifugen zur Reinigung oder Revision abzustellen, so wird der Hahn 9 geschlossen, so dass die Brennstoffzufuhr eingestellt wird. Die gesamte von der Pumpe 4 geförderte Brennstoffmenge fliesst somit über das Standrohr 7 und die Rücklaufleitung 15 zum Vorratstank zurück. Nun werden der Vorwärmer 31 und die beiden Zentrifugen 32 und 33 ausgeschaltet und die vorgesehenen Arbeiten durchgeführt. Derweilen sinkt das Niveau im Tagestank 2 unter den normalen Stand. Ist die Arbeit an den Zentrifugen beendet, so werden der Vorwärmer 31 und die Zentrifugen wieder eingeschaltet und hernach der Hahn 9 wieder in die gezeichnete Position gebracht. Infolge des tiefliegenden Niveaus im Tagestank 2 ist der Druck in der Überlaufkammer 12 geringer als normal.
Es stellt sich demzufolge in der Blende 10 eine höhere Durchflussmenge ein, so dass sich der Flüssigkeitsspiegel im Tagestank 2 seiner normalen Lage zunächst rasch, dann aber immer langsamer nähert.
Während in der Anordnung nach Fig. 1 die Durchflussmenge der Blende und damit auch der Zentrifugen nur vom Niveau des Tagestankes abhängig ist, beeinflusst in der Ausführungsform nach Fig. 2 noch eine zweite Grösse die Durchflussmenge.
Wir erkennen dort in etwas vereinfachter Darstellung wieder den Vorratstank 1 und den Tagestank 2, die Pumpe 4, die Leitung 5, die Blende 10, den Überlaufbogen 11 und die Überlaufkammer 12, sodann die Falleitung 30, den Vorwärmer 31 usw.; ferner das Druckreduzierorgan 22, die Verbindungsleitung 24, das Tauchrohr 25 und schliesslich die Leitung 16, die der Überlaufkammer 12 den pneumatischen Druck vom Tauchrohr 25 vermittelt.
Neu ist in dieser Figur der Lastsignalgeber 50, der am Ende des Brennstoffreguliergestänges 51 angeordnet ist. Er besteht aus einer Druckdose, auf die von aussen die Feder 52 eine Druckkraft ausübt.
Die Druckdose enthält einen einarmigen Hebel 54, der durch eine Feder 55 gegen den Deckel der Dose gedrückt wird. Der Hebel wirkt anderseits auf das Zuflussventil 57 und das Abflussventil 58.
Bei steigender Last verschiebt sich das Brennstoffreguliergestänge 51 (in der Zeichnung) nach links. Die von der Feder 52 auf die Druckdose ausgeübte Kraft steigt an, so dass die Dose zusammengedrückt wird. Der einarmige Hebel 54 betätigt nun das Zuflussventil 57 so lange, bis durch Zufuhr von Pressluft über die Zuleitung 60 der neue Druck in der Druckdose der von aussen durch die Feder 52 ausgeübten Kraft entspricht. Der Druck im Inneren der Druckdose 56 wird sich über die Leitung 61 in die Rücklaufkammer 62 fortpflanzen und von dort durch die Leitung 63 nicht entweichen, da sie - ebenso wie die Leitung 30 - U-förmig ausgebildet ast und mindestens im unteren Teil des U immer ein Brennstoffverschluss vorhanden ist.
Um das U nicht zu gross ausbilden zu müssen, kann an dessen Stelle auch ein kondenstopfartiges Sperrorgan vorgesehen werden, das nur tropfbare Flüssigkeiten, nicht aber Gase durchlässt.
Die Last des Motors steuert den Durchfluss der Zentrifuge primär, während ein sekundärer, vom Brennstoffniveau im Tagestank 2 abgeleiteter Druck korrigierend eingreift und dafür sorgt, dass die Reserve im Tagestank 2 immer gross genug ist. Selbstverständlich kann auch bei dieser Variante eine Rücklaufleitung 28 (Fig. 1) angeordnet werden, damit beim Abstellen des Motors die Minimalmenge nicht unterschritten wird.
Zwischen dem Regulierungsgestänge 51 und der Feder 52 lässt sich selbstverständlich eine Steuerscheibe einbauen, welche eine passende Beziehung zwischen der Position des Reguliergestänges und dem Druck in der Überlaufkammer 62 schaffen lässt.
In Fig. 3 ist, wie in Fig. 1, ein Vorratstank 1 und ein Tagestank 2 dargestellt. Der Brennstoff fliesst hier, ebenfalls von der Pumpe 4 gefördert, zum Verteilapparat, in dem sich die beiden Teilströme trennen. Der eine fliesst durch das Standrohr 7 und die kurze, weite Rücklaufleitung 17 zum Tank 1 zurück, während der übrige Teil des Brennstoffes in das Lochrohr 18 tritt, das je nach dem gewünschten Charakter der Durchlaufmenge in Funktion der Spiegelhöhe im Tagestank 2 mit passend angeordneten Austrittslöchern 19 oder -schlitzen versehen ist.
Das Lochrohr 18 steckt in der Überlaufkammer 12, aus der hernach der Brennstoff zum Vorwärmer 31 und zur Zentrifuge 32 fliesst. Der Druck in der Über- laufkammer 12 wird, wie bei Fig. 1, durch den statischen Druck an der Spitze des Tauchrohres 25 bestimmt.
Bei einer Schwankung des Flüssigkeitsspiegels im Tagestank 2 verändert sich derjenige im Lochrohr 18 gegengleich; ist der Tank nahezu voll, so steht im Lochrohr das Niveau sehr tief, es kann somit nur durch wenige Löcher Brennstoff übertreten. Fällt jedoch im Tagestank der Spiegel, so steigt er im Lochrohr um den selben Betrag; die Durchflussmenge vergrössert sich entsprechend. Bei diesen Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels verändert sich das Druckgefälle an den durchflossenen Drosselöffnungen 19.
Durch passende Anordnung der Löcher oder Schlitze gelingt es, die Beziehung zwischen dem Inhalt des Tagestanks und der Durchflussmenge, welche bei der Anordnung nach Fig. 1 parabolischen Charakter hat, zu lineansieren oder sonstwie zu verändern.
Die beiden Methoden lassen sich auch kombinieren, indem in die Überlaufkammer 12 ein oder mehrere Überlaufbogen 11, wie auch ein oder mehrere Lochrohre 18 münden.
Die Löcher oder Schlitze in den Lochrohren 18 werden so gross ausgeführt, dass sie sich im Betrieb nicht zusetzen. Sicherheitshalber wird man im Zulaufrohr 5 oder schon in der Pumpe 4 einen Filter anbringen, dessen Maschenweite auf die Öffnungen des Lochrohres abgestimmt ist.
Fig. 4 zeigt beispielsweise, dass bei den Über auf und Oberfallvorrichtungen sowohl der Zufluss als auch der Ablauf aussen liegen kann, ohne dass sich am Grundsätzlichen etwas ändert. Nach Fig. 4 fliesst tatsächlich der Brennstoff durch das zentral liegende Lochrohr ab.
Analog liessen sich natürlich noch viele Ausführungsformen der Erfindung anführen, wobei, je nach den äusseren Bedingungen, einmal die eine und einmal die andere die günstigste Lösung darstellt.
Device for cleaning liquid fuels
The present invention relates to a device for cleaning liquid fuels with at least one centrifuge, the flow rate of which is influenced by at least one signal derived from the fuel consumption, and is characterized in that a throttle element is arranged in the way of the fuel in front of the centrifuge and that means are provided that change the pressure gradient at one or more throttle openings in order to influence the flow rate nn as a function of at least one signal derived from the fuel consumption.
The invention will now be explained using a few exemplary embodiments.
Fig. 1 shows a complete fuel cleaning system on which the invention is implemented.
In Fig. 2, the flow rate of the fuel is influenced by two variables.
Finally, FIGS. 3 and 4 represent variants which are intended to show that the invention can be carried out in completely different ways.
In Fig. 1, 1 denotes the storage tank, 2 denotes the day tank and 3 denotes the fuel-consuming engine. The fuel here is a heavy oil that must be preheated both for cleaning and for injection into the diesel engine.
The fuel is sucked in from the storage tank 1 by the pump 4 and conveyed via the line 5 to the pneumatic distributor 6, which is bordered by a dashed line. This consists of the standpipe 7 with the branch 8, the tap 9, the diaphragm 10 and the overflow bend 11, which ends in the overflow chamber 12. The upper end of the standpipe 7 opens into the return chamber 13, which is connected to the atmosphere on the one hand through the vent line 14 and on the other hand to the storage tank 1 through the return line 15.
The overflow chamber 12 is connected by means of the line 16 to the pressure device which is also part of the pneumatic distribution apparatus. This consists of the supply line 21, the pressure reducing element 22, the template 23, the connecting line 24 and the immersion pipe 25 arranged in the day tank 2.
From the overflow chamber 12, the fuel passes through the downpipe 30 to the preheater 31 and from there through the two centrifuges 32 and 33 to the auxiliary tank 34, which is connected to the day tank 2 at the top and bottom by the short pipe sections 35. The secondary tank 34 can be provided with insulation that reduces heat loss.
The fuel is fed from the secondary tank 34 to the engine 3 by means of the pump 40 via the preheater 41. The fuel distribution line 43 distributes it to the individual fuel pumps 45 controlled by the regulator 44. The excess fuel delivered flows back to the secondary tank 34 via the return line 46.
The device according to Fig. 1 functions as follows:
The pressure reducing element 22 is set in such a way that little air flows through the template 23 from the compressed air stabion (not shown). This continues into the immersion tube 25. Here, the pressure rises while the air displaces the fuel enclosed in the tube downwards until it reaches the lower end of the immersion tube, exits the tube there and bubbles up through the fuel. The air then leaves the day tank through the vent line 26. Once this state has been set, the air pressure in the dip tube and thus - since the flow rate of the air is small - also in the overflow chamber 12 is equal to the static pressure dependent on the liquid level in the day tank 2 of the fuel at the end of the dip tube 25.
Since atmospheric pressure prevails in the return chamber 13 and the pressure drop in the wide standpipe 7 can practically be neglected, the pressure on the left side of the diaphragm 10 can be assumed to be constant. The flow rate through the diaphragm 10 is thus solely dependent on the liquid level in the day tank 2; it is small when the level is high and large when there is little fuel in the tank.
After flowing through the orifice 10, the fuel arrives in the overflow arch 11 and, overflowing at its end, in the overflow chamber 12.
The downpipe 30 adjoining this chamber is arranged in terms of width and height in such a way that it does not fill up and thus the fuel in the chamber 12 cannot be dammed up under any circumstances. With the preheater and the adjoining line leading to the centrifuges, the downpipe 30 forms a U that is so deep that there is always some fuel in its lower part, so that the air conducted via the line 16 into the overflow chamber does not can escape.
The partial amount of fuel that was delivered by the pump 4 but does not flow through the orifice 10 rises through the standpipe 7 and overflows at its upper end into the return chamber 13, from where it flows back into the storage tank 1 under a natural gradient.
The diaphragm 10 is advantageously designed in such a way that, when the engine 3 is operating at full load, the day tank 2 is filled to 750/0 when the steady state is reached.
If the power of the motor and thus also the fuel consumption, the level in the day tank 2 rises. This also increases the pressure in the immersion tube 25 and in the overflow chamber 12, so that the flow rate of the orifice 10 decreases. As a result, a new steady state occurs when the liquid level rises. If the fuel consumption falls below a certain level, for example below 250/0 of the normal fuel quantity - the level in the day tank rises so high that part of the fuel that is pumped leaves the day tank 2 via the overflow line 28. In this way it is achieved that the centrifuges are always traversed by a certain minimum amount - even when the engine is switched off, so that they cannot cool down below a still permissible level.
If, for example, the centrifuges are to be switched off for cleaning or revision during normal operation of the engine, the cock 9 is closed so that the fuel supply is stopped. The entire amount of fuel delivered by the pump 4 thus flows back to the storage tank via the standpipe 7 and the return line 15. The preheater 31 and the two centrifuges 32 and 33 are now switched off and the work provided is carried out. Meanwhile, the level in the day tank 2 sinks below the normal level. When the work on the centrifuges is finished, the preheater 31 and the centrifuges are switched on again and the tap 9 is then returned to the position shown. As a result of the low level in the day tank 2, the pressure in the overflow chamber 12 is lower than normal.
Accordingly, a higher flow rate is established in the diaphragm 10, so that the liquid level in the day tank 2 initially approaches its normal position quickly, but then more and more slowly.
While in the arrangement according to FIG. 1 the flow rate of the diaphragm and thus also of the centrifuges only depends on the level of the day tank, in the embodiment according to FIG. 2 a second variable influences the flow rate.
We see there in a somewhat simplified representation again the storage tank 1 and the day tank 2, the pump 4, the line 5, the diaphragm 10, the overflow elbow 11 and the overflow chamber 12, then the downpipe 30, the preheater 31 etc .; furthermore the pressure reducing element 22, the connecting line 24, the dip tube 25 and finally the line 16 which conveys the pneumatic pressure from the dip tube 25 to the overflow chamber 12.
The load signal transmitter 50, which is arranged at the end of the fuel regulating rod 51, is new in this figure. It consists of a pressure cell on which the spring 52 exerts a pressure force from the outside.
The pressurized can contains a one-armed lever 54 which is pressed by a spring 55 against the lid of the can. On the other hand, the lever acts on the inflow valve 57 and the outflow valve 58.
When the load increases, the fuel regulating linkage 51 shifts to the left (in the drawing). The force exerted by the spring 52 on the pressurized can increases, so that the can is compressed. The one-armed lever 54 now actuates the inflow valve 57 until the new pressure in the pressure cell corresponds to the force exerted from the outside by the spring 52 due to the supply of compressed air via the feed line 60. The pressure inside the pressure cell 56 will propagate via the line 61 into the return chamber 62 and will not escape from there through the line 63, since it - like the line 30 - is U-shaped and always at least in the lower part of the U. there is a fuel lock.
In order not to have to make the U too large, a condensate-like blocking element can also be provided in its place, which only allows liquids to pass through, but not gases.
The load of the motor primarily controls the flow of the centrifuge, while a secondary pressure derived from the fuel level in the day tank 2 intervenes to correct it and ensures that the reserve in the day tank 2 is always large enough. Of course, a return line 28 (FIG. 1) can also be arranged in this variant so that the minimum quantity is not undershot when the engine is switched off.
A control disk can of course be installed between the regulating linkage 51 and the spring 52, which control disc can create a suitable relationship between the position of the regulating linkage and the pressure in the overflow chamber 62.
In Fig. 3, as in Fig. 1, a storage tank 1 and a day tank 2 is shown. The fuel flows here, also conveyed by the pump 4, to the distributor, in which the two partial flows separate. One flows through the standpipe 7 and the short, wide return line 17 back to the tank 1, while the remaining part of the fuel enters the perforated pipe 18, which, depending on the desired character of the flow rate as a function of the level height in the day tank 2 with appropriately arranged outlet holes 19 or slots is provided.
The perforated tube 18 is located in the overflow chamber 12, from which the fuel then flows to the preheater 31 and to the centrifuge 32. As in FIG. 1, the pressure in the overflow chamber 12 is determined by the static pressure at the tip of the immersion tube 25.
If the liquid level in the day tank 2 fluctuates, that in the perforated pipe 18 changes in opposite directions; If the tank is almost full, the level in the perforated pipe is very low, so fuel can only pass through a few holes. However, if the level falls in the day tank, it rises in the perforated pipe by the same amount; the flow rate increases accordingly. With these fluctuations in the liquid level, the pressure gradient changes at the throttle openings 19 through which the fluid flows.
By appropriately arranging the holes or slots, it is possible to linearize or otherwise change the relationship between the contents of the day tank and the flow rate, which in the arrangement according to FIG. 1 has a parabolic character.
The two methods can also be combined in that one or more overflow bends 11, as well as one or more perforated pipes 18, open into the overflow chamber 12.
The holes or slots in the perforated tubes 18 are made so large that they do not clog during operation. To be on the safe side, a filter will be installed in the inlet pipe 5 or already in the pump 4, the mesh size of which is matched to the openings in the perforated pipe.
FIG. 4 shows, for example, that in the case of the over-open and over-fall devices, both the inflow and the outflow can be located on the outside without any fundamental change. According to FIG. 4, the fuel actually flows out through the centrally located perforated tube.
Similarly, many other embodiments of the invention could of course also be cited, with one and the other representing the most favorable solution, depending on the external conditions.